DE3539542C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer wäßrigen Tinten
strahl-Aufzeichnungsflüssigkeit für Tintenstrahl-Aufzeichnungs
systeme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit
thermische Energie verwendet wird.
Als Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten für Tintenstrahl-
Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs
flüssigkeit aus Düsen oder Öffnungen eines Tintenstrahl-Auf
zeichnungsgeräts thermische Energie verwendet wird, sind Lösun
gen oder Dispersionen verschiedener wasserlöslicher Farbstoffe
ode Pigmente in wäßrigen Lösungs- oder Dispersionsmitteln wie
Wasser oder Mischungen von Wasser und einem wasserlöslichen or
ganischen Lösungsmittel bekannt. (Ähnliche Aufzeichnungsflüssig
keiten sind auch für die Aufzeichnung mit Füllfederhaltern. Ku
gelschreibern und Filzstiften in Gebrauch.)
Durch das Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
oder Tinte aus den Düsen oder Öffnungen des Tintenstrahl-Auf
zeichnungsgerätes wird ein aus Tröpfchen bestehender Tinten
stahl gebildet, und zum Aufzeichnen eines Bildes auf einem
Aufzeichnungsträger wie z. B. Papier werden alle Tröpfchen oder
wird ein Teil davon auf den Aufzeichnungsträger auftreffen ge
lassen.
Eine besonders wichtige Eigenschaft, die von Tintenstrahl-Auf
zeichnungsflüssigkeiten für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme,
bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische
Energie dient, verlangt wird, ist die Flüssigkeitsstabilität,
d. h., die Eigenschaft, daß kein Niederschlag gebildet wird, der
Düsen oder Öffnungen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts ver
stopfen kann. Dieses Erfordernis ist darin begründet, daß bei
solchen Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen wegen der darin er
folgenden Temperaturänderungen leicht eine Ablagerung von Fremd
stoffen auf der Oberfläche von Heizköpfen verursacht wird. Be
kannte Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten erfordern jedoch
die Zugabe einiger Zusätze, um verschiedenen Forderungen an die
Ausstoßeigenschaften, die Lagerbeständigkeit bei langzeitiger
Lagerung, die Oberflächenspannung und die elektrischen Eigen
schaften der Aufzeichnungsflüssigkeit und die Klarheit und op
tische Dichte der aufgezeichneten Bilder zu genügen. Darüber
hinaus sind in Farbstoffen, die in bekannten Tintenstrahl-Auf
zeichnungsflüssigkeiten verwendet werden, verschiedene Verun
reinigungen enthalten, was zu Mängeln wie der Verstopfung der
Düsen oder Öffnungen von Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräten, der
Bildung von Ablagerungen auf der Oberfläche der Heizköpfe und
dem Auftreten von Niederschlägen während einer langzeitigen La
gerung der Aufzeichnungsflüssigkeiten führt. Aus den vorstehend
erwähnten Gründen haben Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme trotz
vieler vorteilhafter Eigenschaften bisher noch keinen weitgehen
den Gebrauch gefunden.
Aus der DE-OS 20 49 620 ist ein Verfahren zur Herstellung von
stabilen, konzentrierten sauren Stammlösungen anionischer Farb
stoffe bekannt, die in der Papier- und Textilindustrie, zum
Färben kosmetischer Präparate und für Holzbeizen und Tinten ein
gesetzt werden.
Aus der DE-OS 34 15 570 ist ein Farbstoffreinigungsystem mit ei
ner Einrichtung zum Herstellen einer Farbstofflösung und einer
Einrichtung zum Aufbereiten der Farbstofflösung mittels eines
chromatographischen Verfahrens bekannt, bei dem der Gehalt an
anorganischen Salzen in der Farbstofflösung auf höchstens 0,5
Masse% eingestellt werden soll. Es sei darauf hingewiesen, daß
zwei- und höherwertige Metalle in Form von kolloidalen Oxiden
und Hydroxiden nur schwierig durch bloße chromatographische Ver
fahren entfernt werden können.
Aus der DE-OS 33 44 978 sind zum Färben von Papier oder als Fle
xodruckfarben dienende flüssige Farbstoffsalze auf Basis sulfo
gruppenhaltiger organischer Salze, die durch den Einbau bestimm
ter Alkylammoniumkationen wasserlöslich gemacht werden können,
bekannt. In einem Beispiel ist erwähnt, daß durch mehrmaliges
Waschen mit Wasser der Sulfatgehalt von etwa 9% auf etwa 0,1%
herabgesetzt werden kann.
Aus der DE-OS 33 22 502 sind flüssige, wäßrige Farbstoffzuberei
tungen auf Basis der Lithiumsalze sulfogruppenhaltiger Tris-
ode Tetrakisazoverbindungen bekannt, bei deren Herstellung
die entsprechenden Natriumsalze vor der Umwandlung in die Li
thiumsalze salzfrei (d. h., bis zur Verminderung der Leitfähig
keit des Waschwassers auf weniger als 100 µS) gewaschen werden.
