专利名称:黑色墨水染料组成物的制作方法
技术领域:
本发明是关于一种黑色墨水染料组成物,特别是一种适用于纸用喷墨印刷的黑色墨水染料组成物。
背景技术:
喷墨印刷技术是一种非撞击式的印刷技术(non-impact printing),其技术特性需求包含需提供鲜明(sharp)、无毛边(non-feathering)的影相,俱有良好的水洗牢度(water-fastness)、日光牢度(light-fastness)、光学密度(optical density),快干与储存安定性佳,打印流畅性佳,不阻塞喷头(non-clogging)等等。
使用反应性染料例如公开文献资料Color Index当中的反应性红色180(C.I.Reactive Red 180)或反应性黑色31(C.I.Reactive Black 31)为喷墨墨水的染料组成份时,当反应基随着时间水解,墨水的pH值会不稳定,使得墨水当中的盐类随着水解反应增加,造成喷嘴堵塞或墨水的色相产生变化等问题。
在美国专利US4,694,302与US5,062,892当中有揭露,过去常用的黑色墨水染料组成物例如食用黑色2(C.I.Food Black 2),其日光牢度等特性并不佳,未能满足前撰打印需求;又如直接黑168(C.I.Direct Black 168)虽具有较佳的日光牢度,但其溶解度低,做为喷墨墨水染料组成份时有限制性。
因此,在喷墨印刷墨水的染料组成物中,如何提供一种黑色染料组成物,具有日光牢度好、色域(color space)含盖面积广、溶解度佳及印列流畅性好等特性,是持续努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黑色墨水染料组成物,特别是一种适用于纸用喷墨印刷的黑色墨水染料组成物,可以获得光牢度好、溶解度佳的墨水染料组成物。
为实现上述目的,本发明提供的组成物,其主要包括(A)如下式(I)化合物 其中,R1为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或-SO2CH2CH2OH;M为H、Na或Li;(B)如下式(II)化合物 其中,R1为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或-SO2CH2CH2OH;M为H、Na或Li;以及(C)如下式(III)化合物 其中,R1可为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH;M可为H、Na或Li。
其中式(I)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(II)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(III)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
其中式(I)化合物为如下的式(I-1)化合物,
其中M为H、Na或Li。
其中式(II)化合物为如下的式(II-1)化合物 其中M为H、Na或Li。
其中式(III)化合物为如下的式(III-1)化合物, 其中M为H、Na或Li。
其中组成份(A)的式(I)化合物的重量百分比为50~94%;组成份(B)的式(II)化合物的重量百分比为3~47%;且组成份(C)的式(III)化合物的重量百分比为3~30%。
还包括一组成份(D)有机溶剂,该有机溶剂选自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
还包括一组成份(E)界面活性剂,该界面活性剂为如下式的化合物
其中n和m的总和为介于0至50的整数。
其中式(I)化合物为如下的式(I-1)化合物, 其中M为H、Na或Li;式(II)化合物为如下的式(II-1)化合物 其中M为H、Na或Li;且式(III)化合物为如下的式(III-1)化合物, 其中M为H、Na或Li。
还包括一组成份(D)有机溶剂,该有机溶剂选自包括乙二醇(ethyleneglycol)、二乙二醇(diethylene glycol)、三甘醇(triethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、丁二醇(butylenes glycol)、乙二醇单乙醚(ethylene glycolmonoethyl ether)、乙二醇单丁醚(ethylene glycol monobutyl ether)、二乙二醇单乙醚(diethylene glycol monomethyl ether)、2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)、三乙醇胺(triethanolamine)。
还包括一组成份(E)界面活性剂,该界面活性剂是乙炔二醇(acetyleneglycol)衍生物,可选自商品名如-Surfynol 465、Surfynol 485、Surfynol 420、Surfynol 104,(Air Products&Chemicals,Inc.所贩卖),该界面活性剂为如下式的化合物
其中n和m的总和为介于0至50的整数。
其中式(I-1)、式(II-1)与式(III-1)化合物的M均为Li。
具体实施例方式
取本发明组成物中式(I)染料70份、式(II)染料15份、式(III)染料15份,彼此混合均匀后可得实施例的染料组成物;本发明组成物中式(I)、式(II)、式(III)的具体结构及来源举例如下,但不限于以下说明例本发明组成物中的式(I)化合物具体结构,举例如C.I.Reactive Black 5 其来源可由市售反应性黑色染料取得,可用商品名如Everzol BlackB。
