CN1373168A - 感温变色墨水组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感温变色墨水组合物,其包括:至少一感温变色颜料以及一媒介物。其中,感温变色颜料为感温变色微胶囊颜料,其粒子直径小于1微米,其温度范围为－10℃至100℃,而媒介物包括表面活性剂、分散剂、酸碱缓冲剂、螯合剂、杀菌剂、防腐剂、以及抗紫外线试剂的水溶液或有机溶液。

Description

感温变色墨水组合物

本发明涉及一种感温变色墨水组合物(thernochromic inkcomposition)，特别是涉及一种含有感温变色微胶囊颜料(thermochromicmicro-encapsule pigment)的墨水组合物。

喷墨打印(ink jet printing)是一种非撞击性的影像产生方法，其是通过电子信号的响应而产生小墨水滴，并喷印于记录载体上。而喷墨打印所使用的墨水，从以前单纯的黑色墨水演变至现今的彩色墨水。

一般而言，对于彩色喷墨打印所使用的墨水，包括洋红色墨水(magentaink)、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，其中大部份是使用水溶性的染料(dye)为主。近来则有洋红色墨水、洋蓝色墨水、黄色墨水、黑色墨水、浅洋红墨水(light magenta ink)和浅洋蓝色墨水(light cyan ink)等六色墨水，或者还有浅黄色墨水(light yellow ink)共七色墨水。这些墨水的组分包括水溶性染料、水、有机溶剂及其它添加物。然而，此类水溶性的染料墨水在打印后，防水性和抗旋光性都不甚理想，容易发生打印后被水晕染或于长时间光照下褪去颜色的情形。

因此，近年来开始大量开发防水性及抗旋光性好的颜料墨水(pigment-based ink)，这种颜料墨水在影像的防水性及抗旋光性上，都比水溶性的染料墨水优异。然而，随着科技的进步，人们对于打印品质及效果的要求也愈来愈高，单纯彩色影像画面所表现的固定色彩已渐渐无法满足人们对于视觉效果的要求。

因此，本发明提供一种含有感温变色颜料的墨水，并应用于彩色喷墨打印中，除了可提高打印品质、抗旋光性和耐热性外，更可以随着环境温度的变化而改变颜色，使产品具有动态变化的色彩效果。

本发明提供一种感温变色墨水组合物，其包括：至少一感温变色颜料以及一媒介物。

依据本发明一优选实施例，感温变色颜料为一感温变色微胶囊颜料，其粒子直径小于1微米，其中该感温变色颜料的温度范围为-10℃至100℃，该媒介物包括表面活性剂、分散剂、酸碱缓冲剂、螯合剂、杀菌剂、防腐剂以及抗紫外线试剂的水溶液或有机溶液。若媒介物为水溶液，则所构成的感温变色墨水组合物为水溶性墨水，其整个墨水组合物中，水的重量百分比为65％至90％；若媒介物为有机溶液，则所构成的感温变色墨水组合物为油溶性墨水，其整个墨水组合物中，有机溶剂的重量百分比为50％至95％。

为了使打印的图像画面具有随温度改变而呈现出动态变化的色彩效果，因此本发明使用感温变色颜料作为主要的墨水组合物。然而，由于该感温变色颜料和一般颜料的表面是极为不同的，若欲以一般颜料的研磨技术处理来得到较小的颗粒，将使感温变色颜料失去变色的特性。因此，本发明采用将含感温变色颜料的液相包覆在固相保护层内部，而形成感温变色微胶囊颜料。为了避免这些感温变色微胶囊颜料造成喷墨头的堵塞，本发明采用粒子直径小于1微米的感温变色微胶囊颜料，以应用于喷墨打印。

感温变色微胶囊颜料，是以温度的变化为基础，进而发生变色现象，其随着温度的上升和下降，在某一有效时间内，可反复变化颜色，为一种化学可逆反应。

就感温变色微胶囊颜料溶解的情况而言，目前有三种形态：感温变色粉、感温变色水乳液和感温变色塑料色母粒，其中感温变色粉和感温变色塑料色母粒是属于有机溶剂型的材料，而感温变色水乳液则是水溶性的产品。

依照感温变色微胶囊颜料变色的情况可分为：冷变型、热变型和其它型感温变色微胶囊颜料。冷变型的感温变色微胶囊颜料在低温下大多呈本体色，当温度升高至室温时，则趋近于无色；热变型的感温变色微胶囊颜料在室温下大多呈本体色，当温度升高时，则趋近于无色；其它型的感温变色微胶囊颜料则是利用温度来呈现两种不同颜色。

