CN106062100B - 非牛顿喷墨墨水 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了非牛顿喷墨墨水和相关的方法。在一个实例中，非牛顿喷墨墨水可包含以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.1重量%‑10重量%的量的低分子量有机胶凝剂；以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.05重量%‑20重量%的量的盐；和有机溶剂。此外，所述低分子量有机胶凝剂和所述盐可形成结构化网络并且所述喷墨墨水可具有在25℃的温度下的100cps‑10,000cps的粘度和在50℃的温度下的1cps‑10cps的粘度。

Description

非牛顿喷墨墨水
发明背景
喷墨印刷系统的使用近年来已得到急剧增长。这种增长可以归因于印刷分辨率和总体印刷品质的实质性改进加上成本的明显下降。现在的喷墨印刷机以比仅仅几年前可用的同类产品低得多的成本为许多商业、商务和家庭应用提供可接受的印刷品质。尽管它们最近取得了成功，但是深入研究和开发工作继续朝向改进喷墨印刷品质，同时进一步为消费者降低成本。
当点的精确图案从被称为“印刷头”的液滴产生装置喷射到印刷介质上时，形成喷墨图像。在喷墨记录中通常使用的墨水通常由主要为水性流体中的水溶性有机溶剂(湿润剂等)、表面活性剂和着色剂组成。当记录是在“普通纸张”上进行时，沉积的着色剂保留了一些流动性，这可以表现在差的出血(bleed)、边缘锐度、发毛(feathering)和/或低劣的光学密度/色度(由于纸张上的渗透)。这些特征对文字和图像品质产生负面影响。一些系统包括使用经涂覆的纸张或在用涂覆喷墨墨水印刷之前立即涂覆纸张。这样的涂料通常含有各种组分如定影剂(fixer)以降低着色剂流动性。然而，这样的系统可能是昂贵的，可能降低印刷品质，并且可能由于介质通常与墨水相匹配而受到限制。
附图的简要说明
本公开内容的附加特征和优点将通过下面的详细说明结合附图来变得明确，所述详细说明和附图通过实例的方式一起示图说明该技术的特征；并且，其中：
图1是根据本公开内容的一个实例的非牛顿喷墨凝胶墨水、非凝胶墨水以及对比墨水的光学密度对墨水通量的曲线图；
图2是根据本公开内容的一个实例的方法的流程图；和
图3是根据本公开内容的一个实例方法的流程图。
现在将参考所示的示例性实施方案，并且特定的语言将在本文中使用以描述该实施方案。然而，应当理解不旨在因此限制本公开内容的范围。
详细说明
可以制备非牛顿喷墨墨水，其中所述墨水的粘度可以通过允许经由喷墨技术印刷墨水同时在印刷时实现优异的粘度的物理力来操纵。值得注意的是，印刷后的结构化网络的改善可允许本发明的非牛顿喷墨墨水提供比通过传统的牛顿喷墨墨水获得的更好的光学密度和其它性质。
根据本公开内容的实例涉及可用于标准喷墨印刷系统的非牛顿喷墨墨水。本发明的非牛顿喷墨墨水可以被喷墨印刷，因为使用印刷系统内的热控制(例如，热喷墨印刷头)降低了所述非牛顿喷墨墨水的粘度。一旦离开所述印刷头，所述非牛顿喷墨墨水的粘度经由非牛顿喷墨墨水中的结构化网络的自组合而迅速增加，例如在30秒内。通常，所述结构化网络可在所述非牛顿喷墨墨水中的低分子量有机胶凝剂和盐之间进行组合。
应当注意，当讨论本发明的组合物和方法时，这些讨论中的每一个可以被认为适用于这些实施方案中的每一个，无论它们是否在该实施方式的上下文中被明确讨论。因此，例如，在讨论非牛顿喷墨墨水中使用的低分子量有机胶凝剂时，这样的低分子量有机胶凝剂也可用在制造非牛顿喷墨墨水的方法和/或印刷非牛顿喷墨墨水的方法中，反之亦然。
还应当注意，当提到“墨水”或“喷墨墨水”时，这并不推断出着色剂是必然存在的。如本文所定义，墨水可以不含着色剂或可替代地包含着色剂。
通常，当用于印刷应用时，记录介质和/或喷墨墨水可具有各种添加剂和涂层以提供可接受的品质。然而，在一些实例中，使用本发明的非牛顿喷墨墨水可以消除对一些层的需要，可以消除昂贵的添加剂，和/或可以消除在某些介质纸张/墨水中使用的材料的量。
根据上述考虑，非牛顿喷墨墨水可包含以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.1重量%-10重量%的量的低分子量有机胶凝剂；以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.05重量%-20重量%的量的盐；和有机溶剂。此外，所述低分子量有机胶凝剂和所述盐可以形成结构化网络，并且所述喷墨墨水可具有在25℃的温度下的100cps-10,000cps的粘度和在50℃的温度下的1cps-10cps的粘度。在一个实例中，所述粘度在环境温度下可以高于10,000cps，例如20,000cps，100,000cps或甚至500,000cps，然后随着温度升高而显著降低。值得注意的是，加热剪切的添加可以改变(例如降低)本发明的墨水的粘度曲线。
