包含費托蠟的相變油墨的制作方法

專利名稱：包含費托蠟的相變油墨的制作方法
技術領域：
在此公開了熱熔或相變油墨及其使用方法。更具體地，在此公開了特別適用于具有降低能量要求的相變油墨噴墨打印工藝的熱熔或相變油墨。
背景技術：
盡管已知的組合物和方法適于它們希望的目的，但仍需要可以在低于約125℃的溫度下噴射的相變油墨；需要可以采用降低的能量要求噴射的相變油墨；需要采用較不昂貴打印頭噴射的相變油墨；需要能夠改進油墨的熱穩定性的相變油墨，該熱穩定性表現為當在打印機中加熱時隨時間的顏色穩定性；需要能夠改進打印機可靠性的相變油墨；需要能夠實現從備用模式快速恢復時間的相變油墨；需要能夠實現采用“瞬動”模式印刷的相變油墨；需要在降低的印刷溫度下顯示所需粘度值的相變油墨；需要能夠實現上述優點和也顯示良好印刷特性，如貫穿性能(包括抖動和實心填充脫落性能)、可接受的遺失噴射、折疊和起皺性能、光澤、顏色強度、在備用模式之后的恢復等的相變油墨；需要產生具有改進硬度的圖像的相變油墨；需要產生具有改進光澤的圖像的相變油墨；需要顯示降低的滲出的相變油墨，滲出是其中一些油墨成分遷移到固體油墨條表面并在油墨條表面在打印機內部聚集的問題，粘性“滲出物”逐漸排出到底部并可能引起油墨條難以在打印機中的油墨加載架上滑動；需要當在紙襯底上印刷時產生具有降低透視的圖像的相變油墨；需要顯示打印頭的降低堵塞同時顯示所有上述優點的相變油墨；需要能夠實現相變油墨噴墨打印頭的降低備用溫度而不導致打印頭堵塞的相變油墨；需要具有所需低凝固點的相變油墨；需要當中間轉印元件在所需高溫度下時從中間轉印元件有效轉印到最終記錄襯底，以能夠實現有效轉印元件冷卻和避免來自由油墨加熱中間轉印元件而自動使打印機停工，同時也能夠實現在所需低溫度下噴射油墨的相變油墨；需要當仍然熱的印刷物在沿打印機中的導引架通過時顯示所需高染污溫度，由此降低油墨沿這些導引架的累積的相變油墨，該累積以后可轉印到空白紙上；需要顯示以上優點并也可以在所需低成本下制備的相變油墨；和需要具有所需高內聚故障溫度的相變油墨。

發明內容
在此公開了一種相變油墨，該油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟。在此也公開了一種方法，該方法包括(1)向噴墨打印設備中引入相變油墨，該相變油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到襯底上。


圖1是對于不同平均峰值分子量值的聚乙烯蠟和費托蠟獲得的高溫凝膠滲透色譜(也稱為尺寸排阻色譜(SEC))曲線的再現，在“y”軸顯示樣品中存在的不同分子量的分子的相對數量和在“x”軸顯示保留時間。
具體實施例方式
在此公開如下實施方案。
方案1.一種相變油墨，該油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟。
方案2.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量為至少約375。
方案3.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量為至少約400。
方案4.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量不大于約750。
方案5.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量不大于約700。
方案6.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量為約375-約750。
方案7.根據方案1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量為約400-約700。
方案8.根據方案1的油墨，其中費托蠟的多分散性不大于約2.5。
方案9.根據方案1的油墨，其中費托蠟的多分散性不大于約2。
方案10.根據方案1的油墨，其中費托蠟的峰值熔點為至少約50℃。
方案11.根據方案1的油墨，其中費托蠟的峰值熔點不高于約105℃。
方案12.根據方案1的油墨，其中費托蠟的開始熔點為至少約40℃。
方案13.根據方案1的油墨，其中費托蠟的開始熔點不高于約105℃。
方案14.根據方案1的油墨，其中費托蠟在約110℃的粘度為至少約2厘泊。
方案15.根據方案1的油墨，其中費托蠟在約110℃的粘度不大于約11厘泊。
方案16.根據方案1的油墨，其中費托蠟在油墨中存在的數量為油墨載體的至少約1wt％。
方案17.根據方案1的油墨，其中費托蠟在油墨中存在的數量不大于油墨載體的約99wt％。
方案18.根據方案1的油墨，其中酰胺是四酰胺。
方案19.根據方案18的油墨，其中四酰胺是二聚體酸類四酰胺，它是二聚體酸、乙二胺和含有至少約36個碳原子的羧酸的反應產物。
方案20.根據方案1的油墨，其中酰胺是支化三酰胺。
方案21.根據方案20的油墨，其中支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每個獨立地表示亞丙氧基重復單元的數目和x+y+z是約5-約6，和其中p、q和r每個彼此獨立地是表示重復-(CH2)-單元數目的整數。
方案22.根據方案21的油墨，其中p、q和r的平均峰值為約15-約60。
方案23.根據方案21的油墨，其中p、q和r的平均峰值為約26-約45。
