CN100386209C - 泡沫及其形成方法、印刷盒和印刷装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露印刷盒中使用的泡沫及其形成方法。该泡沫包括0.1-5.0wt%的银纳米颗粒，基于泡沫的总重量。印刷盒具有除臭、抗菌和消毒功能。

Description

泡沫及其形成方法、印刷盒和印刷装置

相关申请的相互参考

本申请分别要求于2003年12月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请2003-92506和于2004年6月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请2004-46559的优先权，在此将其公开全文引入作为参考。

技术领域

本发明总的发明构思涉及用在印刷盒(print cartridge)中的泡沫及其形成方法。更具体地，本发明总的发明构思涉及除臭、抗菌和消毒的泡沫及其形成方法，所述泡沫包括银纳米颗粒，其量为基于泡沫总重量的0.1-5.0wt％。

背景技术

通常，喷墨打印机是指通过热转印方法将皮升尺度(picoliter-scale)的油墨液滴分配到纸张上，以产生文本或图像的装置。为分配皮升尺度的油墨液滴，要求精细地运行喷墨印刷盒的头部。同时，将印刷盒的油墨存储壳体(storage case)中的油墨供应至头部。制造如此结构的印刷盒，以使其将合适体积的油墨供应至头部，并防止油墨的泄漏以及容易产生油墨液滴。

图1说明了常规喷墨印刷装置中常用的印刷盒。该盒包括壳体10、充填在壳体10内并保留住油墨的泡沫11、用于将油墨从泡沫11供应至头部(图中未显示)的油墨供应单元12、用于过滤自油墨供应单元12喷出油墨的过滤设备13、和空气通过其进出壳体10以使油墨从泡沫11中更容易喷出的气孔14。

也就是说，具有微孔的泡沫11在壳体10以被压缩的状态接受。在该状态下，当泡沫11吸收预定体积的油墨时，壳体10内部通过泡沫11的微孔内发生的毛细现象而保持在负压状态下。

同时，喷墨打印机用的油墨组合物基本上由着色剂、溶剂和添加剂组成，并且必须具有所需的喷射性能和所需的吸收性能或者喷射后的吸附性能。在这方面，这样的油墨组合物必须在下述性能上达到合适程度，例如粘度、表面张力、图像的鲜明度(image vividness)、喷射稳定性、干燥时间、模糊(blurring)、存储稳定性、着色性、与打印机头和记录介质的相容性、耐磨擦性、图像的防水性。抗菌、除臭和消毒性能也是油墨组合物必需的重要性能。

在这方面，常规喷墨打印机的油墨组合物包括银颗粒，以使其具有抗菌、除臭和消毒性能。例如，WO 03/038002、韩国专利申请公开2003-49007和日本专利申请公开JP7-331151公开了含有银微粒的抗菌油墨组合物。

然而，近期喷墨打印技术的趋势是向逐渐减少油墨液滴的量以获得高清晰度的印刷质量发展。因此，喷出液滴的喷嘴的尺寸正被减小。在这方面，这样常规油墨组合物中含有的银颗粒可堵塞在微小尺寸的喷嘴中，从而降低了印刷图像的质量。

发明内容

本发明提供了含有外部添加的银纳米颗粒的泡沫，不同于其中银纳米颗粒含在油墨组合物中的常规技术。因此，泡沫可具有抗菌、除臭和消毒性能，以及同时可保证高质量的图像，而没有堵塞喷嘴。

将在以下的描述中说明本发明的其它方面和优点，它们将从描述中变得显而易见，或者通过实施本发明而得知。

根据本发明总的发明构思的实施方案，提供了含外部添加的银纳米颗粒的泡沫。

根据本发明总的发明构思的另一实施方案，提供了形成泡沫的方法，其包括：混合预聚物、多元醇、聚合催化剂、银纳米颗粒、表面活性剂和孔调节剂(cell regulator)，以获得模塑组合物；将模塑组合物连续地装载至传送装置(conveyor)上，传送装置的侧壁沿其纵向限定通道；运行被装载的传送装置，以模塑无粘性的泡沫结构；以及以与传送装置的底平面垂直的方向切割泡沫结构。

根据本发明总的发明构思其它的实施方案，提供了包含上述泡沫的印刷盒。

根据本发明总的发明构思其它的实施方案，提供了包含上述印刷盒的印刷装置。

附图说明

从下述实施方案的描述和以及结合附图，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见，以及更容易理解。

