CN1194054C - 含水油墨及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种含水油墨，它包含：一种或多种染料、至少一种具有直链或支链C₃-C₈烷基链和2-4个羟基的烷醇、作为渗透剂的至少一种具有结构式R-C(OH)-COOH的α-羟基羧酸的C₁-C₆烷基酯，其中R为H或直链或支链C₁-C₆烷基残基、表面活性剂、以及可能的其它助剂，其中余量为水。

Description

含水油墨及其应用

本发明涉及一种含水油墨及其应用。

含水油墨在喷墨打印或彩色喷射打印中使用，其中墨滴或着色剂被施用到所要打印的纸上。为此，可以使用其中将一种或多种染料溶解于溶剂的液体油墨，或在环境温度下为固体并在其上熔化的着色剂。为了得到墨滴形式的打印图像，将液体油墨利用静电或磁场或压电力计量并转向。例如在压电领域中，墨滴通过压电力产生。在气泡喷射领域中，墨滴利用溶剂挥发时产生的压力而转向到纸上。

用于这些体系的油墨必须立即渗透到所要打印的材料中(这种渗透也称作油墨吸收)，这样它们就不会弄脏。这可通过选择溶剂而实现。

通常，油墨包含具有各种性能的溶剂的溶剂混合物以获得所需效果。这些溶剂必须相互相容，换句话说，它们必须可溶于或可乳化于基础溶剂，这样就不会出现任何相分离作用。如果出于生态或经济原因而选择水作为溶剂，那么所用的其它溶剂就必须水可溶或可乳化。如果油墨包含能够加速渗透作用的渗透剂，那么该油墨就被所要打印的材料迅速吸收。如果将给定量的溶剂如水渗透到基材中所需的时间根据渗透剂的量作图，那么所得曲线就具有一个渗透时间最小值，称作t_最小。为了达到这种最小渗透时间，要求渗透剂的量最小，称作极限浓度。t_最小越小且极限浓度越低，那么所讨论的渗透剂就相应更加有利。

最小渗透时间受该组合物中其它组分，尤其是其它存在的溶剂的影响。例如，油墨通常在溶剂混合物中包含一种或多种能够抑制油墨在喷嘴处干燥并因此造成喷嘴结壳的高沸点溶剂。所述这种高沸点溶剂如上所述必须与基础溶剂相容，因此可水溶或可乳化于含水油墨，它改变了油墨的渗透特性，换句话说，高沸点溶剂越极性并因此越可水溶，极限浓度就变得越低但渗透时间变得更长，更具体地说程度递增。但随着极性的升高，该油墨的渗透能力下降，因为它尤其取决于涉及所要打印材料的润湿能力，而且苯之类的非极性溶剂可相对水之类的极性溶剂更好地润湿纸表面。因此，需要找到一种高沸点溶剂，它一方面具有足够极性而水可溶，另一方面它不会过多防碍渗透。

已知含水油墨通常使用包含二醇作为高沸点溶剂和乙二醇醚作为渗透促进剂的溶剂混合物。但这些已知油墨配方的缺点在于，对于许多种类的纸，例如在使用回收纸和微施胶纸时，它们使油墨在宽度方向上流动，造成油墨沿着纸纤维变成一缕缕(也称作污染或羽化)，这对打印图像有不利影响。

这些已知油墨配方的另一缺点在于它们所得到的字符对比度不好，因为大部分染料通过溶剂被传输到纸中，这样在纸的表面上只能看见留下非常少量的染料。因此，这些已知油墨不太适用于打印可机读的字符和条形码。

其中可机读性和短渗透时间(由于生产速率高)成为重要因素的一个应用领域是自动邮资盖印机。迄今的自动邮资盖印机体系根据邮政规定而主要利用红色或红色荧光油墨来操作。它们也无需可机读。如果使用荧光油墨，只需确定能否在254纳米的激发波长下产生580-640纳米的红色荧光。