如本文所用，“结构化网络”是指在非牛顿喷墨墨水中通过所述低分子量有机胶凝剂和盐经由静电相互作用和/或物理相互作用来形成的三维结构，其中所述三维结构取决于机械力和/或热力或根据机械力和/或热力发生。这样的机械力和/或热力，例如剪切能或热能，削弱了所述结构化网络，使得粘度基于施加的力的量而变化，如本文所讨论。在一个实例中，所述结构化网络可以不含聚合物，因为所述三维结构不含聚合物。然而，这样的实例并不排除聚合物存在于所述非牛顿喷墨墨水中，或者甚至被捕获(trap)或包含在所述结构化网络内。例如，本发明的非牛顿喷墨墨水可以进一步包含聚合表面活性剂作为所述三维结构的一部分(但可以存在于这样的结构中)。在另一实例中，所述结构化网络可以是凝胶。
关于本发明描述，当它涉及“非牛顿”时，非牛顿流体是一种其中粘度随着施加的力(例如热)的变化而变化，导致不能明确限定粘度的流体。因此，在一个方面中，本发明的非牛顿流体可以通过增加流体的温度来变稀。通常，在喷墨印刷应用中，墨水在喷墨装置的流体容器和印刷头之间移动。在这些应用中，本发明的非牛顿喷墨墨水可以在流体容器处、在流体容器和印刷头之间或在印刷头中被加热，从而降低粘度，允许喷墨印刷然后迅速冷却和在记录介质上的结构化网络改造。
在对于许多观察者而言并不直观的这些非牛顿喷墨墨水的一个方面中，当墨水不移动通过该系统时或当墨水未被加热时，着色剂如分散的颜料(其甚至可以是大和致密的颜料)显示出很少或没有沉降在流体容器或印刷头中。当很少或没有动压施加到墨水以使其移动通过该系统时或当没有热量施加到墨水时，所述墨水具有粘稠一致性。然而，当将正常量的动压(〜至少10,000帕斯卡)施加到墨水以使其移动通过喷墨系统时或当将墨水加热到50℃时，所述墨水粘度变化的程度更类似于纯水，例如从1至5cps。
因此，当这样的墨水从喷墨流体分配装置的流体容器中以高频率喷射时，所述墨水的动态粘度处于不干涉喷墨系统的喷射过程的低水平。通常，当墨水不移动或未被加热时，沉降被完全阻止或放缓多个数量级。
本发明的结构化网络可以通过存在于形成圆柱形纤维的低分子量有机胶凝剂中的芳族基团的π-π堆叠来形成。因此，在一个实例中，当所述结构在其化学构型中可基本为平面时，可以发生堆叠。添加溶解的盐可以屏蔽低分子量有机胶凝剂物质之间的排斥性(repulsive)静电荷，并允许它们相互作用。这样的相互作用可以包括随着氢键结合导致纤维形成的π-π芳族堆叠。阳离子盐也可以起到加强主要在记录介质上的纤维或结构化网络的作用。因此，包含附加钙离子的一些经处理的纸，例如ColorLok®纸，可以与使用所述低分子量有机胶凝剂形成的纤维相互作用。在加热时，所述纤维可以分离形成离散域，从而最大限度地减少纤维之间的相互作用并由此降低粘度。在足够的加热之后，可以将所述纤维分解到低分子量有机胶凝剂的单体单元。在所述“单体”的形式中，可以预期粘度是相当低的，因为结构的尺寸小很多。
通常，所述结构化网络包含低分子量有机胶凝剂。如本文所用，“低分子量有机胶凝剂”是指在有机溶剂和/或水的存在下能够与溶解的盐形成三维结构以形成结构化网络的有机分子或低聚物。如本文所用，“低聚物”是指由不多于10个单体单元组成的化合物。关于低分子量，在一个实例中，本发明的低分子量有机胶凝剂可具有50-10,000Mw的重均分子量。在一个方面中，所述重均分子量可以为100-2,000Mw。
本发明的低分子量有机胶凝剂可以包括氨基酸，在一些实例中其可以肽、环肽等形式存在。在一个实例中，所述氨基酸可以具有保护基团，例如，胺保护基团。在一个实例中，所述氨基酸可以是脂族氨基酸，例如甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸或异亮氨酸。在另一实例中，所述氨基酸可以是羟基氨基酸或含硫/硒的氨基酸，例如丝氨酸、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、苏氨酸或蛋氨酸。在又一实例中，所述氨基酸可以是环状氨基酸，例如脯氨酸。在又一实例中，所述氨基酸可以是芳族氨基酸，例如苯丙氨酸、酪氨酸或色氨酸。在又一实例中，所述氨基酸可以是碱性氨基酸，例如组氨酸、赖氨酸或精氨酸。在又一实例中，所述氨基酸可以是酸性氨基酸或含酰胺的氨基酸，例如天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺。这样的氨基酸可以具有本发明公开的保护基团被单独官能化或可以组合成具有这样的官能化的肽，包括环肽。关于胺保护基团，在一个实例中，所述胺保护基团可以是芴基甲氧基羰基。在另一实例中，所述胺保护基团可以是芳族保护基团。其它衍生物可包括基于萘或萘基的肽。在一个具体的实例中，所述低分子量有机胶凝剂可以是N-(9-芴基甲氧基羰基)-L-苯丙氨酸。在另一实例中，所述低分子量有机胶凝剂可以是N-(9-芴基甲氧基羰基)-L-苯丙氨酸的二肽。其它实例包括N-(9-芴基甲氧基羰基)-L-苯丙氨酸的萘衍生物。N-(9-芴基甲氧基羰基)的单肽和二肽可以从Bachem Chemicals Co.获得。