Die bekannten Farbstofzubereitungen sollen zum Färben von Pa
pier oder zur Herstellung von Schreibtinten geeignet sein.
Aus der DE-OS 29 30 491 ist ein Verfahren zur Herstellung fremd
salzfreier Tinten aus technischen Farbstoffen bekannt, die mit
organischen Aminen ausgefällt und filtriert werden, wobei der
Niederschlag durch Destillation in Gegenwart schwerflüchtiger,
wasserlöslicher Amine in eine gut wasserlösliche Form umgewan
delt wird und die Farbstoffe dann mit Wasser ausgewaschen wer
den.
Aus der DE-OS 29 36 241 ist eine wäßrige Tintenstrahl-Aufzeich
nungsflüssigkeit bekannt, die einen wasserlöslichen Farbstoff
und ein Feuchthaltemittel in Form des inneren Anhydrids einer
Carbonsäure enthält. Es kann ein reiner Farbstoff verwendet wer
den, der kein ionisierbares Salz enthält, jedoch werden zu kol
loidalen Verbindungen, die sehr schwer zu entfernen sind und zu
Verstopfungsproblemen führen, keine Angaben gemacht. Ferner
sollen der Aufzeichnungsflüssigkeit zur Erzielung der gewünsch
ten Leitfähigkeit 0,5% eines ionisierbaren Salzes wie z. B.
Glaubersalz oder Natriumchlorid zugesetzt werden. Eine Verwen
dung der bekannten Aufzeichnungsflüssigkeit für Tintenstrahl-
Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs
flüssigkeit thermische Energie verwendet wird, ist der DE-OS
29 36 241 nicht zu entnehmen.
Aus der DE-OS 31 06 208 ist eine wäßrige Tintenstrahl-Aufzeich
nungsflüssigkeit bekannt, die einen wasserlöslichen sauren Farb
stoff oder Direktfarbstoff und einen Polyalkohol enthält und be
stimmte Werte der Viskosität, der Oberflächenspannung und des
spezifischen Widerstandes hat. Die bekannte Aufzeichnungsflüs
sigkeit ist in spezieller Weise zusammensetzt, um ein Verstop
fen oder eine Korrosion der Ausstoßöffnung wegen vorhandener
Metallionen zu verhindern sowie die Lagerfähigkeit der Aufzeich
nungsflüssigkeit zu erhöhen. Es wird ausdrücklich darauf hinge
wiesen, daß diese Metallionen (wobei u. a. Natrium-, Calcium-,
Magnesium-, Eisen-, Kupfer- und Bleiionen erwähnt sind) zum Lös
lichmachen des Farbstoffs benötigt werden. Gemäß Beispiel 1 der
DE-OS 31 06 208 wird der Farbstoff mittels Dialyse in einer Fo
lie aus regenerierter Cellulose entsalzt und die erhaltene Farb
stofflösung dann filtriert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wäßrige Tinten
strahl-Aufzeichnungsflüssigkeit bereitzustellen, die selbst bei
einem hohen Farbstoffgehalt eine sehr gute Stabilität bei Ge
brauch und langzeitiger Lagerung zeigt, so daß kein Verstopfen
von Düsen oder Ausstoßöffnungen und keine Ablagerung von Fremd
stoffen auf der Oberfläche der Heizköpfe von Tintenstrahl-Auf
zeichnungsgeräten verursacht wird, und die deshalb für Tinten
strahl-Aufzeichnungssysteme verwendet werden kann, bei denen
zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie
verwendet wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für Tintenstrahl-Auf
zeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs
flüssigkeit thermische Energie verwendet wird, eine wäßrige Tin
tenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird, die aus ei
ner Lösung von 0,1 bis 20 Masse% eines wasserlöslichen Farbstof
fes besteht, wobei der Gesamtgehalt an zwei- und höherwertigen
Metallen aus der Gruppe Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen, Alu
minium und Silicium auf 20 ppm oder weniger und der Gehalt an
Magnesium auf 4 ppm oder weniger eingestellt ist.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit kann für die Aufzeich
nung auf Aufzeichnungsträgern wie z. B. Papier oder Kunststoffolien
verwendet werden.
Die Erfinder haben bei Vergleichsversuchen festgestellt, daß
bei der Entsalzung der aus der DE-OS 31 06 208 bekannten Auf
zeichnungsflüssigkeit mittels Dialyse die zwei- oder höherwer
tigen Metalle mit einem Gesamtgehalt von etwa 30% oder darüber
zurückbleiben, während mehr als 4% Magnesium verbleiben. Die
ses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, daß mittels Dialyse nur
ionisierte Metalle entfernt werden können, während Metalle wie
Eisen oder Silicium, die sich im kolloidalen Zustand befinden,
nicht entfernt werden.
