Диспергируемый краситель и способ его получения и водные чернила, емкость для чернил, струйное записывающее устройство, способ струйной записи и записанные струйной записью изображения, получаемые при его применении

Диспергируемый краситель и способ его получения и водные чернила, емкость для чернил, струйное записывающее устройство, способ струйной записи и записанные струйной записью изображения, получаемые при его применении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к диспергируемому красителю и способу его получения, водным чернилам для струйной записи, струйному записывающему устройству, способу струйной записи и записанным струйной записью изображениям, получаемым при его применении.

Уровень техники

В струйной записи применяются различные принципы работы для получения изображений, букв или тому подобных знаков посредством выбрасывания мелких капелек чернил из сопел на среду (субстрат) для записи (бумагу или подобный материал). Струйная запись получила быстрое распространение в различных областях благодаря своим преимуществам, например: высокая скорость, низкий уровень шума, простота получения многоцветных изображений, высокая гибкость записанных образцов и отсутствие необходимости проявления/фиксации. В частности, в методиках полноцветной струйной печати с применением водных чернил в последнее время был достигнут значительный прогресс, и в настоящее время возможно получать многоцветные изображения, которые нисколько не хуже тех, которые получены обычными методами печати или фотографии. Такие методики широко распространились в области полноцветной печати изображений, так как позволяют получать изображения с меньшими затратами по сравнению с обычными методами печати или фотографии, если количество копий ограничено.

Струйное записывающее устройство и способ записи с применением водных чернил улучшались так, чтобы удовлетворять требованиям улучшенных характеристик печати, таких как более высокая скорость, более четкие изображения и полноцветные изображения. В целом, струйные чернила для струйного записывающего устройства должны удовлетворять следующим характеристикам: (1) изображения должны иметь большее разрешение и большую плотность, не должны содержать потеков или замутнений, (2) чернила должны выбрасываться без засыхания на краях сопла для предотвращения закупоривания, в то же время сохраняя хорошие характеристики выброса и устойчивости, (3) чернила должны хорошо закрепляться на бумаге, (4) изображения должны быть стойкими (т.е. устойчивыми к погоде, воде или подобным явлениям) и (5) изображения должны быть устойчивыми в течение длительного времени. В связи с недавним повышением скорости печати особенно востребованы чернила, которые быстро сохнут и фиксируются, а также обеспечивают высокое качество печати даже на обычной бумаге для печати, такой как бумага для копирования.

Красители для струйной записи с применением водных чернил в основном состоят из краски или пигмента. В основном применяют растворимые в воде красители, так как они легки в обращении и хорошо проявляют цвет. Однако в последнее время широкое применение получили для водных чернил практически нерастворимые в воде краски, в частности пигменты, которые могут обеспечивать более высокую устойчивость изображения, полученного методом струйной записи, к погоде и воде. Если в водных чернилах для струйной записи применяется нерастворимый в воде краситель, в частности, пигмент, он должен быть стабильно диспергируемым в воде. Высокая устойчивость дисперсии нерастворимых в воде красителей в основном достигается путем добавления поверхностно-активного вещества или полимерного диспергатора (далее называемого «диспергирующая смола»). Другие методы получения устойчивой дисперсии нерастворимых в воде красителей включают химическую модификацию их поверхностей (например, выложенная заявка на патент Японии №Н10-195360). С другой стороны, был предложен пигмент на основе микрокапсул, например, пигмент с оболочкой из смолы (например, выложенная заявка на патент Японии №Н8-183920 и 2000-34770). В выложенной заявке на патент Японии №2003-34770 описана «водная дисперсия тонкодиспергированных окрашенных частиц, которая полимеризуется в присутствии винилового мономера после того, как в нее внедряется нерастворимый в воде краситель, диспергированный в водной среде с помощью диспергатора, где данная дисперсия проявляет устойчивость, когда диспергатор помогает диспергировать нерастворимый в воде краситель, а когда виниловый мономер полимеризуется только в присутствии диспергатора, полученный латекс не является стабильным», и описано, что «дисперсия нерастворимого в воде красителя может быть получена полимеризацией эмульсии с высоким выходом при отсутствии агломерации тонкодиспергированных частиц пигмента в оболочке, так как сродство диспергатора к виниловому мономеру и его полимеру: не настолько высоко, благодаря чему получают ограниченное отделение от поверхности частиц пигмента, и полимеризация проходит на поверхностях частиц пигмента адсорбированных диспергатором». Авторы данного изобретения предлагают чернила для струйной записи, которые обладают превосходными характеристиками устойчивости дисперсии и печати, дают незначительный металлический отблеск и обладают превосходной устойчивостью к воде, свету и царапинам независимо от типа бумаги.

