白色顏料分散體的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】白色顏料分散體
[0001] 背景 噴墨印刷已經(jīng)成為在各種介質(zhì)表面(特別是紙張和照片介質(zhì)基底)上記錄圖像的普遍 方式存在多個(gè)原因。運(yùn)些原因中的一些包括低的印刷機(jī)噪音、高速記錄的能力和多色記錄 的能力。此外，可W對(duì)于消費(fèi)者而言相對(duì)低的價(jià)格獲得運(yùn)些優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于噴墨墨水化學(xué)，大多 數(shù)的商用噴墨墨水是水基的。因此，它們的成分通常是水溶性的，如在許多染料的情況下， 或是水分散性的，如在顏料的情況下。此外，噴墨墨水具有低的粘度W適應(yīng)熱噴墨體系結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的高頻噴射和發(fā)射(firing)室再填充過(guò)程。
[0002] 在噴墨印刷中，在印刷裝置和墨水接收物之間沒(méi)有物理接觸的情況下，使墨水流 體的微小液滴直接投射至墨水接收物(receiver)的表面上。該印刷裝置W電子方式存儲(chǔ)印 刷數(shù)據(jù)并且控制用于W成像方式(image-wise)噴出液滴的機(jī)構(gòu)。通過(guò)跨過(guò)墨水接收物移動(dòng) 印刷頭或W反過(guò)來(lái)的方式或兩者來(lái)完成印刷。
[0003] 在將噴墨墨水噴射至墨水接收物上時(shí)，該墨水通常包含液體載色體(vehicle)和 一種或多種固體，例如染料或顏料和聚合物粘結(jié)劑。將容易理解的是運(yùn)樣的墨水的最佳組 成取決于使用的印刷方法和待印刷的墨水接收物的性質(zhì)。
[0004] 在具有低亮度的表面(例如黑色表面)上印刷時(shí)，白色噴墨墨水提供了具有良好可 見(jiàn)度的記錄產(chǎn)品。此外，白色墨水對(duì)于標(biāo)記工業(yè)產(chǎn)品如由塑料產(chǎn)品制成的那些也是有用的， 并且還適合于印刷至木材、金屬、玻璃、瓷器和皮革上，因此已經(jīng)從各方面對(duì)其進(jìn)行研究。 [000引附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明 根據(jù)一個(gè)實(shí)例，圖1是制造低有效密度的二氧化鐵的流程圖。
[0006] 根據(jù)一個(gè)實(shí)例，圖2顯示制造低有效密度的二氧化鐵的第一合成路徑的示意圖。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)例，圖3顯示制造低有效密度的二氧化鐵的第二合成路徑的示意圖。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)例，圖4是W不透明度（W%表述)和墨水通量（Wng/300th表述)為坐標(biāo) 顯示出白色墨水的良好不透明度(遮蓋力）的圖。
[0009] 發(fā)明詳述 在W下的描述中，闡明了許多細(xì)節(jié)W提供對(duì)本文中公開(kāi)的實(shí)例的理解。然而，將理解的 是所述實(shí)例可W在沒(méi)有運(yùn)些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。盡管已經(jīng)公開(kāi)了有限數(shù)量的實(shí)例，但是應(yīng) 該理解的是存在來(lái)自其中的多種修改和變型。可W使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示圖中的相似 或等同的要素。