在自动化过程中，目前正在检查、盖邮戳、分拣和邮政递送领域中使用更有效的技术。为此在自动邮资盖印机中需要使用一维和/或二维条形码，以清楚地确认邮戳。但它们不能使用迄今用于自动邮资盖印机的油墨而制成可机读形式。

对于以前已知的油墨，喷墨打印所需的性能不能得到优化。已知油墨要么渗透时间过长，没有足够的渗透能力，例如从US-A-5106416得知的那些油墨，要么它们得到具有低对比度的羽化打印品，例如从US-A-5630867和US-A-5674314中得知的那些油墨。已知油墨的另一例子公开于US-A-5681381和US-A-5674314。

本发明的一个目的是提供一种具有良好渗透能力的含水油墨，由其可在彩色喷射或喷墨打印机上得到高分辨率的高对比图像，而字符不会在其打印品上发生羽化。尤其是，本发明的一个目的是提供一种适合用彩色喷射或喷墨打印机打印可机读字符和条形码，而且还可用于自动邮资盖印机的油墨。

该目的可通过一种含水油墨而实现，其中包含一种或多种染料、至少一种具有直链或支链C₃-C₈-烷基链和2-4个羟基的烷醇、至少一种具有结构式R-C(OH)-COOH的α-羟基羧酸的C₁-C₆-烷基酯，其中R为H或直链或支链C₁-C₆-烷基残基、以及可能的其它助剂，其中余量为水。

惊人地发现，通过结合使用α-羟基羧酸烷基酯以及具有3-8个碳原子和2-4个羟基的烷醇作为溶剂混合物，可以配制出能够非常迅速渗透到纸和纸板中的含水油墨，得到高分辨率的高对比字符，但同时基本上防止打印字符发生严重流动和羽化。

这些优点按照本发明，通过结合使用溶剂组分而实现。如上所述，在含水油墨中重要的是，一方面渗透时间或吸收时间要短，另一方面表面上要留有足够的染料。为此，需要得到一定的渗透剂极限浓度，这样可例如使纯水能够在最短时间内完全渗透到纸或纸板中。所谓的润湿时间在这方面最为重要。原则上，非极性溶剂相对极性溶剂更好地润湿纸表面。但所用油墨由于生态和成本原因必须是含水的，因此只能使用水溶性并因此极性的溶剂。一般在这种情况下，溶剂越水溶性，它就越极性，同时渗透促进相应较少。

已经发现一种溶剂体系，由其可得到都在所需范围内的吸收时间以及必要对比度。尽管不受以下解释的束缚，但关于此的解释是，相对水较大的所用溶剂分子更慢地渗透到纸中，但其与纸表面的亲和性更高。因此，纸的表面可比用纯水更迅速地被润湿，而不会将过多的溶解染料吸收到纸中。

用于本发明油墨的基础溶剂是水，它由于成本和环境原因而是一种非常优选的溶剂。它因此构成了本发明油墨的基础。

按照本发明的含水油墨还包括以下基本组分：作为高沸点溶剂的一种或多种多元烷醇、作为渗透剂的一种或多种α-羟基羧酸烷基酯、一种或多种染料、和表面活性剂，而且可以包含其它的常用助剂如水溶性聚合物、缓冲物质、杀生物剂、增量剂和其它可用于油墨的组成物质。

按照本发明，所用的高沸点溶剂是一种具有2-4个羟基的C₃-C₈-烷醇或多种烷醇的混合物。与用于已知油墨的乙二醇相比，发现使用这种烷醇可在同样好的吸收时间下提高打印字符的对比度并降低羽化作用。优选使用具有2个或3个羟基的C₃-C₆-烷醇作为烷醇。使用戊-1，5-二醇、丙-1，2-二醇、己-1，2，6-三醇和甘油、或其混合物可非常好地在渗透速度和极限浓度之间取得平衡。只要其它溶剂具有相同性能，即很好地溶解或分散染料并防止染料过分渗透和打印字符的羽化，它们就可等效地用作高沸点溶剂。

