TW473524B - Ink and coating compositions containing silicon-treated carbon black - Google Patents
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Description
473524 五、發明説明( 發明之領速 本發明係關含經矽處理的碳黑之印墨與塗料。 相關技術之封給 印墨爲配製以轉移影像的有色液體或糊。顏料如碳里係 須性質予印墨系、统。印墨所須性質包括可見的 特倣如噴射度、不透明性與蓋色澤。其他績 定液流性、耐水性及持久性。爲經濟故希望有_種=^ 印墨配方中易於分散。分散率的量度爲職餘留物。性質 如預混餘留物因此對印墨生產之經濟具重大影響。 塗料可供多種表面作裝飾、保護與機能處理用。 通用於塗料以授予所須性質。所須性質同樣可包括喷射; 、不透明性與藍色澤、以及指定液流性。 :濟故希望能有在塗料配方内易分散的顏 ;:: 在海底管綠上者係作保護用。其他如汽車外部塗;::: =保護功能。尚有其他則提供船舶曱板或車座位上摩擦 許多用途中尚有採用改善印墨及塗料組合物之需要。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 :|~i#i -請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 發明之概要 本發明係關含經矽處理的碳黑之印墨與塗科 珍處理的碳黑可有至少一個附屬有機基。本發明 石夕處理的碳黑製品帶或不帶—個附屬有機基、及。紅 碳黑(组合。本發明另關在印二瘦t .料纽人物由姑理的 ㈣5色澤:;.進;板·1 減少預混物餘留、修飾液流性、或改良耐水性。耗、 本崎國國家榡^ 473524 A7
473524 A7 B7 五、發明説明( 物可在噴墨用途中利用。水性包括水與其他水能混溶或水 旎分散的物質如酒精之混合物。本發明之印墨與塗料組合 物可發揮獨特液流性視組合物是否水性或非水性及組合物 内所用明確基礎而定。 本發明印墨組合物可隨意另含樹脂/聚合物、添加劑、填 料與/或稀釋劑。 使用時印墨組合物成分如上列者秤重後一趄混合或分開 根據所須配方碟磨。 本發明印墨组合物可用於例如印刷油墨、紫外處理用墨 、原子筆墨、打印台墨,及其他用途印墨。McGr請-削 之"科技大全"六版,卷九,m _ 176頁提供可得印墨型式 與用途之更詳細節,均在此引用參考。 有關水性印墨性質,製法與用途之—般討論請見
Manual,五版,Leach 等編,Chapman and Hall,1993 年 ,此處引用參考。不同水性印墨組合物亦發表於例如美國 專利 2,833,736 ; 3,607,813 ; 4,104,833 ; 061 . 4,770,706及5,026,7 5 5號中,此處引用其發表參考。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 非水性印墨作其中不適合水性展色劑之許多實用使用。 例如在疏水性,無孔隙底質如玻璃、金屬或塑膠上印刷必 須快乾。因此溶劑如酮、酯、醇或烴類常用以替代水。此 等各劑基印墨廣用於紙板盒及各種金屬或塑膠容器與組件 等之工業標記。 、、 一種普通型非水印墨爲新聞紙印墨。典型新聞紙印黑能 在二階段内製作。第一,一種顏料如本發明的經矽處理之 -6 - t紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4· (21GX297 ) 473524 A7 ______________B7 五、發明説明() 4 η …“預混物,,隨後硬磨預混物達到顏詞 散。通常較低預混餘留物得較快或改進 ^ 果改吾生產者經濟。 〜 。:墨在低切變率之流動性質受印墨顏料之分散特性 子用途要求流動水準不同。細網印刷用墨中要求印累短 :使:墨不過早流過網。平版印墨中可能要求印墨移:較 長泥動經過印墨輥上。調整此項流動常加㈣添加劑。 >噴墨印刷係一種非衝擊製法,其中產生印墨小滴響應電 k號放置於底質如紙張、透明膜或紡織品材料上。噴墨印 刷機用傳統印墨含著色劑如能溶於印墨展色劑之染料 ^墨内用染财幾種㈣。染料可再溶於水,與料記錄 益接觸時塗擦或抹税的染料影像及染料不良光穩定性。噴 ,:墨、中作著色劑用之顏科在耐水、耐光、影像密度及熱 安定性等方面貢獻優秀性質。經矽處理的碳黑顏料必須在 喷墨印墨中分散並安定化俾使噴出性,印製品質與光密度 無不利影響。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明之塗料組合物包括經矽處理的碳黑顏料、溶劑及 隨意選自黏結劑例如樹脂或聚合物及其他各種添加劑等一 或數種組成分。塗料能製成液態塗敷,於塗敷底質上後轉 化爲”固態"膜。塗料用以裝飾、保護並作許多種表面的功 能處理。此等表面包括線圈、金屬、纟置、傢具、硬紙版 、木材與央板、海運的、維修、汽車、罐頭及紙板等。 如上所述,本發明之印墨與塗料組合物可含任何許多添 加劑。 $紙張尺度“中國國家標準( 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
舉例’在作噴墨印墨用的印墨組合物中可加一保濕劑以 降低印墨組合物内水之蒸發速度使例如噴墨用途時儘量減 少印製頭噴嘴堵塞。若印墨變乾則提高保濕劑濃度,進一 步減少蒸發。 保濕劑亦可影響印墨及塗料之其他性質,諸如黏度、pH 、表面張力、光密度、及印製品質。較佳保濕劑包括乙二 醇丙一醇、二甘醇、甘油、二丙二醇、多&二醇、多丙 一醇、醯胺、醚、羧酸、酯 '醇、有機硫化物、有機亞砜 、颯、醇衍生物、卡必醇、丁基卡必醇、溶纖劑、醚衍生 物,胺基醇及酮類。 殺生物劑如苯甲酸酯或山梨酸鹽等在水性印墨及塗料中 對防止細菌生長可能重要。 附著於底質保持著色劑於底質上之黏結劑可加入多種.印 墨及塗料组合物内。實例包括聚酯、聚酯-蜜胺、苯乙烯_ 丙烯故共聚物、苯乙晞-丙烯酸-丙埽酸燒自旨共聚物、苯乙 晞-馬來酸共聚物、苯乙晞-馬來酸_丙埽酸烷酯共聚物、苯 乙#-異丁締酸共聚物、苯乙埽-異丁烯酸·丙埽酸烷酯共聚 物、苯乙烯-馬來酸半酯共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物 、乙烯基莕-馬來酸共聚物及其鹽類等。乾燥加速劑於放置 印墨或塗料在底質上後促進蒸發。此劑包括月桂基硫酸鈉 、N,N-二乙替-m曱苯醯胺、環己基吡咯烷酮、及丁基卡必 醇。滲透劑諸如醇類、月桂基硫酸鈉、酯類與酮類等使印 墨得以摻透紙張表面。亦可用醇類提升液態印墨或塗料之 乾燥速率。而界面活化劑如清潔劑或肥良降低表面張力容 _____ ._ - 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 1