如本文中所讨论的，所述低分子量有机胶凝剂通常可以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.1重量%-10重量%的量存在于所述非牛顿喷墨墨水中。在一个实例中，所述低分子量有机胶凝剂可以1重量%-5重量%、0.5重量%-2重量%的量存在，或在另一实例中以0.1重量%-5重量%的量存在(基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计)。
通常，所述结构化网络包含盐，其通常是溶解的盐。在一个实例中，所述盐可以是有机盐。在一个方面中，所述盐可以包括羧酸的盐(例如2-吡咯烷酮-5-羧酸钠或2-吡咯烷酮-5-羧酸钾)、乙酸钠或乙酸钾、柠檬酸或任何有机酸的盐(包括芳族盐)及其混合物。在另一实例中，所述盐可以是无机盐。在一个方面中，所述盐可以是单价盐。这样的单价盐可以包括钠、锂、钾阳离子和硝酸根、氯离子、乙酸根阴离子及其混合物。在另一个方面中，所述盐可以是多价的，例如二价，并且可以包括硝酸钙、硝酸镁及其混合物。
如本文中所讨论的，所述盐通常可以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.05重量%-20重量%的量存在于所述非牛顿喷墨墨水中。在一个实例中，所述盐可以1重量%-10重量%、并且在一个方面中以0.5重量%-3重量%的量存在；基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计。
将盐，特别是溶解的盐包含在胶凝剂墨水中可有助于墨水的结构。如所提到的，这些结构化系统显示出非牛顿流动行为，因此为喷墨墨水的实施提供有用的特性，因为它们具有用于喷射的剪切变稀或热变稀的能力。一旦被喷射，该特征允许被喷射的液滴当它们撞击介质表面时变得更加弹性状、团块状或凝胶状。这些特征还可以提供改进的介质属性，例如表面上的着色剂截留(holdout)。
关于本公开内容的墨水(有或没有着色剂)，盐的作用可影响可喷射性和喷射后的响应两者。当比较两种胶凝剂喷墨墨水(有或没有盐，但其它方面相同)时，有盐的墨水在一定范围的剪切速率下将通常具有较低的粘度。在一个实例中，可以添加盐，从而使得其在该系统中的存在仅足以产生墨水的印刷特性中的明显差异，但不足以使墨水的粘度变得太低。该量可以通过常规实验来确定。例如，可设计有盐的胶凝剂墨水使得所述墨水能快速再填充并且产生更高品质的印刷。在一个方面中，更高品质的印刷可以通过改进的光学密度来确定(当着色剂存在于墨水中时)。通常，有盐的墨水可具有较高的光学密度，同时保持良好的可喷射性能和其它性能，例如墨水结构、流变行为、剪切稀化以及墨滴的喷射。此外，盐还可有助于在用于印刷的剪切变稀或热变稀之后具有减少的重组时间的本公开内容的胶凝剂墨水。在盐的存在下更高的预剪切速率往往会导致同样地更快的响应。在这些情况下，墨水的快速重组可能意味着在更少的时间内在介质表面上具有较少液体渗透的更加固体状行为，并因此产生更好的着色剂截留和更大的墨水效率。
所述结构化网络的性质(例如粘度)可受到许多变量的影响，包括低分子量有机胶凝剂的类型、盐的类型、溶剂的类型、这些组分的量、pH、离子强度等。关于粘度，如本文中所讨论的，非牛顿流体的粘度不是离散的而是基于施加到流体的热能而变化。如本文所用，“粘度”是指动态粘度，除非另有说明。对于本发明的墨水而言，所述粘度通常可以两种状态测量：接近静止状态时；即，在室温(约25℃)下，和接近处理状态时；即，在升高的温度(例如50℃)下。通常，本发明的墨水可以具有在室温下的100cps-10,000cps的动态粘度和在50℃的温度下的1cps-5cps的动态粘度。在一个实例中，所述动态粘度在室温下可以是100cps-1000cps，并且在50℃的温度下可以是1cps-10cps。另外，在一个实例中，所述低分子量有机胶凝剂和所述盐可以按重量计1:1-1:5的低分子量有机胶凝剂与盐的比存在于所述非牛顿喷墨墨水中。在一个方面中，所述比可以是0.5:1-2:1。
通常，本发明的结构化网络在有机溶剂和水的存在下形成。如本文中所用，“有机溶剂”是指任何有机溶剂或其混合物。因此，术语有机溶剂包括溶剂的体系。本发明的有机溶剂存在于非牛顿喷墨墨水中(除了任何水之外)。