按照本发明，使用α-羟基羧酸烷基酯或多种酯的混合物作为渗透剂。烷基酯部分具有1-6个碳原子，优选1-3个碳原子，而且可以是直链或支链的。该α-羟基羧酸的碳骨架具有2-8个碳原子，优选2-4个碳原子，尤其是D-、L-或D，L-乳酸或乙醇酸。按照本发明，相对以前的已知体系，通过使用α-羟基羧酸烷基酯，打印性能得到极大改善。这尤其是因为，用于喷墨打印的染料一般较不溶于α-羟基羧酸酯(比起在乙二醇醚中)，结果较少染料由于必要强的渗透作用而传输到纸中，因此可在纸表面上看见更多的染料留下，但不会发生油墨的流动或字符的羽化。这些差异尤其是由于该分子上影响极性基团的排列、性质和数量。

使用乳酸烷基酯可取得最佳结果，其中特别优选使用乳酸乙酯。尽管乳酸丁酯在渗透时间和产生清晰打印图像方面也具有非常有利的性能，但它由于气味令人不悦而较不优选。特别优选的是(S-)-(-)-乳酸甲酯、(S-)-(-)-乳酸乙酯、(S-)-(-)-乳酸丙酯、(S-)-(-)-乳酸异丙酯、(S-)-(-)-乳酸正丁酯、(S-)-(-)-乳酸异丁酯、或其混合物。

乳酸乙酯由于易大量得到而特别优选，这还包括成本原因。此外，其优点在于可生物降解。

还发现，使用乙醇酸烷基酯，尤其是乙醇酸丁酯可得到高分辨率和非常微弱的羽化作用，但这时相对乳酸酯渗透时间有点长。因此，优选将乙醇酸烷基酯用于这样一些油墨体系，其中快速渗透较不重要，但另一方面，高分辨率和最小纤维污染或羽化作用更为重要。

渗透剂的浓度必须大于或等于极限浓度，后者容易根据所选试剂来确定。浓度范围应该优选使得，对于100pl±50pl油墨，在市售信封纸和纸板上的吸收时间最高为2秒。

作为另一基本组分，本发明含水油墨包括一种染料，在该意义上的术语染料还指为了达到所需色调的各种染料的混合物。染料可以是黑色染料或彩色染料。用于本发明的染料或染料组合应该在可见光谱范围内产生高对比度，这样就容易用视觉和利用机器读取打印字符或代码。优选使用在本发明溶剂中溶解良好且可乳化或可溶于水中的黑色或彩色染料或其混合物。优选使用呈现出黑色的黑色染料或混合物、或容易读取的那些彩色染料。可以提及的例子为青色、蓝色、深红色和深绿色。尤其使用选自碱性染料、酸性染料或直接染料的染料。

优选使用黑色或彩色染料、或能够在打印时产生黑色或深色彩色的染料混合物。可用于本发明含水油墨的特别优选黑色染料为亮黑C.I.№ 28440、铬精黑C.I.№ 14645、直接深黑E C.I.№ 30235、坚牢黑盐B C.I.№ 37245、坚牢黑盐K C.I.№ 37190、苏丹黑HB C.I.№26150、萘酚黑C.I.№ 20470、Bayscript^黑色液体、C.I.碱性黑11、C.I.碱性蓝154、Cartasol^Turquoise K-ZL液体、Cartasol Turquoise K-RL液体(C.I.碱性蓝140)、Cartasol蓝K5R液体、Cartasol亮猩红K-4GL液体、或这些染料的混合物。用于本发明油墨的染料还可以是颜料。

例如，市售染料Hostafine^黑TS液体(由Clariant GmbH，Germany供应)、Bayscript^黑色液体(C.I.混合物，由Bayer AG，Germany供应)、Cartasol^黑色MG液体(C.I.碱性黑11，Clariant GmbH，Germany的注册商标)、Flexonyl Black PR 100(直接深黑E C.I.№ 30235，由Hoechst AG供应)。