Die Erfinder haben festgestellt, daß die vorstehend erwähnten
Mängel bekannter wäßriger Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkei
ten hauptsächlich durch verschiedene Verunreinigungen (organi
sche und anorganische Verbindungen, beispielsweise oberflächen
aktive Substanzen und Egalisiermittel) verursacht werden, die
in den handelsüblichen Farbstoffen, die in Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten
verwendet werden, enthalten sind. Ferner wurde
gefunden, daß meistens Ionen oder Verbindungen von zwei- und höherwertigen
Metallen, besonders von Magnesium, die in den vorstehend
erwähnten Verunreinigungen von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten sind,
für das Verstopfen von Düsen und Öff
nungen, für die Bildung von Niederschlägen während der
Lagerung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten und insbesondere für die Ablagerung
von Fremdstoffen auf Heizköpfen in Tintenstrahl-Aufzeich
nungssystemen, bei denen zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten thermische Energie verwendet
wird, verantwortlich sind.
Die Erfindung wird nachstehend näher beschrieben.
Die Grundbestandteile, aus denen die erfindungs
gemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten zusammengesetzt ist, sind
bekannt. Einer dieser Bestandteile ist ein wasserlöslicher
Farbstoff, wofür Direktfarbstoffe, saure Farbstoffe,
basische Farbstoffe und Reaktivfarbstoffe typische Bei
spiele sind. Besonders geeignete Farbstoffe als Bestand
teile der erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten, die be
friedigende Leuchtkraft, Wasserlöslichkeit, Stabilität,
Lichtechtheit und andere erforderliche Eigenschaften
aufweisen, sind zum Beispiel:
C. I. Direct Black 17, 19, 32, 51, 71, 108 und 146; C. I. Direct Blue, 6, 22, 25, 71, 86, 90, 106 und 199; C. I. Direct Red 1, 4, 17, 28 und 83; C. I. Direct Yellow 12, 24, 26 und 98; C. I. Direct Orange 34, 39, 44, 46 und 60; C. I. Direct Violet 47 und 48; C. I. Direct Brown 109; C. I. Direct Green 59; C. I. Acid Black 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112 und 118; C. I. Acid Blue 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229 und 234; C. I. Acid Red 1, 6, 32, 35, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 317 und 315; C. I. Acid Yellow 11, 17, 23, 25, 29, 42, 61 und 71; C. I. Acid Orange 7 und 19; C. I. Acid Violet 49; C. I. Basic Black 2; C. I. Basic Blue 1, 3, 5, 7, 9, 24, 25, 26, 28 und 29; C. I. Basic Red 1, 2, 9, 12, 13, 14 und 37; C. I. Basic Violet 7, 14 und 27 und C. I. Food Black 2.
C. I. Direct Black 17, 19, 32, 51, 71, 108 und 146; C. I. Direct Blue, 6, 22, 25, 71, 86, 90, 106 und 199; C. I. Direct Red 1, 4, 17, 28 und 83; C. I. Direct Yellow 12, 24, 26 und 98; C. I. Direct Orange 34, 39, 44, 46 und 60; C. I. Direct Violet 47 und 48; C. I. Direct Brown 109; C. I. Direct Green 59; C. I. Acid Black 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112 und 118; C. I. Acid Blue 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229 und 234; C. I. Acid Red 1, 6, 32, 35, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 317 und 315; C. I. Acid Yellow 11, 17, 23, 25, 29, 42, 61 und 71; C. I. Acid Orange 7 und 19; C. I. Acid Violet 49; C. I. Basic Black 2; C. I. Basic Blue 1, 3, 5, 7, 9, 24, 25, 26, 28 und 29; C. I. Basic Red 1, 2, 9, 12, 13, 14 und 37; C. I. Basic Violet 7, 14 und 27 und C. I. Food Black 2.
Solche wasserlöslichen Farbstoffe werden in bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten allgemein mit einem
Gehalt von ungefähr 0,1 bis 20 Masse%
verwendet. Gemäß der Erfindung
können diese Farbstoffe nicht nur in
dem vorstehenden Gehaltsbereich, sondern auch mit
höherem Gehalt verwendet werden. Die erfindungs
gemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit ist sogar mit solch einem hohen Farbstoffgehalt
den bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten hinsichtlich der Flüssig
keitsstabilität überlegen und bildet keinen Niederschlag.
Das wäßrige Lösungsmittel, das in der erfindungsgemäß
verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit enthalten ist,
ist Wasser oder vorzugsweise eine Mischung aus
Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel.
Wünschenswerterweise ist das hier
bei verwendete Wasser kein gewöhnliches Wasser, das ver
schiedene Ionen enthält, sondern entsalztes Wasser,
d. h., destilliertes Wasser und/oder durch
Ionenaustausch entionisiertes Wasser. Geeignete
wasserlösliche organische Lösungsmittel zur Verwen
dung in Mischung mit Wasser sind: Alkylalkohole mit 1 bis 4 C-Atomen, z. B.
Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol,
sekundäres Butanol, tertiäres Butanol und Isobutanol;
Amide, z. B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone
oder Ketoalkohole, z. B. Aceton und Diacetonalkohol;
Ether, z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylengly
kole, z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol;
Alkylenglykole, die 2 bis 6 C-Atome in der Alkylen
gruppe haben, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylen
glykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglykol,
Hexylenglykol und Diethylenglykol; Glycerin; niedere Al
kylether von Polyalkoholen, z. B. Ethylenglykolmethyl
(oder -ethyl-)ether, Diethylenglykolmethyl-(oder -ethyl-)
ether und Triethylenglykolmonomethyl-(oder -monoethyl-)
ether; N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazoli
dinon. von diesen verschiedenen Alkoholen werden Polyalko
hole wie Diethylenglykol, die die Wirkung haben, das Austrocknen der
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten zu verlangsamen, und niedere Alkylether
von Polyalkoholen wie Triethylenglykolmonomethyl-(oder
-monoethyl-)ether bevorzugt.
Der Gehalt an wasserlöslichem organischem Lösungsmittel in
der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit liegt in einem Bereich von allgemein 0 bis 95,
vorzugsweise 10 bis 80, insbesondere 20 bis 50 Masse%,
bezogen auf die Gesamtmasse der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit.
Der Wassergehalt der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird in einem weiten Bereich
gewählt, abhängig, von der Art und Zusammensetzung des
wäßrigen Lösungsmittels und den gewünschten Eigenschaften der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit,
aber er beträgt allgemein 10 bis 100, vorzugsweise 10 bis 70,
insbesondere 20 bis 70 Masse%, bezogen auf die Gesamtmasse
der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit.
Farbstoffe, die in bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten
verwendet werden, wurden ursprünglich zum Zweck der
Faserfärbung hergestellt und enthalten Zusätze, z. B. oberflä
chenaktive Mittel und Egalisiermittel und ferner verschie
denartige Verunreinigungen wie Natriumchlorid, Natrium
sulfat und Salze von Erdalkalimetallen, und es ist be
kannt, daß solche Verunreinigungen verschiedene Schwierig
keiten bei Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren
verursachen. Es wurden
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus hoch gereinigten Farbstoffen herge
stellt, in dem man die Verunreinigungen entfernte. Diese
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten waren, obwohl bei ihnen die vor
stehenden Schwierigkeiten bedeutend herabgesetzt waren,
nicht befriedigend genug bezüglich der Verhinderung der
Ablagerung von Fremdstoffen auf den Heizköpfen in Tintenstrahl-Auf
zeichnungssystemen besonders in denen, bei denen thermische
Energie zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird. Ferner wurde gefunden, daß han
delsübliche Farbstoffe beträchtliche Mengen (einige 10 bis
100 ppm) an zwei- und höherwertigen Metallen (z. B. von
Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen, Aluminium und
Silicium) in Form ihrer Ionen oder ihrer Verbindungen (z. B. kol
loidalen Oxiden und Hydroxiden enthalten und daß diese Metalle,
besonders Magnesium, die Hauptursache für die Bildung
von Ablagerungen auf der Oberfläche der Heizköpfe sind und
sehr stark die Bildung von Fremdstoffen bewirken.
Der Gesamtgehalt der vorstehenden Metalle in der erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
kann durch das folgende Verfahren eingestellt werden:
Zuerst wird ein Farbstoff aus seiner wäßrigen Lösung, in
der er mit einem gewünschten Gehalt enthalten ist, ausgefällt, indem man
Natriumsulfat hinzugibt. Der Niederschlag wird filtriert,
mit einer gesättigten wäßrigen Natriumsulfatlösung gewa
schen und getrocknet. Eine vorgeschriebene Menge des ge
trockneten Farbstoffestkörpers wird in einem wasserlösli
chen organischen Lösungsmittel gelöst, und die Lösung wird
filtriert. Es kann hierfür irgendein wasserlösliches orga
nisches Lösungsmittel verwendet werden, solange es ein
schlechtes Lösungsmittel für Natriumsulfat und ein gutes
für den Farbstoff ist. Ein optimales Lösungsmittel kann
man abhängig von der Struktur des Farbstoffes frei
wählen. Gewöhnlich sind Alkohole, Glykole und
Glykolether, wie vorstehend erwähnt, günstig. Das erhaltene
Filtrat kann nach ein- bis dreitägigem Stehen wieder
filtriert werden.
Danach wird das Filtrat, nach Zugabe einer vorgeschriebe
nen Menge Wasser, gerührt und dann durch eine Schicht
eines Kationenaustauschharzes hindurchgehen gelassen. Nötigenfalls wird
in den Effluenten ein Zusatz unter Rühren
eingemischt, um eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen. Die Gehalte an
zwei- und höherwertigen Metallen in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit werden durch
Atomabsorptionsspektroskopie oder durch Induktionsplasma
emissionsspektralanalyse bestimmt, um sicherzustellen, daß
die Gesamtgehalte nicht mehr als 20 ppm betragen, und um
die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit der Verwendung zuzuführen.