經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 -9- 許印墨或塗料得以播散於底質。 :發明之印墨與塗料組合物可利用傳統技術製備。特別 可用碟磨如鋼丸碾磨或三輥混合 合物内良好分散。 獲仔㈣處理的碳黑在组 本發明發處理的碳黑顏料可由能揮化的含矽 中製造碳黑而得。詳細説明此项製法可見美國專;;申= 08/446’142 "彈料化合物掺混矽處理的碳黑與偶合劑”,及 美國專利申請案08Μ46,⑷號"彈料化合物接混珍處理的 碳黑,其發表芫全在此引用參考。經矽處理的碳黑宜在组 合的或"分段的"爐式碳黑反應器内製造。使液態或氣體烬 料與-適當氧化劑流如空氣、氧、或空氣與氧的混合物接 觸產生熱燃燒氣體。在接觸氧化劑氣流適用之燃料中有任 何易燃氣體、蒸汽或液流如天然氣、氫、曱烷、乙炔、醇 潁或煤油。但一般以用有高含碳量組分尤其烴類的燃料爲 佳。2氣對燃料之比率隨所用燃料型式變化。用天然氣製 造本發明碳黑時空氣對燃料之比率以體積計可係自約1〇 .1至約1000 : 1。爲促進生產燃燒氣起見可將氧化劑氣 流預熱。 碳黑進料在流動之下游一點注射進氣流内。較佳碳黑進 料包括石油煉製來源如來自催化裂解作業之傾析油類及煉 焦作業與埽烴製造作業之副產品。在反應器之反應帶部分 由原料經熱解爲碳黑。反應停留於反應器的驟冷帶,驟冷 作用使冷却碳黑粒子,降低氣流溫度並減緩反應速率。驟 冷可隨意分段或在反應器内幾點處進行。碳黑驟冷後已冷 本紙張;適用中國國家標準(CNS) Α4· ( 2丨Gx297公瘦) ------ί-訂 J — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 ' 7 ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10 、發明説明( =二與碳黑通過下游入任何傳統冷却與分離機構 離氣流中碳黑易用傳統機構如沉殿器、 離:、袋遽器或業界技術人士所知之其他措施。 : 泥中分離後隨意接受一粒化步驟。 瑕· 一$發明經矽處理的碳黑可由在驟冷帶上游之—點處引進 if揮發的含梦化合物入碳黑反應器製得。有效能揮發的 化。物包括在碳黑反應器溫度時能揮發之任何化合物。實 例G括但不限於矽酸酯如原矽酸四乙氧酯(te〇S)、原矽酸 四甲氧醋等類;石夕炫類如四氯珍燒 '三氯甲基石夕院等;及 揮發性矽酮聚合物如八甲基環丁矽氧烷(OMTS)之類。能揮 發化合物之流速將決定經處理的碳黑内矽之重量。/。。 能揮發的化合物可與製作碳黑的原料預混並與原料引進 反應帶。或者能揮發的化合物可單獨自原料注入點引進反 應帶。.如此引入可自原料注入點之上游或下游,祇要自驟 冷帶上游引進能揮發的化合物。在反應器内經蒸發及暴露 於高溫後化合物分解,與其他物類在反應帶内反應產生矽 處理的碳黑致使矽或含矽物類變成碳黑的内在部分。若能 揮發的化合物實質上與原料同時引進,矽處理區分布透過 至少一部分碳黑集體。或者能揮發的化合物可在碳黑已開 始形成後但接受驟冷前之一點引進反應帶。在此情況下所 得石夕處理的碳黑集料内矽或含石夕物類主要存在碟黑集料表 面處或附近。能揮發的化合物之外能分解而未必能揮發的 化合物亦能用以產生矽處理的碳黑。此外,如美國專利申 請案08/446,140號"滲混部分塗复碳黑的彈料化合物”所述 桃張级朝 fgj® 家辟(CNS ) A4&( 210X29^^7 (背先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
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以石夕石塗复之碳黑,此處引用其發表參考者 印墨及塗料組合物中使用。 社本發明 本發明珍處理的碳黑内砂或切物類包括而不限 化物如Si〇2及碎碳化物,可分布經過礙黑集料之至心―乳 二:爲碳黑的内在部分。本發明的梦處理碳黑集料二: 開的碳黑集料與分開的矽石集料之混合物,炉 :: ,含石夕區隨意在碳黑集料的表面或内部。在阳M_ED^— 掃描傳送電子顯微鏡-能量分散的χ _射線)下檢查經矽 的碳黑時發現個別碳黑集料中有相#於含㈣料之Μ號 存在。對比下在矽石與碳黑之物理混合物内STEM_E取檢 查顯現個別分開的石夕石與碳黑集料。 另一方式説明,矽處理的碳黑集料係一種含碳相盥本矽 物類相之集料。可見集料含至少二相,其中之-爲碳了另 一係含矽物類。含矽物類爲集料的部分不像矽石偶聯劑附 屬於碳黑集料。製作矽處理碳黑之詳情進一步解釋見美國 專利申請案:1995/5/22 提出的 〇8/446,141 ; 1995/5/22 提 出的 08/446,142 ; 1995/9/15 提出的 08/528,895 ;與 1996/1/22 提出的 〇8/750,01 7 乃 1996/5/21 所提 pcT 國際相 申請案WO 96/37547號。此等專利及申請案全部皆在此引 用參考。 本發明硬處理的碳黑隨意可有至少一個附屬有機基。此 等碳黑舉例能根據1994/12/15提出之美國專利申請案 〇8/356,660號及其1995/12/14提出的部分追加申請案 08/572,525號所發表者製備,其發表在此完全引用參考。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 473524 A7 _ B7 - . --- _ __ ___—_____ 五、發明説明() 9 有機基(等)根據以上申請案内透露的方法宜附屬於經梦處 理的碳黑。 有機基可係一〗曰族基、環狀有機基、或一有脂族部分輿 環狀部分之有機化合物。有機基可經取代或未取代,分枝 或未分枝的。脂族基包括例如由纟充、締.、醇、鍵、趁、嗣 、羧酸及碳水化物等衍生之基。環狀有機基包括而不限於 脂烴基(例如環烷基、環晞基),雜環烴基(例如吡咯烷基、 毗咯啉基、哌啶基、嗎啉基等類),芳基(例如笨基、茬基 、蒽基等類),及雜芳基等(咪唑基、吡唑基、吡啶基、峰 嗯基、違峻基、吱喃基、三》井基、吲嗓基等類)。
