專利名稱：一種墨水組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種墨水組合物，特別是涉及一種添加表面張力調(diào)節(jié)劑的墨水組合物。
噴墨打印機現(xiàn)已漸取代傳統(tǒng)的點陣式打印機。而噴墨打印機噴出墨點大小的控制則是噴墨墨水技術(shù)發(fā)展的指標(biāo)，墨點越小表示解析度愈好，而要使墨點變小則需調(diào)節(jié)墨水的表面張力。調(diào)節(jié)墨水表面張力的方法通常是加入表面活性劑如美國專利號5,772,743、5,969,033、5,958,561、5,852,075、5,272,201及歐洲專利EP908496中所揭示，但是傳統(tǒng)的表面活性劑添加少量即會使表面張力降低至50mN/m以下，因添加量少且影響大，故需精確控制添加量；另外，因連續(xù)相介質(zhì)揮發(fā)而造成表面活性劑的濃度變化也會大幅改變表面張力；此外，不同的表面活性劑擴散速率不同，因此具有不同的動態(tài)張力。動態(tài)張力中的高頻動態(tài)張力影響噴墨墨滴成形性，低頻動態(tài)張力影響墨點在基材上的潤濕效果，但目前很難找出一種表面活性劑具有同樣大的低頻及高頻動態(tài)表面張力，因為有移動至新表面所需的時間差，故以添加表面活性劑的方式來調(diào)節(jié)墨水表面張力仍存在尚待解決的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種墨水組合物，其為含有表面張力調(diào)節(jié)劑的墨水組合物。此種表面張力調(diào)節(jié)劑加入噴墨打印機使用的墨水組合物之中時，使得墨水表面張力的降低程度較小，亦即添加多量本發(fā)明的特定表面張力調(diào)節(jié)劑時仍可制得高表面張力的墨水，而使噴出的墨點變小。此外，因此種表面張力調(diào)節(jié)劑溶于連續(xù)相介質(zhì)中，則比較起來無擴散傳質(zhì)的問題，而使得墨水的低頻及高頻動態(tài)表面張力的差異相距不大，且其下降量比傳統(tǒng)的表面活性劑為小，因此可獲得具有平衡的墨滴成形性及潤濕效果且墨點小的墨水。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明人經(jīng)過不斷的研究及試驗終于找出一些墨水的共溶劑，這些共溶劑與水介質(zhì)可互溶，且當(dāng)添加以墨水總重100為基準(zhǔn)的1％時所制得的墨水其低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力較添加前的下降量不超過25％。
本發(fā)明涉及一種墨水組合物，其包括(a)重量為0.1-20％的至少一種顏料或染料；(b)重量為55-98％的水性介質(zhì)；以及(c)重量為0.1-25％的表面張力調(diào)節(jié)劑，其中重量百分比是以墨水組合物總重100作基準(zhǔn)，而且該表面張力調(diào)節(jié)劑與水性介質(zhì)可互溶，而且該表面張力調(diào)節(jié)劑添加至1％時，墨水組合物的低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力均較添加前的下降量不超過25％。
按照本發(fā)明所述的墨水組合物，其中所述的水性介質(zhì)可為去離子水；所述的顏料或染料優(yōu)選添加量為0.5-6％；所述的表面張力調(diào)節(jié)劑優(yōu)選添加量為0.1-6％，更優(yōu)選的添加量為0.5-6％。
按照本發(fā)明所述的墨水組合物，其中當(dāng)所述表面張力調(diào)節(jié)劑添加量添加至1％時，其低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力相差不超過2.5mN/m。
詳而言之，本發(fā)明所使用的表面張力調(diào)節(jié)劑乃為具有氮或氧的雜環(huán)化合物，其選自下列物質(zhì)3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮(3-hydroxy-1-methyl-5，6-indolinedione)，2-氨基-4-甲基吡啶(2-amino-4-picoline)，
2-氨基-5-甲基吡啶(2-amino-5-picoline)，2-氨基-6-甲基吡啶(2-amino-6-picoline)，1，2，3，6-四氫-2，3’-二吡啶(1，2，3，6-tetrahydro-2，3’-dipyridine)，2-(3-吡啶基)哌啶(2-(3-pyridyl)piperidine)，4-氨基-2-甲氧基-5-嘧啶甲醇(4-amino-2-methoxy-5-pyrimidine-methanol)，N-甲基-2-吡啶乙醇胺(N-methyl-2-pyridineethanamine)，1，3-雙-(1-甲基-2-吡咯烷基)2-丙酮(1，3-bis-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)2-propanone)，仲山梨酸(parasorbic acid)，2，3-苯并二嗪(2，3-benzodiazine)，3-乙基二氫-4[(1-甲基-1H-咪唑-5-基)-甲基]-2-(3H)呋喃酮(3-ethyldihydro-4-[(1-methyl-1H-imidazol-5-yl)-methyl]-2(3H)-furanone)，19-庚基-10-羥基-1，5，10，14-四氮雜環(huán)九癸-15-酮(19-heptyl-10-hydroxy-1，5，10，14-tetra aza cyclononadecan-15-one)，(3R-反式)-6-丙基-3-哌啶醇((3R-trans)-6-propyl-3-piperidinol)，9-甲基-9-氮雜二環(huán)[3，3，1]-壬-3-酮(9-methyl-9-azabicyclo[3，3，1]-nonan-3-one)，氧-8-甲基-8-氮雜二環(huán)[3，2，1]-辛-3-醇(oxo-8-methyl-8-azabicyclo[3，2，1]-octan-3-ol)，3β，7β-環(huán)氧-1βH，5βH-托品-6α-醇(3β，7β-epoxy-1βH，5βH-tropan-6α-ol)，
