噴墨油墨、噴墨記錄方法和油墨記錄物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及最適合記錄于基底上的噴墨油墨、噴墨記錄方法和油墨記錄物。
[0002]發(fā)明背景
[0003] 噴墨打印機具有低噪聲、低運行成本、易于彩色打印的優(yōu)點，因此其已經作為數字 信號的輸出裝置在普通家庭中廣泛推廣。
[0004] 近年來，噴墨打印機已經用于工業(yè)用途如展覽品、海報、或公告欄，以及家庭使用。 然而，在工業(yè)用途的情況中，已經使用了無孔的記錄介質如塑料薄膜，因為有孔記錄介質在 耐久性如耐光性、耐水性或耐磨性方面具有缺點。因此，已經研制了針對無孔記錄介質的油 墨。例如，已經廣泛使用了含有有機溶劑作為載體的溶劑型噴墨油墨和包含可聚合單體作 為主要成分的UV固化的噴墨油墨。
[0005] 然而，從環(huán)境承載的角度，溶劑型噴墨油墨并非優(yōu)選，因為其將其中的大量溶劑蒸 發(fā)到大氣中。根據所用單體的類型，UV固化的噴墨油墨可具有皮膚敏化作用。此外，應當 將昂貴的紫外照射設備整合至打印機的主體中，這將限制油墨的應用領域。
[0006] 考慮到上述背景，最近，已經研制了水性噴墨記錄油墨，其可直接打印至無孔基底 上（參見PTLs 1和2)。
[0007] 然而已經提到，對于圖像質量，水性油墨在一些方面劣于溶劑型噴墨油墨。
[0008] 首先，無孔基底如塑料薄膜容易排斥水，水為水性油墨的主要成分，因此從噴墨頭 噴射的墨滴不容易使基底濕潤并在基底上分散。結果，微孔留在固體圖像上，難以獲得高圖 像密度。
[0009] 其次，油墨基本上不滲透到無孔基底中。因此，噴射到基底上的油墨必須迅速干 燥。然而，作為水性油墨主要溶劑的水和作為添加劑的水溶性有機溶劑惡化了油墨的干燥 性能，這傾向于引起干燥失敗。因此，當將印刷物置于另一印刷物之上或卷起時，可發(fā)生油 墨的贈臟（set-off)，即所謂的粘頁（blocking)。
[0010] 進一步，無孔基底通常具有尚光澤度。
[0011] 因此，為了防止在打印后作為記錄物的完整性在打印部分和未打印部分之間受到 破壞，已需要可以實現(xiàn)高光澤度的油墨。然而，與其中樹脂溶解于油墨中的溶劑型油墨不 同，在水性油墨的情況中，顆?；ハ嗳诤?，從而形成涂層膜，以使得其表面傾向于變得粗糙 并且光澤度傾向于受到破壞。
[0012] 此外，對于圖像不褪色性，并未獲得令人滿意的耐刮傷性和耐乙醇性。因此，事實 是需要具有更高性能的水性油墨。
[0013] 同時，在提交本專利申請之前，已公知含有聚碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒的水性噴墨 油墨（參見PTLs 3和4)。然而，并未檢驗用于無孔基底的油墨成分。僅已對傳統(tǒng)顏料油墨 進行檢驗。
[0014] 引用目錄
[0015] 專利文獻
[0016] PTL 1 :日本專利申請?zhí)卦S公開（JP-A)號2005-220352
[0017] PTL 2 :JP-A 號 2011-094082
[0018] PTL 3 :JP-A 號 2010-053328
[0019] PTL 4 :JP-A 號 2012-077118
[0020] 發(fā)明概沐
[0021] 技術問題
[0022] 本發(fā)明的目的是提供噴墨油墨，其液滴使基底濕潤并在基底上分散，而不留下任 何空隙，當油墨被打印在基底上時，其可實現(xiàn)高圖像密度和光澤度，顯示出極佳的干燥性 能，并在打印部分獲得高耐刮傷性、耐乙醇性和粘合性能。
[0023] 解決問題的方案
[0024] 解決前述問題的手段如下
[0025] 噴墨油墨，包含：
[0026] 水；
[0027] 水溶性有機溶劑；
[0028] 顏料；和
[0029] 聚碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒，
[0030] 其中水溶性有機溶劑包含按質量計50 %或更多的二醇化合物，和
[0031] 其中水溶性有機溶劑包含按質量計50 %或更多的具有200°C或更低的沸點的水 溶性有機溶劑。
[0032] 本發(fā)明的有益效果
