專利名稱：噴墨墨水組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種墨水組成物，特指一種應(yīng)用于噴墨打印機的黑色墨水組成物。
良好的噴墨墨水，當打印于噴墨載體時，不會有墨水阻塞噴墨口的情形發(fā)生，且墨水與載體接觸后的打印品質(zhì)佳，例如不會發(fā)生暈開(bleeding)及羽化現(xiàn)象(feathering)，具高光學密度(optical density)，良好的耐磨性(smearing)、防水性(water fastness)等。
就全彩噴墨打印機而言，常用的墨水包含藍綠色墨水(cyan ink)、紅紫色墨水(magenta ink)、黃色墨水(yellow ink)及黑色墨水(black ink)等四種。最近幾年，則增加了淺藍綠色墨水(light cyan ink)、淺紅紫色墨水(light magenta ink)二種，總計為六色墨水。這些墨水組成包含至少一種水溶性染料(water-baseddye)、0.01～20重量％的表面活性劑(surfactant)、0.01～30重量％的有機溶劑、50～95重量％水及其它添加劑。
適合的溶劑包含二醇衍生物(例如乙二醇、丙二醇、1，3-丙烷二醇)、三醇衍生物(例如甘油、三羥甲基丙烷(trimethylolpropane，TMP))、吡咯烷酮衍生物(例如2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone，NMP))及其組合。
美國專利第5,626,655及5,788,753號揭示使用二級醇乙氧基酯類化合物(secondary alcohol ethoxylate)作為表面活性劑，以控制染料型墨水的暈開現(xiàn)象(bleeding)。然而，這些染料型墨水在打印后圖樣的防水性與抗旋光性(lightfastness)不佳。
近幾年來，由于納米粒子技術(shù)的日趨成熟，則開始大量開發(fā)防水性與抗旋光性較佳的顏料型(pigment-type)墨水，顏料型墨水可包含至少一種顏料(pigment)、表面活性劑、有機溶劑、水及其它添加劑。顏料型噴墨墨水雖然擁有較佳的防水性與抗旋光性，但在色彩飽和度上，卻比染料性(dye-type)噴墨墨水略遜一籌，且由于粒徑大小(particle size)的關(guān)系，必須配合適當?shù)姆稚┡c附著劑，否則易于噴墨頭上發(fā)生沉淀與凝集現(xiàn)象。
為了使顏料型墨水中的顏料分散更為均勻，有必要減少顏料粒子的凝聚力，增加其分散性，故通常會利用表面活性劑、樹脂、與胺類等試劑，作為顏料的表面處理劑，而達到分散穩(wěn)定度。這種均勻分散的原理有兩種第一種是采用電荷排斥效應(yīng)(electrical repulsion)來達到分散目的，是利用顏料表面存在的電荷，使顆粒間位勢對抗產(chǎn)生的能量阻隔。第二種則是采用立體障礙效應(yīng)(sterichindrance)來達成粒子間的分散效果，利用化學合成方法使顏料表面存在巨大的官能基團(bulky functional group)，或是被具大分子結(jié)構(gòu)的化合物將顏料包圍于內(nèi)部，利用立體結(jié)構(gòu)原理，產(chǎn)生立體阻礙，而避免顏料粒子間的結(jié)塊與凝集。
噴墨打印機中的黑色墨水，其色料可為染料或顏料。理想的黑色顏料，一般而言，是以碳黑為主。因為碳黑的耐久性，如室外用途或曝曬于日光與空氣中，絕非其它黑色顏料可比擬。黑色顏料的黑度，與其粒徑大小有關(guān)。當粒徑越小時吸收的光越多，其黑度增加。當粒徑越大時反射光越多，其黑度降低。而由于噴墨打印機中，其噴嘴口大小的限制為20～30μm，故顏料粒子大小必須限制在1μm以下。但當使用粒徑較小的碳黑粒子于噴墨墨水中時常會因碳黑粒子太小易滲透于紙張纖維內(nèi)部，反而降低其黑度。
因此，當選用黑色墨水時，如何保有最佳打印品質(zhì)(例如無暈開、無羽化、具高光學密度、良好的耐磨性、防水性、抗旋光性、色彩飽和度)且使用時不阻塞噴嘴口，為本發(fā)明主要研究課題。
本發(fā)明一方面提供一種墨水組成物，其包含至少一種黑色顏料及一媒介物，其中該媒介物含有二級醇乙氧基酯類化合物(secondary alcoholethoxylate)。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色顏料為碳黑。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色顏料為黑色巨分子發(fā)光團。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色顏料的粒徑大小為1μm以下。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該黑色顏料為0.01至10重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該二級醇乙氧基酯類化合物為0.01至20重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該二級醇乙氧基酯類化合物為0.1至10重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該二級醇乙氧基酯類化合物至少包含2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物(2，6，8-trimethyl-4-nonyloxy-polyethyleneoxyethnol)。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該媒介物含有占該組成物重量0.01至30重量％的表面活性劑。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該媒介物尚包含酸堿緩沖液、螯合劑、抗氧化劑、抗紫外線劑及殺菌劑中的至少一種添加劑。