Der Magnesiumgehalt kann wie folgt eingestellt werden:
Zuerst wird ein Farbstoff aus seiner wäßrigen Lösung, in der er mit einem gewünschten
Gehalt enthalten ist, ausgefällt, indem man
Natriumsulfat hinzugibt. Dann wird der Niederschlag fil
triert, mit einer gesättigten wäßrigen Natriumsulfatlösung
gewaschen und getrocknet. Eine vorgeschriebene Menge des
getrockneten Farbstoffs wird in einem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel gelöst, und die Lösung wird fil
triert: Auch in diesem Fall kann irgendein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel verwendet werden, solange es
ein schlechtes Lösungsmittel für Natriumsulfat und ein
gutes Lösungsmittel für den Farbstoff ist. Ein optimales
Lösungsmittel kann abhängig von der Struktur des Farbstof
fes frei gewählt werden. Gewöhnlich sind Alkohole,
Glykole und Glykolether, wie vorstehend erwähnt, günstig.
Danach wird das so erhaltene Filtrat, vereinigt mit einer
vorgeschriebenen Menge Wasser, verrührt und dann durch
eine Schicht eines Kationenausstauschharzes hindurchgehen gelassen. Der
Effluent wird nach genauer pH-Einstellung 7 bis
10 Tage stehengelassen und filtriert. Dann wird dem
Filtrat nötigenfalls ein Zusatz unter Rühren zugesetzt, um
eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird dem Gebrauch zuge
führt, nachdem durch Atomabsorptionsspektroskopie oder
durch die Induktionsplasmaemissionsspektralanalyse festge
stellt worden ist, daß der Magnesiumgehalt darin nicht
mehr als 4 ppm beträgt.
In dem vorstehend beschriebenen Behandlungsverfahren,
wird durch die erste Aussalzungsbehandlung hauptsächlich
beabsichtigt, das Natriumchlorid, das eine typische Ver
unreinigung ist, die in großen Mengen in handelsüblichen
Farbstoffen enthalten ist, zu entfernen. Durch die zweite
Behandlung mit einem wasserlöslichen organischen Lösungs
mittel ist beabsichtigt, hauptsächlich das Natriumsulfat
zu entfernen, das sowohl ursprünglich in dem Farbstoff als
Verunreinigung enthalten ist, als auch in großen Mengen
der vorhergehenden Aussalzungsbehandlung zugegeben wurde.
Durch das lange Stehen des Filtrats nach der Filtration
des in dem organischen Lösungsmittel gelösten Farbstoffs
und das lange Stehen der mit einem Kationenaustauscherharz
im Falle der Einstellung des Magnesiumgehalts behandelten Flüssig
keit, jeweils gefolgt von Filtration ist beabsichtigt,
hauptsächlich die kolloidalen Stoffe, die zwei- und höher
wertige Metalle enthalten, zu entfernen bzw. kolloidales
Magnesium zu entfernen; und durch die Behandlung mit einem
Kationenaustauschharz ist beabsichtigt, zwei- und höher
wertige Metallionen, besonders Magnesiumionen, zu entfer
nen.
Die Verfahren zur Einstellung des Gehalts an zwei-
und höherwertigen Metallen und des Gehaltes an Magnesium
in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
sind nicht auf die vorstehend beschriebenen be
schränkt, und es kann irgendein anderes Verfahren angewendet
werden, das es erlaubt, die Ionen oder kolloidale Verbin
dungen der zwei- und höherwertigen Metalle, besonders
Ionen oder kolloidale Verbindungen von Magnesium, zu ent
fernen. Solch andere Verfahren können zum Beispiel Belüf
tung, Sedimentation unter Verwendung eines Flockungsmit
tels, Fitration, Entkalkung und Elektrolyse sein.
Neben den Verunreinigungen, die in den Farbstoffen enthal
ten sind, werden diejenigen, die im Wasser enthalten sind,
als Quellen der Verunreinigung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten mit Ionen oder
Verbindungen von zwei- und höherwertigen Metallen, beson
ders Ionen oder Verbindungen von Magnesium, angesehen.
Diese Verunreinigungen können unter Verwendung von destillier
tem Wasser, entsalztem Wasser oder von beidem vermieden
werden. Die größte Quelle der Verschmutzung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten mit
zwei- und höherwertigen Metallen, besonders Magnesium,
sind Verunreinigungen, die in den zu verwendenden Farb
stoffen enthalten sind. Besonders, wenn die verwendeten
Farbstoffe ungereinigte handelsübliche Produkte sind, sind
oft bemerkenswert große Mengen solcher Metalle in den
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten. Zum Beispiel zeigt die Analyse Gehalte
in Höhe von mehreren 1000 ppm dieser Verunreinigungen in
bestimmten Farbstoffpulvern.