可以使用的典型的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、具有至少约四个碳原子的乙二醇醚、C4-8醇、1-甲氧基-2-丙醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷、乳酸乙酯、乙二醇醚(任选地具有至少约10个碳原子)、二元醇(任选地具有至少约2个碳原子)、三丙二醇单甲醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯基醚、2-吡咯烷酮(2P)、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮(2HE2P)、甘油聚氧乙基醚(LEG-1)、1,3-双(2-羟乙基)-5,5-二甲基乙内酰脲(Dantocol® DHE)、2-甲基-1,3-丙二醇(MPdiol)、乙基羟基丙二醇(EHPD)、甘油、1,5-戊二醇、1,2-戊二醇、硫二甘醇、环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、己内酰胺、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丙二醇(trimethylene glycol)、丁二醇、己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、1,2,6-己三醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚及其混合物。
另外，有机溶剂可以被分为网络参与性溶剂和网络非参与性溶剂。如本文所用，“网络参与性溶剂”是指增加所述非牛顿喷墨墨水的粘度的有机溶剂，通常在任何功能温度下测量。如本文所用，“网络非参与性溶剂”是指降低所述非牛顿喷墨墨水的粘度的有机溶剂，在任何功能温度下测量。因此，本发明的非牛顿喷墨墨水可以基于使用的有机溶剂的类型被改变。例如，当所述非牛顿喷墨墨水包含网络参与性溶剂时，可以加强所述结构化网络，例如，可以增加所述非牛顿喷墨墨水的粘度。然而，当使用网络非参与性溶剂时，可以削弱所述结构化网络，例如，可以降低所述非牛顿喷墨墨水的粘度。在一个实例中，网络参与性溶剂可包括乙基羟基丙二醇(EHPD)、甘油、1,5-戊二醇、乙二醇、三乙二醇及其混合物。在另一实例中，网络非参与性溶剂可包括2-吡咯烷酮、1,2-戊二醇、MPDIOL、1,2-己二醇及其混合物。因此，所述结构化网络性能和所得非牛顿喷墨墨水性能可通过混合和匹配具体的有机溶剂来改变。在一个实例中，所述有机溶剂包括网络参与性溶剂和网络非参与性溶剂的混合物。另外，本发明的墨水可以含有显著量的有机溶剂，包括网络参与性溶剂和/或网络非参与性溶剂。在一个实例中，所述有机溶剂可以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计5重量%-50重量%的量存在。在一个方面，所述有机溶剂可以10重量%-40重量%或甚至15重量%-30重量%的量存在。
如本文中所讨论的，本发明的非牛顿喷墨墨水可以独立于使用的介质提供优异的光学密度。例如，图1提供了非牛顿凝胶墨水、不凝胶化的非牛顿墨水和对比墨水的光学密度对墨水通量的曲线图。如图1所示，如通过墨水1提供的本发明的墨水具有改进的光学密度，其是基于凝胶的墨水并且对温度敏感。墨水2是具有差的光学密度的墨水1的非基于凝胶的版本。因此，非牛顿墨水1的基于凝胶的特性与其非凝胶的对应物相比显示出更倾向于当墨水冷却时在介质表面上凝胶化或重组。此外，作为墨水1的介质上每单位质量的墨水着色剂获得的光学密度测量的墨水效率优于对比墨水，其为可商购的墨盒DJ970，即使它在曲线上表现相似，因为墨水1的炭黑负载比对比墨水少〜30%。因此，墨水1与HP DJ970墨盒相比具有在纸张上相当或更好的墨水效率。
根据这一点，在一个实例中，所述非牛顿喷墨墨水的光学密度可以比从相同喷墨印刷机在相同的记录介质上以相同的印刷覆盖率印刷的对比喷墨墨水增加至少5%。在其它方面中，所述光学密度可以增加10%、15%、20%或30%。这样的记录介质可以包括涂覆和未涂覆的记录介质两者。如本文所用，“对比喷墨墨水”是指水性牛顿喷墨墨水，例如其可商购在HP DJ970黑色墨盒中。
如本文中所讨论的，本发明的墨水可以包含着色剂。这样的着色剂可以是颜料和/或染料。在一个实例中，所述着色剂为颜料，并且在一个方面中，所述着色剂为分散的颜料。颜料可以是通常用于墨水喷墨领域中的任何分散的着色剂，包括但不限于通过小分子或聚合物等分散的自分散颜料或通过添加单独的分散剂(例如聚合分散剂)分散的被分散剂分散的颜料。在其它实例中，所述着色剂可以是染料，包括通常在喷墨领域中使用的许多水溶性染料中的一种或多种。实例包括直接染料、还原染料、硫化染料、有机染料、活性染料、分散染料、酸性染料、偶氮染料或碱性染料。在又一实例中，所述着色剂可以是颜料和染料的混合物。
本发明的墨水可以与多个成像系统联合使用，其非限制性实例包括热或压电喷墨、升华染色(dye-sub)、热转印、静电、液体电子照相印制(LEP)等。另外，本发明的墨水可以包含水，并且可以进一步包含非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂，范围为0.001重量%-10重量%。本发明的制剂可包含其它组分，例如杀生物剂、粘度调节剂、pH调节材料、螯合剂、防腐剂等。