[0010] 在公開(kāi)和描述本發(fā)明之前，將理解的是本公開(kāi)內(nèi)容不限于本文中公開(kāi)的特定方法 步驟和材料，因?yàn)檫\(yùn)樣的方法步驟和材料可W在某種程度上變化。還將理解的是本文中使 用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)例的目的。該術(shù)語(yǔ)不意在是限制性的，因?yàn)楸竟_(kāi)內(nèi)容的范圍 意在僅被所附權(quán)利要求書(shū)及其等同內(nèi)容所限制。
[0011] 應(yīng)注意的是除非上下文另有明確指出，否則如本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所用 的單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"所述"包括復(fù)數(shù)的指代物。
[0012] 如本文中所用，"液體載色體"、"載色體"或"液體介質(zhì)"指的是其中可W使本公開(kāi) 內(nèi)容的著色劑分散或溶解W形成噴墨墨水的流體。液體載色體是本領(lǐng)域中已知的，并且根 據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)例可w使用各種各樣的墨水載色體。運(yùn)樣的墨水載色體可w包括各種不 同試劑的混合物，其包括但不限于表面活性劑、有機(jī)溶劑和助溶劑、緩沖劑、生物殺滅劑、粘 度改進(jìn)劑、馨合劑、穩(wěn)定劑、抗結(jié)垢劑(anti-kogation agent)和水。雖然不是液體載色體本 身的一部分，但是除著色劑之外，該液體載色體可W攜帶固體添加劑，例如聚合物、膠乳、UV 可固化材料、增塑劑、鹽等。此外，術(shù)語(yǔ)"水性液體載色體"或"水性載色體"指的是包含水作 為溶劑的液體載色體。
[0013] 如本文中所用，"助溶劑"指的是用于分散顏料或用于聚合反應(yīng)的存在于墨水載色 體中的任何溶劑，其包括有機(jī)溶劑和/或水。運(yùn)樣的助溶劑還通過(guò)控制溶劑和/或水的蒸發(fā)、 墨水的粘閉(puddling)等來(lái)促進(jìn)噴墨印刷頭中良好的噴嘴健康化ealth)。
[0014] 如本文中所用，"顏料"通常包括顏料著色劑、磁性顆粒、金屬顆粒、金屬氧化物如 氧化侶、二氧化娃、二氧化鐵、和/或其它陶瓷、有機(jī)金屬化合物或其它不透明顆粒，無(wú)論運(yùn) 樣的顆粒物是否賦予顏色。因此，盡管本說(shuō)明書(shū)主要例示了對(duì)顏料著色劑的使用，但是術(shù)語(yǔ) "顏料"可W更普遍地用于不僅描述顏料著色劑，而且還描述其它顏料如有機(jī)金屬化合物、 鐵氧體、陶瓷等。然而在一些實(shí)例中，所述顏料為顏料著色劑。
[0015] 如本文中所用，"取代的"表示化合物或部分的氨原子被另一原子如碳原子或雜原 子替代，其是被稱(chēng)為取代基的基團(tuán)的一部分。取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、 締基、締氧基、烘基、烘氧基、琉基烷基、琉基締基、琉基烘基、琉基芳基等。
[0016] 如本文中所用，"雜原子'指的是氮、氧、面素、憐或硫。
[0017] 如本文中所用，"烷基"指的是支鏈、無(wú)支鏈或環(huán)狀飽和控基團(tuán)，盡管不是必需的， 但是所述基團(tuán)通常包含1至約8個(gè)碳原子。烷基包括但不限于例如甲基、乙基、正丙基、異丙 基、正下基、異下基、叔下基和辛基，W及例如環(huán)烷基如環(huán)戊基和環(huán)己基。如本文中所用，"取 代的烷基"指的是被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的烷基。術(shù)語(yǔ)"雜烷基"指的是其中至少一個(gè)碳 原子被雜原子替代的烷基。如果沒(méi)有另外說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"烷基"包括未取代的烷基、取代的烷基 和雜烷基。
