TWI228529B - Ink compositions - Google Patents

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1228529 A7 五、發明說明（1 ) 技術領域 本發明係關於用於噴墨印表機之墨水組合物的領域。 背景技藝 本發明係關於用於噴墨印表機之墨水組合物的領域。更 特定地，本發明係關於包含著色劑及聚合結著劑的墨水組 合物。 噴墨列印是習用之技術，藉此列印一般是在列印装置與 基材或介質之間不接觸而完成，所要的列印記號沉積於其 上。此列印是從列印裝置之噴墨列印頭、經由許多方法喷 出墨水而完成，例如：使用加壓噴嘴、靜電場、壓電元件 及/或加熱器，用來形成蒸氣相氣泡。 訂 線 用於喷墨列印的墨水組合物_般使用水性載體，經常爲 水、著色劑，及低分子量之與水互溶的材質。可使用之著 色劑包括染料及顏料。顏料提供改進的性質，例如：改進 的列印品質、耐光性及耐水性。不像染料，其與墨水的其 他組合物滲透到基材中，顏料趨向落在基材的頂部。顏料 之物理性質的結果是：顏料爲基礎之墨水組合物具有乾冷 的趨勢、對濕磨具有低抵抗性，並且具有對晝重點筆的低 抵抗性、。在此所用之術語，，乾冷，，意爲在列印基材上施加磨 t力，並且測f因此產生之任何污跡。此所用之術語”濕磨，， 意爲將一滴水加在列印基材上，續以在列印基材上使用一 塊布來施加磨擦力，並且測量從基材上擦到布上之殘餘墨 水的光學獪度；濕磨不同於耐水性因爲使用磨擦。此所用 之術語，，對畫重點筆之抵抗性”意爲在列印基材上以商業可 本紙張尺度適用中國票準格（21G X 297公髮） -4 · 1228529 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之 及 樹 度 至 顆

