DE3850449T2 - Tintenzusammensetzung. - Google Patents
Tintenzusammensetzung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Tintenzusammensetzungen gerichtet, und insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf spezifische Zusammensetzungen gerichtet, die in Tintenstrahldrucksystemen verwendbar sind. Entsprechend werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wäßrige Tintenzusammensetzungen bereitgestellt, die verschiedene Farbstoffe, die in dem gewählten Lösungsmittel löslich und im wesentlichen in Wasser unlöslich sind, umfassen. Daher umfassen die Tintenzusammensetzungen in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Wasser, spezifische organische Lösungsmittel einschließlich Sulfolan® und spiritlösliche Farbstoffe, die in den vorgenannten Lösungsmitteln löslich und im wesentlichen unlöslich in Wasser sind. Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zu der Tatsache, daß sie verbesserte Eigenschaften besitzen, die im nachfolgenden aufgezeigt werden, wie hervorragende Wasserechtheit, verwendbar in verschiedenen Bilderzeugungs- und Druckverfahren, einschließlich thermischer Tintenstrahl- oder Blasenstrahl (bubble jet) - verfahren, worin die Tinte auf ihre Siedetemperatur erwärmt wird, wodurch die Injektion einer Blase ermöglicht wird; Quellenangabe: US-A-4 243 994, 4 325 735 und 4 396 429 und GB-A-2 007 162 und 2 060 499.
- Zusammensetzungen, die in Tintenstrahldrucksystemen verwendbar sind, sind gut bekannt, und enthalten gewöhnlich wasserlösliche Farbstoffe. So ist z. B. in der US-A-3 846 141 eine Tintenzusammensetzung offenbart, die beim Strahldrucken verwendbar ist, und die eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Farbstoffes und ein feuchthaltendes Material, gebildet aus einem Gemisch eines niederen Alkoxytriglycols und mindestens einer anderen Verbindung bestehend aus einem Polyethylenglycol, einem niederen Alkylether von Diethylenglycol oder Glycerol, umfaßt. Das Feuchthaltemittelsystem, das in diesem Patent offenbart ist, verhindert oder minimiert im wesentlichen das oberflächliche Austrocknen der Drucktinte in der Auslauföffnung oder Düse während dem Stillstand des Druckers, wenn der Drucker z. B. nicht in Betrieb ist. Wie weiterhin in diesem Patent offenbart, schließt die prinzipielle Bilderzeugungstechnik beim Strahldrucken die Verwendung einer oder mehrerer Tintenstrahlanordnungen ein, die zu einer unter Druck stehenden Tintenquelle verbunden sind. Jede einzelne Tintenstrahlanordnung umfaßt eine sehr kleine Auslauföffnung, gewöhnlich mit einem Durchmesser von 60 um, der durch eine magnetorestriktive piezoelektrische Vorrichtung Energie zugeführt wird, um einen kontinuierlichen Strom von gleichförmigen Tintentröpfchen mit einer Rate von 33 bis 75 kHz zu emittieren. Dieser Strom von Tröpfchen wird günstigerweise auf die Oberfläche einer sich bewegenden Bahn aus z. B. Papier gerichtet und so gesteuert, daß gedruckte Zeichen in Erwiderung auf Videosignale, erhalten von einem elektronischen Zeichengenerator, und in Erwiderung auf ein elektrostatisches Ablenkungssystem gebildet werden.
