CN1239644C - 具高度防水性的洋蓝色染料组合及喷墨墨水组合物 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种应用于喷墨列印的洋蓝色组合性色料，此洋蓝色染料组合主要包含酸性蓝色染料90，并且与一酞花菁铜型的蓝色染料相互搭配。此洋蓝色组合性色料具有较佳的防水性质，应用于喷墨列印时拥有较优越的列印品质。

Description

具高度防水性的洋蓝色染料组合 及喷墨墨水组合物

                        发明领域

本发明是有关于一种应用于喷墨列印的洋蓝色组合性色料，且有关于一种含有此种色料组合的洋蓝色及彩色喷墨墨水组合物。

                        发明背景

对于彩色喷墨列印机而言，通常包括了洋红色墨水(magenta ink)，洋蓝色墨水(cyan ink)，黄色墨水(yellow ink)和黑色墨水(black ink)，共四色墨水。但近几年则又出现浅色系列的墨水，浅洋红(light magenta)、浅洋蓝(lightcyan)、浅黄色(light yellow)来搭配在喷墨列印的领域中，这项的发明也使得在喷墨列印技术上，色彩的表现上更为丰富。而这些墨水的组成大多使用水溶性的染料(water-base dye)为主，所谓水溶性的染料因具有较佳与水的相溶性，以至于对于水的坚牢度就大大的减小了，而使得列印后影像防水性的表现上都很差；此外染料在抗光性质上，亦表现不佳，使影像容易褪色，失去影像的保存性。因此，本案的发明目的便是针对此缺失来做改善，增强水溶液色料的防水性与抗光性。而本发明案则以洋蓝色色料为主，提出此具有较佳防水性的组合性洋蓝色色料，来改善目前水溶性染料在列印影像后所遭遇到防水性差的问题。

色彩的表示方法依实际色物体的搜集与否分为两大表色系统，一为显色系统(color appearance system)：主要是依据实际色物体的搜集给予有系统的排列及描述而得的系统，例如Ostwald表色系统，Munsell表色系统，德国DIN表色系统等。另一为混色系统(color mixing system)：不是基于实际色物体所归纳的系统，而是基于三原色光能混合出许多色彩所归纳的系统，到目前为止最重要的混色系统是以仪器测量色彩的CIE系统。举例来说，Munsell表色系统是由美国画家Munsell所创制，是利用三属性-色相(hue)，明度(value)，色度(chroma)-来描写色彩的最有名的系统。CIE系统的色刺激(为X，Y，Z三刺激质)与色彩的感觉是由光源，物体，观测者三要素合并所造成的，其色域是利用L^*，a^*，b^*此三值来定义，L^*表示色彩的亮度(lightness of a color)，a^*和b^*则代表色彩的色相(hue)和色度(chroma)。a^*的范围从表示绿色的-a到表示红色的+a，b^*的范围则是从表示蓝色的-b到表示黄色的+b。CIE系统并且于1976年的推荐中加入了色相角度和色度(hue angle，h°；chroma，C^*)(方程式1与2)。在CIELAB的色域中，色差(ΔE)是指在两个色样之间的颜色差别度(方程式3)。ΔE差越多，表示两色样间颜色差异度越大。而OD(Optical density)代表光密度，也可称为吸光度(absorbancy)其定义为一强度为Io的光照射某物后穿透的强度为I，则log(Io/I)的值称为光密度(方程式4)。

h°＝tan^-1(b^*/a^*)                          方程式1

C^*＝(a^*2+b^*2)^1/2                           方程式2

ΔE＝(ΔL^*2+Δa^*2+Δb^*2)^1/2                方程式3

OD＝log(Io/I)                                  方程式4

在上述方程式3中，ΔE值的大小可用来判定其防水性的优越与否，一个具防水性良好的墨水组合，在经由防水性测试后，必须能够提供最小的ΔE，即颜色退然的程度越小，也表示防水性质越佳。

                        发明概述

本发明的目的之一就是提供一种适用于喷墨列印系统的洋蓝色染料组合。

本发明的目的之二就是提供一种具有优越防水性的洋蓝色喷墨墨水组合物。

本发明的目的之三就是提供一种含有上述洋蓝色墨水的彩色喷墨墨水组合物。

为达上述目的，本发明的洋蓝色染料组合包含酸性蓝色染料90(acidblue 90)，并与酞花菁铜(copper phthalocyanine)型的蓝色染料相互搭配，此染料组合使用于喷墨墨水中，因具有较佳的防水性质(water-fastness)，应用于喷墨列印时拥有较优越的列印品质。