此外，本发明的含水油墨包含用于调节表面张力的表面活性剂。该表面活性剂还可用于控制渗透。可以考虑常用于油墨的表面活性剂。由于阳离子或阴离子表面活性剂可利用其带电基团来改变染料或溶液体系的性能，因此优选使用两性或非离子表面活性剂。但也可使用不会改变含水油墨性能的特定阴离子或阳离子表面活性剂，而且本领域熟练技术人员可通过简单试验就可找到这种合适的表面活性剂。特别适用于本发明含水油墨配方的表面活性剂是两性表面活性剂，选自甜菜碱、乙氧基化二醇，例如来自Air-Products，Germany的Surfynol系列产品、或其混合物。

可得到特别有利结果的特别优选表面活性剂体系是N，[N-(N-2-羟乙基-N-羧乙基氨基乙基)-乙酸酰氨基]-N，N-二甲基-N-椰子铵甜菜碱、5-30摩尔乙氧基化的2，4，7，9-四甲基癸-5-炔-4，7-二醇(例如，可得自Air Products，Germany，Surfynol系列)、以及N-β-羟乙基-N-羧甲基脂肪酸酰氨基乙胺的钠盐的混合物。

表面活性剂以在油墨中的常用量使用。该用量优选使得该油墨在25℃下测得的表面张力为15-60mN/m，优选25-45mN/m。

油墨的一种重要性能是其粘度，它不能太低否则喷嘴体系往往会喷雾，造成轮廓模糊，但也不能太高否则油墨不能足够迅速地通过细喷嘴或毛细管。运动粘度为2-12毫米²/秒，优选4-9.5毫米²/秒的油墨非常适用于喷墨打印机。因此，优选将本发明油墨的粘度优选调节至该范围内。这主要受水的用量的影响，但它也受加入水溶性聚合物的影响。

除了上述组分，本发明含水油墨还可视需要包含其它能够提高或改变油墨性能的助剂。尤其是，水溶性聚合物、缓冲物质、杀生物剂、增量剂或其它油墨常用的组成物质都可用作其它助剂。

因此，该含水油墨通常包含能够将染料或颜料粘结到纸表面上的水溶性聚合物。在此，可以使用任何适用于喷墨打印油墨的水溶性聚合物，正如常规油墨配方所包含的。优选的水溶性聚合物是水溶性淀粉，尤其是平均分子量3000-7000的那些，聚乙烯吡咯烷酮，尤其是平均分子量25000-250000的那些，聚乙烯醇，尤其是平均分子量10000-20000的那些，黄原胶、羧甲基纤维素、氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物，尤其是平均分子量1000-8000的那些，例如来自BASF AG，Germany的Pluronic^系列产品之一，或这些聚合物的混合物。水溶性聚合物的平均分子量应该至少为1000，优选根据所选相应聚合物的性质而不应超过1百万，优选不超过250000。

为了防止含水油墨由于较高水含量而作为微生物良好营养介质发生微生物污染，可以将杀生物防腐剂加入该油墨中。已知用于这类含水体系且不会改变油墨性能的任何防腐剂都适用于此。例如，由ICI供应的品名PROXEL^GXL的基于1，2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物的杀微生物防腐剂已证实是合适的。杀生物防腐剂的用量为常用量，优选为基于成品油墨重量的500-3000ppm。

由于油墨的性能随着pH值而变化，该油墨优选包括一种缓冲体系以在所需范围内缓冲pH值。油墨的pH值可在2.5-8.5的较宽范围内，优选在5-8的范围内变化。为了防止接触油墨的打印机部件的腐蚀，并为了不对所要打印的材料产生不利影响，该pH值不应过分酸性，即低于2，也不应过分碱性，即超过10。

为了缓冲所需范围，本领域常见且常用于含水油墨的缓冲体系都是合适的。合适的缓冲体系不应由于形成晶体而产生涉及到喷嘴的任何结壳作用，它们不应与油墨的组分发生任何反应，尤其是，它们不应发生任何反应而改性染料或导致喷嘴结壳，而且在气泡喷射体系时，它们不应由于热解而形成加热墨滴(Heizdot)的任何结壳。此外，该缓冲体系不应实质上改变油墨的打印性能，例如渗透性能。在一个优选体系中，该缓冲体系可用于稳定油墨配方。作为缓冲体系的实例，可以提及乙酸锂、硼酸盐缓冲剂、三乙醇胺或乙酸/乙酸钠。缓冲剂要根据所用染料是否酸性或碱性而相应选择。使用乙酸钠和乙酸在酸性范围内以及使用三乙醇胺在碱性范围内，可以获得特别良好的结果。该缓冲体系的使用浓度优选为0.1-10％重量。