除了本文描述的非牛顿喷墨墨水之外，本公开内容提供了与其有关的方法。现在转向图2，一种制造非牛顿喷墨墨水的方法，其可以包括110将低分子量有机胶凝剂添加到有机溶剂；和120将盐添加到有机溶剂。所述低分子量有机胶凝剂和所述盐可以足以形成结构化网络的量存在于所述有机溶剂中，并且提供在25℃的温度下的100cps-10,000cps的动态粘度和在50℃的温度下的1cps-10cps的动态粘度。
本发明方法可以进一步包括将着色剂混入非牛顿基于凝胶的喷墨墨水中。在一个实例中，所述着色剂可以是颜料。如本文中所讨论的，这样的颜料可以是自分散的或可进一步包含分散剂，例如聚合物分散剂。在一个实例中，具有10-50nm的颗粒尺寸的可商购的胶态金属氧化物分散体，例如二氧化硅和氧化铝，可以接收自公司如Nissan ChemicalAmerican Corporation和US Research Nanomaterials, Inc等。
现在转向图3，一种印刷非牛顿喷墨墨水的方法可包括210将非牛顿基于凝胶的喷墨墨水(其在25℃的温度下具有100cps-10,000cps的粘度) 加热到至少50℃的温度，以提供1cps-10cps的粘度。所述非牛顿喷墨墨水包含低分子量有机胶凝剂、盐和有机溶剂，并且所述低分子量有机胶凝剂和所述盐形成结构化网络，并且在一些实例中，所述有机溶剂可以参与形成该网络。一个附加的步骤包括220喷射非牛顿喷墨墨水的液滴。
关于本发明的方法步骤，可以多种顺序进行这样的步骤，并不旨在限于书写的顺序。例如，所述低分子量有机胶凝剂的添加可以在添加所述盐之前，反之亦然。此外，应该注意这样的步骤或单独的步骤的任何和所有组合可以顺序或同时进行。例如，添加所述低分子量有机胶凝剂和添加所述盐可以顺序进行或者可以同时进行。
此外，应当理解，本公开内容并不限于本文所公开的具体的方法步骤和材料，因为这样的方法步骤和材料可以有所变化。还应当理解，本文使用的术语仅用于描述具体实例的目的。该术语并不旨在是限制性的，因为本公开内容的范围旨在仅由所附权利要求书及其等同物来限定。
应注意，如在本说明书和所附的权利要求中所用，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述”包括复数对象，除非上下文另有明确说明。
如本文所用，为了方便起见，可以将多个项目、结构元素、组成元素和/或材料在共同列表中呈现。然而，这些列表应该被解释为该列表的每个成员作为单独且独特的成员被分别标识。因此，在没有相反指示下，不应仅仅基于它们在共同的组中呈现而将这样的列表的单独成员理解为相同列表的任何其它成员的实际等同物。
实施例
下面的实施例举例说明了本发明的墨水和目前已知的方法的一些实施方案。然而，应当理解，以下仅是本发明的墨水和方法的原理的示例性或者说明性应用。在不脱离本发明组合物和方法的精神和范围下许多修改和替代实施例可以由本领域技术人员设计出。所附权利要求旨在覆盖这样的修改和布置。因此，虽然上面已具体描述了本发明的墨水和方法，但是下面的实施例提供与目前认为是可接受的实施方案有关的进一步的细节。
实施例1 - 非牛顿喷墨墨水
使用表1中列出的组分和量制备两种非牛顿型基于凝胶的喷墨墨水。应注意，墨水2具有比墨水1更多的非网络参与性溶剂(如上讨论的)，并且因此相比于墨水1在性质上的凝胶状特性要小得多。
表1
组分 墨水1 (重量%) 墨水2 (重量%)
FMOC-PHE* 1 1
2-吡咯烷酮-5-羧酸 2.5 1.5
EHPD + 2-吡咯烷酮 12.5 20
分散的炭黑** 2.5 2.5
水 余量 余量
pH 9 9
*FMOC-PHE是N-(9-芴基甲氧基羰基)-L-苯丙氨酸
**如从Cabot Jet Corporation获得的Cab-O-Jet 300 K系列。
实施例2 - 粘度对剪切速率
在来自Brookfield Instruments的CAP2000流变仪上对于在25℃下如表2中报告的、在35℃下如表3报告的以及在50℃下如表4中报告的不同的剪切速率测量实施例1的非牛顿喷墨墨水的粘度。相比于墨水2粘度，墨水1粘度在25℃和35℃下具有更多的结构，并因此具有非牛顿行为。当温度增加到50℃(或更大)时，它们在粘度行为上变得相当。当印刷在纸张上时注意到这种差异并且测量光学密度作为墨水通量的函数。
表2
剪切速率(s<sup>-1</sup>) 在25℃下 粘度1(cps) 粘度2(cps)
133 733 14.8
667 56.9 6.7
1333 9.1 4.9
5333 3.6 4.1
10667 3.1 3.8
表3
剪切速率(s<sup>-1</sup>)在35℃下 粘度1(cps) 粘度2(cps)
133 86.6 9
667 13.6 5.7
1333 8 4.3
5333 4.9 3.2
10667 4.7 3.2
表4
剪切速率(s<sup>-1</sup>)在50℃下 粘度 1(cps) 粘度 2(cps)
133 9 9
667 4.4 5.9
1333 2.1 4
5333 1.3 2.8
10667 1.6 2.4
实施例3 - 光学密度对纸张和印刷密度