5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑啉二酮(5，5’-dimethyl-1-hydroxymethyl-imidazolidinedione)，2-巰基-1-甲基咪唑(2-mercapto-1-methylimidazole)，N，N’-二乙基-3，5-二甲基-4-異噁唑甲酰胺(N，N-diethyl-3，5-dimethyl-4-isoxazole carboxamide)，N，N’-二乙基-4-甲基-1-哌嗪甲酰胺(N，N’-diethyl-4-methyl-1-piperazine carboxamide)，仲乙醛(paraldehyde)，5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮(5-hydroxy-2-hydroxymethyl-4H-pyran-4-one)，4-氨基-2，6-二甲基嘧啶(4-amino-2，6-dimethyl pyrimidine)，2，3-二氫-1H-吡咯并[3，4-c]吡啶(2，3-dihydro-1H-pyrrolo[3，4-c]pyridine)2-(β-甲基乙基)吡啶(2-(β-methoxyethyl)pyridine)，N-(嗎啉代甲基)吡嗪甲酰胺(N-morpholinomethyl)pyrazine-carboxamide)，3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶(3-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)pyridine)，2，2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮(2，2-dihydroxy-1H-indene-1，3(2H)-dione)，降煙堿(nornicotine)，羽扇豆寧(lupinine)。
依照本發(fā)明，本發(fā)明中優(yōu)選的表面張力調(diào)節(jié)劑為降煙堿、2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基-6-甲基吡啶、2-氨基-5-甲基吡啶、2-巰基-1-甲基咪唑、羽扇豆寧、仲乙醛、5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮、3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶、2，2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮、2，3-苯并二嗪、3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮、2-(3-吡啶基)哌啶、N-甲基-2-吡啶乙醇胺及5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑-啉二酮。
以下借由實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但這些實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，而并非用以限定本發(fā)明的范圍。
實施例1取39.85g去離子水及0.5g羽扇豆寧，置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％羽扇豆寧 1％實施例2取39.5g去離子水及0.5g仲乙醛置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物重量組成如下黑色顏料 3％水 96％仲乙醛 1％實施例3取39.5g去離子水及0.5g 5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％
5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮 1％實施例4取39.5g去離子水及0.5g 3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶 1％實施例5取39.5g去離子水及0.5g 2-2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％2-2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮 1％實施例6取39.5g去離子水及0.5g 2，3-苯并二嗪置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％2，3-苯并二嗪1％實施例7取39.5g去離子水及0.5g 2-氨基-4-甲基吡啶，置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％2-氨基-4-甲基吡啶 1％實施例8取39.5g去離子水及0.5g 2-氨基-6-甲基吡啶，置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％2-氨基-6-甲基吡啶 1％實施例9取39.5g去離子水及0.5g 2-巰基-1-甲基咪唑，置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％2-巰基-1-甲基咪唑 1％實施例10取39.5g去離子水及0.5g 3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96％3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮1％