A7 五、發明說明（ 得之畫重點筆施加磨擦力 允 ^ ‘力並且測量因此產生之任何污跡 ;例如：此畫重點筆|中再# 、史丹钿a司（sanf0rd c〇 )的重 (MAJOR ACCENT)牌重點標記 ， 罕 馬了角f決此問題，本發 明被發展來提供包含著色劑及聚合結著劑的墨水組合物， 當墨水被$墨到基材上時，其改進列印墨水對乾序及濕磨 的抵抗性，並且提供較佳之對畫重點筆的抵抗性。本發明 已説明對乾污及濕磨之枯涪处|^ 石之抗，了阢力以及增加畫重點筆的抵抗 性。 一 聚合物已被添加到噴墨墨水組合物中來改進耐久性、改 進列印品質並且減少顏色滲出及起毛邊 '然而，聚合物的 包含已造成增加之列印頭的維修問題，包括喷嘴的堵塞及 kogauon，即：在其上或加熱器處形成薄膜。並且，聚合物 會趨向在噴嘴板上形成薄膜。添加聚合物到墨水組合物中 也會造成減少的顏料分散穩定性，並且有氣泡形成的干擾 。已存在的發明嘗試處理該問題，例如：k〇gati〇n、堵塞及 其他列印頭的故障，其是由聚合物加入墨水組合物中所造 成的。 頒發給撒達克（Satake)[此後稱爲”撒達克（Satake)”]等人 美國專利5,814,685號，揭示一種墨水組合物，其中顏料 樹脂被分散於水性介質中。撒達克（Satake)進一步敎導該 脂疋一種聚合的核心/外殼物質，該核心的玻璃轉移溫 (Tg)範圍是從-100X：至4(TC，並且外殼的Tg範圍是&5(rc 150 C ’且平均顆粒尺寸爲20至2〇〇毫微米。撒達克敎導 粒尺寸大於200毫微米會導致增加的維修問題。 5- ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1228529 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4) 爲50-200毫微米。 發明人庫伯塔（Kub〇ta)等人[此後稱爲，，庫伯塔（Kub〇ta)，，] 之歐洲專利申請書887 391號，揭示一種包含著色劑、無機 氧化物膠體、驗金屬氫氧化物及水性溶劑的墨水組合物。 庫伯塔（Kubota)敎導包括一種樹脂乳化物，具有顆粒尺寸少 於150¾微米’較佳爲5_1〇〇毫微米。 發明人尼可勞斯（Nlch〇ls)等人[此後稱爲，，尼可勞斯 (Nichols)”]之歐洲專利申請書869 16〇 A2號，揭示一種噴墨 墨水調配物，有著色劑、媒介物及樹脂乳化物，在該樹脂 乳化物顆粒的表面上包含離子羧酸基團，以導致著色劑及 樹脂顆粒的分開。尼可勞斯（Nich〇ls)的樹脂具有1至4〇重 量％的”羧酸基團，，，並且Tg爲〇1至12〇1 ;該樹脂的示範具 體實施例包括丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯及（甲基）丙晞酸 的共聚物，有3至20重量％的酸，Tg爲53Ό至95°C，並且顆 粒尺寸爲63至235毫微米，使用高Tg及低顆粒尺寸。尼可勞 斯（Nichols)聲稱該墨水具有良好的耐水性，然而尼可勞斯 (Nichols)的測試只評估被動的滲水，並沒有評估商業上關 鍵的抗濕磨或對畫重點筆的抵抗性。 一如撒達克（Satake)、富奇薩瓦（Fujisawa)及庫伯塔 (Kubota)所説明的，在此領域之先前研究敎導較小的結著劑 顆粒-通常小於約200毫微米之平均直徑·爲較佳，大概預期 較低維修問題-如：噴墨列印頭噴嘴堵塞-的結果。一如撒克 本特（Sacripante)及富奇薩瓦（Fujisawa)所説明的，先前研究 敎導該結著劑之表觀Tg必須遠高於室溫之上（即：高於約25) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " V ------------訂---------線—赢 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1228529 A7 五、發明說明（5) ，以避免如：kogation的維修問題。 -如卡配拉（KaPpele)及恩彤（Ant〇n)所說日月的，先前研究 敎導抗濕磨性可以使用聚合物樹脂或核心/外毅聚合物乳化 物，而被加入墨水中。 與上述相同地，由習知技藝呈現之挑戰及問題是發展一 種噴墨墨水結著劑，其在完全喷墨墨水調配物中會維持分 散，而不會堵塞列印頭噴嘴或列印機構的其他方面，會= 成薄膜或其他裝置來結著顏料在—起，並且到紙張或其他 列印介質的表面，且會提供抗濕磨、乾污、磨擦及畫重點 筆的列印墨水。本發明以使用在此所述之聚合結著劑解決 所有的這些問題。 與所接受之研究及知識相反的，本發明提供一種包含著 色劑及聚合結著劑的墨水組合物，其中該聚合結著劑具有 平均顆粒直徑大於約200毫微米、低於室溫的Tg約爲_i〇t ’並且酸組份含量是約1%至約10重量％之結著劑。不像習 知的發明，本發明提供改進之抗乾污、改進之抗濕磨及改 進之畫重點筆的抵抗性，而不創造堵塞及k〇gati〇n的列印頭 維修問題。 ^ 本發明之搞要 本發明是一種水性墨水。更特定地，本發明係關於一種 包含著色劑及聚合結著劑的墨水，其中該結著劑具有適當 之玻璃轉移溫度（"Tg”）、顆粒尺寸及電荷，使得在墨水、聚 合結著劑及列印頭之間沒有反面的交互作用，並且使得所 得的墨水顯出可接受的維修、改進之抗乾污、改進之抗濕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱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 ---------^---------^ ------------------------ 1228529 A7 〜^^— -------—__B7 五、發明說明（6 ) 磨及改進之晝重點筆抵抗性。本發明之墨水組合物包括具 格外且出乎意外之性質的著色劑及聚合結著劑，提供一種 、i'水組合物，其成功地黏著於基材上，不會遭遇到濕磨或 乾冷，有增加的畫重點筆抵抗性，並且不導致因噴嘴堵塞 、legation及其他故障所增加的列印頭維修問題。 使用Tg低於室溫之聚合結著劑的墨水組物，爲本發明的 一個目的。Tg低於室溫之聚合結著劑，排除該墨水組合物 在噴出之後被加熱來活化該聚合結著劑的需求。一般地， Tg低於室溫之聚合結著劑通常會導致增加的維修問題，如 :kogation及堵塞，並且進一步通常像是包括此聚合結著劑 之墨水不噴出。 本發明的這些及其他目的，會由在此之較佳具體實施例 的敘述及由進一步定義本發明之範疇的申請專利範圍而變 得明顯。 輕佳具體f施例之钦述 根據本發明之墨水組合物包含著色劑、聚合結著劑及水 性載體。這些所需組份的每一個、以及一些可選擇的組份 如下地詳細敛述。 本發明之著色劑可以是一個染料或顏料，並且較佳地是 顏料。較佳地，該著色劑是一個非水溶性的顏料。該著色 劑可以是自行分散的顏料，與分散劑混合的顏料、或這些 的組合。關於可用於製備本發明之墨水組合物的著色劑了 本質上是沒有限制的。在一個具體實施例中，著色劑的存 在是從約0.5%至約7重量％之最終墨水組合物，在另一個具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228529 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 發明說明（7) =實施例中’該著色劑的存在是從約1%至約5重量％之最終 :、水組合物’且在另-個具體實施例中，該著色劑的存在 疋從約2%至約4重量％之最終墨水組合物。 广:了其把夠造成墨水之外，關於可用於本發明中之顏料 疋/又有限制的。可使用一般使用之任何有機或無機顏料。 