本發(fā)明另一方面提供一種墨水組成物，其包含0.01至10重量％的黑色顏料；0.01至30重量％的溶劑；0.01至20重量％的二級醇乙氧基酯類化合物(secondary alcoholethoxylate)；及50至95重量％的水。
本發(fā)明又一方面提供一種墨水組成物，其包含至少一種黑色色料及一媒介物，其中該媒介物含有2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色色料為染料(dye)。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色色料為顏料(pigment)。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色顏料是為碳黑。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色顏料是為黑色巨分子發(fā)光團。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該黑色色料的粒徑大小為1μm以下。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該黑色顏料為0.01至10重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物為0.01至20重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中以該組成物重量為基準，該2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物為0.1至10重量％。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該媒介物含有占該組成物重量0.01至30重量％的表面活性劑。
根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的墨水組成物中該媒介物還包含酸堿緩沖液、螯合劑、抗氧化劑、抗紫外線劑及殺菌劑中的至少一種添加劑。
黑色顏料可為碳黑或黑色巨分子發(fā)光團(Macromolecular Chromophres，MMCs)，且顏料粒子大小一般限制在1μm以下。以墨水組成物重量為基準，黑色顏料占0.01至10重量％。目前市售的黑色顏料例如商品型號CW-1(日本Orient Kagaku Kogyo公司)或CAB-O-JET 300(美國Cabot公司)等。
為了得到最佳打印品質(zhì)(即同時具良好光學密度、防水性、抗旋光性、耐磨性，且無暈開、羽化現(xiàn)象)，本發(fā)明選用二級醇乙氧基酯類化合物加入黑色墨水中作為防暈開(anti-bleeding)試劑。由于對于顏料型墨水而言，黑色顏料與彩色顏料間的表面張力差異較大，因此當黑色與彩色墨水重疊時，容易有暈開的情形，因此將本發(fā)明的二級醇乙氧基酯類化合物加入黑色顏料中時，其效果更為顯著。
該二級醇乙氧基酯類化合物舉例而言可為2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物(2，6，8-trimethyl-4-nonyloxy-polyethyleneoxyethnol)，市售的2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物例如Big Sum Chemical公司的商品型號TX-3或TX-6者。在本發(fā)明的墨水組成物中，以墨水組成物重量為基準，二級醇乙氧基酯類化合物為0.01至20重量％，更佳為0.1至10重量％。
為了調(diào)整載體滲透及噴嘴口表面的表面張力與保濕以及提供墨水中各成分的分散與乳化功能，本發(fā)明的墨水組成物可含0.01至30重量％的表面活性劑，再者，為了特定應(yīng)用，本發(fā)明的墨水組成物可進一步含有其它添加劑，例如有機溶劑、酸堿緩沖液(pH Buffer)、螯合劑、抗氧化劑、抗紫外線劑、及殺菌劑(Biocides)等。有機溶劑主要提供色料溶解性以及于載體上的干燥速度等功能。螯合劑可螯合墨水組成物中部分金屬離子，以防止這些金屬離子造成噴墨墨水匣噴嘴口或相關(guān)元件的腐蝕現(xiàn)象。抗氧化劑或抗紫外線劑可提供墨水打印于載體后，接觸日光或空氣時，有較長的文件或圖稿保存時間。殺菌劑主要功能在于防止噴墨墨水于長時間使用時，免于受細菌與霉菌等污染。
實施例成分以下成分用以制備墨水組成物。
成分ACW-1，為購自日本Orient Kagaku Kogyo公司的碳黑顏料。
成分BCAB-O-JET 300，為購自美國Cabot公司的碳黑顏料。
成分CPEG 200，為購自臺灣盤亞股份有限公司的聚乙二醇。
成分D購自德國Bayer公司的三羥甲基丙烷(TMP)。
成分E購自德國ISP Investments公司的N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
成分F購自德國BASF Aktiengesellschaft公司的1，3-丙二醇。
成分G.1TX-3，為購自Big Sum Chemical公司的2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物。
成分G.2TX-6，為購自Big Sum Chemical公司的2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物。
成分G.315-S-7，為購自Union Carbide公司的二級醇乙氧基酯類化合物(于脂族鏈具15個碳原子及7個乙氧基單元)，一般加入染料形彩色墨水中作為表面活性劑用，例如美國專利第5,626,655及5,788,753號中所述。
