白色喷墨油墨的制作方法
【专利摘要】白色喷墨油墨包含高折射率颗粒(215)和低折射率颗粒(220)，所述高折射率颗粒(215)具有大于1.6的折射率和低于100纳米的直径，所述低折射率颗粒(220)具有低于1.5的折射率和在100纳米与1000纳米之间的直径。
【专利说明】白色喷墨油墨
【背景技术】
[0001]白色油墨可用于多种应用，例如标签和标记、视觉艺术、打底、底涂层等。白色油墨的用途之一是提供良好的遮盖能力，即能够有效地遮蔽底层颜色。对底层颜色或图像的遮蔽使底层颜色难以被视觉感知。可将该区域保留为白色或可将其印刷上第二种颜色。
【专利附图】
【附图说明】
[0002]附图示出此处描述的原理的各种实例并作为说明书的一部分。示出的实例仅仅是实例而并未限制权利要求的范围。
[0003]图1是显示根据此处描述的原理的一个实例，颜料的粒径与颜料的遮盖能力之间关联的图。[0004]图2A是根据此处描述的原理的一个实例设置在基质上的白色油墨层的示意图，所述白色油墨层包含被小的低折射率颗粒包围的大的高折射率颗粒。
[0005]图2B是根据此处描述的原理的一个实例设置在基质上的白色油墨层的示意图，所述白色油墨层包含被小的高折射率颗粒包围的大的低折射率颗粒。
[0006]图3是根据此处描述的原理的一个实例设置在黑色照片介质上的各种白色喷墨油墨的遮盖能力的测试的照片。
[0007]图4是根据此处描述的原理的一个实例在黑色照片介质上的白色喷墨油墨沉积物所造成的光密度变化的图。
[0008]在整个附图中，相同参考编号表示类似的元素，但不一定是相同元素。
【具体实施方式】
[0009]白色油墨的作用是接受入射光并将其散射回至观察者。入射光越有效地被散射并返回至观察者，白色油墨越能更好地覆盖底层颜色和图像。开发用于热喷墨印刷系统的白色油墨具有挑战性。热喷墨油墨通常具有低粘度(对于典型的配方，在~I至10厘泊的数量级上)，和低百分比的颜料(对于典型的配方，在1%至10%级上)。这导致基质上颜料的浓度相对较低。为了使白色喷墨油墨具有良好的遮盖能力，需要使用导致高散射强度的具有高折射率和优化尺寸的颗粒。分散体中透明颗粒的光散射能力还与粒径高度相关。在200至250纳米范围的粒径下观察到最大光散射。在200nm以下，透明颗粒的散射能力开始衰退，并且在IOOnm范围以下的粒径处下降特别显著。
[0010]具有高散射强度的颜料的另一特性是高折射率。然而，大部分高折射率颗粒(例如金属氧化物颗粒)相对密实，并且在最佳粒径下不能稳定分散于喷墨系统的载体流体中。例如，二氧化钛具有非常高的折射率(2.4至2.7)。然而,二氧化钛具有~4.2克/立方厘米的材料堆密度并且二氧化钛的最佳粒径具有约200nm至500nm的直径。该高密度和相对大的尺寸可导致密实的二氧化钛颗粒由载体液体沉降出来。当颜料颗粒由液体沉降出来时，可阻碍喷墨机制，而已分配(dispensed)的油墨的质量可能受损。
[0011]因此，具有高折射率和最佳粒径的几乎所有材料可在数天(抑或是数小时)内由喷墨沉降出来。可使用多种方式以改善沉降性能。例如，可将粒径降低至低于50nm。由于布朗运动/扩散，在如此小的粒径下，即使对于具有非常大密度的颗粒，例如二氧化钛，沉降也能变得不显著。然而，由于颗粒的降低的直径，散射强度/遮盖能力也非常急剧地下降。
[0012]其它可能的解决方案可被用于解决生产白色喷墨油墨的挑战，所述白色喷墨油墨具有高遮盖能力，同时保持颜料颗粒在油墨载体中的稳定性。机械解决方案是持续不断地再循环白色油墨以便将重/大的颜料颗粒保持在悬浮液中。该解决方案增加了系统的硬件成本并要求对系统持续不断地加电。另一解决方案是使用阻碍沉降但是仍然可喷墨的粘弹性的剪切稀化油墨载剂。该方式具有许多优点，但是如果粘度足够高，会产生开盖(decap)/喷嘴启动问题和/或阻碍油墨从喷嘴喷射。一种替代方式是使用多孔颗粒，例如空心球乳胶颗粒。这些空心球乳胶颗粒允许最小密度差，但是使要求高含量的散射空心乳胶颗粒的油墨的遮盖能力最大化。如上文所述，喷墨油墨配方通常限制喷墨溶液中颗粒的量(通常4wt%至6wt%)。在较高百分比下，由于喷嘴堵塞、凝结(cogation)等,喷墨的可靠性可显著下降。
