КОМПОЗИЦИЯ ТВЕРДЫХ ЧЕРНИЛ, СОДЕРЖАЩАЯ АМОРФНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СМЕСИ Российский патент 2016 года по МПК C09D11/00 C09D11/06 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к композициям твердых чернил, характеризующимся тем, что они являются твердыми при комнатной температуре и плавятся при повышенной температуре, при которой расплавленные чернила наносятся на носитель. Эти композиции твердых чернил могут использоваться для струйной печати. Настоящее изобретение относится к новой композиции твердых чернил, содержащей аморфный компонент, кристаллическое вещество и необязательно красящее вещество, и способам ее производства.

В основном, изменяющие фазовое состояние чернила (иногда называемые «чернила горячего плавления») находятся в твердой фазе при комнатной температуре, но при повышенной рабочей температуре прибора струйной печати существуют в жидкой фазе. При температуре распыления капли жидких чернил выбрасываются из печатного устройства, и когда капли чернил контактируют с поверхностью носителя информации как непосредственно, так и посредством промежуточного нагретого переносящего ремня или барабана, они быстро твердеют, образуя предопределенное изображение из отвердевших каплей чернил.

Меняющие фазовое состояние чернила для цветной печати обычно содержат композицию меняющего фазовое состояние носителя чернил, которую комбинируют с красителем, совместимым с изменяющими фазовое состояние чернилами. В определенном воплощении, группы цветных изменяющих свое фазовое состояние чернил могут быть сформированы комбинированием композиций носителя чернил с совместимыми основными субтрактивными красящими веществами. Основные субтрактивные цветные изменяющие фазовое состояние чернила могут содержать четыре красящих компонента или пигмента, а именно голубой, пурпурный, желтый и черный, хотя чернила не ограничиваются этими четырьмя цветами. Эти основные субтрактивные цветные чернила могут быть образованы с использованием одного красителя или пигмента или с использованием смеси красителей или пигментов. Например, пурпурный может быть получен с использованием смеси Сольвентных Красных Красителей или составной черный может быть получен смешением нескольких красителей. Красящие вещества могут также включать пигменты.

Изменяющие фазовое состояние чернила предпочтительны для струйных принтеров, поскольку в процессе транспортировки, продолжительном хранении и т.п. при комнатной температуре они остаются в твердом состоянии. Дополнительно в значительной степени устраняются проблемы с жидкими струйными чернилами, связанные с закупориванием форсунки в результате испарения чернил, тем самым повышается надежность струйной печати. Дополнительно, в использующих меняющее свое фазовое состояние чернила принтерах, в которых капли чернил наносятся непосредственно на конечный носитель информации (например, бумагу, прозрачный материал и т.п.), капли немедленно затвердевают при контакте с носителем информации, так, что предотвращается перемещение чернил по носителю информации и повышается разрешение печати.

Несмотря на то что вышеупомянутая общепринятая технология твердых чернил успешно используется для производства четких изображений и обеспечения экономии при использовании распыления и широкого спектра субстратов на пористой бумаге, такая технология не была удовлетворительна для субстратов с покрытиями. Таким образом, хотя известные композиции и способы подходят для тех целей, для которых они предназначены, сохраняется необходимость в дополнительных средствах для формирования изображений и печати на бумажных носителях с покрытиями. В связи с этим существует необходимость в нахождении альтернативных композиций твердых чернил и будущих методик печати для того, чтобы обеспечить потребителей возможностью получения изображения превосходного качества на всех носителях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с проиллюстрированными в настоящей заявке воплощениями обеспечиваются новые композиции твердых чернил, содержащие смесь кристаллического и аморфного компонентов, проявляющие превосходную устойчивость изображения при струйной печати, включая печать на бумажных носителях с покрытиями.

В частности, настоящее изобретение предоставляет меняющие фазовое состояние чернила, содержащие, по меньшей мере, один кристаллический компонент, имеющий вязкость менее чем 12 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре; и, по меньшей мере, один аморфный компонент, имеющий вязкость менее чем 100 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре.

В дополнительных воплощениях настоящего изобретения обеспечиваются меняющие фазовое состояние чернила, содержащие: кристаллический компонент, имеющий вязкость менее чем 12 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре; аморфный компонент, имеющий вязкость менее чем 100 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре и красящее вещество, выбранное из группы, состоящей из пигмента, красителя или их смесей.