個可用於本發明中之顏料的説明用實例包括偶氮顏料， 如：縮合的及螯合的偶氮顏料；多環顏料，如：酞花青、 H、喹吖哫酮、硫基靛類、異氧化啕哚、喹啉黃。可使 用〈其他顏料包括例如：硝基顏料、白天榮光顏料、碳酸 鹽、鉻酸鹽、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵及碳黑。此類顏 料可經由習知的技術製備，並且許多爲商業上可得的。 顏料的顆粒尺寸範圍是從約10毫微米至約250毫微米，並 且在一個具體實施例中，其約爲13〇毫微米。有許多技藝中 製備用於墨水之顏料的已知技術，包括自行分散之顏料的 製備及顏料分散劑混合物的製備。製備用於墨水之顏料分 散物的方法是揭示於葛尼利奇（Gnerlich)等人發明並頒發給 田司瑪克國際有限公司（Lexmark International，inc)的美國 專利5,891,23 1號，其揭示在此併於本文爲參考。可用於本 發明义顏料的實例爲碳黑，如：蒙那赫（M〇narch) 7〇〇、蒙 那赫880、蒙那赫8〇〇、瑞格（Regal) 25〇r、蒙局（M〇gul) L[來自卡伯特公司（cab〇t Corporation)]、FW 18、FW 200、 特別黑（Special Black)4A、印表機（Printer) 95[來自德古薩 公司（Degussa Corporation)]、拉文（Raven) 3500、拉文 1170 、拉文2500[來自哥儉比亞化學公司（c〇iulnbian Chemicals -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ---------------------訂---------線 1▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1228529 A7 ________B7___ 五、發明說明（9 ) 施例中，該結著劑包含丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯的共 聚物。在一個更特定的具體實施例中，該結著劑包含的共 聚物範圍是從約20%至約40重量％之甲基丙晞酸甲醋及從約 60%至約80重量％之丙烯酸丁酯。該聚合結著劑可包含的共 聚物範圍是從約27%至約3 3重量％之甲基丙稀酸甲g旨及從約 66%至約72重量％之丙烯酸丁酯。在另一個具體實施例中， 該結著劑包含10%至50重量％之甲基丙烯酸甲酯、50%至85 重量％之丙烯酸丁酯及3%至10重量％之甲基丙烯酸，以該 聚合結著劑之總重爲基準；例如：14.5重量％之甲基丙烯酸 甲酯、80.5重量％之丙烯酸丁酯及5重量％之甲基丙晞酸。 前述只代表適當之聚合結著劑組合物的實例。本發明之聚 合結著劑包含的聚合物或共聚物是從1至10重量％之酸組份 ，以該聚合結著劑之總重爲基準。在下列之墨水組合物的 實例中，該聚合結著劑存在約0.5%及約3重量％之墨水組合 物。然而必須注意的是：本發明包括墨水組合物，其中該 聚合結著劑可存在從約0.1%至約10重量％之墨水組合物。 該聚合結著劑進一步包含一個酸組份。該酸組份可包含 丙烯酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸、乙烯基績酸、順丁烯 二酸或其組合，或可衍生自此酸類之鹽或酸奸類，如：甲 基丙缔或順丁烯· 一^ 肝或乙烯基續酸鋼或丙缔基酿胺基 丙烷磺酸鈉。在一個具體實施例中，該酸組份爲甲基丙缔 酸。在另一個具體實施例中，該酸组份爲甲基丙晞酸與另 一個酸的組合。聚合結著劑之酸組份的範圍是從約1 %至約 10重量％之聚合結著劑的總重。在一個具體實施例中，當該 -12- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) '一 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228529 A7 --— ___B7 五、發明說明（1〇) 酸組份爲甲基丙烯酸時，該酸組份是從約1 1%至約1 5重量 聚合結著劑的總重。在另一個具體實施例中，當該酸組 份爲甲基丙烯酸時，該酸組份是約1 3重量％之聚合結著劑 的總重。然而必須注意的是：以下所示之墨水組合物的實 例不代表包含於本發明之唯一可能的調配物，並且本發明 也包括墨水組合物，而該聚合結著劑之酸組份範圍是從約 1%至約10重量％之聚合結著劑的總重。 遠聚合結著劑的最佳Tg範圍是從約_2〇t至約7〇t。在一 個具體實施例中，該最佳偏好之Tg範圍是從約—12χ：至約25。〇 。與此藝中預期之低於室溫（即：低於約25。〇)相反，本發明 4聚合結著劑是適用於習用（即：熱學的或壓電的）喷墨印表 機及彩色噴墨印表機，例如：雷司瑪克（Lexmark) 7〇〇〇、雷 司瑪克（Lexmark) 5700、雷司瑪克（Lexmark) Z5 1及雷司瑪 克（Lexmark)2050印表機。該聚合結著劑的Tg範圍可從約 -10 C至約25°c，或從約_ι〇χ：至約。在一個具體實施例 中’該聚合結著劑具有的Tg範園是約-lot。當以蒸發做爲 水性墨水介質之散熱，或被基材所吸收或其他時，在這些 玻璃轉移溫度下，該結著劑相信是連續地或其他地、在著 色劑及基材之間形成黏著薄膜。當該黏著聚合物是不連續 地來組成眞正的薄膜時，該黏著的效果可經由”點黏結 welds)”達到，其中存在足夠的聚合物，以黏著一或多個著 色劑顆粒到基材上。 聚合物顆粒包含具有平均顆粒直徑範圍從約25〇毫微米至 約400毫微米的聚合結著劑；較佳爲約275毫微米至35〇毫微 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線丨▲ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228529 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 五、發明說明（1” 米。與一般較小的聚合物 m㈠。 特別是平均纟徑小於200毫 械未的顆粒-較不可能導致 ..0η，^ Α 」丨#、、隹修問題炙原理相反，本 來。結者劑具有平均顆粒直徑範圍從約275毫微米至 =1=米，比有較大或較小顆粒尺寸之結著劑提供更佳 的整體列印性。 聚合結著劑之顆粒尺寸㈣可爲科、雙峰或多峰，並 限制條件爲聚合結著劑顆粒之顆粒尺寸分伟是基本上使得 所有的顆粒座落範圍從130至450毫微米的直徑範園内。在 本發明個具體實施例中，該聚合結著劑具有雙峰顆粒 罐佈，其中較佳地，小顆粒尺寸具有平均直徑範園是 伙175 土 260毫微米，且大顆粒尺寸具有平均直徑範園是從 至_毫微米，且平均顆粒尺寸是從約25Q至彻毫微米 的範園纟本發明（另一個具體實施例中，該聚合結著劑 具有單峰顆粒尺寸分佈，平均直徑範圍是從25。至4〇〇毫微 米。在-個較佳具體實施例中，該聚合結著劑具有單净顆 T尺寸分佈，平均直徑範園是從275至350毫微米，更佳地 爲275至3GG $微米；且顆粒尺寸分佈基本上使得所有的顆 粒落在從130至450毫微米的範圍。平均顆粒尺寸及顆粒^ 寸分佈可以毛細管流體動力分別（CHDF)技術測量。 該聚合結著劑的分子量是不重要的。然而，已經發現： 該聚合結著劑較佳地具有分子量範圍從約ι〇,〇⑽至 2,000,000 道爾頓（Dalt〇ns，Da);更佳地爲 5〇 _ 至 1，000,000道爾頓。在此所用之分子量定義爲重量平均分子 T,並且可以膠滲透色層分析儀、以四氫呋喃來測量。本 --------tr------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 1228529

