專利名稱：噴墨墨、墨盒和噴墨記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嗔星星、包含噴'星星的星盒和嗔星記錄方法。
背景技術(shù)：
隨著圖像品質(zhì)和記錄速度的改進，唆星記錄設(shè)備日￡fL在商業(yè)中使用。嗔星星用于商業(yè)中所需要的性能需求的實例包括但不限于，墨可靠性(如噴射穩(wěn)定性)、圖像品質(zhì)(如高圖像濃度)和圖像堅牢性(如耐擦拭性與耐加亮性)。為了改進這些性能需求，已研究包含顔料和分子內(nèi)交聯(lián)的聚氨酯聚合物的墨(專利文獻I和專利文獻2)。專利文獻I公開ー種包含著色材料和交聯(lián)聚氨酯聚合物分散體的噴墨墨。專利文獻2公開ー種包含具有三個以上羥基的化合物和包含具有羧基的軟鏈段的聚氨酯聚合物的顔料分散體。所述軟鏈段由多元醇和其它組分組成。 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，包含交聯(lián)聚氨酯聚合物的常規(guī)墨具有改進的墨可靠性、圖像品質(zhì)和圖像堅牢性，但是仍然不滿足近來在商業(yè)中的需求。在專利文獻I中述及的墨中，交聯(lián)聚氨酯聚合物與著色材料的比率為約I. O。因此，増加著色材料含量從而增加圖像濃度必需増加交聯(lián)聚氨酯聚合物含量。這導(dǎo)致較低的噴墨穩(wěn)定性。另ー方面，降低交聯(lián)聚氨酯聚合物含量從而改進噴射穩(wěn)定性必需降低著色材料含量，導(dǎo)致低的圖像濃度。此外，交聯(lián)聚氨酯聚合物的酸值為50mgK0H/g以下，因此親水性較低。這經(jīng)常導(dǎo)致差的噴墨穩(wěn)定性。因此，難以滿足圖像濃度和噴墨穩(wěn)定性兩者。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如在專利文獻2中公開的，基于具有羥基的全部化合物包含10摩爾％以上具有三個以上羥基的化合物的聚氨酯聚合物變得過度堅硬，這導(dǎo)致低的圖像堅牢性。[引文目錄][專利文獻][專利文獻I]PCT日本翻譯專利公布2007-522285[專利文獻2]日本專利特開2008-17965
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的高圖像濃度、高耐擦拭性與耐加亮性和優(yōu)異的噴墨穩(wěn)定性的噴墨墨。本發(fā)明還提供包含根據(jù)本發(fā)明實施方案的墨的墨盒和噴墨記錄方法。根據(jù)本發(fā)明實施方案的噴墨墨包含自分散顔料和聚氨酯聚合物。聚氨酯聚合物具有源自多異氰酸酯、不具有酸基的多元醇和具有酸基的ニ元醇的單元。所述聚氨酯聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)和聚氨酯聚合物的酸值為60mgK0H/g以上至100mgK0H/g以下。本發(fā)明能夠提供能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的高圖像濃度、高耐擦拭性與耐加亮性和優(yōu)異的噴墨穩(wěn)定性的噴墨墨。本發(fā)明還能夠提供包含根據(jù)本發(fā)明實施方案的墨的墨盒和噴墨記錄方法。參考附圖，從示例性實施方案的以下描述，本發(fā)明的進ー步特征將變得顯而易見。


圖I為示出根據(jù)本發(fā)明實施方案的聚氨酯聚合物的酸值與MEK凝膠分數(shù)之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式在以下實施方案中將詳細描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明實施方案的噴墨墨(下文中也簡稱為"墨")包含自分散顔料和聚氨酯聚合物。所述聚氨酯聚合物具有源自多異氰酸酷、不具有酸基的多元醇和具有酸基的ニ元醇的單元。所述聚氨酯聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，聚氨酯聚合物的酸值為60mgK0H/g以上至100mgK0H/g以下。