本发明组成物中的式(II)化合物具体结构,举例如 其制备方法,在德国专利公报DE1911427号有揭露可供参酌。
本发明组成物中的式(III)化合物具体结构,举例如 其制备方法,在日本专利公报特公昭45-40182号有揭露可供参酌。
本发明的组成物中式(I)、(II)、(III)化合物的组成份比例,并无特殊的限制;一般而言,每一种组成份比例的最小相对重量百分比为3%,而最大相对重量百分比为95%。
本发明组成物中的各组成份比例,较佳的,为组成份(A)的式(I)化合物50~94%重量比;组成份(B)的式(II)化合物3~47%重量比;组成份(C)的式(III)化合物3~30%重量比。
可使用的缓冲剂例如醋酸、醋酸盐、磷酸、磷酸盐、硼砂、硼酸盐或柠檬酸盐。可使用的抗菌剂例如NUOSEPT(Nudex Inc.,a division ofHuls Americal所贩卖)、UCARCIDE(Union Carbide所贩卖)、VANCIDE(RTVanderbilt Co.所贩卖)及PROXEL(ICI Americas所贩卖);上述成份于台湾专利TW589352或美国专利US5,725,641有揭露可供参考。
以下为本发明的化合物(I)、(II)、(III)具体的制备方法,举例但不限于以下说明例染料制备例1式I-3染料30kg,以45%氢氧化钠水溶液500ml调整pH值至9~10,温度控制在25~30℃,进行水解反应60分钟,再以32%盐酸溶液30ml调整pH值至7~7.5,进行逆渗透脱盐,置换锂盐约30%,喷干后可得本发明的如下式I-2粉体(锂盐)。
染料制备例2以II-3染料取代式I-3染料,重复前述染料制备例1的步骤,得本发明的如下II-2粉体(锂盐)。
染料制备例3以III-3染料取代式I-3染料,重复前述染料制备例1的步骤,得本发明的如下III-2粉体(锂盐)。
染料制备例4取式I-2染料化合物粉体2kg溶于18kg的水,以32%盐酸溶液30ml调整pH值至7~7.5,进行逆渗透脱盐,置换锂盐约30%,喷干后可得本发明的式I-1粉体(锂盐)。
染料制备例5以II-2染料取代式I-2染料,重复前述染料制备例4的步骤,得本发明的式II-1粉体(锂盐)。
染料制备例6以III-2染料取代式I-2染料,重复前述染料制备例4的步骤,得本发明的式III-1粉体(锂盐)。
将前述制备例所得的染料化合物,合并一墨水载体成为墨水组成物,与目前市场常用的黑色墨水组成物Bayer公司的Bayscrip Black SP产品、Clariant公司的Duasyn Direct Black HEF-SF产品作比较,其打印特性与日光牢度测试方法与数据,列举如以下墨水实施例。
实施例1本发明的组成物取式(I-1)染料70份、式(II-1)染料15份、式(III-1)染料15份分别置入烧杯中,彼此混合后,以搅拌机搅拌30分钟,得到均匀的染料组成物,以32%盐酸溶液调整pH值至7~7.5,进行逆渗透脱盐,置换锂盐约30%,喷干后可得本发明的染料组成物。
实施例2本发明的组成物取式(I-3)染料70份、式(II-3)染料15份、式(III-3)染料15份分别置入烧杯中,彼此混合后,以搅拌机搅拌30分钟,得到均匀的染料组成物,后以45%氢氧化钠水溶液调整pH值至9~10,温度控制在25~30℃,进行水解反应60分钟,再以32%盐酸溶液调整pH值至7~7.5,进行逆渗透脱盐,置换锂盐约30%,喷干后可得本发明的染料组成物。
实施例3本发明的组成物取式(I-2)染料70份、式(II-2)染料15份、式(III-2)染料15份分别置入烧杯中,彼此混合后,以搅拌机搅拌30分钟,得到均匀的染料组成物,后以32%盐酸溶液调整pH值至7~7.5,进行逆渗透脱盐,置换锂盐约30%,喷干后可得本发明的染料组成物。
应用例1墨水组成配方取以下所述重量百分比的墨水配方组成份实施例1的染料组成物4.8%、DEG10%、DEGMBE10%、甘油7%、S-4651%、PROXEL-XL20.3%、蒸馏水52.9%,将配方中组成份分别加入烧杯中,以搅拌机进行搅拌约半小时,再以0.45μm滤纸进行绝对过滤(absolutely-filtration),可得应用例1的墨水组成物。
应用例2墨水组成配方取以下所述重量百分比的墨水配方组成份实施例3的染料组成物5.0%、DEG10%、DEGMBE10%、甘油7%、S-4651%、PROXEL-XL20.3%、蒸馏水52.7%,将配方中组成份分别加入烧杯中,以搅拌机进行搅拌约半小时,再以0.45μm滤纸进行绝对过滤(absolutely-filtration),可得应用例2的墨水组成物。
测试方法与结果日光牢度比较将应用例1至2的墨水样品进行打印测试与溶解度测试,测试结果如表2;表1墨水组成配方
以上Abs./λmax(100ppm)表示配制以上墨水组成物为浓度100ppm(100mg/l),并以UV测试仪器进行全波长检测,此时,UV最大吸收波长为λmax,其UV吸收值为Abs.。
DYE I表本发明的含乙烯砜(-SO2CH=CH2)化合物(具体化学结构如上式I-2、II-2、III-2);DYE II表本发明的含乙烯砜水解(-SO2CH2CH2OH)化合物(具体化学结构如上式I-1、II-1、III-1);DYE III表CLARIANT的Duasyn Direct Black HEF-SF染料组成份;DYE IV表BAYER的Bayscrip Black SP染料组成份。