图1是充填有常规类型泡沫的常规喷墨印刷盒。

具体实施方式

以下，将更详细地描述本发明总的发明构思的实施方案。以下对这些实施方案的描述是为了解释本发明总的发明构思。

本发明的实施方案提供含外部添加的银纳米颗粒的泡沫。本发明的一个方面是泡沫中含有银纳米颗粒，其量为基于泡沫总重量的0.1-5.0wt％。如果银纳米颗粒的量小于0.1wt％，则抗菌效果可能不充分。另一方面，如果其量大于5.0wt％，则抗菌效果可能充分，但是过量银纳米颗粒的使用可能不经济。

在本发明的一个方面，银纳米颗粒的初级粒度(primary particle size)为30纳米至100微米。如果银纳米颗粒的初级粒度小于30纳米，则可能难以制备银纳米颗粒。另一方面，如果银纳米颗粒的初级粒度大于100微米，则难以在泡沫中形成银纳米颗粒的均匀分散体。

泡沫可由相关领域中印刷盒制备的常用物质制成。例如，泡沫可由选自下述的物质制成：聚酯树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、异氰酸酯树脂、聚硅氧烷树脂，以及它们的混合物，但是不限于此。本发明的一个方面是使用聚氨酯泡沫。

本发明也提供形成泡沫的方法，其包括：混合预聚物、多元醇、聚合催化剂、银纳米颗粒、表面活性剂和孔调节剂，以获得模塑组合物(moldingcomposition)；将模塑组合物连续地装载至传送装置上，传送装置的侧壁沿其纵向限定通道；运行被装载的传送装置，以模塑无粘性的泡沫结构；以及以与传送装置的底平面垂直的方向切割泡沫结构。

本发明的一个方面是材料组合物，其包括：10-100重量份的多元醇、0.01-20重量份的聚合催化剂、0.1-20重量份的银纳米颗粒、0.1-50重量份的表面活性剂以及0.1-20重量份的孔调节剂，基于100重量份的预聚物。

本发明的一个方面是预聚物，其选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯，以及它们的混合物。

多元醇可为聚酯类多元醇和/或聚醚类多元醇。在形成喷墨打印机泡沫时，一个方面是使用具有优越防水性能的聚醚类多元醇。优选地，所使用的多元醇的量为10-100重量份，基于100重量份的预聚物。如果多元醇的量小于10重量份，则可能不完整形成聚合物。另一方面，如果大于100重量份，则未反应物质的残余量可能增加。

材料组合物也包括聚合催化剂以催化预聚物的聚合。例如，在形成聚氨酯泡沫时，可使用用于使异氰酸酯预聚物三聚的催化剂，该异氰酸酯预聚物是通过有机多异氰酸酯和芳族一元醇(aromatic monool)之间的反应而产生的。在本发明中，除了用于异氰酸酯预聚物的三聚的催化剂外，根据所需泡沫的材料，也可以使用各种聚合催化剂。例如，聚合催化剂可为叔胺，例如二甲基己胺、二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基1，6-己二胺、三亚乙基二胺和四甲基丙二胺、及其羧酸盐或季铵盐；或有机金属化合物，例如二丁基锡二月桂盐、辛酸铅、乙酸钾和辛酸钾。这些催化剂可单独使用或者结合使用。

聚合催化剂的用量可为0.01-20重量份，基于100重量份的预聚物。

材料组合物也包括0.1-20重量份的银纳米颗粒，基于100重量份的预聚物。优选地，最终获得的泡沫中含有的银纳米颗粒的量为0.1-5.0wt％，基于泡沫的总重量。在这方面，使用的银纳米颗粒的量为0.1-20重量份，基于100重量份的预聚物。如上所述，银纳米颗粒的初级粒度在30纳米至100微米之间。

银纳米颗粒可通过各种方法制备，例如机械研磨、共沉积、喷涂和溶胶凝胶法。银纳米颗粒也可通过将还原剂和表面活性剂的水溶液逐渐加入到银盐水溶液中而制备。还原剂可以是肼、NaBH₄、LiAlBH₄、氧代化合物(oxo compound)或者它们的混合物，但不限于此。根据银纳米颗粒的尺寸和尺寸分布，表面活性剂可以在其种类和浓度上是不同的。表面活性剂可为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性烃类表面活性剂、硅类(silicon-based)表面活性剂或者氟碳类表面活性剂，但不限于此。