有機基經取代時可含能與重氮鹽之生成相容的任何官能 基。官能基包括而不限於R、OR、COR、COOR、OCOR 、鹵素 ' CN、NR2、S02NR (COR)、S02NR2、NR (COR) 、CONR2、N〇2、S03M (其 M 爲 H、Li、Na、Cs 或 K) 、S03NR4及N=NR'。R係獨立的氫、c, - C2Q取代的或未 取代的烷基(C2_C:4烯氧)XR;、或取代或未取代的芳基。R 獨立爲氫、C i - Cm取代的或未取代的烷基(分枝的或未分 枝的)、或取代或未取代的芳基^ R"係氫、C! - C2〇取代的 或未取代的烷基、C3 - 取代或未取代的晞基、ci - C20 取代或未取代的fesi基、或取代或未取代的芳醯基。整數 I範圍自1 - 40,較佳自2 - 25。 一種有機基係一AyAr式之芳基,相當於AyARNH2式之 伯胺。此式内可變物有以下意義:Ar係一選自苯基、萘基 、蒽基、菲基、聯苯基、吡啶基及三畊基之芳基團;Α爲 ϋ张尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X2^7^疫) -— . I------: —:—^9------"訂 —*—、---線· (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473524 A7 B7 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 13 五、發明説明( 獨立選自上述官能基之芳基團上的取代基或A係一宜鏈、 支鏈或環烴基图(較佳含1至20個碳)、未取代或經一個以 上此等官能基取代者;Ar爲苯基時y係自1至5整數;Ar 爲莕基時y係自1至7 ; Ar爲蒽基、菲基或聯苯基時Ar 係1至9 ,或Ar爲P比咬基時y係1至4 . ; Ar爲三P井基時y 係1至2。當A爲(C2 - C4烯氧基)x R:時可係一多羥乙酯基 多起丙Sa基、或兩者的無規或成塊混合物。 碳黑可有一附屬有機基,有(a) 一芳基或_ c12燒基與 (b)至少一個S02NRyt S02NR(C0R)式之基。R可獨立係 氫、C, - Cm取代的或未取代的烷基、C3 - C2G取代的或未 取代的烯基、(C2 - C4烯氧基)XR•或取代或未取代的烷基。 c3 - C2Q取代的或未取代的烯基、- c4晞氧基)XR·或一 取代或未取代的芳基;R·係氫、Cl - C2()取代或未取代的 紀基、C:3 - C2〇取代或未取代的烯基、d - c2〇取代或未取 代的烷醯基、或取代或未取代的芳醯基。X爲自1至40。 芳基包括 p-c6h4so2nh2、p-c6h4so2nhc6h13、p-c6h4so2nhcoch3 、P-Qi^SC^NHCOCsHu 及 P-C6H4S02NHC0C6H5。 可附屬於矽處理碳黑的有機基爲以離子基或能離子化基 作官能基取代的有機基。能離子化的基爲一個能在所用介 質内形成離子基者。離子基可係一陰離子基或陽離子基, 能離子化基可形成一陰離子或陽離子。 形成能離子化官能基的陰離子包括例如酸基或酸基之鹽 。因此’有機基包括由有機酸衍生的基。一有機基含一能 離子化的基形成一陰離子,此一有機基可有(a)—芳基或— 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) :1:1 舞— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— ^/^24 ^/^24 經濟部中央棹準局員工消費合作社印製 A7 ---______B7 五、發明説明() 11 ci - C〗2烷基,及(b)至少一個酸基有小於11之pKa或至少 —個pKa小於11的酸基鹽’或至少一個pKa小於11的酸 基與至少一個pKa小於11的酸基鹽之混合物。酸基之pKa 係指有機基作一整體之pKa,非僅酸性取代基。pKa宜低 於10 ’較佳小於9。芳基或有機基的C」-C12烷基可直接 附屬於碳黑。芳基可另經烷基取代或不經取代。有機基可 係一苯基或審基,酸基係一續酸基、亞續酸基、鱗酸基、 或羧酸基。有機基亦可係經取代或未取代的磺苯基或其鹽 :經取代或未取代的(多磺)苯基或其鹽;經取代或未取代 的磺莕基或其鹽;或經取代或未取代的(多磺)莕基或其鹽 -。一取代的磺苯基爲羥基磺苯基或其鹽。 有一能離子化官能基形成陰離子的明確有機基爲p_續苯 基'4-羥基-3-磺苯基、及2-磺乙基。 胺類代表形成陽離子基的能離子化官能基之實例。舉例 胺類可在紅性介質中質子化形成兹基。有胺取代基之有機 基宜有pKa小於5。季銨基及季鳞基亦代表陽離子基之例 。有機基含一芳基如苯基、或荅基及一季銨或季鱗基。芳 基宜直接附屬於經矽處理的碳黑。季化環胺甚至季化芳胺 類亦能用作有機基。例如N-取代的吡啶季化合物如N_甲替 峨淀基能作此用❶其他實例包括但不限於 3-C5H4N(C2H5)+f,C6H4NC5H5+i-,C6H4C〇CH2N(CH3)3+y » C6H4COCH2(NC5H5)+X-, 3C5H4N(CH3) + ir-, C6H4N(CH3)3+i· ,及C6H4CH2N(CH3)3+f,其中尸係卣化物或一自無機或 有機酸衍生之陰離子。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4胁(2丨0Χ29_7^釐) ~~ --- -------:--i^#-------IT--——.---Φ.0 (諱先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473524