В других воплощениях настоящего изобретения обеспечивается способ печати, включающий: помещение меняющих фазовое состояние чернил в аппарат для струйной печати; плавление меняющих свое фазовое состояние чернил внутри аппарата для струйной печати и выброс капель расплавленных чернил на носитель для формирования изображения, в котором меняющие свое фазовое состояние чернила содержат, по меньшей мере, один кристаллический компонент, имеющий вязкость менее чем 12 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре; и, по меньшей мере, один аморфный компонент, имеющий вязкость менее чем 100 сПз при температуре около 140°С и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технология твердых чернил расширяет возможности печати и потребительскую базу по многим рынкам, а разнообразию областей применения печати будет способствовать эффективная интеграция технологии печатающих головок, способов печати и материалов чернил. Композиции твердых чернил характеризуются тем, что они остаются твердыми при комнатной температуре (т.е. 20-27°С) и плавятся при повышенной температуре, при которой расплавленные чернила наносятся на носитель. Как обсуждается выше, хотя существующие в настоящий момент варианты чернил успешно наносятся на носители из пористой бумаги, эти варианты не всегда успешно наносятся на бумажные носители с покрытиями.

Было обнаружено, что использование смеси кристаллического и аморфного компонентов в композициях твердых чернил обеспечивает устойчивость чернил и в частности твердые чернила, демонстрирующие устойчивые изображения на бумаге без покрытия и с покрытием. Использование такого подхода неожиданно, однако, достигается благодаря известным свойствам кристаллического или аморфного веществ. Что касается кристаллических веществ, малые молекулы обычно склонны к кристаллизации при переходе в твердое состояние, и твердые органические вещества с маленькой молекулярной массой обычно являются кристаллическими. Хотя кристаллические вещества в основном более твердые и устойчивые, такие вещества также являются намного более хрупкими, такими, что оттиск, сделанный с использованием в основном кристаллической композиции чернил, является весьма чувствительным к повреждению. Что касается аморфных веществ, аморфные вещества с большой молекулярной массой, такие как полимеры, становятся вязкими и липкими жидкостями при высокой температуре, но не проявляют достаточно низкую вязкость при высоких температурах. В результате полимеры не могут быть струйно распылены через сопла печатающей головки при предпочтительной температуре струйного распыления (≤140°С). В настоящем изобретении, однако, обнаружено, что устойчивость твердых чернил может быть получена посредством смешивания кристаллического и аморфного компонентов.

Настоящее изобретение обеспечивает новый тип композиции твердых чернил для струйного распыления, содержащей смесь (1) кристаллического и (2) аморфного компонентов, обычно в массовом соотношении от 60:40 до около 95:5 соответственно. В более определенных воплощениях, массовое отношение кристаллического компонента к аморфному составляет от около 65:35 до около 95:5, или от около 70:30 до около 90:10. В одном из воплощений, массовое соотношение для кристаллического и аморфного компонентов составляет 70:30 соответственно. В другом воплощении, массовое соотношение для кристаллического и аморфного компонентов составляет 80:20 соответственно.

Каждый компонент придает твердым чернилам определенные свойства, а смесь компонентов обеспечивает чернила, проявляющие превосходную устойчивость на носителях с покрытием и без покрытия. Кристаллический компонент в композиции чернил управляет изменением фазового состояния посредством быстрой кристаллизации при охлаждении. Кристаллический компонент также создает структуру конечной пленки чернил и придает чернилам твердость с помощью снижения вязкости аморфного компонента. Кристаллические компоненты кристаллизуются и проявляют относительно низкую вязкость (≤10¹ сантиПуаз (сПз), или от около 0,5 до около 10 сПз, или от около 1 до около 2 сПз) при около 140°С и высокую вязкость при (>10⁶ сПз) при комнатной температуре. Поскольку кристаллические компоненты определяют фазовый переход чернил, требуется быстрая кристаллизация, для того чтобы обеспечить, если требуется, дальнейшую немедленную обработку (например, распределение, двустороннюю печать), и предотвратить чрезмерное просвечивание с обратной стороны оттиска на носителях без покрытия. С помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) (10°С/мин от -50 до 200 и от 200 до -50) определены быстрая кристаллизация и пики плавления желательных кристаллических компонентов, и то, что ΔT между ними менее чем 55°С. Точка плавления должна быть ниже 150°С, что является верхним пределом температуры струйного распыления, или предпочтительно ниже от около 145 до около 140°С. Точка плавления предпочтительно выше 65°С для предотвращения блокирования и переноса оттиска при остановке при температуре вплоть до 65°С, или более предпочтительно выше около 66°С, или выше 67°С. Примеры предпочтительных кристаллических веществ приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Соединение Структура Т_плав (°C)* Т_крист(°С)* ΔТ(°С) η₁₄₀°_С (сПз)** η_кт (сПз)** 1 110 83 27 4,7 >10⁶ 2 98 71 27 2,9 >10⁶ 3 119 80 39 3,3 >10⁶ 4 125 75 50 3. 3,0 >10⁶ Целевое значение   <140°С >65°С <50°С <10 сПз >10⁶ сПз *Образцы измеряли на Дифференциальном Сканирующем Калориметре Q1000 (ТА Instruments) при скорости 10°С/мин от -50°С до 200°С и от 200°С до -50°С; оценивались значения средней точки.
"Образцы были измерены на реометре с контролируемым напряжением сдвига RFS3 (ТА instruments), оснащенным нагревательным элементом Пельтье и с использованием 25 мм параллельной пластины. В способе использовалась температурная развертка от высоких до низких температур с температурным декрементом 5°С, временем выдержки (установления равновесия) между каждой температурой 120 с и при постоянной частоте 1 Гц.