墨水組成物的制備根據(jù)表1制備四種墨水組成物，于表中每一成分是以組成物的重量百分比計，剩余部分(balance)為水。
表1

測試方法使用HP DeskJet 656C噴墨打印機將以上調(diào)配的墨水組成物打印于市售的一般紙張上，并進行以下項目的測試。
光學密度將噴墨打印完成的黑色圖塊，以分光儀(HunterLab UltraScan XE)測量其光學密度，結(jié)果示于表2中。光學密度值大于1.3者表示可由肉眼辨識。
暈開將藍綠、紫紅、黃色等彩色色塊分別和不同直徑的黑色圖塊交錯打印，觀察黑色與彩色色塊間的暈開程度，結(jié)果示于表2中?！薄稹北硎就耆珶o暈開現(xiàn)象發(fā)生，”△”表示略有暈開現(xiàn)象發(fā)生，”×”表示有嚴重暈開現(xiàn)象發(fā)生。
羽化將噴墨打印完成的不同比例大小的黑色文字圖樣，觀察文字的羽化散漫程度，結(jié)果示于表2中?！薄稹北硎疚淖滞耆珶o羽化現(xiàn)象發(fā)生，”△”表示文字略有羽化現(xiàn)象發(fā)生，”×”表示文字有嚴重羽化現(xiàn)象發(fā)生。
耐磨性將噴墨打印完成的黑色圖塊，以手指劃過黑色色稿，觀察其所留在手指上的黑色墨水多寡，結(jié)果示于表2中?！薄稹北硎臼种干贤耆珶o黑色墨水殘留，”△”表示手指上略有黑色墨水殘留，”×”表示手指上有很多黑色墨水殘留。
防水性將噴墨打印完成的黑色圖樣傾斜45度角，以裝了水的滴管壓擠噴出水于黑色圖塊上觀察其所帶出的黑色墨水多寡，結(jié)果示于表2中。”○”表示紙上完全無黑色墨水滑落，”△”表示手指上略有黑色墨水滑落，”×”表示手指上有很多黑色墨水滑落。
表2

從以上結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在光學密度符合要求的前提下，實例1及2的墨水組成物在所有測試項目皆得到極佳的打印效果；實例3的墨水組成物也在防暈開、耐磨性及防水性有所改善；實例4的墨水組成物僅羽化測試結(jié)果較佳，暈開及耐磨性不佳。
綜上所述，本發(fā)明的墨水組成物當打印于噴墨載體時有極佳的打印品質(zhì)，并可免除公知技術(shù)中遇到的缺點。
以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明。凡是在本發(fā)明所述范圍內(nèi)所做的變化與修飾，均包含在本發(fā)明所要保護的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種墨水組成物，包含至少一種黑色顏料及一媒介物，其特征在于，所述媒介物含有二級醇乙氧基酯類化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的墨水組成物，其特征在于，所述黑色顏料為碳黑或黑色巨分子發(fā)光團。
3.如權(quán)利要求1所述的墨水組成物，其特征在于，以所述組成物重量為基準，該黑色顏料為0.01至10重量％。
4.如權(quán)利要求1所述的墨水組成物，其特征在于，以所述組成物重量為基準，該二級醇乙氧基酯類化合物為0.01至20重量％。
5.如權(quán)利要求4所述的墨水組成物，其特征在于，以所述組成物重量為基準，該二級醇乙氧基酯類化合物為0.1至10重量％。
6.如權(quán)利要求1所述的墨水組成物，其特征在于，所述二級醇乙氧基酯類化合物至少包含2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物。
7.如權(quán)利要求1所述的墨水組成物，其特征在于，所述媒介物包含表面活性劑以及酸堿緩沖液、螯合劑、抗氧化劑、抗紫外線劑及殺菌劑中的至少一種添加劑。
8.一種墨水組成物，其特征在于，包含0.01至10重量％的黑色顏料；0.01至30重量％的溶劑；0.01至20重量％的二級醇乙氧基酯類化合物；及50至95重量％的水。
9.一種墨水組成物，包含至少一種黑色色料及一媒介物，其特征在于，所述媒介物含有2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的墨水組成物，其特征在于，所述黑色色料為染料。
11.如權(quán)利要求9所述的墨水組成物，其特征在于，所述黑色色料為顏料。
12.如權(quán)利要求9所述的墨水組成物，其特征在于，以所述組成物重量為基準，該2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物為0.01至20重量％。
13.如權(quán)利要求12所述的墨水組成物，其特征在于，以所述組成物重量為基準，該2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙二氧基乙醇化合物為0.1至10重量％。
14.如權(quán)利要求9所述的墨水組成物，其特征在于，所述媒介物包含表面活性劑以及酸堿緩沖液、螯合劑、抗氧化劑、抗紫外線劑及殺菌劑中的至少一種添加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種墨水組成物，其包含至少一種黑色顏料及一媒介物，其中該媒介物含有二級醇乙氧基酯類化合物(secondary alcohol ethoxylate)。當使用該墨水組成物打印于噴墨載體時具有最佳打印品質(zhì)，不僅具有良好光學密度、防水性、抗旋光性、耐磨性，且無暈開、羽化現(xiàn)象及阻塞噴嘴口。
文檔編號C09D11/02GK1446863SQ0311051
公開日2003年10月8日 申請日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者佘怡璇, 王復(fù)興 申請人:中華研升科技股份有限公司