方案24.根據方案1的油墨，其中酰胺在油墨中存在的數量為油墨載體的至少約2wt％。
方案25.根據方案1的油墨，其中酰胺在油墨中存在的數量不大于油墨載體的約50wt％。
方案26.根據方案1的油墨，其中著色劑在油墨中存在的數量為油墨的至少約0.1wt％。
方案27.根據方案1的油墨，進一步包含單酰胺。
方案28.根據方案的27油墨，其中單酰胺是硬脂基硬脂酰胺。
方案29.根據方案27的油墨，其中單酰胺在油墨中存在的數量為油墨的至少約2wt％。
方案30.根據方案1的油墨，進一步包含異氰酸酯衍生的材料。
方案31.根據方案31的油墨，其中異氰酸酯衍生的材料是從兩當量氫化樅醇和一當量異佛爾酮二異氰酸酯的反應獲得的聚氨酯樹脂。
方案32.根據方案31的油墨，其中聚氨酯樹脂在油墨中存在的數量為油墨載體的至少約2wt％。
方案33.根據方案30的油墨，其中異氰酸酯衍生的材料是聚氨酯樹脂，該聚氨酯樹脂是三當量硬脂基異氰酸酯和甘油類醇的加合物。
方案34.根據方案33的油墨，其中聚氨酯樹脂在油墨中存在的數量為油墨載體的至少約1wt％。
方案35.根據方案1的油墨，進一步包含氫化松香酸的甘油三酯。
方案36.根據方案1的油墨，其中油墨的峰值熔點為至少約50℃。
方案37.根據方案1的油墨，其中油墨的峰值熔點為至少約60℃。
方案38.根據方案1的油墨，其中油墨的峰值熔點不高于約105℃。
方案39.根據方案1的油墨，其中油墨的峰值熔點不高于約95℃。
方案40.根據方案1的油墨，其中油墨在噴射溫度下的粘度不大于約30厘泊。
方案41.根據方案40的油墨，其中噴射溫度不高于約150℃。
方案42.根據方案1的油墨，其中油墨在噴射溫度下的粘度不大于約20厘泊。
方案43.根據方案42的油墨，其中噴射溫度不高于約150℃。
方案44.根據方案1的油墨，其中油墨在約110℃的粘度為約7-約15厘泊。
方案45.根據方案1的油墨，其中油墨在約115℃的粘度為約7-約15厘泊。
方案46.根據方案1的油墨，其中油墨在約120℃的粘度為約7-約15厘泊。
方案47.根據方案1的油墨，其中著色劑具有下式 其中M是能夠鍵合到酞菁分子的中心空腔的原子或原子族，其中軸向配體任選地可以連接到M上。
方案48.根據方案1的油墨，其中著色劑具有下式 其中(A)R1是(i)亞烷基，(ii)亞芳基，(iii)芳基亞烷基，(iv)烷基亞芳基，(v)亞烷氧基，(vi)亞芳氧基，(vii)芳基亞烷氧基，(viii)烷基亞芳氧基，(ix)多亞烷氧基，(x)多亞芳氧基，(xi)多芳基亞烷氧基，(xii)多烷基亞芳氧基，(xiii)雜環基團，(xiv)亞甲硅烷基，(xv)硅氧烷基團，(xvi)多亞甲硅烷基，或(xvii)多硅氧烷基團，(B)R2和R2′每個彼此獨立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，(iv)烷芳基，(v)烷氧基，(vi)芳氧基，(vii)芳基烷氧基，(viii)烷基芳氧基，(ix)多亞烷氧基，(x)多亞芳氧基，(xi)多芳基亞烷氧基，(xii)多烷基亞芳氧基，(xiii)雜環基團，(xiv)甲硅烷基，(xv)硅氧烷基團，(xvi)多亞甲硅烷基，(xvii)多硅氧烷基團，或(xviii)下式的基團 其中r和s每個彼此獨立地是表示重復-CH2-基團數目的整數，(C)R3和R3′每個彼此獨立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，或(iv)烷芳基，(D)X和X′每個彼此獨立地是(i)直接鍵，(ii)氧原子，(iii)硫原子，(iv)式-NR40-的基團，其中R40是氫原子、烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，或(v)式-CR50R60-的基團，其中R50和R60每個彼此獨立地是氫原子、烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，和(E)Z和Z′每個彼此獨立地是(i)氫原子，(ii)鹵素原子，(iii)硝基，(iv)烷基，(v)芳基，(vi)芳烷基，(vii)烷芳基，(viii)下式的基團 其中R70是烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亞烷氧基、多亞芳氧基、多芳基亞烷氧基、多烷基亞芳氧基、雜環基團、甲硅烷基、硅氧烷基團、多亞甲硅烷基或多硅氧烷基團，(ix)式-SO2R80的磺酰基，其中R80是氫原子、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亞烷氧基、多亞芳氧基、多芳基亞烷氧基、多烷基亞芳氧基、雜環基團、甲硅烷基、硅氧烷基團、多亞甲硅烷基或聚硅氧烷基團，或(x)式-PO3R90的磷酰基，其中R90是氫原子、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亞烷氧基、多亞芳氧基、多芳基亞烷氧基、多烷基亞芳氧基、雜環基團、甲硅烷基、硅氧烷基團、多亞甲硅烷基或多硅氧烷基團。
方案49.根據方案1的油墨，其中著色劑具有下式 其中Y是氫原子或溴原子，n是整數0、1、2、3或4，R1是亞烷基或芳基亞烷基，和X是(a)氫原子，(b)下式的基團 其中R2是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，(c)亞烷氧基，亞芳氧基，芳基亞烷氧基或烷基亞芳氧基，或(d)下式的基團 其中R4是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。