打印测试条件-如下所示;打印机-EPSONSTYLUS PHOTO 830U PRINTER,打印纸张-PLAINPAPER,光牢度测试-总能量85KJ;表2打印与溶解度测试结果
由表2结果得知,本发明标的物具有与市售主流产品相当的日光牢度,且黑度表现亦可达业界平均水平。
墨水实施例2恒温溶解度2-1.称取X g的定量染料(X表染料需要溶解的浓度(g/l),如测试100g/l溶解度,则称取染料15g,加入150cc蒸馏水于250ml烧杯内,以玻棒搅拌均匀。
2-2.在磁石搅拌机上均匀搅拌,加热到定温80℃并在±2℃范围内,持温5min。
2-3.将TOYO No.1滤纸及磁漏斗预湿后,抽气滤干,迅速倒入染料测试液,抽气滤干。
2-4.取出滤纸自然风干,判定结果。
测试结果如以下表3;表3恒温溶解度试验结果 由表3结果得知,本发明实施例的墨水组成物A、B至少具有约300g/L的溶解度,溶解度测试优于市售主流产品。
小结 由上表可以看出,本发明墨水实施例的墨水组成物A、B均同时具有日光牢度好及溶解度佳的特性。
综上所述,本发明无论就目的、手法及功效,或就其技术层面与研发设计上,在在均显示其迥异于公知技术的特征。应注意的是,上述诸多实施例仅是为了便于说明故举例阐述的,而本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准,而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种黑色墨水染料组成物,其包括(A)如下式(I)化合物 其中,R1为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或-SO2CH2CH2OH;M为H、Na或Li;(B)如下式(II)化合物 其中,R1为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或-SO2CH2CH2OH;M为H、Na或Li;以及(C)如下式(III)化合物 其中,R1可为-SO2CH2CH2OSO3H或-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH;M可为H、Na或Li。
2.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(I)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
3.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(II)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
4.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(III)化合物中R1为-SO2CH=CH2或SO2CH2CH2OH。
5.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(I)化合物为如下的式(I-1)化合物, 其中M为H、Na或Li。
6.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(II)化合物为如下的式(II-1)化合物 其中M为H、Na或Li。
7.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(III)化合物为如下的式(III-1)化合物, 其中M为H、Na或Li。
8.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中组成份(A)的式(I)化合物的重量百分比为50~94%;组成份(B)的式(II)化合物的重量百分比为3~47%;且组成份(C)的式(III)化合物的重量百分比为3~30%。
9.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,还包括一组成份(D)有机溶剂,该有机溶剂选自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
10.如权利要求9所述的组成物,其特征在于,还包括一组成份(E)界面活性剂,该界面活性剂为如下式的化合物 其中n和m的总和为介于0至50的整数。
11.如权利要求1所述的组成物,其特征在于,其中式(I)化合物为如下的式(I-1)化合物, 其中M为H、Na或Li;式(II)化合物为如下的式(II-1)化合物 其中M为H、Na或Li;且式(III)化合物为如下的式(III-1)化合物, 其中M为H、Na或Li。
12.如权利要求11所述的组成物,其特征在于,还包括一组成份(D)有机溶剂,该有机溶剂选自包括乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、三乙醇胺。
13.如权利要求12所述的组成物,其特征在于,还包括一组成份(E)界面活性剂,该界面活性剂为如下式的化合物 其中n和m的总和为介于0至50的整数。
14.如权利要求11所述的组成物,其特征在于,其中式(I-1)、式(II-1)与式(III-1)化合物的M均为Li。
全文摘要
有关于一种黑色墨水染料组成物,其大致包括(A)如式(I)化合物,其中,R
文档编号C09D11/02GK1814672SQ200510006900
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者林仁方, 李建文, 孙自揆, 黄宗文 申请人:明德国际仓储贸易(上海)有限公司