Аморфные компоненты обеспечивают вязкость и придают устойчивость чернильному отпечатку. В настоящем изобретении, предпочтительные аморфные вещества имеют относительно низкую вязкость (<10² сПз, или от около 1 до около 100 сПз, или от около 5 до около 95 сПз) при около 140°С, но очень высокую вязкость (>10⁶ сПз) при комнатной температуре. Низкая вязкость при 140°С обеспечивает композиции широкий интервал экспозиции, в то время как высокая вязкость при комнатной температуре придает устойчивость. Аморфные вещества имеют Т_стекл (температуру стеклования) но не кристаллизуются и не имеют пиков плавления, определяемых ДСК (10°С/мин от -50°С до 200°С и от 200°С до -50°С). Значения T_стекл обычно составляют от около 10 до около 50°С или от около 10 до около 40°С, или от около 10°С до около 35°С для придания чернилам желаемой прочности и пластичности. Выбранные аморфные вещества имеют малую молекулярную массу, такую как менее чем 1000 г/моль, или от около 100 до около 1000 г/моль, или от около 200 до около 1000 г/моль, или от около 300 до около 1000 г/моль. Аморфные вещества с более высокой молекулярной массой, такие как полимеры, становятся вязкими и липкими жидкостями при высоких температурах, но имеют слишком высокую вязкость для струйного распыления с помощью пьезоэлектрических печатающих головок при приемлемых температурах. Примеры приемлемых аморфных веществ приведены в Таблице 2.

Таблица 2 Соединение Структура T_стекл(°C)* η_140°C (сПз)** ММ (г/моль)

5 19 10 426,59 6 18 10 426,59 7 13 10 426,59 8 11 27 606,87 Целевое значение   10-50°С <100 сПз <1000 г/моль *Образцы измеряли на Дифференциальном Сканирующем Калориметре Q1000 (ТА Instruments) при скорости 10°С/мин от -50°С до 200°С и от 200°С до -50°С; оценивались значения средней точки.
**Образцы были измерены на реометре с контролируемым напряжением сдвига RFS3 (ТА instruments), оснащенным нагревательным элементом Пельтье и с использованием 25 мм параллельной пластины. В способе использовалась температурная развертка от высоких до низких температур с температурным декрементом 5°С, временем выдержки (установления равновесия) между каждой температурой 120 секунд и при постоянной частоте 1 Гц.

В изобретении носитель для меняющих фазовое состояние чернил может иметь точку плавления от около 65°С до около 150°С, например, от около 70°С до около 140°С, от около 75°С до около 135°С, от около 80°С до около 130°С, от около 85°С до около 125°С, определяемую с помощью, например, дифференциальной сканирующей калориметрии при скорости 10°С/мин. В изобретении получающиеся в результате чернила имеют точку плавления от около 65 до около 140°С или от около 65 до около 135°С, или от около 70 до около 130°С. В изобретении получающиеся в результате чернила имеют точку кристаллизации от около 65 до около 130°С или от около 66 до около 125°С, или от около 66 до около 120°С. В дополнительных воплощениях получающиеся в результате чернила имеют вязкость от около 1 до около 15 сПз или от около 2 до около 14 сПз, или от около 3 до около 13 сПз при около 140°С. При комнатной температуре получающиеся в результате чернила имеют вязкость около ≥10⁶ сПз.

Чернила согласно изобретению могут дополнительно включать обычно используемые добавки для того, чтобы воспользоваться известными функциональными преимуществами, связанными с такими обычно используемыми добавками. Такие добавки могут включать, например, по меньшей мере, один антиоксидант, пеногаситель, понижающие трение и выравнивающие агенты, осветлитель, модификатор вязкости, связующее, пластификатор и т.п.