方案50.根據方案1的油墨，其中著色劑具有下式
其中M是(1)具有+y正電荷的金屬離子，其中y是至少2的整數，該金屬離子能夠與至少兩個如下發色體部分形成化合物 或(2)能夠與至少兩個如下發色體部分形成化合物的含金屬部分 z是表示與金屬締合的如下發色體部分數目的整數
并且至少是2，R1、R2、R3和R4每個彼此獨立地是(i)氫原子，(ii)烷基，(iii)芳基，(iv)芳烷基，或(v)烷芳基，其中R1和R2可以結合在一起以形成環，其中R3和R4可以結合在一起以形成環，并且其中R1、R2、R3和R4可每個結合到中心結構中的苯基環上，a和b每個彼此獨立地是整數0、1、2或3，c是整數0、1、2、3或4，每個R5、R6和R7彼此獨立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，(iv)烷芳基，(v)鹵素原子，(vi)酯基團，(vii)酰胺基團，(viii)砜基團，(ix)胺基或銨基團，(x)腈基團，(xi)硝基，(xii)羥基，(xiii)氰基，(xiv)吡啶或吡啶基團，(xv)醚基團，(xvi)醛基團，(xvii)酮基團，(xviii)羰基，(xix)硫代羰基，(xx)硫酸酯基團，(xxi)硫化物基團，(xxii)亞砜基團，(xxiii)膦或基團，(xxiv)磷酸酯基團，(xxv)巰基，(xxvi)亞硝基，(xxvii)酰基，(xxviii)酸酐基團，(xxix)疊氮化物基團，(xxx)偶氮基團，(xxxi)氰酸根合基團，(xxxii)異氰酸根合基團，(xxxiii)硫氰酸根合基團，(xxxiv)異硫氰酸根合基團，(xxxv)氨基甲酸酯基團，或(xxxvi)脲基團，其中R5、R6和R7可每個結合到中心結構中的苯基環上， 是 或
R8、R9和R10每個彼此獨立地是(i)氫原子，(ii)烷基，(iii)芳基，(iv)芳烷基，或(v)烷芳基，條件是R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10中的碳原子數目是至少約16，Q-是COO-基團或SO3-基團，d是整數1、2、3、4或5，A是陰離子，和CA是氫原子或與幾乎一個Q-基團締合的陽離子。
方案51.根據方案48的油墨，進一步包含下式的著色劑 其中Y是氫原子或溴原子，n是整數0、1、2、3或4，R1是亞烷基或芳基亞烷基，和X是(a)氫原子，(b)下式的基團 其中R2是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，(c)亞烷氧基，亞芳氧基，芳基亞烷氧基或烷基亞芳氧基，或(d)下式的基團 其中R4是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。
方案52.根據方案1的油墨，其中費托蠟的凝固點為至少約40℃。
方案53.根據方案1的油墨，其中費托蠟的凝固點為至少約55℃。
方案54.根據方案1的油墨，其中費托蠟的凝固點不高于約90℃。
方案55.根據方案1的油墨，其中費托蠟的熔融范圍不大于約40℃。
方案56.根據方案1的油墨，其中費托蠟的熔融范圍不大于約25℃。
方案57.一種方法，包括(1)向噴墨打印設備中引入相變油墨，該相變油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到襯底上。
方案58.根據方案57的方法，其中打印設備采用壓電印刷工藝，其中以成像圖案由壓電振動元件的擺動引起油墨小滴噴射。
方案59.根據方案57的方法，其中襯底是最終記錄片并將熔融油墨小滴以成像圖案直接噴射到最終記錄片上。
方案60.根據方案57的方法，其中襯底是中間轉印元件并將熔融油墨小滴以成像圖案噴射到中間轉印元件上，隨后將成像圖案從中間轉印元件轉印到最終記錄片上。
方案61.根據方案60的方法，其中將中間轉印元件加熱到高于最終記錄片溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度。
方案62.根據方案60的方法，其中將中間轉印元件和最終記錄片兩者加熱到低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度，和其中將最終記錄片加熱到高于中間轉印元件溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度。
方案63.根據方案60的方法，其中將中間轉印元件和最終記錄片均加熱到低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度，和其中將中間轉印元件加熱到高于最終記錄片溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度。
在此公開的相變油墨包含載體，該載體包括費托蠟。費托蠟可以從氫氣和一氧化碳混合物制備，使蒸汽在熱煤上通過獲得該混合物。合成可以采用金屬催化劑在高溫和壓力下進行。它們是合成烴，與天然烴相反。它們與由乙烯(CH2＝CH2)的聚合制備的聚乙烯蠟的不同之處在于聚乙烯蠟傾向于是完全線性的，而費托蠟其中傾向于具有一定程度的支化。由于此支化，與完全線性聚乙烯蠟相比，費托蠟傾向于在一定程度上是較少結晶的和一定程度上較不硬。