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 另 方式或與上述附菩法知**- b, 、 耆忐组合、猎與矽處理的碳黑内矣 _ . 于丞例如’矽處理的碳黑能與— — ^元氧健基碎fe如十入炫其二7 β甘 土二乙虱基甲矽烷反應以促進其 些組合物之容混性。 采 本發明又敘述在印墨與塗料組合物内摻混經碎處理的碳 黑以改善喷射度、增進藍色澤、改良平板磨耗減少預混物 .餘田、修飾液流性質、或加強耐水性。 在改善印墨或塗料組合物噴射度的方法中經矽處理的碳 黑以矽處理的碳黑重量爲基礎宜含〇·2至5 4重量。《矽。在 增進印墨Α塗料,組合物Μ色澤的方?去中經石夕處理的碳黑以 矽處理的碳黑重量爲基礎宜含〇·2至5·4重量。/。矽。在改良 印墨或塗料組合物平板磨耗的方法中經矽處理的碳黑以矽 處理的碳黑重量爲基礎宜含〇·2至25重量%矽,較佳〇.2 至1 0重量。。在減少印墨或塗料组合物預混物餘留的方法 中經矽處理的碳黑以矽處理的碳黑重量爲基礎宜含〇 2至 25重量。/。矽,較佳〇.2至1〇重量。/〇。在修飾印墨或塗料組 合物液流性質的方法中經矽處理的碳黑以矽處理的碳黑重 量爲基礎宜含1至25重量%矽。及在加強印墨或塗料組合 物耐水性的方法中經矽處理的碳黑以矽處理的碳黑重量爲 基礎宜含0.2至25重量%矽。 本發明將由以下實例進一步闡明旨在純示範本發明。 以下實例中DBP吸收作用係經ASTM D2424法測定。同 樣CDBP與著色強度係用ASTM D3493及ASTM D3265法 測定。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) I ^ |~i^·------"訂 ί—„---線·. (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 473524 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明() 13 氮及外部表面積(t-面積)係按ASTMD3037内所述示例製 備與測量程序量度。此量度之氮吸收作等溫線延展達0,55 相對壓力。相對壓力爲壓力(P)除以飽和壓力(P〇)(氮凝縮 時之壓力)。隨後用下列關聯示計算出吸收層厚度(tl) 1 Va〇34^1〇g(?/P〇) 於是點缯吸附氮的體積對t丨。一直線然後配合通過t的 數據點其値在3.9與6.2埃間。由此線之斜度遂得t_面積 如下: . t-面積,m2/g=15.47 X 斜度 亨特(Hunter)色係用 Hunter Lab Scan 6000,10 度 D65 CIELAB Color Space 儀器測量(Hunter Associates in Fairfax,
Va.製造)。儀器用標準黑白碑校準e,,l"爲明亮/黑暗尺度、 數値愈高愈明亮’ nan係紅色( + )/綠色㈠尺度,"b"爲黃色(+)/ 藍色(-)尺度。色値係自印刷物或印墨在一紙張底質上畫下 得到。 擦脱(Rub-off)係用美國新聞紙協會之a-9法衡量。平板 磨耗係將一部分印墨置於底質上,以一銅板於標準恩力 下重複機械地摩擦歷6小時。6小時後銅板失重即平板磨 耗之公克數。 用傳動顯微鏡以100倍放大觀察一 〇_1 mil濕膜作分散作 用.分類。分散程度(即不分散黑的量與大小)與一標準圖表 比較。不分散的附聚物量尺度自A至F,大小標度由丨至6 ?數値愈高、字母愈低’則分散液品質愈差。 光澤係用ASTM方法D523測量。鋼棒賴芮黏度係用 16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ 請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
14473524 A7 B7 發明説明( ASTM法D4040測量。垂直玻璃板流動係由容許〇 $ cc印 墨試樣在板片豎立前停止〇,3〇及6〇分鐘之後試樣移動 向下垂直玻璃板之距離測量。擴展計性質係用試驗機
Testing Machines Inc.製之東洋時計擴展儀測定,如曰本工 業標準石油及書信複印器印墨(JIS K570 1_4 i .1 2 )内1兄明。 餘留物係由印墨配製品傾於一對堆集的篩網上測量,其 上下篩網分別爲+325目及625目。炊後以瑞、1 ± .. …傻以場喃精清洗至目 視礦油精透明。於是在約220 T之通風爐内乾燥。隨後种 出+325目篩網上餘留物重量測定+325Μ餘留物之起始印累 配方中重量%。 ύ 實例1 評價一種標準低摩擦新聞印墨配方内之三項碳黑。後黑 説明見下表I。試樣Α係一習用碳黑,試樣Β及C爲梦、 處理的碳黑。矽處理的碳黑係用〇MTS與上述碳黑製作― 料預混所製。三項碳黑説明於下表I。 …
表I C·請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 試樣 以碳黑重量基之 DBP吸收 Si % . (cc/100g) A 0.02 1.21 B 0.98 118 C 5.38 126
(m:
每一碳黑在環院油基新聞印墨組合物以2 0重量〇/。 碜 17- 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210x297公釐) 473524 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明( 裝料用一(德國蓋茲曼公司Dispermat®)高速圓盤分散機於 尖端速度每公鐘2300呎預混3 5分鐘。預混物隨後在一含 1.5 mm 鋼珠之豎式珠碾機(Schold Machine Corp.,Chicago, IL. #550)分散至用ASTM法D1316以一 NPIRI碾磨計測量 分散品質不含"刮痕"及其中,,細粒,,在20公忽以下消失。最 後分散物以還原載劑減少至16重量?/。碳黑。全部三項碳黑 之印墨組合物呈現於下表Η。