Чернила необязательно могут содержать антиоксиданты для защиты изображений от окисления, а также антиоксиданты могут защищать компоненты чернил от окисления во время пребывания в виде нагретого расплава в резервуаре для чернил. Примеры приемлемых антиоксидантов включают N,N'-гексаметилен-бис (3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси-гидроциннамамид) (IRGANOX 1098, доступный в BASF); 2,2-бис(4-(2-(3,5-ди-трет-бутил-4-гигдрокигидроциннамоилокси))-этоксифенил)-пропан (TOPANOL-205, доступный в Vertellus); трис-(4-трет-бутил-3-гидрокси-2,6-диметил-бензил)-изоцианурат (А1с1псп); 2,2'-этилиден-бис-(4,6-ди-трет-бутилфенил)-фторфосфонит (ETHANOX-398, доступный в Albermarle Corporation); тетракис-(2,4-ди-трет-бутилфенил)-4,4'-бифенилдифосфонит (Aldrich); пентаэритритола тетрастеарат (TCI America); трибутиламмония гипофосфит (Aldrich); 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол(Aldrich)); 2,4-ди-трет-бутил-6-(4-метоксибензил)-фенол (Aldrich); 4-бромо-2,6-диметилфенол (Aldrich); 4-бромо-3,5-дидиметилфенол (Aldrich); 4-бромо-2-нитрофенол (Aldrich); 4-(диэтил-аминометил)-2,5-диметилфенол (Aldrich); 3-диметиламинофенол (Aldrich); 2-амино-4-трет-амилфенол (Aldrich); 2,6-бис-(гидроксиметил)-пара-крезол (Aldrich); 2,2'-метилендифенол (Aldrich); 5-(диэтиламино)-2-нитрозофенол (Aldrich); 2,6-дихлор-4-фторфенол (Aldrich); 2,6-дибром-фторфенол (Aldrich); α-трифтор-орто-крезол (Aldrich); 2-бром-4-фторфенол (Aldrich); 4-фторфенол (Aldrich); 4-хлорфенил-2-хлор-1,1,2-три-фторэтилсульфон (Aldrich); 3,4-дифтор-фенилуксусная кислота (Aldrich); 3-фторфенилуксусная кислота (Aldrich); 3,5-дифтор-фенилуксусная кислота (Aldrich); 2-фторфенилуксусная кислота (Aldrich); 2,5-бис-(трифторметил)-бензойная кислота (Aldrich); этил-2-(4-(4-(трифторметил)-фенокси)-пропионат (Aldrich); тетра-кис-(2,4-ди-трет-бутилфенил)-4,4'-бифенилдифосфонит (Aldrich); 4-трет-амилфенол (Aldrich); 3-(2Н-бензотриазол-2-ил)-4-гидроксифенэтиловый спирт (Aldrich); NAUGARD 76, NAUGARD 445, NAUGARD 512 и NAUGARD 524 (производимые Chemtura Corporation) и т.п., а также их смеси. Антиоксидант, если он присутствует, может присутствовать в чернилах в любом приемлемом или эффективном количестве, таком как от около 0,25 процентов до около 10 процентов от массы чернил, или от около 1 процента до около 5 процентов от массы чернил.

Согласно изобретению описанные в настоящей заявке композиции меняющих фазовое состояние чернил также включают красящее вещество. Таким образом, чернила согласно настоящему изобретению могут содержать или могут не содержать красящих веществ. Твердые чернила необязательно могут содержать красящие вещества, такие как красители или пигменты. Красящие вещества могут быть как из группы синий, пурпурный, желтый, черный (CMYK), так и из комбинированных цветов, полученных из красителей или пигментов определенного цвета или смесей пигментов. Красящие вещества на основе красителей способны смешиваться с основной чернильной композицией, содержащей кристаллический и аморфный компоненты и любые другие добавки.