在此公開的油墨中包括的費托蠟由高溫凝膠滲透色譜測量的平均峰值分子量在各種實施方案中為至少300、375或400，和在各種實施方案中不大于800、750或700，盡管平均峰值分子量可以在這些范圍以外。
費托蠟的多分散性(通過將重均分子量除以數均分子量確定)在各種實施方案為至少1.001、1.005或1.010，和在各種實施方案中不大于3、2.5或2，盡管多分散性可以在這些范圍以外。
費托蠟的峰值熔點(如由差示掃描量熱法(DSC)測定)在各種具體實施方案中為至少50℃、55℃或60℃，和在各種實施方案中不高于105℃、100℃或95℃，盡管峰值熔點可以在這些范圍以外。
費托蠟的開始熔點(如由差示掃描量熱法(DSC)測定)在各種具體實施方案中為至少40℃、45℃或50℃，和在各種實施方案中不高于105℃、100℃或95℃，盡管開始熔點可以在這些范圍以外。
費托蠟的熔融范圍定義為如ASTM D3418-03中定義的終點熔點和開始熔點之間的差值，在各種實施方案中為至少5℃、8℃或10℃，和在各種實施方案中不高于40℃、30℃或25℃，盡管熔融范圍可以在這些范圍以外。
費托蠟的凝固點(如由差示掃描量熱法(DSC)測定)在各種具體實施方案中為至少40℃、50℃或55℃，和在各種實施方案中不高于90℃、88℃或85℃，盡管凝固點可以在這些范圍以外。
聚乙烯蠟或費托蠟在110℃的粘度在各種實施方案中為至少2、3或4厘泊，和在各種實施方案中不大于11、10或9厘泊，盡管粘度可以在這些范圍以外。
“平均峰值分子量”表示費托蠟(盡管包括式-(CH2)n-的分子的混合物，其中n是表示重復-CH2-單元數目的整數)具有的分子分布使得分子相對數量對保留時間或分子量的圖顯現為鐘形曲線，其中鐘形曲線的峰值表示平均峰值分子量。相反，具有不同平均峰值分子量值的費托蠟，盡管它們可包含“n”值重疊的材料，具有不同的特性。
圖1中顯示對于一些聚乙烯蠟和一些費托蠟由高溫凝膠滲透色譜采用Polymer Labs 220HT系統使用折光率檢測，流動相1，2，4-三氯苯，和兩個Polymer 3μm Mixed-E分離柱得到的分子量測量值。將整個系統和樣品溶液在注入之前加熱到140℃。使用用于校準的聚乙烯標準物表征分子量。一種材料(PE 500)是聚乙烯蠟，購自BakerPetrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX500(PE 500)。也測量的是聚乙烯蠟，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX655(PE655)。也測量的是聚乙烯蠟，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK，分子量為655(PE 655)。也測量的(PE-A)是聚乙烯蠟，購自BakerPetrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸餾除去最低10％分子量級分。此蒸餾可以例如在美國專利出版物2005/0130054中所述進行。也測量的(PE-B)是聚乙烯蠟，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸餾除去最低15％分子量級分。也測量的(PE-C)是聚乙烯蠟，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸餾除去最低15％分子量級分和最高15％分子量級分兩者。也測量的(FT-A)是費托蠟，從Sasol WaxAmericas，Inc.，Shelton，CT以SASOLWAXC77購得，該蠟由蒸餾分級。也測量的(FT-B)是費托蠟，從Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80購得，該蠟由蒸餾分級。也測量的(FT-C)是費托蠟，購自Sasol Wax Americas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低9％分子量級分。也測量的(FT-D)是費托蠟，購自Sasol Wax Americas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低20％分子量級分。也測量的(FT-E)是費托蠟，購自Sasol WaxAmericas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低30％分子量級分。



如由高溫凝膠滲透色譜使用用于校準的聚乙烯標準物測量，這些蠟由高溫凝膠滲透色譜測量的峰值平均分子量(Mp)、數均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分散性(MWD)如下

這些蠟的高溫凝膠滲透色譜數據的峰值熔點(℃，由差示掃描量熱法使用DUPONT 2100量熱計根據ASTM D 3418-03測量)、開始熔點(℃，由差示掃描量熱法測量)、在110℃的粘度(厘泊，使用Rheometric Scientific DSR-2000錐板粘度計測量)和凝固點(℃，由差示掃描量熱法測量)如下