實施例11取39.5g去離子水及0.5g 5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑-啉二酮置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料3％水 96％5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑啉二酮 1％實施例12取39.5g去離子水及0.5g降煙堿，置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料3％水 96％降煙堿 1％實施例13取39.5g去離子水及0.5g N-甲基-2-吡啶乙醇胺置于一容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料3％水 96％N-甲基-2-吡啶乙醇胺 1％比較實施例1取10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)與40g去離子水置于容器中攪拌均勻后制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料3％
水 97％比較實施例2取40g去離子水及0.1g表面活性劑(BYK Chemie公司的BYK440)置于容器中攪拌均勻后加入10g黑色顏料濃縮液(固含量15wt.％)制成墨水組合物。此墨水組合物的重量組成如下黑色顏料 3％水 96.8％BYK 440 0.2％取上述實施例1至13及比較實施例1-2的墨水組合物，利用KRUSS公司的Bubble Pressure Tensiometer BP2動態(tài)表面張力計，分別測量在0.8Hz(mN/m)及10Hz(mN/m)的低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力，并于HP Deskjet 420噴墨打印機打印測試圖形，由影像分析測得平均墨點大小。結(jié)果示于表1。其中實施例1-13及比較實施例2的低、高頻動態(tài)表面張力下降率是以比較實施例1(未加表面活性劑或本發(fā)明的表面張力調(diào)節(jié)劑)的表面張力為基準(zhǔn) 而低/高頻動態(tài)表面張力相差值則為各實施例中的高頻及低頻動態(tài)表面張力差異的絕對值。
表1
注1比較實施例1為未添加市售表面活性劑及本發(fā)明表面張力調(diào)節(jié)劑的墨水組合物注2比較實施例2為添加市售表面活性劑的墨水組合物注3實施例1-13為添加本發(fā)明表面張力調(diào)節(jié)劑的墨水組合物由上述表1可知添加本發(fā)明的表面張力調(diào)節(jié)劑的墨水組合物(實施例1-13)的墨點大小比添加表面活性劑(比較實施例2)的墨水組合物小10-50μm，可有效降低打印墨點大小，且低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力較添加前下降量均小于25％，而高低頻動態(tài)表面張力的差值亦小于2.5mN/m。因此本發(fā)明的墨水組合物確實可達(dá)到本發(fā)明所述的效果。
權(quán)利要求
1.一種墨水組合物，其包括(a)重量為0.1-20％的至少一種顏料或染料；(b)重量為55-98％的水性介質(zhì)；以及(c)重量為0.1-25％的表面張力調(diào)節(jié)劑，其中重量百分比以墨水組合物總重100作基準(zhǔn)，而且該表面張力調(diào)節(jié)劑與水性介質(zhì)可互溶，而且該表面張力調(diào)節(jié)劑添加至1％時，墨水組合物的低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力較添加前下降量均不超過25％。
2.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物，其中該表面張力調(diào)節(jié)劑為含氮或氧的雜環(huán)化合物。
3.如權(quán)利要求2所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物選自由下列化合物3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮，2-氨基-4-甲基吡啶，2-氨基-5-甲基吡啶，2-氨基-6-甲基吡啶，1，2，3，6-四氫-2，3’-二吡啶，2-(3-吡啶基)哌啶，4-氨基-2-甲氧基-5-嘧啶甲醇，N-甲基-2-吡啶乙醇胺，1，3-雙-(1-甲基-2-吡咯烷基)2-丙酮，仲山梨酸，2，3-苯并二嗪，3-乙基二氫-4[(1-甲基-1H-咪唑-5-基)-甲基]-2-(3H)呋喃酮，19-庚基-10-羥基-1，5，10，14-四氮雜環(huán)九癸-15-酮，(3R-反式)-6-丙基-3-哌啶醇，9-甲基-9-氮雜二環(huán)[3，3