本发明的洋蓝色喷墨墨水组合物除了包含上述染料组合色料与一水溶液媒介物之外，尚可包括其它常用的相关添加剂，例如有机溶剂、表面活性剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、保湿剂、防腐剂、抗紫外线试剂等。

此外，本发明的洋蓝色喷墨墨水组合物可与已知的任意洋红色墨水与黄色墨水搭配而作为彩色喷墨墨水。

                    本发明详细说明

本发明主要在于提供较佳防水性的洋蓝色染料组合，其包含酸性蓝色染料90，并与酞花菁铜(copper phthalocyanine)型蓝色染料相互搭配。酞花菁铜型蓝色染料为一种铜金属错合物，常用来作为洋蓝色墨水的主色，其通式如下(其中RX代表一亲水基，如离子基；y为整数)：

酞花菁铜型蓝色染料

常见的酞花菁铜型蓝色染料例如下列的直接性蓝色染料199(DirectBlue 199)、直接性蓝色染料86(Direct Blue 86)：

直接性蓝色染料199(Direct Blue 199)

直接性蓝色染料86(Direct Blue 86)

当然其它的酞花菁铜型蓝色染料亦可用于本发明的洋蓝色染料组合。

在本发明的墨水组合物中，上述各个染料的添加量均约为0.1～10重量％(以墨水总重量为基准)，较佳为2～5重量％。

本发明的墨水组合物中包含一水溶液媒介物，其中水为主溶剂，含量范围为50～95重量％，较佳含量范围为70～90重量％。此水溶性媒介物除了水之外，尚可包含至少一种水溶性或与水互溶的有机溶剂，例如甲醇(methanol)，乙醇(ethanol)，乙二醇(ethylene glycol)，二乙二醇(diethyleneglycol)，三乙二醇(triethylene glycol)，聚乙二醇(polyethylene glycol)，丙二醇(propylene glycol)，丁二醇(butylenes glycol)，戊二醇(pentylene glycol)、2-丙醇(2-propanol)、二-1，2-丙二醇(di-1，2-propylene glycol)、2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、2，4，7，9-四甲基-5-壬炔-4，7-二醇(2，4，7，9-tetramethyl-5-decyne-4，7-diol)、1，1，1-三羟甲基丙烷(1，1，l-trimethylolpropane)，聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚丙二醇(polypropene glycol)、环氧乙烷/环氧丙烷共聚合物(EO/PO copolymer)、环氧丁烷/环氧乙烷共聚合物(BO/EO copolymer)或己二醇(hexylene glycol)或多元醇等等。有机溶剂的添加量约0.1～20重量％，较佳约1.0.～15重量％。

本发明的墨水组合物还可包含一种或一种以上的表面活性剂，其总添加量范围约0.01～30重量％，较佳约0.01～3.0重量％。适用于本发明的表面活性剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型，或两性的表面活性剂。常用的表面活性剂例如有：磺基琥珀酸二辛基酯钠(sodium dioctylsulfosuccinate)、乙二醇的氧化烯加合物(alkylene oxide adduct of acetyleneglycol)、聚丁基树脂(polybutyl resin)、纤维素衍生物(cellulose derivative)、苯乙烯/丙烯酸的共聚合树脂(styrene/acrylic copolymer resin)、顺丁烯二酸/苯乙烯的共聚合物(maleic acid/styrene copolymer)或一种同时含有亲水性官能基(hydrophilic segment)与亲油性官能基(hydrophobic sebgment)的聚合物(polymer)等等。

商业上可取得的表面活性剂例如有：Tergitol 15-S-9(来自UnionCarbide)，A-102(来自CYTEC)，LF-4(来自CYTEC)，EP-810(来自AIRPRODUCT)，CT-141(来自AIR PRODUCT)，CT-151(来自AIR PRODUCT)，OT-75(来自CYTEC)，CPG(来自CYTEC)，OT-70PG(来自CYTEC)等。

本发明的墨水组合物还可包含一保湿剂。保湿剂通常采用较低挥发性的液体来减少蒸发作用，且同时对于主溶液要有很好的相溶性，可以改善墨水匣喷嘴处的墨水因挥发而产生沉淀物或结晶物，导致喷头阻塞的情形。典型使用在喷墨墨水中的保湿剂是采用聚乙二醇，二乙二醇或甘油等，其添加量范围约0.1～30重量％，较佳约2.0～15重量％。