在一个优选实施方案中，具有以下组成的本发明含水油墨已证实特别有利：0.1-6％重量的一种或多种染料(基于干物质)、15-55％重量的一种或多种多元烷醇、1-25％重量的α-羟基羧酸烷基酯、0-5％重量的水溶性聚合物、0-3000ppm的杀生物剂、0-10％重量的缓冲剂、和30-60％重量的水。

本发明油墨的物理参数可根据所用的相应打印机，按照本身已知的常规方式进行调节。如果使用JetMail^TM打印机，以下参数已证实是合适的：在32℃下的运动粘度为4.0-9.5毫米²/秒，表面张力为25-45mN/m，在纸上的接触角低于45度，且在市售信封纸和纸板上，100pl±50pl油墨的吸收时间低于2秒。

本发明含水油墨具有高渗透能力并可得到清晰的打印字符而几乎不羽化。因此，它们特别适用于打印可机读的字符和条形码。

因此，本发明的另一主题是将本发明含水油墨用于打印可机读的字符和条形码。

本发明的主题还在于，将本发明含水油墨用于打印数字的自动邮资盖印机，尤其是利用喷墨打印技术，例如压电(Piezo)和气泡喷射工艺进行操作的那些。

本发明将参考以下实施例和附图进行描述，其中：

图1描绘了各种具有水的渗透剂的渗透时间，

图2记录了溶剂与各种比例渗透剂的混合物的渗透时间，

图3表示戊二醇与各种比例渗透剂结合的渗透时间，

图4表示甘油与各种比例渗透剂的混合物的渗透时间，

图5是用于评估羽化作用的原始扫描，且

图6表示用于评估分辨率的两种对照打印。

实施例1

测试0.5μl渗透剂与水在纸和纸板上的渗透时间。采用以下的组成：

A(0-100％乳酸乙酯，余量至100％的水)    ＝标准纸上的乳酸乙酯和水

B(0-100％乳酸乙酯，余量至100％的水)    ＝纸板上的乳酸乙酯和水

C(0-100％二甘醇单丁基醚，余量至100     ＝标准纸上的二甘醇单丁基醚和水

％的水)，对比

D(0-100％二甘醇单丁基醚，余量至100     ＝纸板上的二甘醇单丁基醚和水

％的水)，对比

结果可从图1看出。可以看出，水与本发明所用渗透剂的混合物的渗透时间与常规渗透剂在相同范围内。

实施例2

研究水、渗透剂和高沸点溶剂的各种混合物的渗透时间(吸收时间)。在标准纸上测试具有各种比例渗透剂的两种溶剂混合物。所用混合物如下：

A(对比)          ＝50％二甘醇和1-20％二甘醇单丁基醚，余量

                 至100％的水；

B(按照本发明)    ＝50％戊-1，5-二醇和1-20％乳酸乙酯，余量

                 至100％的水。

测试结果在图2中给出。从中可以看出，加入高沸点溶剂尽管能降低极限浓度但增加了该组合物的渗透时间。

实施例3

测试不同比例时各种乳酸酯的渗透时间。使用戊-1，5-二醇作为高沸点溶剂。将样品在标准纸上进行测试。采用以下组成：

A＝50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸甲酯、余量水

B＝50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸乙酯、余量水

C＝50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸异丙酯、余量水

D＝50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸正丁酯、余量水。

测试结果在图3中给出。

该图表明，所有的测试乳酸酯都非常适用作渗透剂，其中乳酸正丁酯可获得最快的渗透时间。但由于乳酸正丁酯气味令人不悦，它相对其它乳酸酯较不优选，如果气味不重要，它完全可以很好地使用。