Während sich die vorstehende Beschreibung hauptsächlich
mit der Beseitigung von zwei- und höherwertigen Metallen,
besonders Magnesium, die in Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten sind, befaßt,
ist es in der Praxis wünschenswert, sie gleichzeitig mit
verschiedenen anderen anorganischen Salzen wie Natrium
chlorid und Natriumsulfat zu entfernen.
Neben den vorstehend beschriebenen Grundbestandeilen kann die
erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nötigenfalls
verschiedene bekannte Zusätze
wie ein Dispergiermittel, eine kationi
sche, anionische oder nichtionische oberflächenaktive
Substanz einen Viskositätsmodifizierer (z. B. Polyvinylalko
hol, eine Celluloseverbindung oder einige andere wasserlösliche
Harze), Oberflächenspannungsmodifizierer (z. B. Diethanol
amin oder Triethanolamin), pH-Modifizierungsmittel (z. B.
eine Pufferlösung) und ein Schimmelverhütungsmittel, enthalten.
Thermische Eigenschaf
ten der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten (z. B. spezifische Wärme, Wärmeausdehnungs
koeffizient und Wärmeleitfähigkeit) werden je nach Fall konditio
niert.
Die erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, hergestellt wie vorstehend be
schrieben, ist hinsichtlich der Aufzeichnungseigenschaften
herausragend und ausgewogen. Zu diesen gehören: Signalsansprache, Stabilität
der Tröpfchenbildung, Ausstoßstabilität, Verarbeitbarkeit
bei dauernder Aufzeichnung während vieler Stunden und
Ausstoßstabilität nach einer langen Unterbrechung),
Lagerungsbeständigkeit, Fixierung auf Aufzeichnungsträgern,
und Licht- und Witterungsbeständigkeit der resultierenden auf
gezeichneten Bilder.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte
wäßrige Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird erfin
dungsgemäß für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme
verwendet, bei denen thermishe Energie zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird und worin die Bildung von Abla
gerungen aus Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten höchst unerwünscht ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
In diesen Beispielen sind Anteile und Prozente
jeweils auf die Masse bezogen.
Natriumsulfat wurde einer gesättigten wäßrigen Lösung
eines handelsüblichen Farbstoffs (C. I. Direct Yellow 50)
unter Rühren zugesetzt, um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag
wurde filtriert, mit einer gesättigten Lösung von Natrium
sulfat in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Dieser
getrocknete Feststoff wurde in solch einer vorgeschriebe
nen Menge ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in
der herzustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% beträgt, und wurde in einer
Mischung aus Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1)
gelöst. Diese wäßrige Lösung wurde unter Druck durch ein
PTFE-Filter mit einem durchschnittlichen Po
rendurchmesser von 1 µm filtriert. Das Filtrat wurde in einen
Kunststoffbehälter eingewogen, in einem kalten, dunklen
Raum 3 Tage lang stehen gelassen, und wieder durch ein
PTFE-Filter filtriert (durchschnittlicher Porendurchmes
ser 1 µm).
Dann wurden 60 Teile Wasser zu 40 Teilen des Filtrats
unter Rühren hinzugegeben, wobei die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit entstand. Diese
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde durch eine Schicht eines Kationenaustauschhar
zes vom Acrylsäuretyp mit Carboxylgruppen als
Ionenaustauschgruppen hindurchgehen gelassen. Der Effluent wurde mit einer wäßrigen 0,1 n
Natronlauge auf pH 9,8 eingestellt und auf den Gesamtge
halt an zwei- und höherwertigen Metallen durch Induktions
plasmaemissionsspektralanalyse geprüft. Der gefundene
Gehalt war 20 ppm. Die Prüfung der folgenden Eigenschaften T 1 bis T 5
der so erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit erfolgte unter Verwen
dung eines Aufzeichnungsgerätes mit Tröpfchenanforderung
(für T 2 bis T 5), das mit Mehrfachköpfen ausgestattet war
(Durchmesser der Austrittsdüsen 35 µm, Widerstand des
wärmeerzeugenden Widerstands 150 Ω, Betriebsspannung 30
V, Frequenz 2 kHz), das die Aufzeichnung mit Tintentröpf
chen durchführte, die unter Einwirkung von thermischer Ener
gie auf die darin eingefüllten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ausgetrieben wurden.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde in allen Eigenschaften T 1 bis T 5 für gut
befunden.
- T 1: Langzeitstabilität: Proben der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurden in Kunststoffbeutel eingeschlossen und 6 Monate lang bei Temperaturen von -30°C oder 60°C gelagert. In beiden Fällen wurden weder unlösliche Teile noch Änderungen in physikalischen Eigen schaften, einschließlich der Farbe, beobachtet.