在包含自分散顏料的墨中包含具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)和酸值在60至100mgK0H/g范圍內(nèi)的聚氨酯聚合物，能夠特別改進圖像耐擦拭性與耐加亮性。本發(fā)明人認為為此的原因如下。當將墨施涂至記錄介質(zhì)時，存在于顏料附近的聚氨酯聚合物能夠改進圖像耐擦拭性與耐加亮性。聚氨酯聚合物的酸值能夠通過源自具有酸基的ニ元醇的單元的比例而控制。包含源自具有酸基的ニ元醇的單元以使聚氨酯聚合物的酸值為60mgK0H/g以上，增加與具有酸基的ニ元醇反應(yīng)的多異氰酸酯的量。通過進一歩交聯(lián)獲得的聚氨酯聚合物趨于具有其中疏水性多異氰酸酯單元介由交聯(lián)劑而密集的結(jié)構(gòu)。因此，交聯(lián)結(jié)構(gòu)和60至100mgK0H/g范圍內(nèi)的酸值協(xié)同地増加包括密集的疏水部的結(jié)構(gòu)比例。這能夠在聚氨酯聚合物的疏水部和顏料的疏水部之間產(chǎn)生疏水性相互作用，這導(dǎo)致聚氨酯聚合物位于顏料附近。自分散顔料具有比其中通過使用聚合物分散劑而分散顔料的聚合物分散顏料更小的空間位阻。更小的空間位阻便于疏水性相互作用，這導(dǎo)致聚氨酯聚合物位于顏料附近。因此，這些組分能夠產(chǎn)生協(xié)同效果，實現(xiàn)圖像的高耐擦拭性與耐加亮性。本發(fā)明人通過下述動態(tài)粘彈性測量已證實，使用包含聚氨酯聚合物和自分散顔料的墨使得聚氨酯聚合物存在于顏料附近。更具體地，將包含聚氨酯聚合物和自分散顔料的墨干燥從而形成薄膜。膜的動態(tài)粘弾性通過下述實施例中述及的方法而測量。結(jié)果顯示，存在歸屬于微相分離結(jié)構(gòu)的兩個峰。根據(jù)本發(fā)明實施方案的聚氨酯聚合物的疏水部(硬鏈段)和自分散顔料的疏水性表面產(chǎn)生疏水性相互作用。同時，聚氨酯聚合物的親水部(軟鏈段)在顏料顆粒之間形成交聯(lián)。這導(dǎo)致海島結(jié)構(gòu)的微相分離。存在于顏料附近的聚氨酯聚合物能夠顯示圖像的高耐擦拭性與耐加亮性。還在包含本發(fā)明范圍之外的聚氨酯聚合物和自分散顏料的墨，或者包含根據(jù)本發(fā)明實施方案的聚氨酯聚合物和除自分散顔料以外的顔料(如聚合物分散顔料)的墨中測量動態(tài)粘弾性。結(jié)果顯示，這些墨具有一個峰或沒有峰，并且不具有歸屬于微相分離結(jié)構(gòu)的兩個峰。在包含PCT日本翻譯專利公布2007-522285和日本專利特開2008-179657中述及的聚氨酯聚合物的墨的動態(tài)粘彈性測量中，也未觀察到兩個峰。如上所述，具有未知組成的墨是否包含用于本發(fā)明的聚氨酯聚合物和自分散顔料能夠通過動態(tài)粘彈性測量以簡易方式而確定。更具體地，墨是否在本發(fā)明范圍內(nèi)能夠通過在墨的動態(tài)粘彈性測量中的峰的存在或峰的數(shù)量而確定。酸值為60mgK0H/g以上的聚氨酯聚合物具有充分的親水性從而使得墨穩(wěn)定排出。此外，聚氨酯聚合物中的酸基數(shù)目增加導(dǎo)致抗衡離子的量増加和墨中的離子總量増加。這提高將墨施涂至記錄介質(zhì)后伴隨水蒸發(fā)的顏料的鹽析效果。這增加顏料聚集速度并且使顏料集中在記錄介質(zhì)表面附近，由此實現(xiàn)高圖像濃度。隨著水蒸發(fā)，自分散顏料聚集得比其中通過使用聚合物分散劑來分散顔料的聚合物分散顔料快。因此，組分能夠產(chǎn)生協(xié)同效果，實現(xiàn)較高的圖像濃度。聚氨酯聚合物的酸值為100mgK0H/g以下。在聚氨酯聚合物中增加源自具有酸基的ニ元醇的單元的質(zhì)量比例從而增加酸值，導(dǎo)致源自不具有酸基的多元醇組分的單元的質(zhì)量比例降低。聚氨酯聚合物的酸值大于100mgK0H/g導(dǎo)致賦予聚氨酯聚合物撓性的源自不具有酸基的多元醇組分的単元的比例低。這使得聚氨酯聚合物膜非常堅硬，導(dǎo)致低的圖像堅牢性。 [噴墨墨]以下將描述根據(jù)本發(fā)明實施方案的噴墨墨的組分。[自分散顏料]根據(jù)本發(fā)明實施方案的墨包含其中至少ー種親水性基團直接或通過另一原子團鍵合至顔料表面的自分散顔料。所述至少ー種親水性基團可以部分或全部游離在墨中。用于根據(jù)本發(fā)明實施方案的墨中的顔料的實例包括但不限干，無機顏料如炭黑和有機顔料。任意已知顏料能夠在根據(jù)本發(fā)明實施方案的噴墨墨中使用。