---＝未測量或測定在一些具體的實施方案中，從在此公開的油墨中的費托蠟中除去一些最低分子量級分，在各種實施方案中從其中除去至少最低5、7.5、10、12.5、15、20、25、30或35％分子量級分，盡管從其中除去的數量可以在這些范圍以外最低分子量級分和最高分子量級分可以從費托蠟中由任何所需或有效方法除去，包括(但不限于)在美國專利出版物2005/0130054中描述的蒸餾方法。
如上所述，用于產生費托蠟的費托工藝不同于用于產生聚乙烯蠟的乙烯聚合工藝，在于費托工藝傾向于在獲得的材料中產生更多的支化。13C和1H NMR光譜用于測量一些費托和聚乙烯蠟中的支化程度和側-OH基團的數目。將樣品溶于氘代苯并在Bruker Avance 400NMR分光儀上在78℃獲得13C NMR光譜。此外，進行DEPT(由極化轉移的無扭曲增強)試驗以區別CH、CH2和CH3碳以幫助光譜認定。1H NMR光譜測量對相同的樣品在Bruker Avance 500NMR分光儀上在78℃進行。結果如下

費托蠟在油墨中以任何所需或有效數量存在，在各種實施方案中為載體的至少1、3或5wt％，和在各種實施方案中不大于載體的99、97或95wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
油墨進一步包括酰胺。合適油墨載體材料的例子包括脂肪酰胺，如單酰胺、三酰胺、四酰胺、其混合物等。合適脂肪酰胺油墨載體材料的具體例子包括二聚體酸類四酰胺，它是二聚體酸、乙二胺和硬脂酸的反應產物，二聚體酸類四酰胺，它是二聚體酸、乙二胺和含有至少約36個碳原子的羧酸的反應產物等，以及其混合物。當脂肪酰胺油墨載體是作為二聚體酸、乙二胺和含有至少約36個碳原子的羧酸的反應產物的二聚體酸類四酰胺時，羧酸具有下式
其中R是烷基，包括線性、支化、飽和、不飽和及環狀烷基，該烷基在各種實施方案中含有至少36或40個碳原子，該烷基在各種實施方案中含有不多于200、150或100個碳原子，盡管碳原子的數目可以在這些范圍以外。此式的羧酸可以從例如Baker Petrolite，Tulsa，OK購得，并且可以如在美國專利6,174,937的實施例1中所述制備。
在一個具體的實施方案中，酰胺是支化三酰胺。支化三酰胺例如公開于美國專利6,860,930。
在一個具體的實施方案中，支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每個獨立地表示亞丙氧基重復單元的數目和x+y+z是5-6，并且其中p、q和r每個彼此獨立地是表示重復-(CH2)-單元數目的整數，并且在各種實施方案中是至少15、20或26，和在各種實施方案中不大于60、55或45，盡管p、q和r的值可以在這些范圍以外。三酰胺組合物通常作為材料的混合物獲得，其中p、q和r每個是組合物中峰值平均鏈長的數目，而不是其中每個分子具有相同p、q和r值的均勻組合物，并且必須理解，在混合物中，一些單個鏈可以比給定的數目更長或更短。
在此具體的實施方案中，三酰胺在油墨中以任何所需或有效數量存在，在各種實施方案中為載體的至少2、5或10wt％，和在各種實施方案中不大于載體的50、40或35wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
合適相變油墨載體材料的另外例子是單酰胺。合適脂肪酰胺油墨載體材料的具體例子包括硬脂基硬脂酰胺，如KEMAMIDE S-180，購自Crompton Corporation，Greenwich，CT等。在一個具體的實施方案中，單酰胺在油墨載體中在各種實施方案中為載體的至少0.01、2或5wt％，和在各種實施方案中不大于載體的90、80或70wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
也合適作為相變油墨載體材料的是異氰酸酯衍生的樹脂和蠟，如氨基甲酸酯異氰酸酯衍生的材料、脲異氰酸酯衍生的材料、氨基甲酸酯/脲異氰酸酯衍生的材料、其混合物等。
在一個具體的實施方案中，油墨可包含從如下物質的反應獲得的聚氨酯樹脂二當量ABITOLE氫化樅醇(購自Hercules Inc.，Wilmington，DE)和一當量異佛爾酮二異氰酸酯，如在美國專利5,782,966的實施例1中所述制備。當存在時，此樹脂在油墨中在各種實施方案中為油墨載體的至少1、2、3、4或5wt％，和在各種實施方案中不大于油墨載體的80、70或60wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
在另一個具體的實施方案中，油墨可包含作為三當量硬脂基異氰酸酯和甘油類醇的加合物的聚氨酯樹脂，該加合物如在美國專利6,309,453的實施例4中所述制備。當存在時，此樹脂在油墨中在各種實施方案中為油墨載體的至少0.5、1或2wt％，和在各種實施方案中不大于油墨載體的40、35或30wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
油墨載體在相變油墨中以任何所需或有效數量存在，在各種實施方案中為油墨的至少0.1、50或90wt％，和在各種實施方案中不大于油墨的99、98或95wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
相變油墨也可包含著色劑。相變載體組合物可以與相變油墨著色劑材料如染料索引(C.I.)溶劑染料、分散染料、改性酸性和直接染料、堿性染料、硫染料、還原(Vat)染料等結合使用。