- T 2: Ausstoßstabilität: Das Ausstoßen wurde 24 h lang kontinuierlich in Atmosphären von Raumtemperatur, von 5°C oder von 40°C betrieben. Unter allen Bedingungen konnte eine Aufzeichnung von hoher Qualität während des Arbeitsganges stetig fortgesetzt werden.
- T 3: Ansprechen des Tröpfchenausstoßes. Das Ausstoßen wurde in Zeitabständen von 2 s, auch nach zweimonatigem Stehenlassen einer Probe der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, durchgeführt. In beiden Fäl len wurden keine der Öffnungen verstopft, und die Bilder wurden gleichmäßig und stetig aufgezeichnet.
- T 4 Qualität der aufgezeichneten Bilder: Bilder, die auf Aufzeichnungsträgern in Form von zwei Papierarten hoher Qualität, einem Papier mittlerer Qualität und einem unbeschichteten Papier (Filterpapier) aufgezeichnet wurden, waren von hoher optischer Dichte und Klarheit, und die prozentuale Abnahme der optischen Dichte betrug bis zu 1% nach 6-monatiger Bestrahlung mit Raum licht.
- T 5: Fixierbarkeit auf verschiedenen Aufzeichnungsträgern: Es wurde ein Bild auf jedes der Aufzeichnungsträger, die bei T 4 erwähnt wurden, aufgezeichnet und 15 s später mit einem Finger verwischt, und die Abweichung und das Verwischen des Bildes wurde überprüft. Auf jedem der Aufzeichnungsträger wurde weder Abweichung noch Verwischen beobachtet. Somit zeigt die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit überlegene Fixierbar keit.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1a wurden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten
aus nachstehend in Tabelle 1a gezeigten handelsüblichen
Farbstoffen hergestellt und auf die Eigenschaften
T 1 bis T 5 geprüft. Alle Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ergaben überlegene Ergeb
nisse, ähnlich wie in Beispiel 1a.
Es wurden Kopien einer Farbfotografie unter Verwendung von
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten der Beispiele 2a, 3a, 4a und 5a entsprechend als
gelbe, magentafarbene, cyanfarbene und schwarze Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten,
und mit Hilfe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes, das in
den Beispielen 2a bis 5a verwendet wurde, geprüft. Das
erhaltene Bild war in jeder Farbe lichtstark und gut in
der Farbwiedergabe.
Natriumsulfat wurde unter Rühren zu einer gesättigten
wäßrigen Lösung desselben Farbstoffes (C. I. Direct Yellow
50), wie in Beispiel 1a verwendet, hinzugegeben, um den
Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde fil
triert, mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat in
reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrocknete
Feststoff wurde in solch vorgeschriebener Menge ausgewo
gen, daß der Farbstoffgehalt in der herzustellenden
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und wurde in einer Mischung von Ethylenglykol
und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese Lösung wurde
unter Druck durch ein PTFE-Filter (durchschnittlicher
Porendurchmesser 1 µm) filtriert. Danach wurden 60% Wasser
zu 40% des Filtrats zur Herstellung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit zugegeben.
Der Gehalt an zwei- und höherwertigen Metallen in dieser
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit betrug 30 ppm, wie durch Atomabsorptionsspektroskopie
gemessen wurde. Die Eigenschaften T 1 bis T 5 dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1a
untersucht. Bei T 1 traten unlösliche Teile in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
nach deren einmonatiger Lagerung auf. Bei T 2 hörte der
Ausstoß der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit häufig auf, weshalb eine Änderung
(Steigerung) der Betriebsspannung erforderlich war. Bei
mikroskopischer Betrachtung der Oberfläche eines Heiz
kopfes sah man eine braune Ablagerung, die darauf haftete.
Bei T 3 verursachte die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach einmonatigem Stehenlas
sen Düsenverstopfung, und es wurde gefunden, daß das Aus
stoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit instabil war.
Ferner wurden aus dem vorstehenden ursprünglichen Farb
stoff zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten unter Befolgung der Behandlungsverfahren
von Beispiel 1a hergestellt, außer daß die Behandlung des
Stehenlassens bei einer der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten und die Kationenaus
tauschbehandlung bei der anderen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit ausgelassen wurde.
Der Gesamtgehalt an zwei- und höherwertigen Metallen wurde
zu 23 ppm in der ersteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit und zu 25 ppm in der
letzteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit gefunden. Ergebnisse der gleichen T 1- bis
T 5-Tests zeigten, daß diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten in diesen Betriebs
eigenschaften der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit des Beispiels 1a unterlegen waren,
d. h. der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, die ohne Auslassen eines der Behandlungs
schritte des Beispiels 1a hergestellt wurde.