表II 混合物 組份 重量% 分散(預混物) Hyprene® V2000 環燒油 59.44 Hyprene® V750 環燒油 15.60 Exxprint® 991 (瀝青分散劑) 4.96 碳黑 20.00 減退(降低) 分散液 80.00 Picco® 5140 烴樹脂 5.00 Magie® 47環烷油 5.00 Hyprene® V2000 環娱* 油 8.66 Claytone® AF (包 土) 1.34
Hyprene®產物係得自 Ergon Refining,Vicksburg,MS.
Exxprint®係得自 Exxon, Houston, TX。Picco®樹脂係得自 Hercules Inc.,Wilmington,DE。Magie®油係得自 Magie
Bros,Franklin Park,IL。Caytone®係得自 Southern Clay -18- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨OX297公釐) f靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
473524 fh_I 本 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7 五、發明説明()~' -- 16
Products,Gonzales,TX。 測試結果表現於下表III。所有印刷物用一 RNa 52由 Research North America,Cherry Hill,NJ.製造之印刷性能測 試機在新聞用紙上印刷至1 _〇光密度製備作評估。
表III 性質/試樣 A B c 分教液(4刮痕/ 1 0刮痕/細粒) 2分鐘-公忽 0/0/40 0/0/30 6/0/50 4分鐘-公忽 0/0/22 0/0/21 0/0/35 6分鐘-公忽 0/0/16 0/0/17 0/0/22 8分鐘-公忽 -- 0/0/19 預混餘留物(% + 3 2 5目) 3.05 1.55 1.05 最後餘留物(%+ 325目) 0.010 0.008 0 008 3小時擦脱(光密度) 0.21 0.20 〇 20 平板磨耗(公克/6小時) 0.0217 0.0195 0.0176 亨特色 L 38.77 36.79 37.94 a 1.40 1.35 1.3 6 b 6.32 5.91 6.18 經石夕處理的碳黑之預混餘留物較低。經碎處理的碳黑由 4樣B與C相對試樣A測得的亨特色之較低丄及b値證明 改善噴射度及較、藍色澤。矽處理的碳黑亦證明加強平板磨 *—-- "19-_ .度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210x1^^--- 、1T 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
473524 A7 B7 五、發明説明( 17 耗超過試樣A。實例2 二項碳黑在一標準水—性丙缔酸型在—版配方内評估。試樣 D爲一項習用碳黑而試樣E與F爲矽處理的碳黑。碳黑在 下表IV内説明。矽處理的碳黑按前文説明預混〇MTS與碳 黑製造原料生產。 表IV 試樣 以碳黑重量基之 DBP吸收作用 t-面積 Si % (cc/100g) (m2/gm) D 0.06 102 95 E 1.30 106 103 F 5.50 114 95 I-----1i#i. (·請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
.1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本 各項碳黑在水性丙締酸型凸版印墨組合物内於2 4.4重量 %碳黑用一 dispermat®高速圓盤分散機以每分鐘2300吸i尖 端速度預混。預混物隨後在臥式珠碌機(M-50型Ei^er Machinery,Bensonville, IL)以 2 mm 不鏽鋼珠分散。ι5〇 公 克之印墨組合物以每分鐘約2 0 0公克之流速經碾機循環4 $ 分鐘。每隔15分鐘時間取出1 0公克材料加水與樹脂降低 至9 · 7 6重量%碳黑然後作色澤及分散評價。減淡作業係將 分散物、水與樹脂在一油漆振盪機(5400型Red Devil Equipment, Union, N.J·)上搖動完成。全部三項碳黑之印# 成分列入下表V内。 -20- 紙珉尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 473524 A7 B7 五、發明説明( 18
表V 混合物 分散物(預混) 減低(減淡) 組成份
Joncryl® 61丙烯酸型樹脂_ Joncryl® 62丙烯酸型樹脂 Dymsol® 200 (聚乙二醇) Byk 020 (聚矽氧烷消沫劑) 蒸餘水 碳黑
分散物 Joncryl® 61丙烯酸型樹脂 蒸館水 0 2 8 24 40 55 4 經 濟 部 t 標 準 局 .員 工 消 費 合 作 社 印 製
Joncryl® 丙稀酸型樹脂係得自 s.C_Johnson,Racine,WI, Dymsol®丙烯酸型樹脂係得自Henkel Corp·, Kankakel, IL 。Byk 020 係.仔自 Byk Chemie, Wallingford。測試結果表現於下表VI。 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇X 297公瘦) Γ--ΊΦ------、玎--------#· (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁j 473524 A7 B7 五、發明説明(19)