著色劑在相變油墨中以任何所需或有效數量存在以獲得所需的顏色或色調，在各種實施方案中為油墨的至少0.1、0.2或0.5wt％，和在各種實施方案中不大于油墨的50、20或10wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
油墨也可任選地包含抗氧劑。油墨組合物的任選抗氧保護圖像以免發生氧化并且也保護油墨組分以免在油墨制備工藝的加熱部分期間發生氧化。合適抗氧劑的具體例子包括NAUGUARD524、NAUGUARD76和NAUGUARD512(購自Uniroyal ChemicalCompany，Oxford，CT)、IRGANOX1010(購自Ciba Geigy)等。當存在時，任選的抗氧劑在油墨中以任何所需或有效數量存在，在各種實施方案中為油墨的至少0.01、0.05、0.1或1wt％，和在各種實施方案中不大于油墨的20、5或3wt％，盡管數量可以在這些范圍以外。
油墨組合物在各種實施方案中的峰值熔點不低于50℃、55℃或60℃，和峰值熔點在各種實施方案中不高于105℃、100℃或95℃，盡管峰值熔點可以在這些范圍以外。
油墨組合物通常在噴射溫度(在各種實施方案中不低于75℃、85℃或95℃，和在各種實施方案中不高于150℃或120℃，盡管噴射溫度可以在這些范圍以外)下的熔體粘度在各種實施方案中不大于30、20或15厘泊，和在各種實施方案中不小于2、5或7厘泊，盡管熔體粘度可以在這些范圍以外。在另一個具體的實施方案中，在110、115和/或120℃的溫度油墨的粘度為7-15厘泊。
油墨組合物可以由任何所需或合適的方法制備。例如，可以將油墨成分一起混合，隨后加熱到在一個實施方案中至少100℃，和在一個實施方案不高于140℃的溫度，盡管溫度可以在這些范圍以外，和攪拌直到獲得均勻的油墨組合物，隨后冷卻油墨到環境溫度(典型地20-25℃)。油墨在環境溫度下為固體。在具體的實施方案中，在形成工藝期間，將處于其熔融狀態的油墨傾入模具和然后允許冷卻和固化以形成油墨條。
油墨可用于直接打印噴墨工藝的設備和用于間接(膠版)印刷噴墨應用。在此公開的另一個實施方案涉及一種方法，該方法包括向噴墨打印設備中引入在此公開的油墨，熔融油墨，和引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到記錄襯底上。直接打印工藝也公開于例如美國專利5,195,430。在此公開的另一個實施方案涉及一種方法，該方法包括向噴墨打印設備中引入在此公開的油墨，熔融油墨，引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到中間轉印元件上，和將油墨以成像圖案從中間轉印元件轉印到最終記錄襯底上。在具體的實施方案中，將中間轉印元件加熱到高于最終記錄片溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度。在另一個具體的實施方案中，加熱中間轉印元件和最終記錄片兩者；在此實施方案中，將中間轉印元件和最終記錄片兩者加熱到低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度；在此實施方案中，中間轉印元件和最終記錄片的相對溫度可以是(1)將中間轉印元件加熱到高于最終記錄襯底溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度；(2)將最終記錄襯底加熱到高于中間轉印元件溫度和低于打印設備中熔融油墨溫度的溫度；或(3)將中間轉印元件和最終記錄片加熱到大約相同的溫度。膠版或間接打印工藝也公開于例如美國專利5,389,958。在一個具體的實施方案中，打印設備采用壓電印刷工藝，其中以成像圖案由壓電振動元件的擺動引起油墨小滴噴射。在此公開的油墨也可用于其它熱熔打印工藝，如熱熔聲學噴墨打印、熱熔噴墨打印、熱熔連續流或偏向噴墨打印等。在此公開的相變油墨也可用于熱熔噴墨打印工藝以外的打印工藝。
可以使用任何合適的襯底或記錄片，包括普通紙如XEROX4024紙、XEROXImage Series紙、Courtland 4024DP紙、分格筆記本紙、證券紙、二氧化硅涂覆的紙如Sharp Company二氧化硅涂覆的紙、JuJo紙、HAMMERMILL LASERPRINT紙等，透明材料，織物，紡織品產品，塑料，聚合物膜，無機襯底如金屬和木材等。
實施例I油墨組合物由如下方法制備。將除著色劑以外的所有油墨成分加入到不銹鋼燒杯中。然后將獲得的混合物在110℃在烘箱中一起熔融，隨后通過在溫度受控罩中在110℃攪拌0.3小時而共混。然后向此混合物中加入著色劑。在攪拌另外2小時之后，將這樣形成的油墨通過受熱的MOTT設備(從Mott Metallurgical獲得)使用Whatman#3濾紙在15磅每平方英寸的壓力下過濾。將這樣形成的過濾的相變油墨傾入模具和允許固化以形成油墨條。油墨從如下成分制備聚乙烯蠟，Mp＝572，Mn＝516，Mw＝570，Mwd＝1.10，由HT-GPC測量(POLYWAX500，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK)；窄分子量分布聚乙烯蠟(PE-C)，購自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX 500但被蒸餾以除去15％較低分子量級分和15％較高分子量級分，Mp＝582，Mn＝562，Mw＝579，MWD＝1.03，如由HT-GPC測定(購自Baker Petrolite，Tulsa，OK)；費托蠟(FT-A)，從Sasol WaxAmericas，Inc.