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發月之來合結著劑可進一步包含額外的組份，其基本上不 改變上述的特性，包括不受限之製程輔助物，如·習知此 邊者已知之界面活性劑、保護膠體、及其他穩定劑。適當 的界面活性劑包括例如：十二烷基硫酸鈉、十二烷基綠 #1 一、、仕 土+八 _ π、一辛基磺基丁二酸鈉、及過氟烷基磺酸銨、淬騰 CTnton) Χ-100、淬騰χ·4〇5及聚氧乙晞基化之聚氧基丙二醇 類。 孩聚合結著劑可以此藝中已知之習用過硫酸鹽引發之熱 製程來製備，例如：批次、半批次、逐漸添加或連續的。 單體被聚合到較佳大於99%轉化率，並且在添加適量之中和 鹼來控制pH之後，然後反應被冷卻到室溫（2〇_25。〇)。該卩只 被碉整到pH 7-10，更佳爲pH 8-9之間；中和劑例如：氨、 氯氧化鋼、氫氧化鉀或這些中和劑的組合。較佳地，氫氧 化鉀被用做中和劑。所用之製備方法已經發現使其良好地 通於本發明之聚合結著劑的製備。其容許對所得之聚合結 著劑控制顆粒尺寸及顆粒尺寸分佈於所要之酸份量範圍内 、以及適當的Tg。 孩聚合結著劑可經由下列實例而在某些具體實施例中被 説明。 實例1 丙稀酸乙酯（EA)、苯乙烯（STY)及甲基丙烯酸（MAA)之一 般組合物的結著劑樣本被如下製備。在加熱包含4〇〇毫升經 緩衝、去離子水（0·06亳莫耳/毫克的水）及2丨克的十二烷基 硫酸鈉（SLS)的反應容器到88°c之後，488克水、ό克SLS、 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規X 297公釐） 衣--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1228529 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（13) 714克EA、234克STY及12.2克MAA的4%混合物被添加到於 12克水中的2.7克南硫酸納（nap s)裡。此組合被維持在8 8 10分鐘。然後，所餘的單體混合物在18〇分鐘的期間被添加 、與50毫升水中之L0克高硫酸鈉（Naps)共同進料，速率使 得添加期間爲185分鐘。 在共同進料添加完成之後，該容器被維持在88。〇3〇分鐘 ，並且然後被冷卻。然後該產物經100及325篩網過濾。所 濾得之產物以865克的未中和產物與735 2克去離子水的組 合中和並且以10%氫氧化鉀中和到pH 8.5。平均顆粒尺寸爲 280毫微米、顆粒尺寸分佈範圍是從175毫微米至4〇〇毫微米 。計算的Tg約爲13°C。 實例2 丙烯酸丁酯（BA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA)及MAA聚合物 之樣本根據實例1中的步驟製備，除了單體混合物包含： 28.1 克 MAA、663.1 克 MMA、1468.8 克 BA及 10.5 克 SLS。在 此情況下，加熱包含1 130克經緩衝、去離子水（〇 〇6毫莫耳/ 耄克的水）及4.0克SLS的反應容器到§ 1 °C。然後115 ·〇克的單 體與20克的洗滌水混合，被添加到該容器中，續以溶解於 25克水中的5.6克NaPS。此組合被維持在8 1。〇 1〇分鐘，並且 然後所餘的單體混合物在180分鐘的期間被添加，加上額外 之16.5克SLS及在100克水中之2·2克NaPS共同進料（在185 分鐘内添加）。在共同進料完成之後，該反應被維持在8ir 30分鐘。然後該產物被冷卻、過濾並且該中和是以176〇克 的未中和產物與1470克去離子水組合來完成中和，並且以 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線—泰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228529 A7 ____B7_ 五、發明說明（14) KOH帶到pH 8.5。所得之聚合物具有平均顆粒尺寸爲286毫 微米、顆粒尺寸分佈範圍是從174毫微米至4〇8毫微米。計 算的Tg爲(TC。 實例3 丙烯酸丁酯（BA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA)及丙烯酸（AA) 聚合物之樣本根據實例2中的步驟製備，除了單體混合物包 含：23.5克人人、667.7克1^以八、1468.8克6八及10.5克81^。 在此情況下，加熱包含1130克經緩衝、去離子水及3〇克 SLS的反應容器到8 1°C。在混合物之起始添加後，所餘的單 體此合物、NaPS以及額外之17.5克的s LS被進料到該容器中 。續以中和，所得之聚合物具有平均顆粒尺寸爲348毫微米 、顆粒尺寸分佈範圍是從231毫微米至480毫微米。此聚合 物之計算Tg爲0°C。 實例4 丙烯酸丁酯（BA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA)及甲基丙晞酸 (M AA)聚合物之樣本根據實例2中的步驟、以相同的單體混 合物來製備，其包含·· 28.1克MAA、663.1克MMA、1468.8 克BA及10.5克SLS。在此情況下，加熱包含丨丨3〇克經緩衝 、去離子水及3.0克SLS的反應容器到81°C。在混合物之起 始添加後，所餘的單體混合物、NaPS以及額外之17.5克SLS 被進料到該容器中。續以中和，所得之聚合物具有平均顆 粒尺寸爲301毫微米、顆粒尺寸分佈範圍是從184毫微米至 430毫微米。此聚合物之計算Tg爲0°C。在評估列印性中， 使用包含3重量％之該聚合物的樣本墨水，用來在列印雷司 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂---------線1秦 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1228529 A7 B7 五、發明說明（15) 瑪克（Lexmark)桌上型印表機上列印90頁。在重覆三次之此列 印測試的第90頁上，在墨水匣中平均22個噴嘴不噴出。 實例5 丙烯酸丁酯（BA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA)及甲基丙烯酸 (MAA)聚合物之樣本根據實例2中的步驟、以相同的單體混 合物製備，其包含：28.21克MAA、663.1克MMA、1468.8 克BA及10.5克SLS。在此情況下，加熱包含ιπ〇克經緩衝 、去離子水及5.0克SLS的反應容器到8 1°C。在混合物之起 始添加後，所餘的單體混合物、NaPS以及額外之15.5克SLS 被進料到該容器中。續以中和，所得之聚合物具有平均顆 粒尺寸爲254毫微米、顆粒尺寸分佈範圍是從165毫微米至 341毫微米。此聚合物之計算Tg爲0°C。 實例6 丙烯酸丁酯（BA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA)及甲基丙晞酸 (MAA)聚合物之樣本根據實例2中的步驟、以相同的單體混 合物製備，其包含：43.2克MAA、648.0克MMA、1468·8克 B A及10.5克S L S。在此情況下’加熱包含113 〇克經緩衝、 去離子水及5.0克SLS的反應容器到81°C。在該混合物之起 始添加後，所餘的單體混合物、NaPS以及額外之15.5克SLS 被進料到該容器中。續以中和，所得之聚合物具有平均顆 粒尺寸爲23 8毫微米、顆粒尺寸分佈範圍是從133亳微米至 340毫微米。此聚合物之計算Tg爲0°C。 本發明之水性載體爲水（較佳爲去離子水）。該水性載體存 在從約40%至約95%，可存在從約55%至約80%，並且可存 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------- (請先閱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