Согласно изобретению описанные в настоящей заявке композиции меняющих фазовое состояние чернил также включают красящее вещество. В композициях меняющих фазовое состояние чернил может быть использовано любое приемлемое или эффективное красящее вещество, включающее красители, пигменты, их смеси и т.п., обеспечивающие то, что красящее вещество может быть растворено или диспергировано в носителе чернил. Может быть выбран любой краситель или пигмент, способный к диспергированию или растворению в носителе чернил и являющийся совместимым с другими компонентами чернил. Композиции меняющего фазовое состояние носителя могут быть использованы в комбинации с обычно применяемыми в меняющих фазовое состояние чернилах красящими веществами, такими как Цветовой Индекс (C.I.), сольвентные красители, дисперсные красители, модифицированные кислотные и прямые красители, основные красители, сернистые красители, кубовые красители и т.п. Примеры приемлемых красителей включают: Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Pylam Products); Direct Brilliant Pink В (Oriental Giant Dyes); Direct Red 3BL (Classic Dyestuffs); Supranol Brilliant Red 3BW (Bayer AG); Lemon Yellow 6G (United Chemie); Light Fast Yellow 3G (Shaanxi); Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical); Bemachrome Yellow GD Sub (Classic Dyestuffs); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Clariant); Cibanone Yellow 2G (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (BASF); Orasol Black CN (Pylam Products); Savinyl Black RLSN (Clariant); Pyrazol Black BG (Clariant); Morfast Black 101 (Rohm & Haas); Diaazol Black RN (ICI); Thermoplast Blue 670 (BASF); Orasol Blue GN (Pylam Products); Savinyl Blue GLS (Clariant); Luxol Fast Blue MBSN (Pylam Products); Sevron Blue 5GMF (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (BASF); Keyplast Blue (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (BASF); Classic Solvent Black 7 (Classic Dyestuffs); Sudan Blue 670 (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red 462 (C.I. 26050) (BASF); C.I. Disperse Yellow 238; Neptune Red Base NB543 (BASF, C.I. Solvent Red 49); Neopen Blue FF-4012 (BASF); Fatsol Black BR (C.I. Solvent Black 35) (Chemische Fabriek Triade BV); Morton Morplas Magenta 36 (C.I. Solvent Red 172); металфталоцианиновые красящие вещества и т.п. Также могут быть использованы полимерные красители, такие как коммерчески доступные у, например, Milliken & Company как Milliken Ink Yellow 869, Milliken Ink Blue 92, Milliken Ink Red 357, Milliken Ink Yellow 1800, Milliken Ink Black 8915-67, неразбавленный Reactint Orange X-38, неразбавленный Reactint Blue X-17, Solvent Yellow 162, Acid Red 52, Solvent Blue 44, and неразбавленный Reactint Violet X-80.

Приемлемыми красящими веществами для меняющих фазовое состояние чернил также являются пигменты. Примеры приемлемых пигментов включают PALIOGEN Violet 5100 (BASF); PALIOGEN Violet 5890 (BASF); HELIOGEN Green L8730 (BASF); LITHOL Scarlet D3700 (BASE); SUNFAST Blue 15:4 (Sun Chemical); Hostaperm Blue B2G-D (Clariant); Hostaperm Blue B4G (Clariant); Permanent Red P-F7RK; Hostaperm Violet BL (Clariant); LITHOL Scarlet 4440 (BASF); Bon Red С (Dominion Color Company); ORACET Pink RF (BASF); PALIOGEN Red 3871 К (BASF); SUNFAST Blue 15:3 (Sun Chemical); PALIOGEN Red 3340 (BASF); SUNFAST Carbazole Violet 23 (Sun Chemical); LITHOL Fast Scarlet L4300 (BASF); SUNBRITE Yellow 17 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue L6900, L7020 (BASF); SUNBRITE Yellow 74 (Sun Chemical); SPECTRA РАС С Orange 16 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue K6902, K6910 (BASF); SUNFAST Magenta 122 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue D6840, D7080 (BASF); Sudan Blue OS (BASF); NEOPEN Blue FF4012 (BASF); PV Fast Blue B2G01 (Clariant); IRGALITE Blue GLO (BASF); PALIOGEN Blue 6470 (BASF); Sudan Orange G (Aldrich); Sudan Orange 220 (BASF); PALIOGEN Orange 3040 (BASF); PALIOGEN Yellow 152, 1560 (BASF); LITHOL Fast Yellow 0991 К (BASF); PALIOTOL Yellow 1840 (BASF); NOVOPERM Yellow FGL (Clariant); Ink Jet Yellow 4G VP2532 (Clariant); Toner Yellow HG (Clariant); Lumogen Yellow D0790 (BASF); Suco-Yellow L1250 (BASF); Suco-Yellow D1355 (BASF); Suco Fast Yellow D1355, D1351 (BASF); HOSTAPERM Pink E 02 (Clariant); Hansa Brilliant Yellow 5GX03 (Clariant); Permanent Yellow GRL 02 (Clariant); Permanent Rubine L6B 05 (Clariant); FANAL Pink D4830 (BASF); CINQUASIA Magenta (DU PONT); PALIOGEN Black L0084 (BASF); Pigment Black K801 (BASF); и сажи, такие как REGAL 330™ (Cabot), Nipex 150 (Evonik) Carbon Black 5250 и Carbon Black 5750 (Columbia Chemical), и т.п., а также их смеси.