Сущность изобретения

Эти методики, однако, не всегда одновременно и в достаточной степени удовлетворяют характеристикам устойчивости дисперсии и устойчивости при хранении в течение длительных периодов времени. Авторы данного изобретения считают, что для того, чтобы быть стабильно диспергируемым в чернилах, краситель должен иметь функциональную группу высокой плотности на поверхности. При применении обычных методик, в которых применяется полимерный диспергатор, и методики, описанной в выложенной заявке на патент Японии №Н8-183920, в которой применяется пигмент с полимерной оболочкой, повышение кислотного числа полимера для улучшения стабильности дисперсии, иногда не может обеспечить достаточную стабильность при хранении в течение длительного времени, так как оно сопровождается повышенной гидрофильностью полимера и имеет тенденцию приводить к десорбции полимера из красителя с течением времени. С другой стороны, модификация поверхности нерастворимого в воде красителя химическими методами, описанная в выложенной заявке на патент Японии №Н10-195360, также сталкивается с проблемами. Например, модифицируемые функциональные группы и их плотность ограничены. Непосредственная химическая модификация, в частности, если краситель является органическим пигментом, может привязать гидрофильную группу 12 к молекулам пигмента, который изначально нерастворим в воде и имеет кристаллическую форму, превращая их в молекулы гидрофильного пигмента 13, которые отделяются от молекул исходного пигмента, значительно изменяя цвет, это явление называют расслоение цвета (Фиг.6А и 6В). Поэтому такие обычные методики не разработаны в той степени, которая удовлетворяет современным требованиям.

Целью данного изобретения является диспергируемый краситель, имеющий достаточно высокую стабильность дисперсии, в котором отсутствует отделение полимерного компонента от красителя, и который стабилен в течение длительного периода времени, который решает проблемы, характерные для обычных методик. Другой целью данного изобретения является способ простого получения указанного красителя. Другими целями данного изобретения являются водные чернила, содержащие превосходный диспергируемый краситель для струйной записи, емкость для чернил, струйное записывающее устройство, способ струйной записи и изображения, полученный струйной записью.

Авторы данного изобретения разработали, после всестороннего изучения путей решения указанных выше проблем, новый диспергируемый краситель, имеющий новую форму, который может сохранять высокую стабильность дисперсии практически при отсутствии поверхностно-активного вещества или полимерного диспергатора, и содержащий полимерный компонент, изначально адсорбированный в краситель для достижения стабильности при хранении в течение длительного периода времени. Они также разработали водные чернила для струйной записи, имеющие достаточные для целей осуществления струйной записи стабильность выброса и устойчивость дисперсии, дающие печатное изображение высокого качества и долговечности, что достигается включением в их состав описанного выше диспергируемого красителя. Более конкретно, объекты данного изобретения могут быть описаны следующим образом.

1. Диспергируемый краситель, содержащий краситель и псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеющие размер меньше, чем частицы красителя, где краситель и частицы прикреплены друг к другу.

2. Диспергируемый краситель, содержащий краситель и псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеющие размер меньше, чем частицы красителя, где множество частиц распределено на красителе и прикреплено к нему.

3. Диспергируемый краситель по п.п.1 или 2, который имеет плотность поверхностных функциональных групп не менее 250 мкмоль/г и не более 1000 мкмоль/г.

4. Диспергируемый краситель по любому из п.п.1-3, который имеет поверхностную энергию 70 мДж/м² или менее.

5. Диспергируемый краситель по любому из п.п.1-4, в котором компонент-сополимер, содержащий псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеет температуру стеклования не менее -40°С и не более 60°С.

6. Диспергируемый краситель по любому из п.п.1-5, в котором псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера содержат сополимер из мономерных компонентов, содержащих, по меньшей мере, один тип гидрофобного мономера и, по меньшей мере, один тип гидрофильного мономера.

7. Диспергируемый краситель по п.6, в котором гидрофобный мономер содержит, по меньшей мере, мономер, имеющий метильную группу в положении α и радикально-полимеризуемую ненасыщенную двойную связь.

8. Диспергируемый краситель по любому из п.п.6 или 7, в котором гидрофобный мономер содержит, по меньшей мере, соединение типа (мет)акрилового эфира.