冷变型感温变色微胶囊颜料目前基本色调有蓝色、绿色和红色，热变型感温变色微胶囊颜料基本色调则有蓝色、绿色、红色、黄色、黑色和棕色。因感温变色微胶囊颜料在隐色状态时是呈现无色，所以可与普通颜料混合搭配，或是将不同温度的变色颜料互相搭配使用，以获得更加丰富多彩的变色组合。且由于感温变色微胶囊颜料不含人体有害物质，故极适合应用于喷墨打印中的墨水组合物。

本发明的感温变色墨水组合物，包括：至少一种感温变色颜料和媒介物。

上述的感温变色颜料如美国专利第4,421,560号和第4,424,161号所提供，其可使用的温度范围为-10℃至100℃，将此感温变色颜料包覆于固相保护层内部，而形成感温变色微胶囊颜料。此感温变色墨水组合物中，感温变色微胶囊颜料的重量百分比范围为0.1％至30％，其粒子直径均小于1微米，以避免阻塞墨水匣的喷嘴孔。

由于感温变色微胶囊颜料在隐色状态时是呈现无色，所以可将其与不同温度的变色颜料以不同的比例互相搭配使用，或是与普通颜料混合搭配，以获得更加丰富多彩的变色组合。例如将0℃蓝色微胶囊颜料、30℃红色微胶囊颜料和65℃黄色微胶囊颜料互相混合喷墨于载体上，形成黑色图案，当温度降至0℃时，蓝色微胶囊颜料变色至无色，所以图案呈现橘色，但当温度提高至30℃时，蓝色微胶囊颜料和红色微胶囊颜料变色至无色，所以图案仅呈现黄色。

感温变色微胶囊颜料的固相保护层是非常坚固、耐高温、且对大多数有机溶剂呈现不溶状态的树脂，例如丙烯酸树脂(acrylicresin)、ABS树脂(acrylonitrile-butadiene-styrene resin)、缩醛树脂(acetal resin)、PET(polyethylene terephthalate)、聚酰胺(polyamide)、氯乙烯树脂(vinyl chloride resin)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯醚(polyphenylene oxide)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚苯乙烯(polystyrene)等。其中缩醛树脂可以是单体聚合或是共聚物；聚酰胺例如是尼龙-6(nylon-6)和尼龙-66(nylon-66)等。

媒介物为包括表面活性剂、分散剂、酸碱缓冲剂、螯合剂、杀菌剂、防腐剂、以及抗紫外线试剂的水溶液或有机溶液。

媒介物为水溶液或有机溶液。若媒介物为水溶液，则整个墨水组合物中，水的重量百分比占65％至90％，以构成水溶性墨水；若媒介物为有机溶液，则整个墨水组合物中，有机溶剂的重量百分比占50％至95％，以构成油溶性墨水。

有机溶剂可以为环己烷(cyclohexane)、甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、乙二醇(ethylene glycol)、二甘醇(diethylene glycol)、三甘醇(triethylene glycol)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、丁二醇(butylene glycol)、戊二醇(pentylene glycol)、己二醇(hexylene glycol)或其它多元醇等。

表面活性剂可以为聚丁基树脂(polybutyl resin)、纤维素衍生物(cellulose derivative)、苯乙烯/丙烯酸共聚物树脂(styrene/acrylic copolymer resin)、马来酸/苯乙烯共聚物(maleicacid/styrene copolymer)、或其它同时含有亲水性官能团(hydrophilic segment)与亲油性官能团(hydrophobic segment)的聚合物等。表面活性剂的重量百分比约为1％至20％(以整个墨水组合物为基准)。

酸碱缓冲剂可以为二羟乙基胺(diethanolamine)、三羟乙基胺(triethanolamine)、碱金属类氢氧化物(hydroxides of alkalimetals)、铵类氢氧化物(ammonium hydroxide)、或碱金属类碳酸盐(carbonates of alkali metals)。其中碱金属类氢氧化物例如是氢氧化锂(lithium hydroxide)、氢氧化钠(sodium hydroxide)和氢氧化钾(potassium hydroxide)；碱金属类碳酸盐例如是碳酸锂(lithium carbonate)、碳酸钠(sodium carbonate)和碳酸钾(potassiumcarbonate)。

螯合剂可以为乙二胺四醋酸钠(sodiumethylenediaminetetraacetate)、次氮基三醋酸三钠(trisodiumnitrilotriacetate)、羟乙基乙二胺醋酸三钠(hydroxyethylethylenediamine trisodium acetate)、二乙三胺基醋酸五钠(diethylenetriamino pentasodium acetate)、或2-氨基丙二酰脲醋酸钠(uramil disodium acetate)等。

抗紫外线试剂可以为式(I)或式(II)的化学式，其中Y为H或Na。此抗紫外线试剂可使感温变色墨水具有抗光效果，可以减少感温变色微胶囊颜料因吸收紫外线而产生分解退色的现象。