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，聚氨酯聚合物物理吸附在無機顔料上比物理吸附在有機顔料上更容易。使用無機顏料因而更有效地改進圖像耐擦拭性與耐加亮性。墨中自分散顔料的量(質(zhì)量％)范圍為0.1質(zhì)量％至15. 0質(zhì)量％,優(yōu)選I. 0質(zhì)量％至8. 0質(zhì)量％,基于所述墨的總質(zhì)量。自分散顏料含量低于I. 0質(zhì)量％可能導(dǎo)致不充分的圖像濃度。自分散顔料含量大于8. 0質(zhì)量％可能導(dǎo)致差的噴墨特性如耐固著性。自分散顔料的實例包括但不限于，表面上具有親水性基團的顏料(用親水性基團改性的自分散顔料)和表面上具有高分子有機基團的顏料(聚合物鍵合型自分散顔料)。使用自分散顔料能夠消除添加分散劑以將顔料分散在墨中的需要，或者能夠減少分散劑的量。本發(fā)明中，能夠使用用親水性基團改性的自分散顔料。顔料能夠為自分散炭黒。自分散炭黑能夠促進當墨在記錄介質(zhì)上干燥時墨的狀態(tài)的變化(粘度増加或者著色材料的締合或聚集等)。因此，自分散炭黑在實現(xiàn)高圖像濃度方面是非常有效的。[用親水性基團改性的自分散顔料]要附著至顏料表面的親水性基團的實例包括但不限于，-C00M、-SO3M, -PO3HM和-PO3M2，其中"M"表示氫原子、堿金屬、銨或者有機銨。當"M"表示堿金屬如鋰、鈉或鉀時，墨具有優(yōu)異的噴射穩(wěn)定性。親水性基團可以直接或經(jīng)由另一原子團(-R-)鍵合至顔料表面。另一原子團(-R-)的實例包括但不限于，具有I至12個碳原子的亞烷基、取代和未取代的亞苯基以及取代和未取代的亞萘基。[聚合物鍵合型自分散顏料]用于聚合物鍵合型自分散顏料的聚合物可以為用于噴墨墨的任意已知聚合物，例如丙烯酸類聚合物。要鍵合至顏料的聚合物優(yōu)選具有在1，OOO至12，000、更優(yōu)選3，000至8，000的范圍內(nèi)的通過凝膠滲透色譜(GPC)測定的聚苯こ烯換算的重均分子量。所述聚合物優(yōu)選具有在50至300mgK0H/g、更優(yōu)選120至250mgK0H/g的范圍內(nèi)的酸值。[聚氨酯聚合物]用于根據(jù)本發(fā)明實施方案的墨的聚氨酯聚合物具有源自多異氰酸酯、不具有酸基的多元醇和具有酸基的ニ元醇的單元，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且具有在60至100mgK0H/g范圍內(nèi)的酸值。如此處使用的敘述〃聚氨酯聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)"，是指聚氨酯聚合物具有通過聚氨酯聚合物分子內(nèi)的氨基甲酸酯反應(yīng)而產(chǎn)生的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，聚氨酯聚合物的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有至少ー種源自具有三個以上反應(yīng)性官能團的化合物的単元。具有三個以上反應(yīng)性官能團的化合物的實例包括但不限于，三官能以上的官能多異氰酸酷、三官能以上的官能多元醇和三官能以上的官能擴鏈劑(如三官能以上的官能多胺)。用三官能以上的官能多胺能夠形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。三官能以上的官能多異氰酸酯或三官能以上的官能多元醇能夠 三維形成氨基甲酸酯鍵，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。三官能以上的官能多胺能夠三維形成脲鍵，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。不認為通過氨基甲酸酯鍵之間或氨基甲酸酯鍵和多元醇的羥基之間的氫鍵而形成的三維結(jié)構(gòu)是本發(fā)明中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。認為通過液-液反應(yīng)型(liquid-liquid reactiontype)交聯(lián)反應(yīng)而生產(chǎn)并且添加至交聯(lián)反應(yīng)后的墨中的聚氨酯聚合物是本發(fā)明中的聚氨酯聚合物。