9. Диспергируемый краситель по п.8, в котором гидрофобный мономер содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей бензилметакрилат и метилметакрилат.

10. Диспергируемый краситель по любому из п.п.6-9, в котором гидрофильный мономер содержит, по меньшей мере, анионный мономер.

11. Диспергируемый краситель по п.10, в котором анионный мономер содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящий из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и п-стиролсульфонатных солей.

12. Диспергируемый краситель по любому из п.п.6-9, в котором в качестве гидрофильного мономера используется, по меньшей мере, катионный мономер.

13. Способ получения диспергируемого красителя, включающий стадию проведения процесса полимеризации с осаждением в водной среде, способного к радикальной полимеризации мономера в водной дисперсии нерастворимого в воде красителя с применением инициатора радикальной полимеризации в воде для объединения нерастворимого в воде красителя с псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого полимера.

14. Способ получения диспергируемого красителя, включающий стадии (1) проведения процесса полимеризации с осаждением в водной среде, способного к радикальной полимеризации мономера в водной дисперсии нерастворимого в воде красителя с применением инициатора радикальной полимеризации в воде для объединения нерастворимого в воде красителя с псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого красителя; и

(2) очистки продукта.

15. Способ получения диспергируемого красителя по п.п.13 или 14, в котором водная дисперсия нерастворимого в воде красителя представляет собой водный раствор, содержащий пигмент, диспергированный с полимерным диспергатором, имеющим кислотное число не менее 100 и не более 250.

16. Способ получения диспергируемого красителя по п.15, в котором диспергатором является сополимер мономерных компонентов, содержащий, по меньшей мере, один тип мономера, выбранный из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и стирольного мономера.

17. Способ получения диспергируемого красителя по п.п.15 или 16, в котором инициатор радикальной полимеризации в воде является анионным или амфолитным.

18. Способ получения диспергируемого красителя по п.п.13 или 14, в котором водная дисперсия нерастворимого в воде красителя представляет собой водный раствор, содержащий пигмент, диспергированный с полимерным диспергатором, имеющим кислотное число не менее 150 и не более 300.

19. Способ получения диспергируемого красителя по п.18, в котором инициатор радикальной полимеризации в воде является катионным или амфолитным.

20. Способ получения диспергируемого красителя по любому из п.п.13-19, в котором радикально-полимеризуемый мономерный компонент добавляют в полимеризационную систему.

21. Способ получения диспергируемого красителя по любому из п.п.13-20, в котором радикально-полимеризуемый мономерный компонент содержит, по меньшей мере, один тип гидрофобного мономера и, по меньшей мере, один тип гидрофильного мономера.

22. Способ получения диспергируемого красителя по любому из п.п.13-21, в котором инициатор радикальной полимеризации в воде представляет собой инициатор азоосновной полимеризации в воде.

23. Диспергируемый краситель, полученный способом по любому из п.п.13-22.

24. Водные чернила, содержащие диспергируемый краситель по любому из п.п.1-12 и 23.

25. Водные чернила, содержащие диспергируемый краситель, содержащий краситель и псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеющие размер меньше, чем частицы красителя, где краситель и частицы прикреплены друг к другу, и дополнительно содержащие, по меньшей мере, один тип тонкодиспергированных частиц самодиспергирующегося полимера.

26. Водные чернила по п.25, в которых полимерный компонент, который составляет псевдотонкодиспергированные поляризуемые частицы, и полимерный компонент, который составляет, по меньшей мере, один тип частиц самодиспергирующегося полимера, содержат продукт полимеризации смеси, включающей, по меньшей мере, один тип общего мономерного компонента.

27. Водные чернила по п.26, в которых полимерный компонент, который составляет, по меньшей мере, один тип псевдотонкодиспергированных поляризуемых частиц, и полимерный компонент, который составляет, по меньшей мере, один тип частиц самодиспергирующегося полимера, содержит продукт полимеризации смеси, включающей, по меньшей мере, один тип общего мономерного компонента.

28. Водные чернила, содержащие диспергируемый краситель, содержащий краситель и отрицательно поляризуемые псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеющие размер меньше, чем частицы красителя, где краситель и частицы прикреплены друг к другу, и где диспергируемый краситель имеет средний дзета-потенциал поверхности не менее -80 мВ и не более -15 мВ в водной среде, которая входит в состав водных чернил, и распределение дзета-потенциала поверхности менее 50, выраженное в виде стандартного отклонения.