1228529 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16) 在從約70%至約80重量％之墨水組合物。對於本發明墨水組 合物之適當混合物的選擇取決於被調配之特定 心、髮、水的需求 ，如··所要之表面張力及黏度、所用之顏料、該顏料墨水 所需之乾燥時間及该墨水將被列印上去之紙張的種臂。 本發明之墨水組合物也可包括與水互溶之物質，如濕 潤劑、分散劑、滲透劑、螯合劑、緩衝劑、生物殺滅劑、 殺黴菌劑、殺菌劑、界面活性劑、抗捲曲劑、抗渗劑及表 面張力改質劑，所有都爲此藝中已知的。此類物質的添加 通常由特定墨水的需求指示，並且用於改變墨水的性質， 如：表面張力及黏度。 所用之濕潤劑的份量是以墨水所要的性質來決定，並且 範圍可從約1%至約30重量％之墨水組合物。有用的濕潤劑 包括：乙二醇、1，3 -丙二醇、1，4-丁二醇、1,4-環己燒二甲 醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、18-辛二醇、152_丙二醇、 1，2-丁二醇、L3-丁二醇、2,3_丁二醇、二乙二醇、三乙二 醇、四乙二醇、平均分子量爲200、300、400、600、900、 1000、1500及2000的聚乙二醇、二丙二醇、平均分子量爲 425、725、1〇〇〇、1500及2000的聚丙二醇、2-四氫吡咯酮 、i -甲基-2-四氫p比p各酮、1-甲基-2-♦淀酮、N-乙基乙醯基 驢胺、N-甲基丙醯基醯胺、N-乙醯乙醇胺、N-甲基乙醯基 醯胺、甲醯胺、3-胺基-1，2-丙二醇、2,2-硫基二乙醇、3,3-硫基二丙醇、四伸甲基磺胺、丁二烯磺胺、碳酸乙烯酯、 丁内酯、四氫呋喃醇、丙二醇、I,2,4-丁三醇、三甲基丙烷 、山梨糖醇、丨凡醇（pantothenol)、利福尼克（Liponic) EG-1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 衣--------訂---------線· (請先閱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 1228529 A7 -—-__B7_ 五、發明說明（17) 。較佳的濕潤劑爲平均分子量爲4〇〇至i 000的聚乙二醇、2_ 四氫吡咯酮、2,2-硫基二乙醇、i，5_戊二醇及匕入丙二醇。 所用之滲透劑的份量是以墨水所要的性質來決定，並且 範圍可從約〇.〇1 %至約1〇重量％之墨水组合物。有用的滲透 劑包括：從4至10個碳原子、形成烷基之12-烷基二醇類， 如：1，2-己二醇及其他，如更完整地揭示於皮區（Beach)等 人並頒發給雷司瑪克國際有限公司（Lexrnark International， Inc·)之美國專利5,3 64,461號，其揭示在此併於本文爲參考 。有用的滲透劑包括：正-丙醇、異丙醇、丨，2_己二醇及己 基卡必醇（carbitol)。 當著色劑爲顏料時，所用之分散劑的份量是以著色劑的 性質來決定。有用的分散劑是有親水性聚合片段、加到對 水解％定之石夕氧基取代基上之疏水性聚合片段、及穩定片 段女協的接枝共聚物。較佳的分散劑爲四聚物分散劑，揭 不於皮區（Beach)等人並頒發給雷司瑪克國際有限公司 (Lexmark International，Inc·)之美國專利 5,714,538 及 5,719,204號，其揭示在此併於本文爲參考。對於本發明之 目的而言’分散劑組合物是不重要的，只要其使用產生穩 定的且可列印的墨水。 本發明之墨水組合物可以任何此藝中已知之製造此組合 物的方法製備，例如：混合、攪掉或使用任何此藝中所知 的技術粉原料攪拌在一起，以形成水性墨水。本發明之墨 水組合物的製備步驟是不重要的，除了該墨水組合物是均 相的範圍。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J9 訂---------線· 1228529 A7