本发明的墨水组合物还可包含一酸碱缓冲剂。酸碱性的缓冲溶液(buffer的添加，则由于色料需要适当酸碱值(pH value)范围内，才能显出理想的色系。适当的酸碱性缓冲溶液例如二羟基乙胺(diethanolamine)，三羟基乙胺(triethanolamine)，碱金属类氢氧化物(hydroxides of alkali metals)，例如氢氧化锂(lithium hydroxide)，氢氧化钠(sodium hydroxide)和氢氧化钾(potassiumhydroxide)。铵类氢氧化物(ammonium hydroxide)，碱金属类碳酸化合物(carbonated of alkali metals)，例如碳酸锂(lithium carbonate)，碳酸钠(sodiumcarbonate)和碳酸钾(potassium carbonate)。

本发明的墨水组合物还可包含一螯和剂。螯合剂(Chelation agent)的添加可以防止结晶盐类的产生，避免凝集颗粒而阻塞墨水匣的喷头。适当的螯合剂包括乙二胺四醋酸钠(sodium ethylenediamineteraacetate；EDTA)，氨三醋酸钠(trisodium nitrilotriacetate)，羟乙基乙二胺三醋酸钠(hydroxyethylethylenediamine trisodium acetate)，二亚乙基三胺五醋酸钠(diethylenetriaminopentasodium acetate)和尿咪醋酸钠(uramil disodium acetate)。

此外，在本发明的墨水配方中，还可加入抗紫外线试剂(UV-blocker)，以阻挡UV光的吸收进而增进色料的抗光性；添加杀菌剂(biocide)、防腐剂等，以抑制细菌在墨水中滋长；添加分散剂(Dispersant)，增加添加物在墨水中的分散能力。

本发明的洋蓝色喷墨墨水组合物可与已知的任何洋红色墨水与黄色墨水搭配而作为彩色喷墨墨水。常用于洋红色墨水的染料例如有活性红色染料180(reactive red 180)、酸性红色染料52(acid red 52)、酸性红色染料92(acidred 92)等等。常用于黄色墨水的染料例如有酸性黄色染料23(acid yellow23)、直接性黄色染料132(direct yellow 132)、直接性黄色染料86(direct yellow86)等等。

本发明的洋蓝色染料组合具有较佳的防水性，应用于喷墨列印时，有助于提升列印品质，下文特举出较佳实施例，作详细说明如下：

实施例1

本实施例的洋蓝色墨水组合物包含(以下％皆为重量％)：3％直接性蓝色染料199(Bayer AG)，1.5％酸性蓝色染料90(Orient Chemical)，3.0％表面活性剂Tergitol 15-S-9(Union Carbide)，12.0％乙二醇(Aldrich)，79.7％水，0.1％缓冲剂MES(Morpholinoethane sulfonic acid)，0.2％螯合剂EDTA，0.5％杀菌剂Proxel GXL(ICI)。

测试防水性的方法为，将喷墨列印完成的全洋蓝图稿，测量其色彩性质后，置入去离子水中三十分钟，取出后于室温下自然干燥，并再一次测量其色彩性质，实验结果列于表1。此防水性实验所使用的喷墨列印机为市售专用喷墨列印机，所采用的纸张为一般素面纸张(plain paper)，利用市售分光仪测量。

实施例2

本实施例的洋蓝色墨水组合物包含：3％直接性蓝色染料86(BayerAG)，1.5％酸性蓝色染料90(Orient Chemical)，3.0％表面活性剂Tergitol15-S-9(Union Carbide)，12.0％乙二醇(Aldrich)，79.7％水，0.1％缓冲剂MES，0.2％螯合剂EDTA，0.5％杀菌剂Proxel GXL(ICI)。

列印与测试方法如实施例1所述。

实施例3

本实施例的洋蓝色墨水组合物包含：1.5％直接性蓝色染料199(BayerAG)，1.5％酸性蓝色染料9(Orient Chemical)，1.5％酸性蓝色染料90(OrientChemical)，3.0％表面活性剂Tergitol 15-S-9(Union Carbide)，12.0％乙二醇(Aldrich)，79.7％水，0.1％缓冲剂MES，0.2％螯合剂EDTA，0.5％杀菌剂Proxel GXL(ICI)。

列印与测试方法如实施例1所述。

比较例1

在比较例1中，除了将实施例1中的酸性蓝色染料90换成酸性蓝色染料9(Orient Chemical)之外，其余组成皆与实施例1相同，列印与测试方法亦如实施例1所述。

比较例2

比较例2的洋蓝色墨水组合物是来自于市售惠普(Hewlett-Packard)C6578彩色墨水匣的洋蓝色墨水。列印与测试方法如实施例1所述。

比较例3

比较例3的洋蓝色墨水组合物是来自于市售利盟(Lexmark)12A1980彩色墨水匣的洋蓝色墨水。列印与测试方法如实施例1所述。

表1

实施例1  实施例2  实施例3  比较例1  比较例2  比较例3
	ΔE      11.18    14.99    22.71    32.13    25.97    35.44