然而，不認為被施涂至記錄介質(zhì)后要交聯(lián)的聚氨酯聚合物是本發(fā)明中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，聚氨酯聚合物是否具有本發(fā)明中限定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠從甲こ酮(MEK)凝膠分數(shù)與聚氨酯聚合物的酸值之間的關(guān)系確定。MEK凝膠分數(shù)通過將在MEK中索格利特(Soxhlet)萃取后殘余聚氨酯聚合物膜的質(zhì)量除以萃取前聚氨酯聚合物膜的質(zhì)量而確定。圖I顯示用ニ亞こ基三胺(DETA)、三亞こ基四胺(TETA)和こニ胺(EDA)生產(chǎn)的各種聚氨酯聚合物的酸值與MEK凝膠分數(shù)之間的關(guān)系。從該結(jié)果本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，具有滿足下式(I)的MEK凝膠分數(shù)的聚氨酯聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。[數(shù)學式I]MEK 凝膠分數(shù)彡酸值 X I. 45-1. 20 (I)本發(fā)明中，能夠使用具有非核殼結(jié)構(gòu)的聚氨酯聚合物。示例性聚氨酯聚合物包括能夠?qū)崿F(xiàn)高堅牢性的聚氨酯聚合物作為核和能夠改進噴墨穩(wěn)定性的丙烯酸類/聚氨酯聚合物作為殼。使用具有高酸值的聚合物從而改進噴射穩(wěn)定性會因為高酸值而導(dǎo)致圖像耐擦拭性與耐加亮性降低。[多異氰酸酯]如此處使用的術(shù)語〃多異氰酸酯"，是指具有兩個以上異氰酸酯基的化合物。用于本發(fā)明的多異氰酸酯的實例包括但不限于，脂肪族多異氰酸酷、脂環(huán)族多異氰酸酷、芳香族多異氰酸酯和芳香脂肪族多異氰酸酯(araliphatic polyisocyanates)。脂肪族多異氰酸酯的實例包括但不限于，四亞甲基ニ異氰酸酷、十二亞甲基ニ異氰酸酷、六亞甲基ニ異氰酸酷、2，2，4-三甲基六亞甲基ニ異氰酸酷、2，4，4-三甲基六亞甲基ニ異氰酸酷、賴氨酸ニ異氰酸酷、2-甲基戊烷-1，5- ニ異氰酸酯和3-甲基戊烷-1，5- ニ異氰酸酷。脂環(huán)族多異氰酸酯的實例包括但不限于，異佛爾酮ニ異氰酸酷、氫化苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷、4，4’-ニ環(huán)己基甲烷ニ異氰酸酷、1，4-環(huán)己烷ニ異氰酸酷、甲基亞環(huán)己基ニ異氰酸酯和1，3_雙(異氰酸甲酷基)環(huán)己烷。芳香族多異氰酸酯的實例包括但不限于，甲苯ニ異氰酸酷、2，2’-ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、2，4- ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、4，4’ - ニ芐基ニ異氰酸酷、1，5-亞萘基ニ異氰酸酷、苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷、1，3-亞苯基ニ異氰酸酯和1，4-亞苯基ニ異氰酸酷。芳香脂肪族多異氰酸酯的實例包括但不限于，ニ烷基ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯、四烷基ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯和a，a, a, a -四甲基苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷。這些多異氰酸酯可以単獨使用或組合使用。這些多異氰酸酯中，在本發(fā)明中能夠使用脂環(huán)族多異氰酸酷。脂環(huán)族多異氰酸酯中，能夠使用異佛爾酮ニ異氰酸酷。還可使用具有三個以上異氰酸酯基的多異氰酸酷，例如各種異氰酸酯預(yù)聚物如多異氰脲酸酯多異氰酸酯、加合型多異氰酸酯和縮ニ脲多異氰酸酯以將交聯(lián)結(jié)構(gòu)引入至聚氨酯聚合物中。期望源自三官能以上的官能多異氰酸酯的單元基于多異氰酸酯化合物總量的質(zhì)量比例為5. 