29. Водные чернила, содержащие диспергируемый краситель, содержащий краситель и положительно поляризуемые псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, имеющие размер меньше, чем частицы красителя, где краситель и частицы прикреплены друг к другу, и где диспергируемый краситель имеет средний дзета-потенциал поверхности не менее +10 мВ и не более +60 мВ в водной среде, которая входит в состав водных чернил, и распределение дзета-потенциала поверхности менее 50, выраженное в виде стандартного отклонения.

30. Водные чернила по любому из п.п.24-29, где краситель, входящий в состав диспергируемого красителя, представляет собой пигмент, и где соотношение общего полимерного компонента к пигменту (полимер/пигмент или В/Р масс.) составляет не менее 0,3 и не более 4,0.

31. Емкость для чернил, содержащая водные чернила по любому из п.п.24-30.

32. Струйное записывающее устройство для получения изображений с помощью чернил по любому из п.п.24-30.

33. Способ струйной записи для получения изображений с применением водных чернил по любому из п.п.24-30 с помощью струйного записывающего устройства.

34. Изображение, полученное способом струйной записи с применением водных чернил по любому из п.п.24-30 с помощью струйного записывающего устройства.

В данном изобретении представлен диспергируемый краситель, который имеет достаточно высокую стабильность дисперсии, при высокой плотности функциональных групп на поверхности, содержит на поверхности полимерный компонент и практически не имеет тенденции к отделению от поверхности, а также представлен способ простого получения диспергируемого красителя.

В данном изобретении также представлен диспергируемый краситель, имеющий другие преимущества, например, свойство быстрого высыхания на субстрате для записи, высокую устойчивость к царапинам на субстрате для записи и превосходные характеристики выброса, демонстрируемые в струйном записывающем устройстве.

Другими преимуществами диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением являются отличные свойства проявления цвета и пригодность к эксплуатации в среде с высоким или низким рН. В данном изобретении также представлен способ простого получения диспергируемого красителя, что является еще одним преимуществом данного изобретения.

В данном изобретении также представлены водные чернила, пригодные для применения на сильно глянцевом или глянцевом субстрате для записи, обладающие высокой устойчивостью к царапинам на глянцевом субстрате для записи и обладающие превосходной стабильностью при хранении в течение длительного периода времени, что является еще одним преимуществом данного изобретения.

В данном изобретении представлены водные чернила, имеющие достаточную стабильность выброса и стабильность дисперсии для целей струйной записи и позволяющие получать печатные формы с высоким качеством изображения и прочностью благодаря введению в них диспергируемого красителя, а также представлены емкость для хранения чернил, струйное записывающее устройство, способ струйной записи и изображения, полученные способом струйной записи с применением водных чернил.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1А и 1В схематически представлена основная структура диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением с присоединенными к нему псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого полимера.

На каждой из Фиг.2А, 2В, 2С и 2D представлены характерные стадии способа в соответствии с данным изобретением.

На Фиг.3 схематически представлена стадия образования псевдотонкодиспергированных частиц поляризуемого полимера и другая стадия присоединения этих частиц к красителю в соответствии со способом по данному изобретению.

На Фиг.4 представлены увеличенные псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера в соответствии с данным изобретением, расположенные на контактной поверхности красителя, к которой они присоединены.

На Фиг.5 показана увеличенная контактная поверхность, на которой псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера присоединены к красителю в соответствии с данным изобретением.

На фиг 6А и 6В схематически показано явление отсоединения пигмента, имеющее место при модификации органического пигмента с гидрофильной группой, которая описана в выложенной заявке на патент Японии №Н10-195360.

На Фиг.7А, 7В и 7С схематически показаны условия агломерации диспергируемого красителя на субстрате для записи.

Наилучший способ осуществления данного изобретения

Данное изобретение описано более подробно в вариантах его осуществления, которые считаются лучшими способами. Под термином «диспергируемый краситель», применяемым в данном описании, подразумевают краситель, который может быть в значительной степени диспергирован в воде или среде для жидких чернил при отсутствии поверхностно-активных веществ или полимерных диспергаторов, например, самодиспегирующийся краситель.

Первый вариант осуществления данного изобретения представляет собой краситель и псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, где частицы красителя прикреплены к частицам полимера. На Фиг.1А и 1В схематически показан краситель 1, к которому прикреплены частицы 2, что является особенностью данного изобретения. На Фиг.2В схематически показаны псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера 2, прикрепленные к поверхности красителя 1, будучи частично сконденсированными в части 2'.