[0033] 本發(fā)明可解決以上存在的問題，實現(xiàn)以上目的，并提供噴墨油墨，其液滴使基底濕 潤并在基底上分散，而不留下任何空隙，當油墨被打印在基底上時，其可實現(xiàn)高圖像密度和 光澤度，顯示出極佳的干燥性能，并在打印部分獲得高耐刮傷性、耐乙醇性和粘合性能。
[0034] 特別地，當施加于無孔基底如塑料薄膜上時，本發(fā)明的噴墨油墨可提供具有極佳 的光澤度和圖像不褪色性的圖像。
【附圖說明】
[0035] 圖1是顯不串型噴'墨記錄裝置的個實施例的不意圖。
[0036] 圖2是顯示圖1所示噴墨記錄裝置的主體配置的一個實施例的示意圖。
[0037] 實施方式
[0038] 噴墨油墨
[0039] 本發(fā)明的噴墨油墨（以下可稱為"油墨"）至少包含水、水溶性有機溶劑、顏料和聚 碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒，且如果有必要，進一步包含其他成分。
[0040] 噴墨油墨包含水溶性有機溶劑，從而防止油墨在噴嘴表面干燥并確保油墨在記錄 介質上的濕潤性。通常，水溶性有機溶劑的沸點比水高，因此水溶性有機溶劑不容易干燥。 因此，應當使用具有相對低的沸點的水溶性有機溶劑，從而實現(xiàn)本發(fā)明需要的干燥性能。然 而，當有機溶劑迅速干燥時，通常，樹脂顆粒過早形成膜。結果，不能形成充分均勻的涂層 膜，且涂層膜在膜強度和光澤度方面惡化。
[0041] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人已經檢驗了樹脂乳液和水溶性有機溶劑之間的關系，并已 經發(fā)現(xiàn)聚碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒使得均勻的膜形成。此外，他們發(fā)現(xiàn)油墨中包含的按質量 計50%或更多的水溶性有機溶劑應當為二醇化合物；和按質量計50%或更多、優(yōu)選地為按 質量計70%至按質量計90%的水溶性有機溶劑應當為具有200°C或更低的沸點的水溶性 有機溶劑。當二醇化合物或具有200 °C或更低的沸點的水溶性有機溶劑的含量比率按質量 計小于50%時，所得油墨具有低干燥性能，因此其不能夠形成令人滿意的涂層膜且造成粘 頁。
[0042] 聚碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒
[0043] 由于碳酸酯基團的高內聚力，聚碳酸酯聚氨酯樹脂在耐水性、耐熱性、耐磨性和耐 候性方面極佳，因此其適合于在惡劣環(huán)境如戶外使用的印刷物。本文所使用的聚碳酸酯聚 氨酯樹脂是指聚碳酸酯多元醇和聚異氰酸酯的反應產物。
[0044] 作為聚碳酸酯多元醇，可使用例如通過在催化劑存在的情況下碳酸酯和多元醇之 間的酯交換反應獲得的聚碳酸酯多元醇、或通過光氣和雙酚A之間的反應獲得的聚碳酸酯 多元醇。
[0045] 作為碳酸酯，可使用例如碳酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸乙酯、碳酸二乙酯、環(huán)狀碳酸 酯或碳酸二苯酯。作為與碳酸酯反應的多元醇，可使用例如低分子二醇化合物如乙二醇、二 甘醇、1，2-丙二醇、雙丙甘醇、1，4_ 丁二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、新戊二醇和 1，4-環(huán)己二醇；聚乙二醇；或聚丙二醇。
[0046] 聚異氰酸酯沒有具體限制。其實例包括芳香族聚異氰酸酯化合物，如1，3-間 苯二異氰酸酯、1，4-對苯二異氰酸酯、2, 4-甲苯二異氰酸酯（TDI)、2, 6-甲苯二異氰酸 酯、4, 4'-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI)、2, 4-二苯甲烷二異氰酸酯、4, 4'-聯(lián)苯二異氰酸 醋（4, 4' -diisocyanatobiphenyl)、3, 3' -二甲基-4, 4' -聯(lián)苯二異氰酸醋、3, 3' -二甲 基-4, 4' -聯(lián)苯二異氛酸醋甲燒（3, 3' -dimethyl-4, 4' -diisocyanatodiphenylmethane)、 