五、發明說明（18) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 預期本發明之墨水組合物會包括任何需要得到該墨水組 合物之終用途所需之所要物理性質的添加物，此類ς加物 包括：螯合劑、缓衝劑、生物殺滅劑、殺黴菌劑、殺菌劑 、界面活性劑、抗捲曲劑、抗滲劑及表面張力改質劑，所 有爲如上所述的。該墨水組合物的實例包括下列的調^物： 墨水纟且合物1 : 4%著色劑（自行分散之碳黑顏料混合物及碳黑顏料與分散 劑的混合物） 〇.5°/°聚合結著劑（Tg _10°c，顆粒尺寸爲285亳微米，1.3% 酸組份） 15%濕潤劑（7.5%聚乙二醇4〇〇及7.5%之2_四氫吡咯酮） 0.75%四聚物分散劑 〇.75%滲透劑（己基卡必醇） 平衡量的去離子水 墨水組合物2 4.8%著色劑（碳黑顏料與分散劑的混合物） 3%聚合結著劑（Tg _1〇。〇，顆粒尺寸爲285毫微米，1.3%酸 組份） 15%濕潤劑（5%聚乙二醇ι000、5〇/〇之2,2-硫基二乙醇及5% 之2-四氫吡咯酮） 1%滲透劑（1，2 -己二醇） 平衡量的去離子水 墨水組合物3 2.25%著色劑[陀佑（T〇yo)藍綠色顏料與分散劑） -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1228529 A7 ^^^----- -----B7________ 五、發明說明（19) 3%聚合結著劑（Tg -1〇t，顆粒尺寸爲285毫微米，I·3%酸 組份） 20%濕潤劑（1〇%聚乙二醇4〇〇及1〇〇/〇之2,2_硫基二乙醇） 1 %滲透劑（1，2 -己二醇）