Краситель обеспечивается зарядом, который определяется псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого полимера, прикрепленными к его поверхности для того, чтобы краситель мог быть диспергирован в воде или среде для водных чернил. Таким образом получают диспергируемый краситель. В то же время он обладает высокой степенью сцепления с субстратом для записи благодаря присутствию на его поверхности полимерного компонента. Более того, диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением имеет высокую устойчивость при хранении в течение длительного периода времени благодаря псевдотонкодиспергированным частицам поляризуемого полимера, прикрепленным к поверхности красителя, а не физической адсорбции полимерного компонента, что также является отличительной чертой диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением, который с трудом отделяется от поверхности.

Псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера в соответствии с данным изобретением состоят из полимерного агломерата, в котором полимерные компоненты сильно агломерированы друг с другом, предпочтительно имеют множество поперечных связей внутри (полимерный агломерат состоит из полимерного компонента, постоянно присутствующего в виде тонкодиспергированных частиц, которые могут быть агломерированы в другие тонкодиспергированные частицы. Псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера подробно описаны ниже.

Псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера прикрепляются к красителю в соответствии с данным изобретением благодаря сильному взаимодействию между ними. Полагают, что оно достигается благодаря следующему явлению. На Фиг.4 схематически показана увеличенная контактная поверхность, на которой псевдотонкодиспергированные поляризуемые частицы вступают в контакт с красителем. Необходимо, во-первых, отметить, что псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера образуются из полимера, состоящего из композиций различных мономерных единиц, сплетенных друг с другом. Полимер в определенных местах принимает разнообразные структуры на поверхности контакта с красителем и, следовательно, имеет поверхностную энергию, распределенную локально. Краситель и полимер прочно привязаны друг к другу в определенных местах, в которых их поверхностные энергии, определяемые химической и поверхностной структурой, совпадают друг с другом (темные круги на Фиг.4). Существует множество мест на поверхности, в которых они совпадают друг с другом (места 10 на Фиг.4). Считают, что частицы прикреплены к красителю в таких местах благодаря сильному взаимодействию в соответствии с данным изобретением.

Каждая из псевдотонкодиспергированных частиц поляризуемого полимера состоит из полимеров, сильно взаимодействующих друг с другом с условным образованием физических поперечных связей. Это предотвращает отделение частиц от красителя или полимерного компонента, имеющего гидрофильную группу, и постоянное вымывание частиц, даже если частицы содержат множество гидрофильных групп. Наоборот, краситель, полученный инкапсулированием (описанный, например, в выложенной заявке на патент Японии №Н8-183920) не всегда демонстрирует достаточную стабильность при хранении в течение длительного периода времени, так как сильно гидрофильный полимер не может быть прочно связан с красителем.

Псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, прикрепленные к красителю для получения диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением, обладают еще одним преимуществом, которое заключается в увеличенной удельной поверхности вследствие морфологии фиксации. Увеличенная удельная поверхность очень эффективно способствует возникновению заряда на частицах и на поверхности красителя. В результате поверхность диспергируемого красителя очень сильно заряжена. Другими словами, диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением имеет морфологию, при которой его поверхность заряжается более эффективно и более сильно, и он обладает более высокой стабильностью дисперсии по сравнению с красителем, покрытым полимерной оболочкой, описанным в выложенной заявке на патент Японии №Н8-183920, даже если полимерный компонент имеет более низкое кислотное или аминовое число.

В целом, органические пигменты являются несолюбилизированными (подходящие пигменты), когда их несущие цвет молекулы кристаллизуются путем сильного взаимодействия. При применении органического пигмента в качестве красителя для диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением, псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера прикрепляются к частицам пигмента над несколькими молекулами красителя, как показано на Фиг.5, благодаря множеству мест взаимодействия на контактной поверхности между псевдотонкодиспергированными поляризуемыми частицами и красителем, как описано выше. Поэтому «отслоение пигмента» (показанное на Фиг.6А и 6В) вызываемое красителем, становящимся локально гидрофильным, не должно происходить в данном изобретении. При применении органического пигмента в качестве красителя предпочтительно, чтобы псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера имели меньший размер по сравнению с частицами диспергированного пигмента, но больший размер, чем молекулы красителя, что дает диспергируемый краситель, содержащий сильно диспергируемый пигмент, при этом не разрушая кристаллическую структуру пигмента.