Пигментные дисперсии в чернильной основе могут быть стабилизированы синергетическими и диспергирующими веществами. В основном приемлемые пигменты могут быть органическими или неорганическими веществами. Также приемлемы пигменты на основе магнитных веществ, например, для производства чернил для распознавания знаков, написанных магнитными чернилами (MICR). Магнитные пигменты содержат магнитные наночастицы, такие как, например, ферромагнитные наночастицы.

Согласно изобретению применяются сольвентные красители. Примеры сольвентных красителей приемлемых для использования в настоящей заявке могут включать спирторастворимые красители из-за их совместимости с носителями чернил, раскрытыми в настоящей заявке. Примеры приемлемых спирторастворимых сольвентных красителей включают: Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Pylam Products); Direct Brilliant Pink В (Global Colors); Aizen Spilon Red C-BH (Hodogaya Chemical); Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku); Spirit Fast Yellow 3G; Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Clariant); Pergasol Yellow 5RA EX (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (BASF); Orasol Blue GN (Pylam Products); Savinyl Black RLS (Clariant); Morfast Black 101 (Rohm and Haas); Thermoplast Blue 670 (BASF); Savinyl Blue GLS (Sandoz); Luxol Fast Blue MBSN (Pylam); Sevron Blue 5GMF (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (BASF); Keyplast Blue (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (C.I. Solvent Black, C.I. 12195) (BASF); Sudan Blue 670 (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red 462 (C.I. 260501) (BASF), a также их смеси и т.п.

Красящее вещество может присутствовать в меняющих фазовое состояние чернилах в любом приемлемом или эффективном для получения желаемого цвета или оттенка количестве, таком как, например, по меньшей мере, от около 0,1 процента от массы чернил до около 50 процентов от массы чернил, по меньшей мере, от около 0,2 процента от массы чернил до около 20 процентов от массы чернил и, по меньшей мере, от около 0,5 процента от массы чернил до около 10 процентов от массы чернил.

Композиции чернил могут быть приготовлены любым предпочтительным или приемлемым способом. Например, смешиванием всех компонентов носителя чернил и последующим нагреванием смеси до, по меньшей мере, ее точки плавления, например, от около 60°С до около 150°С, от около 80°С до около 145°С и от около 85°С до около 140°С. Красящее вещество может быть добавлено до того как ингредиенты чернил были нагреты или после того как ингредиенты чернил были нагреты. Если в качестве красящих веществ выбраны пигменты, расплавленная смесь может быть подвергнута диспергированию в аппаратах мельниц тонкого или среднего помола, для того чтобы получить дисперсию пигмента в носителе чернил. Нагретую смесь затем перемешивают в течение от около 5 секунд до около 30 минут или более для получения практически равномерно гомогенного расплава, после этого охлаждают чернила до комнатной температуры (обычно от около 20°С до около 25°С). При комнатной температуре чернила твердые. Чернила могут применяться в аппаратах для процессов прямой струйной печати и в устройствах непрямой (офсетной) струйной печати. Другое воплощение изобретения, раскрытое в настоящей заявке, касается способа, включающего заключение раскрытых в настоящей заявке чернил в аппарат для струйной печати, плавление чернил и выбрасывание капель расплавленных чернил на рисунок изображения на носителе информации. Еще одно воплощение изобретения, раскрытое в настоящей заявке, касается способа, включающего заключение раскрытых в настоящей заявке чернил в аппарат для струйной печати, плавление чернил, выбрасывание капель расплавленных чернил на рисунок изображения на промежуточном элементе для переноса и перенос чернил в рисунке изображения с промежуточного элемента для переноса на конечный носитель информации. В конкретных воплощениях, промежуточный элемент для переноса нагревается до температуры, которая выше температуры листа конечного носителя информации и ниже температуры расплавленных чернил в аппарате печати.

В другом конкретном воплощении нагреваются и промежуточный элемент для переноса, и лист конечного носителя информации. В этом воплощении и промежуточный элемент для переноса, и лист конечного носителя информации нагреваются до температуры, которая ниже температуры расплавленных чернил в аппарате печати. В этом воплощении относительные температуры промежуточного элемента для переноса и листа конечного носителя информации могут быть: (1) промежуточный элемент для переноса нагревается до температуры, которая выше температуры конечного носителя информации и ниже температуры расплавленных чернил в аппарате печати; (2) конечный носитель информации нагревается до температуры, которая выше температуры промежуточного элемента для переноса и ниже температуры расплавленных чернил в аппарате печати; или (3) промежуточный элемент для переноса и лист конечного носителя информации нагреваются приблизительно до одной и той же температуры. В одном конкретном воплощении, в аппарате печати применяется пьезоэлектрический процесс печати, в котором капли чернил выбрасываются на рисунок изображения с помощью колебаний пьезоэлектрических вибрирующих элементов. Раскрытые в настоящей заявке чернила также могут применяться в других процессах термоплавкой печати, таких как термоплавкая акустическая струйная печать, термоплавкая термографическая струйная печать, термоплавкая струйная печать непрерывным потоком или струйная печать отражения и т.п. Раскрытые в настоящей заявке меняющие фазовое состояние чернила также могут использоваться в иных процессах печати, отличных от процессов термоплавкой струйной печати.