表VI 經濟部中央標準扃員工消費合作社印裝 性質/試樣 D E F 分散物分類 - 1 5分鐘 2C IE IE 30分鐘 ID 1C 1C 45分鐘 1C IB IB 最後餘留物(%+ 325目) 0.0015 0.0010 0.0003 亨特色 15分鐘 L 11.29 10.36 11.16 a -0.48 -0.51 -0.54 b -3.18 -3.30 -3.34 30分鐘 L 11.87 11.52 1 1.22 a -0.50 -0.63 -0.58 b -3.19 -3.33 -3.41 45分鐘 L 1 1.49 1 1.28 10.33 a -0.48 -0.59 -0.55 b -3.14 -3.44 -3.41 ^^1. - 11— - !!1 - - ^^^1 1—ml I- ! I— -I -·ίι 一 * —I! i -1-^ ^^^1 , . r 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Ύ)- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 4/3524 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明 的碳黑與試樣D比較表現較佳即較快分散。由 季父低f特M L丨丨及爭g亨接丨丨l丨丨从 黑並較藍。 八I指出經碎處理的碳黑亦較渡 實例3 =黑試樣D、E與F在—項三轅碾磨機上所製之一種標 準熱凝固光沃印墨配方中評價。 準備凝黑試樣供在三轅碾磨機(Kent機器廠,細〇叫 Ν· Y.)上磨碎。預混物包栝丨〇5公克碳黑與245公克磨碎母 體混合物(含 9 份獲自 Lawter InternaU〇nal,N〇nhbr〇〇k,江 又LV-3427XL熱固磨碎載劑對、份河“丨一環烷油)係在 D1Spermat内於5000 rpm作業3〇分鐘製得。此混合物5以 於70 F在Kent三轅碾機上操作碾細。試樣與等量碾細母 體混合物混合放出後敷於—NIPRI生產磨碎計G_2以評定 磨碎物。方磨細計1堯數在2〇以上遂再通過。混合碾細材料 與等重量減小母體混合物(3份LV-3427XL ; 12份LV6025
,一種減淡載劑,得自 Lawter International, Northbrook,IL ;5份MAGIESOL 47)混合並通過三轅碾機一次產生成品 印墨。 試樣D、E及F碾磨數據之細度,與所製印墨之黏度測 量表現於下表VII。碾磨數據表内數字係在g-2磨碎計上 量得之公忽數’指示磨碎計上偵察5個缺點顆粒之程度。 標示>50指出碳黑由碾磨載劑中退縮或分離。 自試樣D、E及F所製印墨之光密度係由用RNa_52印 23 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ 靖先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 、βτ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ~~~-----------__B7 五、發明説明() 21 '
刷能力測試機所製印刷物測定。此等數値顯示於表vm.A 與表vm.B。1與2公忽膜厚度之値係自有膜厚範圍的印 刷物中數據回歸所得。含矽量較高的試樣比三轅碾機上未 加石夕之試樣稍爲更易分散。 表VII中黏度衡量表現此印墨配方内增加矽含量之影響
。在低剪切條件(垂直玻璃板流動)下含矽量最高的試樣F 比任一試樣D或Ε表現大幅較低流動。一旦砗加剪切於此 等印墨,其液流差異變較小。擴展計斜度(較高剪切時流動 性指示器)以試樣F者較大,與垂直玻璃板片流動所見正相 反。
表VII 性質/試樣 D B F 碳黑性質 矽含量(碳黑之。/。) 0.06 1.30 5.50 DBP 102 106 114 t-面積(m2/g) 95 103 95 印墨製法 ------- 磨碎基(5刮痕/10刮痕/砂) 三轅碾機 1次通過 >50 >50 >50 '2次通過 >50 >50 >50 3次通過 >50 >50 0/0/46 • 4次通過 0/0/42 0/0/50+ 0/0/30 ___-24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2l〇X297公釐了 I 11— - - - —I 1^1 ^^1 In —- s m ' , » * --.——ml In Γ 請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 473524 A7 B7 五、發明説明(22) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 5次通過 6次通過 7次通過 8次通過 0/0/32 0/0/24 0/0/25 0/0/24 0/0/42 0/0/30 0/0/23 0/0/21 0/0/26 0/0/17 印墨性質 鋼棒賴芮黏度 黏度(2500 s·2時泊計) 61.9 67.0 63.2 起始切變(2.5 s-1時達因/cm) 695 5P0 621 垂直玻璃板泥動(min) ' 不凝固 20分鐘 70 75 45 40分鐘 85 89 51 60分鐘 99 100 55 3 0分鐘固化 20分鐘 50 46 21 40分鐘 65 60 31 6 0分鐘 75 71 36 60分鐘固化 20分鐘 45 40 19 40分鐘 57 52 27 60分鐘 69 61 34 擴展計性質 斜度(mm) 8.3 8.1 9.7 截留(mm) 27.7 25.8 24.7 起始切變(達因/cm2) 121.7 120.1 121.7 -25- -請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 473524 A7 B7 五、發明説明(23 ) 表VIII.A试樣D-F所製1公忽膜之.光學性質