如前文中所述，ΔE值的大小可用来判定其防水性的优越与否，一个具有防水性良好的墨水组合必须能够提供最小的ΔE，即颜色褪色的程度越少，其防水性质越佳。由表1的数据可知，实施例1～3中含有酸性蓝色染料90及酞花菁铜型蓝色染料的墨水均显示出较佳的防水性质。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (25)

1.一种适用于喷墨列印系统的洋蓝色染料组合，基本上包含：

酸性蓝色染料90；以及

至少一酞花菁铜型蓝色染料，其中酞花菁铜型蓝色染料具有下式(I)表示的结构：

其中，RX代表一亲水基，y为1-6的整数。

2.一种洋蓝色喷墨墨水组合物，包含：

酸性蓝色染料90；

至少一酞花菁铜型蓝色染料，其中酞花菁铜型蓝色染料具有下式(I)表示的结构：

其中，RX代表一亲水基，y为1-6的整数；及

一媒介物，该媒介物包含一水溶液。

3.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其包含：0.1～10重量％酸性蓝色染料90与0.1～10重量％酞花菁铜型蓝色染料。

4.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该酞花菁铜型蓝色染料为直接性蓝色染料199。

5.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该酞花菁铜蓝色染料为直接性蓝色染料86。

6.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该媒介物水溶液的含量为50～95重量％。

7.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该媒介物中还包含一添加剂，该添加剂是择自下列所组成的族群：有机溶剂、表面活性剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、保湿剂、防腐剂及抗紫外线试剂。

8.如权利要求7所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.1～20重量％的有机溶剂。

9.如权利要求7所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.01～30重量％的表面活性剂。

10.如权利要求7所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.1～30重量％的保湿剂。

11.一种喷墨墨水组合物，包含：

(1)洋蓝色墨水；

(2)洋红色墨水；以及

(3)黄色墨水，

其中洋蓝色墨水基本上包含：

酸性蓝色染料90

至少一酞花菁铜型蓝色染料，其中酞花菁铜型蓝色染料具有下式(I)表示的结构：

其中，RX代表一亲水基，y为1-6的整数；及

一媒介物，该媒介物包含一水溶液。

12.如权利要求11所述的喷墨墨水组合物，其中上述洋蓝色墨水中包括：0.1～10重量％酸性蓝色染料90与0.1～10重量％酞花菁铜型蓝色染料。

13.如权利要求11所述的喷墨墨水组合物，其中该酞花菁铜蓝色染料为直接性蓝色染料199。

14.如权利要求11所述的喷墨墨水组合物，其中该酞花菁铜蓝色染料为直接性蓝色染料86。

15.如权利要求11所述的喷墨墨水组合物，其中该水溶液媒介物的含量为50～95重量％。

16.如权利要求11所述的喷墨墨水组合物，其中该媒介物中还包含至少一添加剂，该添加剂是择自下列所组成的族群：有机溶剂、表面活性剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、保湿剂、防腐剂及抗紫外线试剂。

17.如权利要求16所述的喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.1～20重量％的有机溶剂。

18.如权利要求16所述的喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.01～30重量％的表面活性剂。

19.如权利要求16所述的喷墨墨水组合物，其中该媒介物中包含0.1～30重量％的保湿剂。

20.如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该洋蓝色喷墨墨水组合物，其ΔE值在11.18-22.71范围。

21.一种洋蓝色喷墨墨水组合物，包括：

1.5重量％酸性蓝色染料90，以洋蓝色喷墨墨水组合物重量为计；

3.0重量％的至少一酞花菁铜型蓝色染料，其中酞花菁铜型蓝色染料具有下式(I)表示的结构：

其中，RX代表一亲水基，y为1-6的整数；及

一媒介物，该媒介物包含一水溶液。

22.一种改进防水性的喷墨列印方法，其中该喷墨列印方法使用如权利要求2所述的喷墨墨水组合物。

23.如权利要求22所述的喷墨列印方法，其中所述喷墨墨水组合物包含：0.1～10重量％酸性蓝色染料90与0.1～10重量％酞花菁铜型蓝色染料。

24.如权利要求22所述的喷墨列印方法，其中该酞花菁铜蓝色染料为直接性蓝色染料199。

25.如权利要求22所述的喷墨列印方法，其中该酞花菁铜蓝色染料为直接性蓝色染料86。