Могут применяться любые приемлемые носители информации или листы для записи информации, включая обыкновенные бумаги, такие как бумаги XEROX 4200, бумаги фото серии XEROX, Courtland 4024 DP бумага, линованная тетрадная бумага, документная бумага, покрытая диоксидом кремния бумага, такая как покрытая диоксидом кремния бумага Sharp Company, бумага JuJo, бумага HAMMERMILL LASERPRINT и т.п., бумаги с глянцевым покрытием, такие как XEROX Digital Color Elite Gloss, бумаги Sappi Warren LUSTROGLOSS, особые бумаги, такие как Xerox DURAPAPER и т.п., прозрачные материалы, ткани, текстильные изделия, пластики, полимерные пленки, неорганические носители информации, такие как металлы и древесина и т.п., прозрачные материалы, ткани, текстильные изделия, пластики, полимерные пленки, неорганические носители информации, такие как металлы и древесина и т.п. (дважды повторяется в оригинальном тексте).

Описанные в настоящей заявке чернила дополнительно иллюстрируются в следующих примерах. Все доли и процентные содержания являются массовыми до тех пор, пока не указано иначе.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Приготовление твердых чернил

Аморфные и кристаллические вещества были синтезированы или приобретены в случае их наличия на рынке. Химическое строение и свойства, представляющие интерес, показаны в таблице 1 (кристаллические компоненты) и таблице 2 (аморфные компоненты). Для эффективного струйного распыления композиции чернил должны быть гомогенными в расплаве. Таким образом, аморфные и кристаллические вещества должны быть способны смешиваться, когда они расплавлены, а кристаллический компонент не должен фазово отделяться при пребывании при температуре распыления в течение долгого периода времени. Предпочтительное соотношение компонентов кристаллического к аморфному, определенное посредством эксперимента с веществами, описанными выше, составило от около 65:35 до около 95:4 (мас./мас.) соответственно, хотя возможны и большие или немного меньшие уровни кристаллического вещества. В зависимости от конкретных используемых кристаллического и аморфного компонентов, оптимальные рабочие характеристики ожидаются при соотношении веществ от около 65:35 до около 95:5 (мас./мас.) кристаллического к аморфному соответственно. С помощью смешивания в расплаве аморфного и кристаллического компонентов были составлены несколько композиций чернил, две из которых показаны в таблице 3.

Таблица 3 Компонент Структура Чернила, масс. % А В 1ⁱ 80   3ⁱⁱ   70 7ⁱⁱⁱ 20   8^iv   30 Свойства чернил Т_плав (°С)*   105 117 Т_крист (°С)*   73 66

ΔT=Т_плав-Т_крист   32 51 η₁₄₀°_С (сПз)**   5 6 η_{комн.темп.} (сПз)**   >10⁶ сПз 10⁶ сПз ⁱ Синтезировано, как описано в патентной заявке США Ser. No.___(номер дела у поверенного 20101141-390607).
ⁱⁱ Синтезировано, как описано в рассматривающейся в настоящий момент патентной заявке США Ser. No.___(номер дела у поверенного 20101094-390676).
ⁱⁱⁱ Синтезировано, как описано в рассматривающейся в настоящий момент патентной заявке США Ser. No.___(номер дела у поверенного 20101140-390605).
^iv Синтезировано, как описано в рассматривающейся в настоящий момент патентной заявке США Ser. No.___(номер дела у поверенного 20100868-388982).
*Образцы измеряли на Дифференциальном Сканирующем Калориметре Q1000 (ТА Instruments) при скорости 10°С/мин от -50°С до 200°С и от 200°С до -50°С; оценивались значения средней точки.
**Образцы были измерены на реометре с контролируемым напряжением сдвига RFS3 (ТА instruments), оснащенным нагревательным элементом Пельтье и с использованием 25 мм параллельной пластины. В способе использовалась температурная развертка от высоких до низких температур с температурным декрементом 5°С, временем выдержки (установления равновесия) между каждой температурой 120 секунд и при постоянной частоте 1 Гц.