[0013]在以下描述中，为了解释的目的，列出了许多具体细节以便提供对本系统和本方法更充分的理解。然而，显而易见的是，本领域技术人员可在没有这些具体细节的前提下实施本装置、系统和方法。说明书中引用的“一个实例”或类似语言意指关于实例的特定特征、结构或特性描述被包括在至少一个实例中，但不一定包括在其它实例中。
[0014]在白色油墨中，“着色剂”基本上是无色的并且可作为光学半透明晶体在溶剂中的分散体而形成。因此，油墨的遮盖能力主要取决于这些颗粒散射光的能力。已知光的散射强度为颗粒与颗粒周围的材料之间的折射率差以及粒径的强函数。就折射率而言，颗粒与周围材料之间的差异越大，散射效果也就越大。由于这个原因，具有高折射率的材料，例如二氧化钛、氧化锆、磷酸铝、氧化铝、碳酸钙和类似材料的颗粒显示最高的遮盖能力。例如，适当选择的具有n=l.6至2.9范围的折射率的材料可有效作为白色油墨中的颜料。
[0015]表1高折射率白色颜料
【权利要求】
1.一种白色喷墨油墨，包含: 具有大于1.6的折射率和低于50纳米的直径的高折射率颗粒(215);和 具有低于1.5的折射率和在100纳米与1000纳米之间的直径的低折射率颗粒(220)。
2.根据权利要求1所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)具有在约10至50纳米之间的平均直径。
3.根据权利要求1所述的油墨,其中所述低折射率颗粒(220)包含载体流体中的乳剂。
4.根据权利要求3所述的油墨，其中所述乳剂中的悬浮颗粒包含全氟化碳。
5.根据权利要求1所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)与所述低折射率颗粒(220)之间的折射率差至少为0.1。
6.根据权利要求1所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)包含二氧化钛、氧化锆、氧化锌、磷酸铝、氧化铝、二氧化硅和碳酸钙中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)包含金红石型二氧化钛。
8.根据权利要求1所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)选自具有在1.6与2.9之间的折射率的材料。
9.根据权利要求1所述的油墨，其中所述低折射率颗粒(220)具有低于1.4的折射率。
10.根据权利要求1所述的油墨，其中所述高折射率颗粒(215)的折射率与所述低折射率颗粒(220)的折射率之间的差至少为1.4。
11.一种可喷射白色油墨，包含: 水基载体流体； 具有低于100纳米的直径和至少1.6的折射率的第一颜料(215)，所述第一颜料的含量在总油墨重量的7%至11%之间；和 具有至少100纳米的直径和低于1.5的折射率的第二组分(220)，所述第二组分的含量在4%至15%之间，其中所述第二组分包含在所述水基载体流体中的乳剂。
12.根据权利要求11所述的油墨，其中所述第一颜料(215)包含金红石型二氧化钛颗粒且所述第二组分(220)包含全氟化碳。
13.根据权利要求11所述的油墨，其中所述第一颜料(215)具有至少2.5克/立方厘米的密度，所述第一颜料分散于所述载体流体中并且呈现至少5个月的有效期。
14.一种干燥的白色油墨层，包含: 具有约为可见光的波长的平均直径和低于1.5的折射率的大的低折射率颗粒(220)；和 具有约为可见光的波长的十分之一的平均直径和大于1.6的折射率的小的高折射率颗粒(215)。
15.根据权利要求14所述的油墨层，其中在所述干燥的白色油墨层中混合所述小的高折射率颗粒(215)和所述大的低折射率颗粒(220)，使得所述小的高折射率颗粒(215)包围所述大的低折射率颗粒(220)。
【文档编号】C09D11/322GK103534320SQ201180070889
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年6月10日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】阿列克谢·S.卡巴尔诺夫, 弗拉德克·卡斯佩尔奇克 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业