1, 5-亞萘基二異氰酸醋、間異氰酸基苯磺酰異氰酸醋（m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate)和對異氛酸基苯橫酰異氛酸醋（p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate); 脂肪族聚異氰酸酯化合物，如乙烯二異氰酸酯、二異氰酸四亞甲酯、六亞甲基二異氰酸酯 (HDI)、十二甲撐二異氰酸酯、1，6, 11-十一烷三異氰酸酯、2, 2, 4-三甲基六亞甲基二異氰 酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、2, 6-二異氰酸基己酸甲酯、雙（2-異氰酸基乙基）延胡索酸酯、雙 (2_異氰酸基乙基）碳酸酯和2-異氰酸基乙基-2, 6-二異氰酸基己酸脂、異佛爾酮二異氰 酸酯（IPDI)、4,4'_二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（氫化MDI)、亞環(huán)己基二異氰酸酯、甲基環(huán)己 基二異氰酸酯（氫化TDI)、雙（2-異氰酸基乙基）-4-環(huán)己烯-1，2-二羧酸酯、2, 5-降冰片 烷二異氰酸酯和2, 6-降冰片烷二異氰酸酯。這些可單獨或組合使用。
[0047] 本發(fā)明的油墨旨在用于戶外用途，如海報或標牌，因此其需要在一段長時期內形 成具有極佳耐候性的涂層膜。從這個角度出發(fā)，優(yōu)選地使用脂肪族或脂環(huán)族二異氰酸酯。
[0048] 此外，本發(fā)明的油墨優(yōu)選地包含至少一種脂環(huán)族二異氰酸酯。在聚碳酸酯聚氨酯 樹脂顆粒具有源自脂環(huán)族二異氰酸酯的結構的情況中，所得油墨在耐刮傷性和耐乙醇性方 面得到進一步提高。異佛爾酮二異氰酸酯和二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯尤其優(yōu)選。脂環(huán)族二 異氰酸酯的含量比率相對于異氰酸酯化合物的總含量優(yōu)選地為按質量計60 %或更高。
[0049] 在本發(fā)明的油墨中，聚碳酸酯聚氨酯樹脂顆粒以樹脂乳液的形式添加，其中聚碳 酸酯聚氨酯樹脂顆粒分散到水性介質中。樹脂乳液中樹脂的固含量優(yōu)選地為按質量計20 % 或更高。當固含量為按質量計20%或更高時，所得油墨的配方沒有問題。從所得油墨的 儲存穩(wěn)定性和噴射穩(wěn)定性的角度出發(fā)，聚氨酯樹脂顆粒的體積平均粒徑優(yōu)選地為lOnm至 350nm〇
[0050] 當將聚氨酯樹脂顆粒分散到水性介質中時，可使用利用分散劑的強制乳化。然而， 在強制乳化的情況中，分散劑可保留在涂層膜上，從而降低其強度。因此，優(yōu)選地使用在其 分子結構中具有陰離子基團的自乳化聚氨酯樹脂顆粒。從賦予極佳的耐刮傷性和耐化學性 的角度出發(fā)，在使用自乳化聚氨酯樹脂顆粒的情況中，優(yōu)選地包含陰離子基團，以使得其酸 價為 20mgK0H/g 至 100mgK0H/g。
[0051] 陰離子基團的實例包括羧基、羧酸鹽基、磺基和磺酸鹽基。其中，從保持良好的水 分散穩(wěn)定性的角度出發(fā)，優(yōu)選地為部分或全部用例如堿性化合物中和的羧酸鹽基和磺酸鹽 基?？捎糜谥泻完庪x子基團的堿性化合物的實例包括有機胺，如氨、三乙胺、吡啶和嗎啉；鏈 烷醇胺，如單乙醇胺；和金屬堿性化合物，包括Na、K、Li或Ca。
[0052] 在利用分散劑的強制乳化的情況中，可使用非離子型表面活性劑和陰離子型表面 活化劑作為分散劑。然而，從良好耐水性的角度出發(fā)，優(yōu)選地為非離子型表面活性劑。
[0053] 非離子型表面活性劑的實例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯亞烷基烷基醚、聚氧 乙烯衍生物、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯丙烯多元醇、聚氧乙 烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯氫化蓖麻油、聚氧化烯多環(huán)苯基醚