材料组合物也包括发泡剂和孔调节剂，孔调节剂用于打开孔以形成高弹性的泡沫。合适的发泡剂可为选自三氯一氟甲烷、氯、氟和甲烷中的一种或多种。孔调节剂可为有机锡化合物，例如辛酸亚锡。此外，根据它们的特性，可使用各种孔调节剂。

优选地，使用的表面活性剂的量为0.1-50重量份，基于100重量份的预聚物。如果表面活性剂的量小于0.1重量份，则可能难以形成开孔。另一方面，如果其量大于50重量份，则形成过量的开孔，从而恶化泡沫的物理性能。

优选地，使用的孔调节剂的量为0.1-20.0重量份，基于100重量份的预聚物。如果孔调节剂的量小于0.1重量份，则聚合速率可能太低。另一方面，如果其量大于20重量份，则未反应的孔调节剂的量可能增加。

根据本发明的实施方案，形成开孔泡沫的方法包括：形成预定尺寸的泡沫结构，该泡沫结构含有多个通过发泡而生长和排列的椭圆孔；以及沿着孔的长轴方向上切割泡沫结构，以使获得的泡沫片在生长的孔的短轴方面上具有预定的厚度。

在该实施方案的形成泡沫的方法中，泡沫的形成是通过将模塑组合物连续地装载至传送装置上而引发的，其中传送装置的侧壁限定了通道，例如矩形通道。使装载的材料组合物形成泡沫，同时使其通过由通道侧壁限定的空间，以获得柱状(pillar-shaped)泡沫结构。也就是说，从喷射器的头部啧出至由通道侧壁限定的空间的入口的材料组合物，在传送装置上运行的过程中随着时间逐渐膨胀，然后达到略微粘性的凝胶状态，该凝胶状态时的膨胀大于膏状时的膨胀。将凝胶状态改变至无粘性状态，以形成柱状泡沫结构。此时，模塑组分是发泡的，并且二氧化碳气体通过由侧壁限定的空间的顶部而排空。因此，使开孔向上膨胀，以形成含有银颗粒的泡沫结构。以与传送装置的底平面垂直的方向切割泡沫结构，以获得具有预定厚度的最终泡沫片。

优选地，装载的传送装置运行10分钟至2小时。如果运行时间小于10分钟，则泡沫的形成可能不充分。另一方面，如果运行时间超过2小时，则工作时间增加，这可能使得大规模生产困难。

在本发明的另一个实施方案中，提供了包含上述泡沫的印刷盒。该实施方案的印刷盒充填有以上形成的泡沫。此外，该盒吸收相关领域中常用的通常体积的油墨。

在本发明的另一实施方案中，提供了包含上述印刷盒的印刷装置。印刷装置可为打印机、传真机、多功能装置等。

以下，将通过下述实施例更详细地描述本发明的实施方案。然而，下述实施例仅供说明，因此本发明的实施方案并非限制于下述的实施例或者被下述实施例限制。

实施例1：制备银纳米颗粒

在搅拌下，将含有0.04g AgNO₃的5g水溶液逐渐加入到100g水溶液中，该水溶液含有作为表面活性剂的1.25g聚氧乙烯(20)脱水山梨醇一月桂酸酯(Tween 20)和0.07g作为还原剂的肼。因而获得平均粒度为50纳米的银纳米颗粒。

实施例2：根据本发明的实施方案形成泡沫

将由50g有机聚异氰酸酯和50g芳族一元醇反应形成的预聚物、作为多元醇的60g聚醚三醇、作为聚合催化剂的2g异氰酸酯三聚催化剂、平均初级粒度为100纳米的2g银纳米颗粒、作为表面活性剂的20g三氯一氟甲烷和作为孔调节剂的3g辛酸亚锡混合，以制备模塑组合物。将模塑组合物连续地装载至传送装置上，传送装置的侧壁沿其纵向限定了矩形通道(20厘米(宽)×20厘米(长度)×20厘米(高度))。当被装载的传送装置运行1小时时，形成了无粘性的泡沫结构。以与传送装置的底平面垂直的方向切割泡沫结构，以获得直角棱柱状的泡沫(宽1m和高1m).