Условия «прикрепления» псевдотонкодиспергированных частиц поляризуемого полимера к красителю в данном изобретении может быть просто подтверждено следующим методом, включающим разделение в три стадии. На первой стадии испытуемый краситель отделяют от другого растворимого в воде компонента (включая растворимый в воде полимер), присутствующего в чернилах или водной дисперсии. На второй стадии краситель и нерастворимый в воде полимерный компонент отделяют от осадка, полученного на первой стадии. На третьей стадии разделяют слабо адсорбированный полимерный компонент и диспергируемый краситель, к которому прикреплены псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, для количественного анализа полимерного компонента в надосадочном растворе, полученном на третьей стадии, и сравнивают осадок, полученный на второй стадии с осадком, полученным на третьей стадии. Этот метод может подтвердить условия, в которых псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера прикрепляются к красителю.

Более конкретно, условия могут быть подтверждены следующими методами. Получают чернила или водную дисперсию (20 г), в которой диспергирован краситель в количестве около 10 мас.% от общей массы твердых веществ, и центрифугируют при 12000 об/мин в течение 60 минут на первой стадии. Полученный осадок, содержащий краситель, осевший в нижний слой, повторно диспергируют в практически тройном объеме чистой воды и центрифугируют при 80000 об/мин в течение 90 минут на второй стадии. Затем полученный осадок, содержащий краситель, осевший в нижний слой, повторно диспергируют в тройном объеме чистой воды и снова центрифугируют при 80000 об/мин в течение 90 минут на третье стадии. Полученный осадок, содержащий краситель, осевший в нижний слой, собирают из системы. Осадок, полученный на второй и третьей стадиях, сушат в вакууме при температуре 30°С в течение 18 часов и изучают на сканирующем электронном микроскопе с увеличением 50000, при этом каждый полученный образец содержит около 0,5 г твердых веществ. Если изучаемый диспергируемый краситель имеет множество тонкодиспергированных частиц или подобных агломератов, прикрепленных к поверхности, и осадок, полученный на второй и третьей стадиях, имеет такую же морфологию, то считают, что псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера прикреплены к красителю. Кроме того, около половины верхнего надосадочного слоя, полученного на третьей стадии, медленно собирают из системы и сушат при температуре 60°С в течение 8 часов для определения содержания твердых веществ исходя из разницы веса до и после сушки. Если она менее 1%, считают, что псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера не отделяются от диспергируемого красителя, и эти частицы прикреплены к красителю.

Условия отделения, описанные выше, являются предпочтительным примером, но могут применяться любые методики для оценки того, является ли краситель диспергируемым красителем в соответствии с данным изобретением, если он удовлетворяет условиям отделения на трех стадиях. Более конкретно, на первой стадии отделяют краситель, присутствующий в чернилах или водной дисперсии, и полимерные компоненты, адсорбированные на нем из растворимых в воде компонентов. На второй стадии отделяют краситель и полимерный компонент, прикрепленный к нему, от другого полимерного компонента(ов), адсорбированного в краситель. На третьей стадии подтверждают, что полимерный компонент, прикрепленный к красителю, не отделяется от красителя. Нет необходимости говорить, что может применяться любая методика, которая может удовлетворить цели каждой стадии, является ли она известной или новой. Они может включать больше или меньше трех стадий.

Вторым вариантом данного изобретения является диспергируемый краситель, который является самодиспергируемым, с псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого полимера 2, прикрепленными к нерастворимому в воде красителю 1. Как описано выше, диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением является самодиспергируемым, т.е. он может стабильно диспергироваться в воде и водных чернилах, особенно при отсутствии поверхностно-активных веществ или полимерных диспергаторов. Определения и метод оценки описаны ниже. Диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением может распределяться без применения полимерного диспергатора, другого полимерного компонента или поверхностно-активных веществ, которые могут отделяться от красителя в течение длительных периодов и которые традиционно применяются для стабилизации дисперсии красителя. В результате, диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением придает еще одно преимущество водным чернилам, а именно большую степень свободы в подборе состава компонентов, отличных от диспергируемого красителя. Поэтому водные чернила, содержащие диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением, могут обеспечивать достаточно высокую концентрацию печати даже на проницаемом для чернил субстрате для записи, например, обычной бумаге для печати.