实施例4

为了测试其它α-羟基羧酸酯作为渗透剂的性能，该实施例将乙醇酸丁酯与乳酸乙酯进行应用比较。为此，测试甘油与各种比例渗透剂的0.5μl混合物在标准纸上的渗透时间。采用以下组成：

A＝50％甘油、0-20％二甘醇单丁基醚、余量水

B＝50％甘油、0-20％乙醇酸丁酯、余量水

C＝50％甘油、0-20％乳酸乙酯、余量水。

测试结果在图4中给出。由该图可以看出，即使使用甘油作为溶剂，也可取得良好的渗透时间。但如果使用乙醇酸丁酯作为溶剂体系水/甘油中的渗透剂，它必须以较高量使用才能达到t_最小。因此，乙醇酸丁酯可有利地用于这样一些油墨体系，其中对快速渗透时间的要求低于对高分辨率的要求。

实施例5

使用乳酸乙酯配制各种油墨，然后根据羽化作用和分辨率来研究这些油墨的打印质量。同时，配制出具有二甘醇单丁基醚的对比组合物，其中使用已有技术的渗透剂。以下给出了这些组合物，且表1给出了所得打印结果：

组合物1：

水                       28.9％重量

甘油(87％)               18.0％重量

丙-1，2-二醇             32.0％重量

乳酸乙酯                 11.0％重量

Hostafine^黑TS液体¹⁾  10.0％重量

PROXEL^GXL²⁾          00.1％重量

¹⁾市售，由Clariant GmbH，Germany生产

²⁾市售，由ICI生产。

该组合物的pH值为6.9，在25℃下测定。该油墨在32℃下的运动粘度为6.0毫米²/秒。25℃下的表面张力为37mN/m。

组合物A(对比例)：

水                       30.9％重量

甘油(87％)               18.0％重量

丙-1，2-二醇             31.0％重量

二甘醇单丁基醚           10.0％重量

Hostafine^黑TS液体¹⁾  10.0％重量

PROXEL^GXL²⁾          00.1％重量

¹⁾市售，由Clariant GmbH，Germany生产

²⁾市售，由ICI生产。

该组合物的pH值为8.0，在25℃下测定。该油墨在32℃下测定的运动粘度为6.6毫米²/秒。25℃下的表面张力为35mN/m。

组合物2(按照本发明)：

水                           32.5％重量

甘油(87％)                   20.5％重量

戊-1，5-二醇                 18.5％重量

乳酸乙酯                     10.0％重量

Bayscript^黑色液体¹⁾      13.5％重量

Surfynol^485²⁾            00.4％重量

Pluronic^RPE 2520³⁾       04.0％重量

PROXEL^GXL⁴⁾              00.1％重量

三乙醇胺                     00.5％重量

¹⁾市售，由Bayer AG生产

²⁾市售，由Air-Products生产

³⁾市售，由BASF生产

⁴⁾市售，由ICI生产。

在32℃下的运动粘度为6.7毫米²/秒，25℃下的表面张力为35mN/m，且25℃下的pH值为7.7。

组合物B(对比例)：

水                            27.0％重量

甘油(87％)                    20.5％重量

戊-1，5-二醇                  18.5％重量

二甘醇单丁基醚                15.0％重量

Bayscript^黑色液体¹⁾       14.0％重量

Surfynol^485²⁾             00.4％重量

Pluronic^RPE 2520³⁾        04.0％重量

PROXEL^GXL⁴⁾               00.1％重量

三乙醇胺                      00.5％重量

¹⁾市售，由Bayer AG生产

²⁾市售，由Air-Products生产

³⁾市售，由BASF生产

⁴⁾市售，由ICI生产。

在32℃下的运动粘度测定为9.5毫米²/秒，25℃下的pH值为8.2，且在25℃下的表面张力为35mN/m。

组合物3(按照本发明)：

水                          31.4％重量

甘油(87％)                  20.0％重量

戊-1，5-二醇                21.5％重量

乳酸乙酯                    10.0％重量

Cartasol^黑色MG液体¹⁾    15.0％重量

Pluronic^RPE 2520²⁾      02.0％重量

PROXEL^GXL³⁾             00.1％重量

¹⁾市售，由Clariant GmbH，Germany生产

²⁾市售，由BASF生产

³⁾市售，由ICI生产。

在32℃下的运动粘度为5.7毫米²/秒，在25℃下的表面张力为36mN/m，且25℃下的pH值为5.1。