使用实施例1的非牛顿喷墨墨水和对比牛顿喷墨墨水(HP®970黑色墨水)以不同的印刷密度印刷不同记录介质，其中光学密度值分别报告于表5、表6以及表7 中。使用Gretag Macbeth® Spectrolino密度仪测量光学密度。在1200x1200 dpi和不同墨水通量(ng/300dpi)下以不同的百分比(%)进行印刷。
表5 -墨水1
覆盖率(%) 墨水通量(ng/300dpi) HPMP(OD) HPRC(OD) STAPLES(OD) GPCP(OD)
2 2.88 0.15 0.17 0.18 0.17
4 5.76 0.26 0.26 0.3 0.29
8 11.52 0.44 0.43 0.51 0.48
12 17.28 0.59 0.58 0.7 0.64
16 23.04 0.74 0.71 0.85 0.81
20 28.8 0.87 0.84 0.95 0.93
24 34.56 0.99 1 1.05 1.05
28 40.32 1.08 1.09 1.1 1.14
30 43.2 1.14 1.14 1.11 1.20
32 46.08 1.21 1.2 1.14 1.23
34 48.96 1.25 1.25 1.18 1.28
36 51.84 1.32 1.26 1.21 1.32
38 54.72 1.33 1.33 1.2 1.34
40 57.6 1.38 1.36 1.22 1.36
42 60.48 1.41 1.38 1.25 1.37
44 63.36 1.44 1.43 1.25 1.38
46 66.24 1.42 1.41 1.22 1.42
48 69.12 1.48 1.45 1.21 1.4
50 72 1.51 1.5 1.21 1.42
52 74.88 1.54 1.51 1.28 1.46
54 77.76 1.51 1.53 1.28 1.46
56 80.64 1.55 1.58 1.26 1.47
58 83.52 1.58 1.57 1.28 1.46
60 86.4 1.58 1.58 1.22 1.47
62 89.28 1.57 1.58 1.23 1.48
64 92.16 1.58 1.57 1.26 1.48
66 95.04 1.59 1.6 1.27 1.5
68 97.92 1.6 1.61 1.28 1.51
70 100.8 1.61 1.62 1.3 1.50
72 103.68 1.62 1.62 1.3 1.50
74 106.56 1.63 1.63 1.31 1.50
76 109.44 1.59 1.64 1.31 1.51
HPMP – HP®多用途纸张 –ColorLok® (International Paper Company)
HPRC – HP®再生纸张 ColorLok® (International Paper Company)
STAPLES – Staples复印纸张(为Staples制造)
GPCP - GEORGIA PACIFIC复印纸张(Georgia Pacific)
所有均为20磅的纸张。
表6 -墨水2
覆盖率(%) 墨水通量(ng/300dpi) HPMP(OD) HPRC(OD) STAPLES(OD) GPCP(OD)
2 2.88 0.15 0.16 0.16 0.17
4 5.76 0.24 0.25 0.26 0.27
8 11.52 0.42 0.42 0.42 0.46
12 17.28 0.57 0.55 0.56 0.61
16 23.04 0.7 0.69 0.67 0.73
20 28.8 0.82 0.81 0.77 0.83
24 34.56 0.93 0.96 0.83 0.92
28 40.32 1.02 1.08 0.88 0.99
30 43.2 1.09 1.15 0.92 1.04
32 46.08 1.12 1.17 0.92 1.06
34 48.96 1.16 1.24 0.95 1.08
36 51.84 1.18 1.27 0.95 1.13
38 54.72 1.2 1.29 0.97 1.14
40 57.6 1.26 1.31 0.98 1.16
42 60.48 1.25 1.35 0.97 1.2
44 63.36 1.27 1.37 0.99 1.17
46 66.24 1.29 1.33 0.99 1.18
48 69.12 1.31 1.36 1.02 1.18
50 72 1.35 1.39 1.02 1.22
52 74.88 1.34 1.4 1.01 1.23
54 77.76 1.37 1.4 1 1.25
56 80.64 1.37 1.41 1.04 1.23
58 83.52 1.4 1.43 1.06 1.23
60 86.4 1.41 1.44 0.99 1.22
62 89.28 1.41 1.4 1.03 1.2
64 92.16 1.42 1.45 1.02 1.2
66 95.04 1.44 1.44 1.03 1.23