平衡量的去離子水 I較墨水組合物A 4.8%著色劑（碳黑顏料與分散劑的混合物） 20%濕潤劑（1〇〇/0聚乙二醇4〇〇及1〇〇/〇之2,2_硫基二乙醇） 2%滲透劑（正-丙醇）

平衡量的去離子水 j匕較墨水組合物R 2.25%著色劑（陀佑（Toyo)藍綠色顏料與分散劑的混合物） 20%濕潤劑（1〇〇/0聚乙二醇4〇〇及1〇%之2,2·硫基二乙醇） 1%滲透劑（1，2-己二醇） 平衡量的去離子水 墨水組合物1、2及A對濕磨的抵抗性是使用商業上可得之 顯像密度計來測量，以測量在列印基材上抹擦之濕布上殘 餘墨水的光學密度。結果顯示於圖表1中。 --------訂---------線 (請先閱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 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1228529 A7 __B7 五、發明說明（2Q) 0.6 0.5 0.4 0.2 圖表1 無黏合劑 \ \ 0.3

□ □·〇·□· 〇·—f<3. •n · 3%黏合劑 --------訂·--------線 (請先閱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 0.1

10 100 時間(列印後分鐘） • 一 ·.· ·-·—··.. ···.»·.· 一··.. . m.m · ···* .· · 墨水1 - □•墨水2 —雀一墨水A -23- 1000 1000( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1228529 A7 五、發明說明（21) 墨水組合物1、2、3、人及B對書 ^ ^ u —重4華抹過的抵抗性，是 使用商業上可得之顯像密度計來 ίιΐ A ^ ^ 】里在通過列印基材而 到基^未列印區域之後，測量畫重點筆標記之拖尾邊緣 的光子被度。結果顯示於圖表2中。 --------------------訂---------—^wi (請先閱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 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） [228529 A7 B7 五、發明說明（22) 圖表2 0.45 0.4 0.35 0.25 0.2 0.15

0.05 ---------------------訂---------線 (請先閱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 0 10 100 時間，以分鐘計 •墨水1 _ α_墨水2 墨水A j -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1000 10000 1228529 23 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 顆 料 在 顏 的 少

, 為 -------- 111111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（ 乾/亏、耐水性及對畫重點筆之抵抗性的測量是以每一個 墨水組合物達到可接受結果（即··在污損/擦抹之後的光學密 度不變）的時間長度來測量。結果顯示於表1中。 表1 墨水組合邀(時間，以分鐘計） 2 A 3 耐水性 里皇重點筆之抵抗性 ^ 雖然確實的理由不爲已知溫度m 常是高於Tg的溫度）下-起流動的聚合結著劑顆粒與顏料 粒鍵結在ϋ形成-個薄膜，成功地—起黏附該顏灯 顆粒到基材上。相信是：該聚合結著劑包人到墨水組合物 的顏料顆粒中。進一步相信：當噴墨時，該聚合結著劑 基材上形成—個薄膜，將顏料顆粒維持在該處，並且將 料顆粒黏㈣基材上。本發明之聚合結著财低於室溫 Tg，在室溫下、廣泛的基材上形成良好的薄膜，而 有或沒有乾污、少有或沒有濕磨並對畫重點筆有抵抗性。 其理論爲：言亥冑合結著劑的較大顆粒造成每毫升之里 中較少的顆粒；目此，顆粒互相及與列印頭裝置（例如、王、 嘴開口、噴嘴通道、墨水通道等）之交互作用較少的情況 -26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 概E22^^^6729號專利申請案 B8 年月曰|奇纪t專利範圍替換本(93年9月） m 六、申請專利範圍 1. 一種墨水，包含： a.水性載體； b ·著色劑；及 c. 一種聚合結著劑，具有玻璃轉移溫度範圍是從約 -20°C至約l〇°C、平均顆粒直徑範圍是從約250毫微米至 約400毫微米，並且酸組份的範圍是從約1%至約10重量％ 的該結著劑。 2. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該結著劑之該玻璃轉 移溫度範圍是從約-12°C至約〇°C、該結著劑之該平均顆 粒直徑範圍是從約250毫微米至約350毫微米，並且該結 著劑之該酸組份的範圍是從約1%至約3重量％的該結著 劑。 3. 如申請專利範圍第2項之墨水，其中該著色劑為一或多種 顏料-分散劑混合物及自行分散的顏料。 4. 如申請專利範圍第3項之墨水，其中該著色劑範圍是從約 0.5%至約7重量％之該墨水，並且該結著劑範圍是從約 0.1%至約10重量％的該墨水。 5. 如申請專利範圍第4項之墨水，其中該著色劑為該自行分 散的顏料及該顏料-分散劑混合物，其中該著色劑範圍是 從約1%至約5重量％之該墨水，並且該結著劑是約0.5重 量％的該墨水。 6. 如申請專利範圍第4項之墨水，其中該著色劑為該顏料-分散劑混合物，其中該著色劑範圍是從約1%至約5重量％ 之該墨水，並且該結著劑是約3重量％的該墨水。 68252-930927.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 9*9 Ο ο 0 訂。