组合物4(按照本发明)：

水                                   12.7％重量

甘油(87％)                           35.0％重量

戊-1，5-二醇                         13.8％重量

乳酸乙酯                             15.0％重量

Cartasol^Turquoise K-ZL液体^*      12.2％重量

Cartasol^亮猩红K-4GL液体^*         11.1％重量

PROXEL^GXL(ICI)                    00.2％重量

^*市售，由Clariant GmbH，Germany生产

在32℃下的运动粘度为6.6毫米²/秒，在25℃下的表面张力为39mN/m。在25℃下测定的pH值为3.5。

组合物C(对比例)：

水                               12.7％重量

甘油(87％)                       35.0％重量

戊-1，5-二醇                     13.8％重量

二甘醇单丁基醚                   15.0％重量

Cartasol^Turquoise K-ZL液体^*  12.2％重量

Cartasol^亮猩红K-4GL液体^*     11.1％重量

PROXEL^GXL(ICI)                00.2％重量

^*市售，由Clariant GmbH，Germany生产

在32℃下的运动粘度为8.2毫米²/秒，在25℃下的表面张力为36mN/m。在25℃下的pH值为3.5。

使用这些油墨组合物进行打印测试。为此，将所述组分混合并过滤通过0.5μm一次性过滤器，得到可用于喷墨打印的油墨。然后使用该油墨在JetMail^TM自动邮资盖印机(来自Francotyp-Postalia AG)上进行打印，然后根据羽化作用、分辨能力和渗透能力进行打印研究。结果在表1中给出。

                                  表1

                                                         PCS-值(E)

油墨          吸收时间0,5μl        羽化     分辨率   对比度

组合物1            06s                 +          2        0,84

组合物A            09s                 o          4        0,83

组合物2            08s                 +          2        0,88

组合物B            12s                 -          4        0,85

组合物3            06s                 +          2        0,85

组合物4            10s                 +          1        0,84

组合物C            18s                 o          4        0,83

FP Post Red 2¹⁾   07s                 -          6        n.v.

HP 51645 A²⁾      61s                 ++         n.v.     n.v.

HP 51626 A²⁾      146s                ++         n.v.     n.v.

¹⁾用于JetMail^TM打印机(来自Francotyp-Postalia)的市售油墨

²⁾市售油墨，来自Hewlett Packard

PCS-值(打印对比信号)用直径为0.008英寸(测量墨滴(Meβfleck))的Macbeth PCM II设备和滤光片E(20纳米带通干涉滤光片，620-640纳米激光波长)来测定。该值如下得到：

$\mathrm{PCS}=\frac{(\mathrm{Rp}-\mathrm{Ri})}{\mathrm{Rp}},$ 其中Ri＝反射印记且Rp＝反射背景

吸收时间使用0.5μl毛细管来测定，且可如下计算吸收时间：

在打印机中，吸收时间计算的校正参考通过在打印操作时利用0.5μl毛细管得到的覆盖面积而提供；

毛细管：

墨滴直径＝4毫米；油墨量＝0.5μl

打印：

在192dpi分辨率下的墨滴直径(对于100％覆盖面积)＝0.182毫米；油墨的量/滴＝100pl

近似地，采用以下关系式：

$\frac{\mathrm{FbK}}{\mathrm{FbD}}=\frac{\mathrm{tK}\left[\right[s\left]\right]}{\mathrm{tD}\left[\right[s\left]\right]}$