，Shelton，CT以SASOLWAXC77獲得，Mp＝516，Mn＝520，Mw＝528，MWD＝1.02，如由HT-GPC測定；費托(FT-B)蠟，從Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80購得，Mp＝558，Mn＝565，Mw＝588，MWD＝1.04，如由HT-GPC測定；費托蠟(FT-F)，購自Sasol Wax Americas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低5％分子量級分，Mp＝612，Mn＝605，Mw＝626，MWD＝1.03，如由HT-GPC測定；費托蠟(FT-C)，購自Sasol WaxAmericas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低9％分子量級分，Mp＝620，Mn＝619，Mw＝635，MWD＝1.03，如由HT-GPC測定；費托蠟(FT-D)，購自Sasol Wax Americas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低20％分子量級分，Mp＝631，Mn＝627，Mw＝643，MWD＝1.03，如由HT-GPC測定；費托蠟(FT-E)，購自Sasol Wax Americas，Inc.，該蠟相似于SASOLWAXC80但由蒸餾除去最低30％分子量級分，Mp＝637，Mn＝630，Mw＝646，MWD＝1.03，如由HT-GPC測定；下式的支化三酰胺 其中p、q和r每個的平均值為約35，如在美國專利6,860,930的實施例II中所述制備；硬脂基硬脂酰胺蠟(KEMAMIDES-180，購自Crompton Corporation，Greenwich，CT)；KE-100松香(氫化松香(松香)酸的甘油三酯，購自Arakawa Chemical Industries(USA)Inc.，Chicago，IL)；聚氨酯樹脂，它是三當量硬脂基異氰酸酯和甘油類醇的加合物，如在美國專利6,309,453的實施例4中所述制備；NAUGUARD445抗氧劑(購自Uniroyal Chemical Co.，Middlebury，CT)；青色著色劑，如在美國專利6,472,523的實施例V-XI中公開；黃色著色劑，如在美國專利6,713,614的實施例I、II和IV中所述；和十二烷基苯磺酸(DDBSA，Bio-soft S-100，購自Stepan Company，Elwood，IL)。對于每種油墨在下表中列出油墨每種成分以wt％計的數量


提供油墨A、B和C用于對比目的。
油墨特性測量油墨的各種特性并示于下表中。粘度(η，厘泊)由Rheometrics DSR-2000錐板流變儀在110℃測量。使用基于溶液中油墨吸收測量的光譜攝影過程，通過將油墨溶解在甲苯中和使用Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS分光光度計測量吸光度而測定光譜強度。玻璃化轉變溫度(Tg)由動態機械分析使用Rheometrics SolidAnalyzer(RSA II)測量。峰值熔點(MPp)、開始熔點(MPo)和峰值凝固點(FP)由差示掃描量熱法(DSC)使用DUPONT 2100量熱計測量。


---＝未測量如數據所示，這些油墨的峰值熔點是80℃，凝固點低于80℃，并且它們大多數的粘度在110℃接近10.6，這表明它們適于在105-115℃的溫度下噴射。光譜強度確認青色、品紅色和黃色著色劑的良好溶解性。
打印頭堵塞打印頭中油墨可靠性的一方面是在操作期間在打印機中隨時間它是否堵塞打印頭。模擬打印機內部的真實過濾行為測試，其中油墨由重力驅動在115℃通過絲網過濾器。油墨3-10在新鮮狀態下和在115℃6天之后測試。油墨通過此測試而沒有過濾器的明顯堵塞。
打印溫度性能將油墨A、B、C、1、2、4、5、6、8、9和10引入到改進以能夠測試的各種溫度的XEROXPHASER8400打印機中。從系統設計觀點來看，可能需要增加最終打印襯底和中間轉印轉鼓的溫度。增加的轉鼓溫度促進相對于環境的溫度梯度以轉移足夠的熱量，使得可以達到持續打印。為測量內聚故障，增加轉鼓溫度直到油墨較軟使得它斷裂和因此不從轉鼓移開。增加的最終介質預熱典型地最大化圖像轉印效率和油墨耐用性。就在將圖像轉印到介質之前，介質預熱可以使用直接熱傳導通過金屬板對板紙預熱器的接觸完成介質預熱，該預熱器在兩側接觸介質。然而，在雙打印工作期間，介質的一側已經有圖像，和油墨自身因此必須接觸金屬板預熱器。如果在預熱器的接觸期間油墨玷污或染污下一頁，這稱為染污。介質預熱器可以獲得而沒有任何顯著染污的最高溫度是染污溫度，并且是可以操作預熱器的最高溫度。因此，可能需要增加中間轉印元件的設定點，需要增加最終轉印記錄片介質的溫度，和需要增加預熱器設定點溫度用于更好的控制或避免堵塞、雙重染污等。因此，需要提供允許這種溫度增加的靈活性的相變油墨。脫落表示從打印機器到最終記錄片的油墨轉印效率。當脫落非常差時，一部分圖像從印刷物遺失(即像素不從中間轉印元件轉印到最終記錄片)。抖動脫落表示當印刷抖動圖像(例如30％-70％覆蓋率)和在粗糙記錄片上時的轉印故障。實心脫落表示當在平滑或粗糙記錄片上印刷實心填充(對于任何給定顏色的最高填充)時的轉印故障。為測量脫落，在印刷物之后立即在相對緩慢貫穿速度下運行具有非常平滑表面的追逐記錄片。追逐片用于撿起在中間轉印元件上留下的任何油墨。掃描追逐片和將脫落性能與由商業PHASER8400打印機在其標準設定條件下產生的印刷物進行比較，如下表所示。如術語暗示的那樣，折疊耐用性涉及油墨(在記錄片上)被折疊而不斷裂、破裂和/或離開頁而留下缺少油墨的線的能力。通過測量在折疊之后留下的白色區域的平均寬度定量化折疊。由于它是應力情況，使用實心填充。光澤是當評價表面時引起的視覺印象。反射的直接光越多，光澤的印象越是顯然的。采用儀器如BYK Gardner微-TRI-光澤計測量光澤。當測量光澤時使用實心主或次級填充。結果如下

