[发明专利]颜料墨组合物和涂覆材料

说明书

技术领域

本发明涉及颜料墨组合物和涂覆材料。

背景技术

染料和颜料已知作为引入墨和类似物中的着色剂。

染料的优点在于它们溶解在溶剂中并形成单分子或分子簇，由此确保清晰的吸收谱和良好的着色能力。

另一方面，染料以分子态溶解在液体中并在涂布或打印后存在于介质(打印介质，例如纸)表面上或其内部。所产生的缺点在于，分子在光和高活性化学物质如臭氧的影响下分解，由此降低OD(光学密度，也称作反射密度)。

因此，尽管在刚涂布或打印染料着色剂后观察到良好的着色，但颜色随时间经过而褪去且耐候性差。此外，当在渗透性介质如纸上进行涂布或打印时，染料与溶剂一起深深渗入介质。所产生的问题在于，一部分涂布/打印的染料不参与表面着色并造成偏移(offset)。

另一方面，颜料作为颜料粒子而不是以分子态分散在液体中，并且颜料粒子或其聚集体存在于涂布/打印的表面上。因此，由于颜料对光和高活性化学物质如臭氧具有高抵抗性，它们即使以液体墨状态使用时也在涂布和打印后表现出优异的耐候性。

由于颜料粒子固定到涂布或打印表面的表面层，没有颜料损失且偏移在实际上不成问题。但是，由于颜料为粒子形式，与其相关的问题在于，光容易在其上散射且颜色特性，例如透明感、光泽感和着色能力比用染料获得的差。因此，颜料的应用有限。

为了解决这种问题并获得与用染料接近的颜色特性，已经试图开发具有更小粒度的颜料粒子。但是，随着粒度降低，颜料粒子的分散性通常变差且分散体的粘度增加，这在将颜料用于涂布时导致出现颜色不均匀和涂布过程中操作性的降低。其它不利影响包括在喷墨打印机用墨中使用颜料时出现的弹着精度的降低、墨滴均匀性的降低和喷嘴堵塞或类似情况。

为了解决该问题，如国际公开WO97/48769中所述，已经研究了不使用分散剂来分散粒子的方法。如Shikizai Kyokaishi，70，503(1997)中所述，也已经研究了通过使分散剂单体吸附在颜料粒子表面上并使该单体聚合来用具有分散性的化合物覆盖该颜料表面的方法(这类颜料被称作“分散剂覆盖的颜料”)。

日本专利公开No.2003-128961描述了具有分散能力的这类颜料粒子的形状。

根据日本专利公开No.2003-128961的描述，初级粒子直径小于50纳米的粒子的数量比例为20％或更大且初级粒子纵横比(在初级粒子中，长直径或长度与短直径或宽度的比)为1至3的颜料具有优异的光泽、耐光性和颜色再现性。

但是，没有与耐候性相关的描述。此外，据描述，通过将针状比率设定为特定值，即与球形接近的值，可以获得具有均匀特性的细粒且球状粒子形状更有效。

日本专利公开No.10-251533描述了具有0.02至0.5微米的短直径和1至5的纵横比的颜料粒子。该文献公开了一种方法，其中在晶体生长过程中存在颜料分散剂，使分散剂吸附在新的活性表面上并抑制晶体生长，由此防止粒子生长成非常大的纵横比。

同样地，日本专利公开No.2004-137487公开了纵横比为8.0至16.5的颜料粒子，其能够获得具有优异光泽的着色涂膜。

此外，日本专利公开No.2003-138177公开了通过在由物理研磨制备颜料粒子时改变研磨处理时间来获得尺寸小于传统粒子的颜料粒子的方法。该文献还公开，在通过将这类颜料粒子与传统尺寸的颜料粒子混合来制备喷墨打印机用墨时，图像质量和耐磨性得到改进。

但是，仍存在与上述方法有关的几个问题。

即使颜料被赋予分散能力或用分散剂涂布，用比传统粒子小得多的粒子不可能避免由于在墨中存在和墨本身粘度的增加而引起的聚集危险。因此，在制备工序中储存的过程中或之后或在用例如船运输之中，墨中所含的组合物趋于沉淀，由此降低墨质量，这在用喷墨打印机打印墨时造成如喷嘴堵塞之类的问题。

为了解决该问题，可以进一步提高颜料粒子表面上存在的有利于分散能力的组分的含量比率以改进粒子在墨中的分散性，但由此降低整个粒子中着色剂的重量比，颜色特性变差，且颜料粒度的降低变得没有意义。

此外，在初级粒子或通过初级粒子的聚集形成的次级粒子的直径超过100纳米的情况下，绝大多数颜料粒子具有球状，这使液体中颜料的表面积最小化。因此，几乎没有与粒子形状有关的严重问题。但是，随着颜料粒子的尺寸降低，长直径和短直径彼此不同(换言之，纵横比远大于1)的橄榄球状或针状的颜料粒子的比例提高。