Natriumsulfat wurde zu einer gesättigten wäßrigen Lösung
eines handelsüblichen Farbstoffs (Direct Yellow 50)
unter Rühren zugegeben,
um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde
filtriert mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat,
in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrockne
te Farbstoff wurde in einer solchen vorgeschriebenen
Menge ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in der
herzustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und in einer
Mischung von Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1)
gelöst. Diese wäßrige Lösung wurde unter Druck durch ein
PTFE-Filter (durchschnittlicher Porendurchmesser 1 µm)
filtriert, und 60 Teile Wasser wurden zu 40 Teilen des Filtrats
unter Rühren zugegeben, um die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit zu ergeben. Diese
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde durch eine Schicht des in Beispiel 1a verwendeten Kationenaustauschharzes
geleitet. Der
Effluent wurde mit wäßriger 0,1 n Natronlauge auf
pH 9,8 eingestellt, 10 Tage lang in einem Kunststoffbehäl
ter stehengelassen und wieder unter Druck durch ein
PTFE-Filter (durchschnittlicher Porendurchmesser 1 µm) fil
triert. So wurde eine erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit hergestellt. Der
Magnesiumgehalt in dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit betrug 3,8 ppm, wie durch
Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wurde.
Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde in der gleichen Weise auf die Eigen
schaften T 1 bis T 5 geprüft, wie in Beispiel 1a, was ähn
lich gute Ergebnisse ergab. In den Tests auf T 4 und T 5
wurde die Aufzeichnung auf die gleichen Aufzeichnungsträger,
wie in Beispiel 1a verwendet, durchgeführt.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1b, wurden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten
aus handelsüblichen Farbstoffen, die nachstehend in Tabel
le 1b gezeigt sind hergestellt und auf die Eigen
schaften T 1 bis T 5 geprüft. Alle Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ergaben überlegene
Ergebnisse, ähnlich Beispiel 1b.
Es wurden Kopien einer Farbfotografie hergestellt, unter
Verwendung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus den Beispielen 2b, 3b, 4b und 5b
als gelbe, magentafarbene, cyanfarbene bzw. schwarze Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten
und mit Hilfe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes,
das in den Beispielen 2b bis 5b verwendet wurde. Das
erhaltene Bild war lichtstark in jeder Farbe und gut in
der Farbwiedergabe.
Es wurde Natriumsulfat unter Rühren zu einer gesättigten
wäßrigen Lösung des gleichen Farbstoffes (Direct
Yellow 50), wie in Beispiel 1b verwendet, zugegeben, um
den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde fil
triert, mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat in
reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrocknete
Feststoff wurde in solch einer vorgeschriebenen Menge
ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in der her
zustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und in einer Mischung aus
Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese
Lösung wurde unter Druck durch ein PTFE-Filter (mittlerer
Porendurchmesser 1 µm) filtriert. Danach wurden 60% Wasser
zu 40% des Filtrats zugegeben, um die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen.
Der Magnesiumgehalt in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit war 6,1 ppm, wie durch
Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wurde. Die Eigen
schaften T 1 bis T 5 dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurden in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1b untersucht. Bei T 1 traten unlös
liche Teile in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach deren einmonatiger Lagerung
auf. Bei T 2 hörte das Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit häufig auf, was
eine Änderung (Steigerung) der Betriebsspannung erforder
te. Bei mikroskopischer Beobachtung der Oberfläche eines
Heizkopfes sah man eine braune Ablagerung, die darauf
haftete. Bei T 3 verursachte einmonatiges Stehenlassen der
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit Düsenverstopfung, und es wurde gefunden, daß das
Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit instabil war.
Ferner wurden aus dem vorstehenden ursprünglichen Farb
stoff zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten hergestellt, indem man bloß die Katio
nenaustauschbehandlung bzw. elektrostatische Behandlung
der vorstehenden Behandlung hinzufügte. Der Magnesiumge
hatl wurde zu 4,8 ppm in der ersteeren und zu 5,1 ppm in
der letzteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit gefunden. Ergebnisse der gleichen
Tests auf T 1 bis T 5 zeigten, daß die Betriebseigenschaften
dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit für den praktischen Gebrauch unge
nügend waren, obwohl gefunden wurde, daß sie in gewissem
Maße verbessert wurden, wenn sie mit denen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit
verglichen wurden, die keiner der vorstehenden Zusatzbe
handlungen ausgesetzt wurde.
Claims (3)
1. Verwendung einer wäßrigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssig
keit, bestehend aus einer Lösung von 0,1 bis 20 Masse% eines
wasserlöslichen Farbstoffs, wobei der Gesamtgehalt an zwei- und
höherwertigen Metallen aus der Gruppe Calcium, Magnesium, Man
gan, Eisen, Aluminium und Silicium auf 20 ppm oder weniger und
der Gehalt an Magnesium auf 4 ppm oder weniger eingestellt ist,
für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen
der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie verwendet wird.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lösung eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen orga
nischen Lösungsmittel enthält.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Wasser destilliertes Wasser und/oder durch Ionen
austausch entionisiertes Wasser ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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