因此，随后得到对于测试中的0.5μl油墨(tK)的吸收时间-在打印机中的吸收时间(tD)：

羽化评估根据图5中的评估内容来进行(2400dpi扫描的标准纸，8倍放大)。

为了评估分辨率，在1200dpi和双倍放大下，在喷墨打印机上，在标准纸上进行打印输出，其中如图5a所示的分辨率被判断为非常好，而如图5b所示的分辨率则不令人满意，即不可机读。

结果表明，本发明油墨可同时在渗透时间以及分辨率和羽化作用方面取得有利结果。另外用于对比测试的已有技术油墨要么具有良好的渗透时间但羽化作用严重，要么渗透时间非常高(如果羽化作用轻微的话)。因此，本发明提供了能够最佳组合渗透时间、分辨率和羽化作用的含水油墨。除了烷基酯，该油墨还可包含最高10％，优选5％的乙二醇醚作为渗透剂。

Claims (18)

1.一种含水油墨组合物，其含有：

—至少一种染料；

—至少一种具有直链或支链C₃-C₈烷基链且具有二至四个羟基的烷醇，用作为高沸点溶剂；

—至少一种α-羟基羧酸的C₁-C₆-烷基酯，具有式

                R-CH(OH)-COOH

其中R为H或直链或支链的C₁-C₆烷基残基，用作为渗透剂；和

—余量为水。

2.根据权利要求1所述的含水油墨，它包括表面活性剂。

3.根据权利要求1或2所述的含水油墨，其特征在于所述烷醇为具有2或3个羟基的C₃-C₆烷醇。

4.根据权利要求1-3之一所述的含水油墨，其特征在于所述烷醇为丙-1，2-二醇、戊-1，5-二醇、己-1，2，6-三醇、甘油或其混合物。

5.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述渗透剂为α-羟基羧酸的C₁-C₃烷基酯。

6.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述渗透剂为乙醇酸、D-、L-或D，L-乳酸的烷基酯。

7.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它具有以下组成：基于干物质0.1-6％重量的染料、5-55％重量的多元烷醇、1-25％重量的α-羟基羧酸烷基酯、0-5％重量的水溶性聚合物、0-3000ppm的杀生物剂、0-10％重量的缓冲剂、和30-60％重量的水。

8.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述渗透剂为(S)-(-)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸丙酯、(S)-(-)-乳酸异丙酯、(S)-(-)-乳酸正丁酯、(S)-(-)-乳酸异丁酯、乙二醇醚或其混合物。

9.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料为黑色染料或深色彩色染料，或呈现为黑色或深色的染料的混合物，其中所述染料可溶于有机溶剂。

10.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料选自碱性染料、酸性染料或直接染料。

11.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料包含亮黑C.I.№28440、铬精黑C.I.№14645、直接深黑E C.I.№30235、坚牢黑盐B C.I.№37245、坚牢黑盐K C.I.№37190、苏丹黑HB C.I.№26150、萘酚黑C.I.№20470、Bayscript^黑色液体、C.I.碱性黑11、C.I.碱性蓝154、Cartasol^Turquoise K-ZL液体、C.I.碱性蓝140、Cartasol蓝K5R液体、Cartasol亮猩红K-4GL液体、或这些染料的混合物。

12.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于，其中包含水溶性聚合物、缓冲物质、杀生物剂、增量剂和其它可用于油墨的组分作为助剂。

13.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包含平均分子量至少为1000的水溶性聚合物。

14.根据前述权利要求11所述的含水油墨，其特征在于所述水溶性聚合物选自：平均分子量3000-7000的水溶性淀粉，平均分子量25000-250000的聚乙烯吡咯烷酮，平均分子量10000-20000的聚乙烯醇，黄原胶、羧甲基纤维素、平均分子量1000-8000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物、或其混合物。

15.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包括三乙醇胺或乙酸钠和乙酸作为起化学稳定作用的缓冲剂。

16.根据前述权利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包含两性或非离子表面活性剂或其混合物作为表面活性剂。

17.根据权利要求1-16之一所述的含水油墨利用压电喷墨技术在喷墨打印中的应用。

18.根据权利要求1-16之一所述的含水油墨在自动邮资盖印机系统中的应用。