'請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 表VIII.B試樣D_F所製2公忽膜之光學性質 試樣 OD L a b 光澤60 ° D 2.04 8.2 0.54 0.45 46 8 E 2.08 7.9 0.80 0.74 43 7 F 1.80 12.7 1.23 2.49 44.1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由此可見在較高矽處理程度5.5 % Si重量比低剪切時流 動性大幅低落(垂直玻璃板流動値低),剪切較高時(擴展計 性質之斜度値高)流動性大幅上升。因此經發處理的碳零能 用作液流改良劑。 實例4 喷墨印墨係用有附屬CH4(NC5H5) +基的矽處理碳黑G與 Η(.以下説明)製備。加亞硝酸銀(2.85g)於一 3.1 g N-(4-胺夷 苯基 >比唉基氣之1 OOg水内溶液中,混合物於70-80 授j 小時。室溫下攪過夜後過濾混合物。二種矽處理的碳黑( 各1 0g)中各別加於35公克濾液内,並加約55公克水。所 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 473524 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明() 24 成混合物加熱至7(TC,加0.5公克之37 % HCL水液。分 散液於70 C攪1.5小時,於室溫中攪過夜。於是生成有附 屬C6H4(NC5H5)+基之矽處理的碳黑與水。 試樣G爲一含1.6 %矽之矽處理的碳黑,有t面積u9 m2/g及DBP吸收値【15 cc/1〇〇g。試樣η係一含5 2 %矽之 矽處理的碳黑’有t-面積I25」m2/g及DBP吸收値1〇5 cc/lOOg。此等試樣係由〇Mts與碳黑製造原料混合產生, 如上討論。 用水稀釋分散液使固體含量至3 - 7重量%如下所示製成 印墨。用一 3密耳塗敷器將印墨向下拉成薄膜並任其乾燥 -1 0分鐘。一部分影像用水流淋洗以迄無多餘印墨洗脱。於 室溫中乾燥後量得洗過及未洗部分之光密度以決定耐水性 之%。此等結果综述於表IX。 平均粒子直徑與最大粒子直徑用Leeds & Northrup Co., St. Petersburg, FL_製MICROTRAC超細粒子分析器測量。 印墨之表面張力用 CSC Scientific Co.,Ine.,Fairfax,Va 之 CSC DU NUOY 張力計 No.70535 依 ASTM D1331 與 D- 1590程序測量。 黏度係用 Norcross Corporation,Newton,MA 製之 1 號與 2號殼杯按ASTM程序D42 12測量。 ___^27 — 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨〇><297公釐) ^丨丨丨· — (·請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 ----_ B7 五、發明説明() 25 表IX t 驗 樣 平均粒子 大小, β 0.23 ---—Γ 最大粒予 大小, 固體重 量 ----j 表面張力 黏度 5 清洗 前光 清洗 後光 耐水性 (保留%) 7 β — % 一達因/cm— _ cP 密度 密度 0.58 3 1 C 1 1 A Q η 〇 2 G 0.23 0.58 K 1. j 1 1,4〇 y ο G 0.23 J___ 1.5 1.63 1.57 96 3 0.58 _ 7 1 66 1 54 93 4 Η 0.24 0.69 ------ 3 1 49 1.45 97 5 Η 0.24 0.69 " ------- 5 74.1 15 1.68 1.61 95 6_ JH 0.24 L^69_ —7 — -:_ 1.69 1.61 95 -------:I-i#— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 此等結果證明經矽處理的碳黑適用於喷墨印墨,用此等 印墨製作的印刷品有卓越耐水性。 考慮此處發表本發明之説明及實務後業界技術人士可顯 知本發明之其他具體例。期望此等説明及實例僅考慮作示 範’由以下申請範圍指示本發明之眞確範圍與精神。
線I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -9« - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
Claims (1)
- 473524 第86108214號專利申請案 申請專利範圍修正本(9〇年1〇月)經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 種、·且合物,其包含含有碳黑相與含矽物質相之聚集 體,其中該含矽物質相以聚集體重量為基準,含0 i至 25 wt% 之矽。 口 根據申請專利範圍第1項之組合物,其中該聚集體之至 少一部分係具有至少一個附著於其上之有機基’且該有 機基為脂族基、環狀有機基、或含有脂族部分與環狀部 分之有機基團。 3. 根據申請專利範圍第2項之組合物,其中該附著有機基 係選自磺酸或其鹽、羧酸或其鹽、季銨基、s〇2NR2 ^ s〇2NR(COR)其中R獨立為氫、Ci · &取代的或未取 代的燒基、C3 - (:2〇取代的或未取代的缔基、(c2 · 婦氧基)XR、或取代或未取代的芳基,及R.係氫、Ci _ C2〇取代或未取代的烷基、c3 _ Cm取代或未取代的埽 基、q - Cm取代或未取代的烷醯基、或取代或未取代 的芳酿基;X係1至4 0。 , 4. 根據申請專利範圍第1項之組合物,另含有至少一個附 著有機基的碳黑,或至少有一個有機基附著的碳黑與至 少有機基附著的含有碳相與含珍物質相之聚集體,其中 该有機基為脂族基、環狀有機基、或含有脂族部分與環 狀部分之有機基團》 根據申請專利範圍第4項之组合物,其中該附著有機基 係選自磺酸或其鹽、羧酸或其鹽、季銨基、s〇2nr2或 S02NR (COR)其中R獨立為氫、Ci - c2〇取代的或未取 代的烷基、C3 - Cm取代的或未取代的晞基、(C2 · c 2. 