---＝未測量

---＝未測量如數據所示，包含費托蠟的一些油墨顯示所需的更高的內聚故障溫度和染污溫度。
油墨印刷物透視采用紙上的印刷物采用包含聚乙烯蠟的油墨，油墨透視有時在這些印刷物處于高溫度條件下出現，其中油墨通過紙擴散以在紙背側顯示顏色。在設計以研究此現象的試驗室試驗中，將油墨A、B、C、4、8、9和10引入K-Printing Proofer(制造商RK Print CoatInstruments，Royston，UK)并在135℃在HAMMERMILL紙上產生印刷物。對于紙的背側在ACSSpectro SensorII Colorimeter(購自Applied Color Systems Inc.)上根據ASTM 1E805(StandardPractice of Instrumental Methods of Color or Color DifferenceMeasurements of Materials)中規定的測量方法使用由儀器制造商提供的適當校準標準物獲得顏色空間數據。為了驗證和定量化油墨總體色彩性能的目的，通過三激積分，遵循ASTM E308(StandardMethod for Computing Colors of Objects using CIE System)還原測量數據以計算每個相變油墨樣品的1976CIE L*(亮度)、a*(紅度-綠度)和b*(黃度-藍度)CIELAB值。其后，將印刷物由空白紙張分隔并在各種溫度下放入烘箱內部不同時間。透視程度以在蒸煮之前(時間零)作為時間函數的來自初始顏色的背側顏色變化(按照ΔE)表示；在下表中示出ΔE對時間



---＝未測量結果表明，就透視性能而言，包含費托蠟的油墨4優于包含聚乙烯蠟的參考油墨A和B，并且包含費托蠟的油墨8、9和10優于包含聚乙烯蠟的參考油墨C。
油墨條滲出評價油墨A、B、C、1、2、3、4、8、9和10的滲出，它是其中一些油墨成分遷移到固體油墨條表面和在油墨條表面在打印機內部聚集的問題；粘性“滲出物”逐漸排出到底部并可能引起油墨條粘附到打印機中的油墨加載架上。條由油墨形成，并且通過將條放置在處于65℃和70℃烘箱的盤中于各個時間視覺評價滲出。結果總結于下表。

---＝未測量
---＝未測量如結果所示，包含窄多分散性費托蠟的油墨顯示出可比于或好于包含窄多分散性聚乙烯蠟的油墨的滲出行為，并且相對于包含較寬多分散性聚乙烯蠟的油墨顯示出優異的滲出性能。
權利要求
1.一種相變油墨，包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟。
2.根據權利要求1的油墨，其中費托蠟的平均峰值分子量為約375-約750。
3.根據權利要求1的油墨，其中費托蠟的多分散性不大于約2.5。
4.根據權利要求1的油墨，其中酰胺是支化三酰胺。
5.根據權利要求4的油墨，其中支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每個獨立地表示亞丙氧基重復單元的數目和x+y+z是約5-約6，并且其中p、q和r每個彼此獨立地是表示重復-(CH2)-單元數目的整數。
6.一種方法，包括(1)向噴墨打印設備中引入相變油墨，該相變油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300-約800和多分散性為約1.001-約3的費托蠟；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到襯底上。
7.根據權利要求6的方法，其中襯底是中間轉印元件并將熔融油墨小滴以成像圖案噴射到中間轉印元件上，隨后將成像圖案從中間轉印元件轉印到最終記錄片上。
全文摘要
公開了一種相變油墨，該油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300－約800和多分散性為約1.001－約3的費托蠟。也公開了一種方法，該方法包括(1)向噴墨打印設備中引入相變油墨，該相變油墨包括(a)著色劑和(b)相變油墨載體，該載體包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量為約300－約800和多分散性為約1.001－約3的費托蠟；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像圖案噴射到襯底上。
文檔編號B41J2/01GK1974690SQ200610163180
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月29日 優先權日2005年11月30日
發明者B·吳, P·A·王, T·J·斯恩德, J·W·小托馬斯 申請人:施樂公司