68 97.92 1.43 1.45 1.02 1.25
70 100.8 1.42 1.43 1.05 1.26
72 103.68 1.42 1.45 1.06 1.31
74 106.56 1.43 1.47 1.04 1.27
76 109.44 1.45 1.45 1.05 1.27
HPMP – HP®多用途纸张 –ColorLok® (International Paper Company)
HPRC – HP®再生纸张 ColorLok® (International Paper Company)
STAPLES – Staples复印纸张(为Staples制造)
GPCP - GEORGIA PACIFIC复印纸张(Georgia Pacific)
所有均为20磅的纸张。
表7-对比墨水
覆盖率(%) 墨水通量(ng/300dpi) HPMP(OD) HPRC(OD) STAPLES(OD) GPCP(OD)
2 2.88 0.18 0.17 0.18 0.17
4 5.76 0.3 0.26 0.29 0.28
8 11.52 0.49 0.44 0.49 0.48
12 17.28 0.67 0.6 0.66 0.66
16 23.04 0.81 0.78 0.81 0.83
20 28.8 0.91 0.89 0.91 0.97
24 34.56 1.02 1.02 0.99 1.09
28 40.32 1.06 1.09 1.1 1.16
30 43.2 1.07 1.17 1.14 1.25
32 46.06 1.11 1.22 1.17 1.29
34 48.96 1.12 1.27 1.21 1.34
36 51.84 1.16 1.29 1.21 1.38
38 54.73 1.18 1.33 1.26 1.36
40 57.6 1.19 1.36 1.25 1.4
42 60.48 1.19 1.34 1.31 1.42
44 63.36 1.24 1.39 1.32 1.45
46 66.24 1.19 1.38 1.28 1.44
48 69.12 1.22 1.39 1.34 1.45
50 72 1.24 1.42 1.35 1.48
52 74.88 1.27 1.43 1.34 1.48
54 77.76 1.23 1.42 1.37 1.47
56 80.64 1.3 1.44 1.4 1.48
58 83.52 1.31 1.45 1.41 1.5
60 86.4 1.27 1.45 1.42 1.5
62 89.28 1.3 1.45 1.39 1.47
64 92.16 1.3 1.46 1.42 1.48
66 95.04 1.27 1.46 1.4 1.49
68 97.92 1.34 1.45 1.44 1.48
70 100.08 1.34 1.47 1.44 1.48
72 103.68 1.33 1.46 1.45 1.48
74 106.5 1.36 1.49 1.45 1.47
76 109.4 1.35 1.45 1.45 1.5
HPMP – HP®多用途纸张 –ColorLok® (International Paper Company)
HPRC – HP®再生纸张 ColorLok® (International Paper Company)
STAPLES – Staples复印纸张(为Staples制造)
GPCP - GEORGIA PACIFIC复印纸张(Georgia Pacific)
所有均为20磅的纸张。
如从表5、表6和表7可看出，并如前面的讨论所指出的，在墨水1的情况下由单位质量的墨水或着色剂提供的根据光学密度(OD)测得的墨水效率最高。相比于墨水2，墨水1在25℃和35℃下具有更多的墨水结构或特性。当墨水在介质表面上冷却时，形成更高程度的结构并且在强度上光学密度更大。当印刷在GPCP纸张或非彩色纸张上时，这是特别明显的。相比于对比墨水，墨水1也是更有效的，由于在少约30%的着色剂负载的情况下获得的更高的OD。这样的光学密度性能独立于纸张类型；即，在经处理的纸张(HP再生纸张，ColorLok®)和未经处理的纸张(GPCP)上均可看到OD改进。
尽管已经参照某些实施方案描述了本公开内容，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本公开内容的精神的情况下可以作出各种修改、变化、省略和替换。因此，旨在本公开内容仅由所附权利要求的范围来限定。

Claims (17)

1.非牛顿喷墨墨水，其包含：
低分子量有机胶凝剂，其以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.1-10重量%的量存在；
盐，其以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.05-20重量%的量存在；和
有机溶剂；