，1]-壬-3-酮，氧-8-甲基-8-氮雜二環(huán)[3，2，1]-辛-3-醇，3β，7β-環(huán)氧-1βH，5βH-托品-6α-醇，5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑啉二酮，2-巰基-1-甲基咪唑，N，N’-二乙基-3，5-二甲基-4-異噁唑甲酰胺，N，N’-二乙基-4-甲基-1-哌嗪甲酰胺，仲乙醛，5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮，4-氨基-2，6-二甲基嘧啶，2，3-二氫-1H-吡咯并[3，4-c]吡啶，2-(β-甲基乙基)吡啶，N-(嗎啉代甲基)吡嗪甲酰胺，3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶，2，2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮，降煙堿，羽扇豆寧。
4.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物，其中該表面張力調(diào)節(jié)劑添加至1％時，該墨水組合物的低頻動態(tài)表面張力及高頻動態(tài)表面張力相差不超過2.5mN/m。
5.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物，其中該表面張力調(diào)節(jié)劑的添加量為0.1-6％。
6.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物，其中該水性介質(zhì)為去離子水。
7.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為降煙堿。
8.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2-氨基-4-甲基吡啶。
9.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2-氨基-6-甲基吡啶。
10.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2-巰基-1-甲基咪唑。
11.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為羽扇豆寧。
12.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為仲乙醛。
13.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為5-羥基-2-羥甲基-4H-吡喃-4-酮。
14.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為3-(1-甲基-吡咯烷基)吡啶。
15.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2，2-二羥基-1H-茚-1，3(2H)-二酮。
16.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2，3-苯并二嗪。
17.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為3-羥基-1-甲基-5，6-吲哚二酮。
18.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為5，5’-二甲基-1-羥甲基-咪唑啉二酮。
19.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為N-甲基-2-吡啶乙醇胺。
20.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2-氨基-5-甲基吡啶。
21.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為2-(3-吡啶基)哌啶。
22.如權(quán)利要求3所述的墨水組合物，其中該雜環(huán)化合物為仲山梨酸。
23.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物，其中該顏料或染料的添加范圍為0.5-6％。
24.如權(quán)利要求1所述的墨水組合物在噴墨打印機中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種墨水組合物,其應(yīng)用于噴墨打印機。其包括按所述重量比加入的至少一種顏料或染料、水性介質(zhì)和表面張力調(diào)節(jié)劑,當(dāng)表面張力調(diào)節(jié)劑添加至1%仍可維持低頻及高頻動態(tài)表面張力降低量在25%以內(nèi),使打印墨點更小。由于此表面張力調(diào)節(jié)劑溶于連續(xù)相介質(zhì)中,所以使用本發(fā)明的表面張力調(diào)節(jié)劑可較添加表面活性劑更容易制得高表面張力的墨水,若適度搭配表面活性劑將使打印墨點變大,可使配制的墨水打印的墨點大小調(diào)節(jié)空間加寬。
文檔編號C09D11/16GK1373169SQ0110939
公開日2002年10月9日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者張棋榕, 張信貞, 吳鳳美, 徐美雯 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院, 民安化學(xué)工業(yè)股份有限公司