将上述感温变色墨水组合物应用于喷墨打印上，使至少一种感温变色墨水填装于墨水匣中，并喷出感温变色墨水于载体上，所产生的产品会随着环境温度的变化，而具有动态变化的色彩效果。因此，所产生的视觉效果非常具有变化性，此将会成为未来新式墨水的流行风潮。

本发明的感温变色墨水组合物由多种具有不同变色温度的感温变色微胶囊颜料和媒介物所组成，当将该感温变色墨水组合物喷墨于记录媒体(recording media)上时，打印所得的相同图像在不同的温度环境下，会呈现出截然不同的视觉效果。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明，本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，显然可以作出各种变动与修改，因此本发明的保护范围由所附的权利要求书的范围所限定。

Claims (24)

1.一种感温变色墨水组合物，包括：

至少一感温变色颜料；以及

一媒介物。

2.如权利要求1所述的感温变色墨水组合物，其中该感温变色颜料的温度范围为-10℃至100℃。

3.如权利要求1所述的感温变色墨水组合物，其中该感温变色颜料为一感温变色微胶囊颜料，其粒子直径小于1微米，该感温变色颜料占该墨水组合物的重量百分比范围为0.1％至30％。

4.如权利要求1所述的感温变色墨水组合物，其中该媒介物为一水溶液。

5.如权利要求4所述的感温变色墨水组合物，其中该墨水组合物中，水的重量百分比为65％至90％。

6.如权利要求1所述的感温变色墨水组合物，其中该媒介物为一有机溶液。

7.如权利要求6所述的感温变色墨水组合物，其中该墨水组合物中，有机溶剂的重量百分比为50％至95％。

8.如权利要求6所述的感温变色墨水组合物，其中该有机溶液的有机溶剂选自由环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和多元醇所组成的组。

9.如权利要求1所述的感温变色墨水组合物，其中该媒介物包括表面活性剂、分散剂、酸碱缓冲剂、螯合剂、杀菌剂、防腐剂以及抗紫外线试剂。

10.如权利要求9所述的感温变色墨水组合物，其中该抗紫外线试剂选自由式(I)和式(II)的化学式所组成的组，其中Y选自由H及Na所组成的组：

11.如权利要求9所述的感温变色墨水组合物，其中该墨水组合物中，该表面活性剂的重量百分比为1％至20％。

12.如权利要求9所述的感温变色墨水组合物，其中该表面活性剂选自由聚丁基树脂、纤维素衍生物、苯乙烯/丙烯共聚物树脂、马来酸/苯乙烯共聚物所组成的组。

13.如权利要求9所述的感温变色墨水组合物，其中该酸碱缓冲剂选自由二羟乙基胺、三羟乙基胺、碱金属类氢氧化物、铵类氢氧化物和碱金属类碳酸盐所组成的组。

14.如权利要求9所述的感温变色墨水组合物，其中该螯合剂选自由乙二胺四醋酸钠、次氮基三醋酸三钠、羟乙基乙二胺醋酸三钠、二乙三胺基醋酸五钠、和2-氨基丙二酰脲醋酸钠所组成的组。

15.一种喷墨打印方法，包括：

(a)提供至少一感温变色墨水组合物，该感温变色墨水组合物包括多种具有不同变色温度的感温变色微胶囊颜料和一媒介物；以及

(b)喷出该感温变色墨水组合物于一记录媒体上。

16.如权利要求15所述的喷墨打印方法，其中所述感温变色微胶囊颜料的温度范围为-10℃至100℃。

17.如权利要求15所述的喷墨打印方法，其中所述感温变色微胶囊颜料的粒子直径小于1微米，其重量百分比占整个墨水组合物的0.1％至30％。

18.如权利要求15所述的喷墨打印方法，其中该媒介物为一水溶液。

19.如权利要求18所述的喷墨打印方法，其中该水溶液中水占整个墨水组合物的重量百分比为65％至90％。

20.如权利要求15所述的喷墨打印方法，其中该媒介物为一有机溶液。

21.如权利要求20所述的喷墨打印方法，其中该有机溶液中有机溶剂占整个墨水组合物的重量百分比为50％至95％。

22.如权利要求15所述的喷墨打印方法，其中该媒介物包括表面活性剂、分散剂、酸碱缓冲剂、螯合剂、杀菌剂、防腐剂以及抗紫外线试剂。

23.如权利要求22所述的喷墨打印方法，其中该抗紫外线试剂选自由式(I)和式(II)的化学式所组成的组，其中Y选自由H及Na所组成的组。

24.如权利要求22所述的喷墨打印方法，其中该墨水组合物中，该表面活性剂的重量百分比为1％至20％。