白色顏料分散體的制作方法
【專利說明】白色顏料分散體
[0001] 背景 噴墨印刷已經成為在各種介質表面(特別是紙張和照片介質基底)上記錄圖像的普遍 方式存在多個原因。運些原因中的一些包括低的印刷機噪音、高速記錄的能力和多色記錄 的能力。此外，可W對于消費者而言相對低的價格獲得運些優點。關于噴墨墨水化學，大多 數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適應熱噴墨體系結構 常見的高頻噴射和發射(firing)室再填充過程。
[0002] 在噴墨印刷中，在印刷裝置和墨水接收物之間沒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電子方式存儲印 刷數據并且控制用于W成像方式(image-wise)噴出液滴的機構。通過跨過墨水接收物移動 印刷頭或W反過來的方式或兩者來完成印刷。
[0003] 在將噴墨墨水噴射至墨水接收物上時，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劑。將容易理解的是運樣的墨水的最佳組 成取決于使用的印刷方法和待印刷的墨水接收物的性質。
[0004] 在具有低亮度的表面(例如黑色表面)上印刷時，白色噴墨墨水提供了具有良好可 見度的記錄產品。此外，白色墨水對于標記工業產品如由塑料產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，因此已經從各方面對其進行研究。 [000引附圖簡要說明 根據一個實例，圖1是制造低有效密度的二氧化鐵的流程圖。
[0006] 根據一個實例，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] 根據一個實例，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] 根據一個實例，圖4是W不透明度（W%表述)和墨水通量（Wng/300th表述)為坐標 顯示出白色墨水的良好不透明度(遮蓋力）的圖。
[0009] 發明詳述 在W下的描述中，闡明了許多細節W提供對本文中公開的實例的理解。然而，將理解的 是所述實例可W在沒有運些細節的情況下實踐。盡管已經公開了有限數量的實例，但是應 該理解的是存在來自其中的多種修改和變型。可W使用相同的附圖標記來指示圖中的相似 或等同的要素。
[0010] 在公開和描述本發明之前，將理解的是本公開內容不限于本文中公開的特定方法 步驟和材料，因為運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 用的術語僅用于描述特定實例的目的。該術語不意在是限制性的，因為本公開內容的范圍 意在僅被所附權利要求書及其等同內容所限制。
[0011] 應注意的是除非上下文另有明確指出，否則如本說明書和所附權利要求書中所用 的單數形式"一個"、"一種"和"所述"包括復數的指代物。
[0012] 如本文中所用，"液體載色體"、"載色體"或"液體介質"指的是其中可W使本公開 內容的著色劑分散或溶解W形成噴墨墨水的流體。液體載色體是本領域中已知的，并且根 據本公開內容的實例可w使用各種各樣的墨水載色體。運樣的墨水載色體可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、有機溶劑和助溶劑、緩沖劑、生物殺滅劑、粘 度改進劑、馨合劑、穩定劑、抗結垢劑(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，術語"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的存在于墨水載色 體中的任何溶劑，其包括有機溶劑和/或水。運樣的助溶劑還通過控制溶劑和/或水的蒸發、 墨水的粘閉(puddling)等來促進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、有機金屬化合物或其它不透明顆粒，無論運 樣的顆粒物是否賦予顏色。因此，盡管本說明書主要例示了對顏料著色劑的使用，但是術語 "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金屬化合物、 鐵氧體、陶瓷等。然而在一些實例中，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，其是被稱為取代基的基團的一部分。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、無支鏈或環狀飽和控基團，盡管不是必需的， 但是所述基團通常包含1至約8個碳原子。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及例如環烷基如環戊基和環己基。如本文中所用，"取 代的烷基"指的是被一個或多個取代基取代的烷基。術語"雜烷基"指的是其中至少一個碳 原子被雜原子替代的烷基。如果沒有另外說明，術語"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W下福克斯方程(Fox equation)所計算的玻璃化轉變 溫度:共聚物Tg = 1 / [Wa(Tg A) + Wb(Tg B) +…]，其中Wa =共聚物中單體A的重量分數 且Tg A是單體A的均聚物Tg值，Wb =單體B的重量分數且Tg B是單體B的均聚物Tg值等。
[0019] 如本文中所用，術語"約"用于通過假設給定值可"略高于"或"略低于"端點來為數 值范圍端點提供靈活性。該術語的靈活性的程度可W通過特定變量指示并且將在本領域技 術人員的知識之內W基于經驗和本文中的相關描述確定。
[0020] 如本文中所用，為了方便起見可使多個項目、結構要素、組成要素和/或材料呈現 于共同的列表中。然而，運些列表應該被解釋為如同該列表的每個成員被個體地確認為單 獨和唯一的成員。因此，在沒有相反說明的情況下，運樣的列表的個體成員均不應僅基于它 們呈現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等同物。
[0021] 本文中可W范圍的格式表述或呈現濃度、量和其它數值數據。將理解的是運樣的 范圍格式僅僅為了方便和簡潔而使用，并且因此應該被靈活地解釋為不僅包括作為范圍界 限而明確敘述的數值，而且還包括該范圍內所涵蓋的所有的單個數值或子范圍，如同明確 敘述了每個數值和子范圍。作為例示，"約1重量%至約5重量%"的數值范圍應該被解釋為不 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的個體值和子范 圍。因此，在該數值范圍中包括個體值如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數值的范圍。此外，無論范圍的寬度或描述的特征如何，運樣的解 釋均應該適用。
[0022]用于噴墨應用的水基白色墨水分散體通常遭受分散體不穩定性。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分散體不穩定性挑戰 的主要原因之一。盡管可W通過使用低于50nm(sub-50皿)的氧化鐵顏料來克服該挑戰，但 是難W達到所需的白色不透明度，運是因為不合需要的增加的顏料透明度。因此，在許多情 況下可W使用約100至250nm的白色顏料。然而，增加的顏料尺寸導致了分散體不穩定性，和 在一些情況下導致差的噴射性能。
[00創"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] 根據本文中的教導，可W通過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定性。目前市售的Ti化顏料具有超過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。在一些實例中，本文中教導的實踐中使用 的二氧化鐵的密度為約2.5至3.8。在任何情況下，已經通過將多孔性引入二氧化鐵顆粒