5. ---------------------"訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •希氧基)XR_、或取代或未取代的芳基,久Λ你風^ 匸2〇取代或未取代的燒基、匚3 _ Cm取代或未取代的晞 基、ci _ Cm取代或未取代的燒酿基、或取代或未取代 的芳醯基;X係1至4〇。 6.根據申請專利範圍第3項之組合物,其中該附著有機基 係 P-C6H4S03Na。 •根據申請專利範圍第3項之組合物,其中該附著有機基 係 P-C6H4C02H。 8. 根據申請專利範圍第3項之組合物,其中該附著有機基 係選自 C6H4NC5H5+X-或 c6h4n(ch3)3+x-,其中 X-為鹵 化物或自無機或有機酸衍生之陰離子。 9. 根據申請專利範圍第3項之組合物,其中該附著有機基 係選自 c6h4so2nh2 或 c6h4so2nh(coch3)。 10. 根據申請專利範圍第5項之組合物,其中該附著有機基 係 P-C6H4S03Na。 , 1 1 ·根據申請專利範圍第5項之组合物,其中該附著有機基 係 P-C6H4C02H。 12.根據申έ青專利範圍第5項之組合物’其中該附著有機基 係選自 C6H4NC5H5+X-或 C6H4N(CH3)3+X-,其中 X·為鹵 化物或自無機或有機酸衍生之陰離子》 1 3.根據申請專利範圍第5項之組合物,其中該附著有機基 係選自 c6h4so2nh2 或 c6h4so2nh(coch3)。 根據申請專利範圍第1項之組合物,另含未處理的碳 Έ 〇-2- ^、申請專利範圍 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5.根據申請專利範圍第i項之組合物, 達组合物重量之60%。 16.根據申請專利範圍第1項之組合物, 主要存在於聚集體之表面區域。 根據申請專利範圍第i項之組合物, 係分散於整個聚集體區域。 18. 根據申請專利範圍第丨項之組合物, 以聚集體重量為基準,含〇2至1〇 19. 根據申請專利範圍第丨項之组合物, 以聚集體重量為基準,含〇 2至5 4 20. 根據申請專利範圍第1至19項任— 該组合物為墨水組合物。 2 1 根據申請專利範圍第2〇項之组合物 水性的。 22·根據t請專利範圍第20項之组合物 非水性的。 23·根據申請專利範圍第21項之组合物 水性喷墨墨水組合物。 24. 根據申請專利範圍第22項之組合物 非水性噴墨墨水組合物。 25. 根據申請專利範圍第1至19項任一 該組合物為塗料组合物。 26. 根據申請專利範圍第25項之組合物 水性的。 其中該聚集體含量 其中該含矽物質相 其中該含矽物質 相 其中該含矽物質相 wt%之矽。 其中該含矽物質相 Wt%之矽。 項之組合物,其中 ’其中該組合物係 ’其中該组合物係 ’其中該組合物為 ’其中該組合物為 項之組合物,其中 ’其中該組合物係 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- -3- 本紙張尺度適用標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱^ 473524 、申請專利範圍 27.根據申請專利範圍帛25工貝之組合 非水性的。 β々,其中該,且合物係 I據St利範圍第1至19项任-項之組合物,其中 孩組合物為著色劑。 具τ 29. -種改善墨水或塗料喷射度之 料内摻混一種本右^▲ 匕括在茲墨水或塗 。有碳相與含矽物質相之聚集髀之步 驟,其中眾含矽物質相以聚 : 25 wt%之矽。 里I為基準,含〇」至 3 0.根據申請專利範圍第29項 以聚集趙重量計…2至J去,其中孩切物質相 ϊ σ u 主 5.4 之矽。 3 1. —種增進墨水或塗料藍色澤 料内换-,日接入 万去’包括在孩墨水或塗 料内摻,.一種含有碳相與含發物質 驟,其中該切物質相以聚集體重量為基準,:= 25 wt%之矽。 十》υ.1主 32. 根據申請專利範圍第3 1項之方 以聚集體重量計…2至54 〇’其中該切物質相 w 主5·4 wt%之矽。 33. 水或塗料平板磨耗之方法,包括在該墨水或 塗料内接此一種含有碳相與切物質相之聚集體之步 驟,其中菽含矽物質相以聚集體重量為基準 25 wt% 之矽。 。υ_ι $ 34. 根:申請專利範圍第33項之方法,其中該含砂物質相 以?ic集體重量計,含〇 2至25 wt%之碎。 35. -種減少墨水或塗料預混物餘留之方法包括在該墨水 或塗料内接混一種含有瑗相與含碎㈣相之聚集=之 -4- ‘紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) •訂·' 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製申凊專利範圍 步驟’其中該含矽 至25 wt%之矽。目以聚集體重量為基準, 36.根據申請專利範圍第35項之方 以聚集體重量計,本 其中該含矽物質相 37 —鍤你钮聖^ 。〇.2至25 wt%之矽0 •種‘飾墨水或塗科液流性質 塗料内摻混一種本 万去包括在該墨水或 驟,其中該含矽物 物質相(永集體之步 25 wt%之矽。 里置為基準,含〇.1呈 3 8 ·根據申請專利範圍第 以聚集體重量計,本二砂物質相 1 t 1至25 wt%之矽。 39. Z加強墨水或塗料耐水性之方法包括在該墨水或玄 摻種含有碳相與含矽物質相之聚集體之步 驟,其中孩含矽物質相以聚集體重量為基準,含〇 1玄 25 wt%之碎。 後根據申請專利範圍第39項之方法,其中該含欢物質相 以聚集體重量計,含〇2至25 wt%之矽。 含0.1 請 先 閱 讀 背 注 意 事t -η Μ
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