[0018] 如本文中所用，Tg是如通過(guò)W下福克斯方程(Fox equation)所計(jì)算的玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度:共聚物Tg = 1 / [Wa(Tg A) + Wb(Tg B) +…]，其中Wa =共聚物中單體A的重量分?jǐn)?shù) 且Tg A是單體A的均聚物Tg值，Wb =單體B的重量分?jǐn)?shù)且Tg B是單體B的均聚物Tg值等。
[0019] 如本文中所用，術(shù)語(yǔ)"約"用于通過(guò)假設(shè)給定值可"略高于"或"略低于"端點(diǎn)來(lái)為數(shù) 值范圍端點(diǎn)提供靈活性。該術(shù)語(yǔ)的靈活性的程度可W通過(guò)特定變量指示并且將在本領(lǐng)域技 術(shù)人員的知識(shí)之內(nèi)W基于經(jīng)驗(yàn)和本文中的相關(guān)描述確定。
[0020] 如本文中所用，為了方便起見(jiàn)可使多個(gè)項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)要素、組成要素和/或材料呈現(xiàn) 于共同的列表中。然而，運(yùn)些列表應(yīng)該被解釋為如同該列表的每個(gè)成員被個(gè)體地確認(rèn)為單 獨(dú)和唯一的成員。因此，在沒(méi)有相反說(shuō)明的情況下，運(yùn)樣的列表的個(gè)體成員均不應(yīng)僅基于它 們呈現(xiàn)于共同的組中而被解釋為同一列表的任何其它成員的事實(shí)等同物。
[0021] 本文中可W范圍的格式表述或呈現(xiàn)濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)。將理解的是運(yùn)樣的 范圍格式僅僅為了方便和簡(jiǎn)潔而使用，并且因此應(yīng)該被靈活地解釋為不僅包括作為范圍界 限而明確敘述的數(shù)值，而且還包括該范圍內(nèi)所涵蓋的所有的單個(gè)數(shù)值或子范圍，如同明確 敘述了每個(gè)數(shù)值和子范圍。作為例示，"約1重量%至約5重量%"的數(shù)值范圍應(yīng)該被解釋為不 僅包括明確敘述的約1重量%至約5重量%的值，而且還包括所指示的范圍內(nèi)的個(gè)體值和子范 圍。因此，在該數(shù)值范圍中包括個(gè)體值如2、3.5和4，和子范圍如1至3、2至4和3至5等。該相同 的原則適用于僅敘述一個(gè)數(shù)值的范圍。此外，無(wú)論范圍的寬度或描述的特征如何，運(yùn)樣的解 釋均應(yīng)該適用。
[0022]用于噴墨應(yīng)用的水基白色墨水分散體通常遭受分散體不穩(wěn)定性。高密度(~4.7)氧 化鐵(Ti〇2)(白色印刷墨水中常用的白色顏料）的聚集和沉降是針對(duì)分散體不穩(wěn)定性挑戰(zhàn) 的主要原因之一。盡管可W通過(guò)使用低于50nm(sub-50皿)的氧化鐵顏料來(lái)克服該挑戰(zhàn)，但 是難W達(dá)到所需的白色不透明度，運(yùn)是因?yàn)椴缓闲枰脑黾拥念伭贤该鞫取Ｒ虼耍谠S多情 況下可W使用約100至250nm的白色顏料。然而，增加的顏料尺寸導(dǎo)致了分散體不穩(wěn)定性，和 在一些情況下導(dǎo)致差的噴射性能。
[00創(chuàng)"低密度"氧化鐵 概括地，用于制造低有效密度的Ti化的方法描述于圖1中。該方法100包括： 提供具有表面的模板105; 用可W在高溫下分解(reduce)至Ti化的含鐵化合物包覆模板表面110;和 除去模板，從而形成多孔Ti化顆粒115。
[0024] 根據(jù)本文中的教導(dǎo)，可W通過(guò)使用具有較低有效密度的氧化鐵(二氧化鐵，Ti化） 顏料抑制由于沉降造成的分散體不穩(wěn)定性。目前市售的Ti化顏料具有超過(guò)4的密度。"低密 度"二氧化鐵表示具有小于4的密度的二氧化鐵。在一些實(shí)例中，本文中教導(dǎo)的實(shí)踐中使用 的二氧化鐵的密度為約2.5至3.8。在任何情況下，已經(jīng)通過(guò)將多孔性引入二氧化鐵顆粒