其中，所述低分子量有机胶凝剂和所述盐形成结构化网络，并且其中所述喷墨墨水具有在25℃的温度下的100-10,000cps的粘度和在50℃的温度下的1-10cps的粘度，
其中所述低分子量有机胶凝剂具有50-10,000 Mw的重均分子量，并选自氨基酸、肽、具有保护基团的氨基酸、具有保护基团的肽，及它们的各种混合物。
2.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述盐为羧酸的盐。
3.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述结构化网络不含聚合物。
4.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述有机溶剂是选自乙基羟基丙二醇(EHPD)、甘油、1,5-戊二醇、乙二醇、三乙二醇及其混合物的网络参与性溶剂；或者所述有机溶剂是选自2-吡咯烷酮、1,2-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇(MPDIOL)、1,2-己二醇及其混合物的网络非参与性溶剂。
5.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述有机溶剂包括仅网络参与性溶剂或网络参与性溶剂和网络非参与性溶剂的混合物。
6.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述低分子量有机胶凝剂以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计1-5重量%的量存在，并且所述盐以基于所述非牛顿喷墨墨水的总重量计1-10重量%的量存在。
7.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述有机溶剂以按照基于凝胶的所述非牛顿喷墨墨水的总重量计5-50重量%的量存在。
8.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述低分子量有机胶凝剂和所述盐以按重量计1:1至1:5的低分子量有机胶凝剂与盐的比存在。
9.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其进一步包含着色剂。
10.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述粘度在25℃的温度下是100-1000cps并且在50℃的温度下是1-5cps。
11.根据权利要求1所述的非牛顿喷墨墨水，其中所述肽为环肽，且所述具有保护基团的肽为具有保护基团的环肽。
12.制造非牛顿喷墨墨水的方法，所述方法包括：
将低分子量有机胶凝剂添加到有机溶剂；和
将盐添加到所述有机溶剂，
其中所述低分子量有机胶凝剂和所述盐以足以形成结构化网络的量存在于所述有机溶剂中，并提供在25℃的温度下的100-10,000cps的动态粘度和在50℃的温度下的1-10cps的动态粘度，并且
所述低分子量有机胶凝剂具有50-10,000 Mw的重均分子量，并选自氨基酸、肽、具有保护基团的氨基酸、具有保护基团的肽，及它们的各种混合物。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述低分子量有机胶凝剂以按照基于凝胶的所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.1-10重量%的量存在；所述盐以按照基于凝胶的所述非牛顿喷墨墨水的总重量计0.05-20重量%的量存在；并且所述有机溶剂以按照基于凝胶的所述非牛顿喷墨墨水的总重量计5-50重量%的量存在。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将着色剂混入所述非牛顿喷墨墨水中。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述肽为环肽，且所述具有保护基团的肽为具有保护基团的环肽。
16.印刷非牛顿喷墨墨水的方法，所述方法包括：
将具有在25℃的温度下的100-10,000cps的粘度的基于凝胶的非牛顿喷墨墨水加热到至少50℃的温度以提供1-10cps的粘度，其中所述非牛顿喷墨墨水包含低分子量有机胶凝剂、盐和有机溶剂，其中所述低分子量有机胶凝剂和所述盐形成结构化网络；和
喷射所述非牛顿喷墨墨水的液滴，
其中所述低分子量有机胶凝剂具有50-10,000 Mw的重均分子量，并选自氨基酸、肽、具有保护基团的氨基酸、具有保护基团的肽，及它们的各种混合物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述肽为环肽，且所述具有保护基团的肽为具有保护基团的环肽。
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