Чернила А и В имели температуры плавления (Т_плав) менее чем 140°С. В дополнительных воплощениях настоящего изобретения чернила имели Т_плав от около 90 до 140°С, или от около 95 до около 135°С, или от около 100 до около 130°С. Чернила А и В имели температуры кристаллизации (Т_крист) равные или больше чем 65°С. В дополнительных воплощениях настоящего изобретения, чернила имели Т_крист от около 65 до около 100°С, или от около 66 до около 90°С, или от около 66 до около 85°С. Использованная в настоящей заявке Т_крист обозначает температуру, при которой происходит кристаллизация или рекристаллизация соединения. Все чернила демонстрируют острую кристаллизацию (Т_крист), имеют пики плавления (Т_плав) и ΔТ (Т_плав-Т_криет) равную или меньше чем 55°С. В дополнительных воплощениях ΔТ составляла от около 25 до около 55°С или от около 30 до около 55°С, или от около 35 до около 55°С. Вязкость (η) чернил при около 140°С составляла менее 12 сПз. В дополнительных воплощениях настоящего изобретения, вязкость чернил при около 140°С составляла от около 1 до около 12 сПз или от около 2 до около 11,5 сПз, или от около 3 до около 11 сПз.

Рабочие характеристики печати

К чернилам А дополнительно был добавлен краситель сольвентный синий 101 (2 мас.%) для образования чернил АА. К чернилам В дополнительно было добавлен Orasol Blue GN (3 мас.%) для образования чернил ВВ. Каждые из этих чернил были отпечатаны с использованием модифицированного принтера Xerox Phaser 8860 на бумаге Digital Color Elite Gloss, 120 г/м² (DCEG) и Xerox Business 4200 (75 г/м²) для образования устойчивых изображений, который не могли быть легко удалены с носителей.

Изобретение относится к композиции твердых чернил, содержащей аморфный компонент, кристаллический компонент и, необязательно, красящее вещество, подходящей для струйной печати, включая печать на бумажных носителях с покрытием. Согласно изобретению композиция твердых чернил содержит смесь аморфного и кристаллического компонентов. При этом аморфный компонент имеет вязкость менее 100 сПз при температуре 140°С и вязкость более 1×10⁶ сПз при комнатной температуре, кристаллический компонент имеет вязкость менее 12 сПз при температуре 140°С и вязкость более 1×10⁶ сПз при комнатной температуре. Технический результат - устойчивость при формировании изображений или печати на бумажных носителях с покрытием. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

1. Меняющие фазовое состояние чернила, включающие:
по меньшей мере, один кристаллический компонент, имеющий вязкость менее чем 12 сПз при температуре 140°C и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре; и
по меньшей мере, один аморфный компонент, имеющий вязкость менее чем 100 сПз при температуре 140°C и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре, отличающиеся тем, что кристаллический компонент выбран из группы, состоящей из

их стереоизомеров и их смесей.

2. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что кристаллический и аморфный компоненты смешивают в массовом соотношении от около 65:35 до около 95:5 соответственно.

3. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 2, отличающиеся тем, что кристаллический и аморфный компоненты смешивают в массовом соотношении от около 70:30 до около 90:10 соответственно.

4. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что кристаллический компонент имеет вязкость от 0,5 до 10 сПз при температуре 140°C.

5. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 4, отличающиеся тем, что кристаллический компонент имеет вязкость от 1 до 10 сПз при температуре 140°C.

6. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что кристаллический компонент имеет в соответствии с дифференциальной сканирующей калориметрией пики кристаллизации (Т_крист) и плавления (Т_плав) и разницу между этими пиками (Т_плав-Т_крист) менее чем 55°C.

7. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что кристаллический компонент имеет точку плавления выше 65°C.

8. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что аморфный компонент имеет вязкость от 1 до 100 сПз при температуре около 140°C.

9. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что аморфный компонент имеет молекулярную массу менее чем 1000 г/моль.

10. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 9, отличающиеся тем, что аморфный компонент имеет молекулярную массу от 300 до менее чем 1000 г/моль.

11. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 1, отличающиеся тем, что аморфный компонент имеет Т_стекл от 10 до 50°C.

12. Меняющие фазовое состояние чернила по п. 11, отличающиеся тем, что аморфный компонент имеет Т_стекл, от 10 до 40°C.

13. Меняющие фазовое состояние чернила, включающие
по меньшей мере, один кристаллический компонент, имеющий вязкость менее чем 12 сПз при температуре 140°C и вязкость более чем 1х10⁶ сПз при комнатной температуре; и
по меньшей мере, один аморфный компонент, имеющий вязкость менее чем 100 сПз при температуре 140°C и вязкость более чем 1×10⁶ сПз при комнатной температуре, отличающиеся тем, что аморфный компонент выбран из группы, состоящей из


их стереоизомеров и их смесей.