实施例3：抗菌试验

使用填充有实施例2的泡沫的印刷盒和以没有银纳米颗粒的常规印刷盒为对照产生实心图案(solid pattern)和半色调图案(halftone pattern)图像，进行抗菌试验。结果总结于下表1中。

表1

抗菌试验如下进行。在35±1℃的试验溶液中培养Staphylococcus aureusATCC 6538菌株24小时，然后计数。在初始阶段，菌株的数目为1.4×10⁵/ml。在培养24小时后，菌株的数目达到16.4×10⁶/ml。将24小时培养的溶液滴在印刷有实心图案和半色调图案的纸上。使用60×60厘米的纸。在滴加后24小时时计数存活菌株后，菌株的减少量表示为初始种菌的百分比，如表1所示。

如表1所示，与没有银纳米颗粒的常规印刷盒相比，本发明实施方案的印刷盒表现出优越的抗菌效果。

从以上描述中显而易见的是，本发明实施方案的印刷盒和使用该印刷盒的印刷装置可表现出抗菌、除臭和消毒性能，以及同时可保证高质量图像，而没有堵塞喷嘴。

尽管已经显示和描述了本发明的几个实施方案，但是本领域的技术人员应当理解的是，可在这些实施方案中作出各种更改，而不偏离本发明的原则和精神，本发明的范围由权利要求书和其等价物所限定。

Claims (22)

1.泡沫，含外部添加的银纳米颗粒，所述颗粒量为基于泡沫总重量的0.1-5.0wt％。

2.权利要求1所述的泡沫，其中银纳米颗粒的初级粒度在30纳米至100微米之间。

3.权利要求1所述的泡沫，其中泡沫是由选自下述的材料制成的：聚酯树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、异氰酸酯树脂、聚硅氧烷树脂，以及它们的混合物。

4.权利要求1所述的泡沫，其中泡沫是聚氨酯树脂泡沫。

5.制备权利要求1-4任一项的泡沫的方法，其包括：

混合预聚物、多元醇、聚合催化剂、银纳米颗粒、表面活性剂和孔调节剂，以获得模塑组合物；

将模塑组合物连续地装载至传送装置上，该传送装置的侧壁沿其纵向限定通道；

运行装载的传送装置，以形成无粘性的泡沫结构；以及

以与传送装置的底平面垂直的方向切割泡沫结构。

6.权利要求5所述的方法，其中材料组合物包括10-100重量份的多元醇、0.01-20重量份的聚合催化剂、0.1-20重量份的银纳米颗粒、0.1-50重量份的表面活性剂以及0.1-20重量份的孔调节剂，基于100重量份的预聚物。

7.权利要求5所述的方法，其中预聚物选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯以及它们的混合物。

8.权利要求5所述的方法，其中多元醇选自聚酯类多元醇、聚醚类多元醇以及它们的混合物。

9.权利要求8所述的方法，其中使用的多元醇的量为10-100重量份，基于100重量份的预聚物。

10.权利要求5所述的方法，其中聚合催化剂包括叔胺，及其羧酸盐或季铵盐；或者有机金属化合物，其单独使用或结合使用。

11.权利要求10所述的方法，其中叔胺为选自二甲基己胺、二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基1，6-己二胺、三亚乙基二胺和四甲基丙二胺的至少一种。

12.权利要求10所述的方法，其中有机金属化合物为选自二丁基锡二月桂盐、辛酸铅、乙酸钾和辛酸钾的至少一种。

13.权利要求10所述的方法，其中使用的聚合催化剂的量为0.01-20重量份，基于100重量份的预聚物。

14.权利要求5所述的方法，其中银纳米颗粒的初级粒度在30纳米至100微米之间。

15.权利要求5所述的方法，其中孔调节剂是有机锡化合物。

16.权利要求5所述的方法，其中在运行装载的传送装置，以形成无粘性的泡沫结构的操作中，装载的传送装置运行10分钟至2小时。

17.一种印刷盒，其包括：

壳体；以及

泡沫，含外部添加的银纳米颗粒，所述颗粒量为基于泡沫总重量的0.1-5.0wt％。

18.权利要求17所述的印刷盒，其中银纳米颗粒的初级粒度在30纳米至100微米之间。

19.权利要求17所述的印刷盒，其中泡沫是由选自下述的材料制成的：聚酯树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、异氰酸酯树脂、聚硅氧烷树脂以及它们的混合物。

20.权利要求17所述的印刷盒，其中泡沫是聚氨酯树脂泡沫。

21.一种印刷装置，其包括权利要求17所述的印刷盒。

22.一种成像装置，其包括权利要求17所述的印刷盒。