Самодиспергируемость диспергируемого красителя в соответствии с данным изобретением может быть подтверждена, например, следующим методом. Чернила или водную дисперсию, в которой диспергирован краситель, десятикратно разбавляют чистой водой, и концентрируют до исходной концентрации с помощью ультрафильтра, улавливающего молекулярный вес 50000. Концентрированный раствор центрифугируют при 12000 об/мин в течение 2 часов, и полученный осадок собирают и повторно диспергируют в чистой воде. Краситель считается самодиспергируемым, если осадок хорошо повторно диспергируется. Хорошо или плохо ли он диспергируется, оценивают, принимая во внимание следующие наблюдения; визуально дисперсия является однородной, после выстаивания раствора в течение 1-2 часов никакого видимого осадка не наблюдается, или осадок, если он есть, может быть диспергирован при легком встряхивании раствора, и диаметр диспергированных частиц, определенный динамическим светорассеиванием, не более чем в 2 раза больше диаметра частиц до обработки.

Как описано выше, диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением имеет большую удельную поверхность, которую получают за счет прикрепления псевдотонкодиспергированных частиц поляризуемого полимера к красителю, и обладает превосходной устойчивостью при хранении, будучи сильно заряжен на большой площади. Более предпочтительные результаты могут быть получены при применении псевдотонкодиспергированных частиц поляризуемого полимера, в большом количестве прикрепленных к красителю при однородном распределении. Особенно предпочтительно, чтобы эти частицы были на определенном расстоянии друг от друга и, предпочтительно, однородно распределены. Еще более предпочтительно, поверхность красителя между такими частицами должна быть открыта. Такие морфологии могут быть подтверждены с помощью трансмиссионного или сканирующего электронного микроскопа. Другими словами, исследования на микроскопах могут подтвердить, находятся ли частицы на определенном расстоянии друг от друга, или открыта ли поверхность красителя между такими частицами. Такие частицы могут быть местами ближе друг к другу или сконденсированы друг с другом в некоторых случаях. Однако в данной области техники очевидно, что такие частицы прикреплены к красителю, если в целом они находятся на определенном расстоянии друг от друга или поверхность красителя между такими частицами открыта, и эти условия преобладают.

Более того было обнаружено, что водные чернила, содержащие диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением, быстро сохнут на субстрате для записи, предположительно, благодаря приведенному ниже механизму, который, тем не менее, не полностью подтвержден. Диспергируемый краситель диспергируется в чернилах с прикрепленными к его поверхности псевдотонкодиспергированными частицами поляризуемого полимера, как описано выше. Когда чернила попадают на субстрат для записи, растворитель в чернилах абсорбируется в мелкие поры субстрата (пустоты между волокнами целлюлозы для бумаги, или мелкие поры в принимающем слое для бумаги с покрытием или глянцевой бумаге), благодаря явлению капиллярности. Затем диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением образует множество мелких промежутков на площади, на которой краситель контактирует друг с другом, и однородно распределены псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, что является результатом его морфологических характеристик. Поэтому чернильный растворитель, присутствующий между частицами красителя, быстро абсорбируется в субстрат для записи благодаря явлению капиллярности. Водные чернила в соответствии с данным изобретением обладают более предпочтительными характеристиками быстроты высыхания, если они содержат диспергируемый краситель, содержащий псевдотонкодиспергированные частицы поляризуемого полимера, однородно распределенные на поверхности. Это наблюдение подтверждает приведенный выше механизм быстрой сушки.

Диспергируемый краситель в соответствии с данным изобретением предпочтительно имеет на поверхности функциональные группы с плотностью не менее 250 мкмоль/г и не более 1000 мкмоль/г, более предпочтительно, не менее 290 мкмоль/г и не более 900 мкмоль/г. Он может иметь худшие характеристики стабильности при хранении в течение длительного периода времени, если плотность меньше указанной. При значительно большей плотности, с другой стороны, может быть трудно выдерживать высокую концентрацию печати из-за избыточной стабильности дисперсии и, следовательно, проницаемости в субстрат для записи. Плотность поверхностных функциональных групп более предпочтительно составляет не менее 350 мкмоль/г и не более 800 мкмоль/г при применении в качестве красителя сажи, так как сажа имеет более высокую удельную массу, требующую более высокой стабильности дисперсии и более высокой концентрации черного на субстрате для записи. Плотность поверхностных функциональных групп может быть определена, например, следующим методом, если диспергируемый краситель заряжен отрицательно. Водную дисперси