0質(zhì)量％以上至90. 0質(zhì)量％以下。小于5. 0質(zhì)量％的三官能以上的官能多異氰酸酯可能具有不充分的關(guān)于圖像耐擦拭性與耐加亮性的改進效果。大于90. 0質(zhì)量％的三官能以上的官能多異氰酸酯可能導(dǎo)致硬化的和較小撓性的聚氨酯聚合物膜，因此具有不充分的關(guān)于圖像耐擦拭性與耐加亮性和噴墨穩(wěn)定性的改進效果。 [具有兩個以上羥基的化合物]在合成聚氨酯聚合物時，使得上述多異氰酸酯與具有兩個以上羥基的化合物反應(yīng)從而形成氨基甲酸酯鍵。本發(fā)明人尋求最佳的關(guān)于圖像耐擦拭性與耐加亮性和噴墨穩(wěn)定性的具有兩個以上羥基的化合物。在包含具有低噴射穩(wěn)定性的顔料和用不同的具有兩個以上羥基的化合物生產(chǎn)的三種聚氨酯聚合物A、B和C的墨之間進行比較。聚氨酯聚合物A用聚醚多元醇生產(chǎn)。聚氨酯聚合物B用分子鏈內(nèi)具有酸基的多元醇(例如羧酸改性的聚己內(nèi)酷ニ醇)生產(chǎn)。聚氨酯聚合物C用聚醚多元醇和具有酸基的ニ元醇(例如ニ羥甲基丙酸)生產(chǎn)。表I顯不三種聚氨酯聚合物A至C的組成。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種嗔星星，其包括 自分散顔料和聚氨酯聚合物， 其中所述聚氨酯聚合物具有源自多異氰酸酯、不具有酸基的多元醇和具有酸基的ニ元醇的單元，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述聚氨酯聚合物的酸值為60mgK0H/g以上至100mgK0H/g以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴墨墨，其中所述具有酸基的ニ元醇為ニ羥甲基丙酸和ニ羥甲基丁酸中的至少之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴墨墨，其中所述聚氨酯聚合物用三官能以上的官能多胺交聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨墨，其中所述三官能以上的官能多胺為ニ亞こ基三胺和三亞こ基四肢中的至少之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨墨，其中三官能以上的官能多胺的量基于氨基甲酸酯預(yù)聚物中殘余異氰酸酯基的量為40摩爾％以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴墨墨，其中所述不具有酸基的多元醇為聚醚多元醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴墨墨，其中所述聚醚多元醇為聚(丙ニ醇)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴墨墨，其中基于所述墨的總質(zhì)量，聚氨酯聚合物的量(質(zhì)量％)為小于2.0質(zhì)量％，以及基于所述墨的總質(zhì)量，聚氨酯聚合物的量(質(zhì)量％)與自分散顔料的量(質(zhì)量％)的比率為0. I以上至0. 9以下。
9.一種墨盒，其包括墨貯存部，其中在所述墨貯存部中的墨為根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴墨墨。
10.ー種噴墨記錄方法，其包括通過噴墨方法排出墨，其中所述墨為根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴'墨墨。
全文摘要
一種噴墨墨，其包含自分散顏料和聚氨酯聚合物。所述聚氨酯聚合物具有源自多異氰酸酯、不具有酸基的多元醇和具有酸基的二元醇的單元。所述聚氨酯聚合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)和聚氨酯聚合物的酸值為60mgKOH/g以上至100mgKOH/g以下。
文檔編號C09D11/00GK102656239SQ20108005712
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者一之瀨博文, 岡村大二, 富岡洋, 山崎康介, 石井充, 西野勇輝, 高田陽一 申請人:佳能株式會社