   •如申請專利範圍第1項之墨水，其中該結著劑之該玻璃轉 移溫度範圍是從約-12t;至約Ot;、該結著劑之該平均顆 粒直松範圍是從約250毫微米至約350亳微米，並且該結 著劑之該酸組份是約1 3 %。 8.如申請專利範圍第7項之墨水，其中該著色劑為一或多種 顏料-分散劑混合物及自行分散的顏料。 9·如申請專利範圍第8項之墨水，其中該著色劑範圍是從約 〇·5%至約7重量％之該墨水，並且該結著劑範圍是從約 〇. 1 %至約10重量％的該墨水。 I 〇·如申請專利範圍第9項之墨水，其中該著色劑為該自行分 散的顏料及該顏料-分散劑混合物，且其中該著色劑範圍 疋從約1%至約5重量％之該墨水，並且該結著劑是約0.5 重量％的該墨水。 II ·如申請專利範圍第9項之墨水，其中該著色劑為該顏料_ 分散劑混合物，其中該著色劑範圍是從約1 %至約5重量％ 之該墨水，並且該結著劑是约3童量％的該墨水。 12 ·如申請專利範.圍第1項之墨水，其中該結著劑之該玻璃轉 移溫度範圍是從約-121至約0°C、該結著劑之該平均顆 粒直徑範圍是從約250毫微米至約350毫微米，並且該結 著劑之該酸組份的範圍是從約4%至約10重量％的該結著 劑。 13·如申請專利範圍第12項之墨水，其中該著色劑為一或多 種顏料-分散劑混合物及自行分散的顏料。 14·如申請專利範圍第13項之墨水，其中該著色劑範圍是從 68252-930927.doc _ 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1228529

   、、力0.5%至約7重量％之該墨水，並且該結著劑範圍是從約 〇·1%至約1〇重量〇/。的該墨水。 1 5 ·如申凊專利範圍第14項之墨水，其中該著色劑為該自行 分散的顏料，其中該著色劑範圍是從約1%至約5重量％ 之孩墨水，其中該結著劑範圍是從約〇·5%至約3重量％的 該墨水。 16·如申請專利範圍第丨項之墨水，其中該結著劑進一步包含 許多較大顆粒及許多較小顆粒，且進一步其中該結著劑 混合物是雙峰分佈的。 17 · —種墨水，包含： a•水性載體； b·著色劑；及 c · 一種聚合結著劑’基本上包含一或多種單體，係選 自包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、經取代之苯乙婦、苯 乙埽、氟基甲基丙晞酸酿、丙埽酸乙婦酯、醋酸乙埽酉旨 、丙烯基醯胺、經取代之丙烯基醯胺、甲基丙晞基醯胺 、經取代之甲基丙婦基醯胺，並且酸組份是選自包括丙 烯酸、甲基丙晞酸、甲叉丁二酸、順丁烯二酸、乙缔基 磺酸、及衍生自曱基丙烯酸酐、順丁烯二酸酐、乙埽基 磺酸鈉或丙烯基醯胺基丙烷磺酸鈉、或其組合，其中該 酉艾組份存在是從約1 %至約3重量％的該結著劑，其中該 結著劑具有玻璃轉移溫度範圍是從約-20°C至約10°C，且 平均顆粒直徑範圍是從約250毫微米至約450毫微米。 18·如申請專利範圍第17項之墨水，其中該單體是選自一或 -3- 68252-930927.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) -4- 1228529 as B8 C8 ___ D8 _ 六、申請專利範圍 多種丙晞酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯。 19·如申請專利範圍第18項之墨水，其中該單體是選自包括 一或多種丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙婦酸丙酯、丙晞 酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯 酸丙酯及甲基丙烯酸丁酯。 20·如申請專利範圍第19項之墨水，其中該單體是丙缔酸丁 酯及甲基丙晞酸甲酯的組合。 2 1 ·如申請專利範圍第20項之墨水，其中該結著劑包含約 66%至約72重量％之丙晞酸丁酯及約27%至約33重量％之 甲基丙埽酸甲酯。 22.如申請專利範圍第17項之墨水，其中該酸組份是選自一 或多種丙晞酸及甲基丙婦酸。 23·如申請專利範圍第17項之墨水，其中該結著劑之該玻璃 轉移溫度範圍是從約-12°C至約0°C、該平均顆粒直徑範 圍是從約250亳微米至約350毫微米，並且該酸組份的範 圍是從約1.3%至約2.5重量％的該結著劑。 24.如申請專利範圍第23項之墨水，其中該著色劑為一或多 種顏料-分散劑混合物及自行分散的顏料。 25·如申請專利範圍第24項之墨水，其中該著色劑範圍是從 約0.5%至約7重量％之該墨水，並且該結著劑範圍是從約 0.1%至約10重量％的該墨水。 26.如申請專利範圍第25項之墨水，其中該著色劑為自行分 散的顏料及顏料-分散劑混合物，其中該著色劑範圍是從 約1%至約5重量％之該墨水，並且該結著劑是約05重量％ 68252-930927.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

   訂

   1228529 - C8 D8 六、申請專利範圍 的該墨水。 27. 如申請專利範圍第25項之墨水，其中該著色劑為該顏料-分散劑混合物，其中該著色劑範圍是從約1%至約5重量％ 之該墨水，並且該結著劑是約3重量％的該墨水。 28. 如申請專利範圍第18項之墨水，其中該結著劑進一步包 含許多較大顆粒及許多較小顆粒，且進一步其中該結著 劑混合物是雙峰分佈的。 68252-930927.doc - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)