- Weiterhin werden in der US-A-4 295 889 flüssige Tintenzusammensetzungen für Aufzeichnungen und insbesondere flüssige Zusammensetzungen zur Verwendung in einem Aufzeichnungssystem beschrieben, worin der flüssige Bestandteil für die Aufzeichnung aus einer kleinen Auslauföffnung in Form eines Tröpfchens herausgespritzt wird. Entsprechend der Offenbarung dieses Patentes umfaßt die flüssige Zusammensetzung für die Aufzeichnung einen Bestandteil der allgemeinen Formel (A), wie in Spalte 3, beginnend mit Zeile 30 beschrieben, oder eine Verbindung der allgemeinen Formel (B), wie in Spalte 3, beginnend mit Zeile 47 beschrieben, wobei diese Bestandteile als Farbstoffbestandteile beschrieben sind, siehe Spalte 4, Zeile 28. Beispiele für zahlreiche Farbstoffe sind z. B. beginnend mit Spalte 4, Zeile 51 aufgeführt, und setzen sich bis Spalte 42 fort. In Spalte 43, beginnend mit Zeile 29 des '889 Patentes werden Beispiele für wasserlösliche organische Lösungsmittel offenbart, die als Trägerbestandteil zusammen mit Wasser verwendbar sind, wobei diese Lösungsmittel Alkylenglycole umfassen, die 2 bis 6 Kohlenstoffatome im Alkylenteil enthalten, und weiterhin wird in Spalte 44, beginnend mit Zeile 8 dargelegt, daß die Eigenschaften des Flüssigentwicklers weiterhin durch Zugabe von Additiven, welche Stickstoff enthaltende Verbindungen wie 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, siehe Spalte 44, Zeile 22, umfassen, verbessert werden können. Andere Patente, die ähnliche Lehren enthalten, umfassen US-A-4 325 735, 4 395 287, 4 395 288 und 4 396 429. In diesen Quellenangaben werden jedoch keine Tintenzusammensetzungen, die spiritlösliche Farbstoffe mit z. B. einer höheren Löslichkeit in verschiedenen nichtflüchtigen organischen Lösungsmitteln als in Wasser enthalten, wobei das Verkleben der Tinte, hauptsächlich verursacht aufgrund der Verdampfung von Wasser, vermieden wird, offenbart. Daher wird mit den Tinten der vorliegenden Erfindung das Verkleben der Tinte vermieden und andere Vorteile sind erreichbar, insbesondere wegen der z. B. im wesentlichen geringen Wasserlöslichkeit oder Wasserunlöslichkeit der spiritlöslichen Farbstoffe, die z. B. verbesserte Eigenschaften bezüglich der Wasserechtheit ermöglichen, verglichen mit Tinten, worin typische wasserlösliche Säurefarbstoffe und Direktfarbstoffe ausgewählt werden. Weiterhin gestattet die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit den spiritlöslichen Farbstoffen die Anwesenheit von größeren Mengen der organischen Lösungsmittelphase in den vorhergenannten Tinten, z. B. bis zu 80%, wodurch diese Tinten im wesentlichen verträglicher mit typischen transparenten Materialien gemacht werden.
- Ebenfalls werden in der US-A-4 279 653 Tintenstrahlzusammensetzungen offenbart, die wasserlösliche Netzmittel, einen wasserlöslichen Farbstoff und ein Sauerstoffabsorptionsmittel enthalten. Ahnlich beschreibt die US-A-4 196 007 eine Tintenstrahlzusammensetzung zum Drucken, die eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Farbstoffes und ein Feuchthaltemittel, das aus mindestens einer wasserlöslichen ungesättigten Verbindung besteht, enthält. Weiterhin werden in der US-A-4 267 088 Überzüge offenbart, die insbesondere als Tinten für Kennzeichnungen verwendbar sind, worin ein Epichlorhydrin-modifiziertes Polyethylenimin und ein Ethylenoxid-modifiziertes Polyethylenimin in einer wäßrigen Lösung ausgewählt sind. Andere Patente von Interesse sind US-A-4 101 329, 4 290 072, 4 383 859, 4 235 773, 4 279 814, 4 443 371, 4 286 989, 4 299 630, 4 167 393, 3 864 296, 4 238 234, 3 234 025, 4 520 143, 3 920 855 und 4 182 612.
- Zusätzlich sind in der US-A- 4 197 135 Tintenzusammensetzungen mit verbesserter Wasserechtheit offenbart, die mindestens einen wasserlöslichen Farbstoff und ein Polyamin mit 7 oder mehr Stickstoffatomen pro Molekül umfassen. Insbesondere wird in diesem Patent eine Tintenzusammensetzung beschrieben, die eine wäßrige Lösung von mindestens einem wasserlöslichen Farbstoff und etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% eines Polyamins mit 7 oder mehr Stickstoffatomen pro Molekül umfaßt, und worin die Zusammensetzung einen pH von 8 oder mehr besitzt. In Spalte 1 dieses Patentes, beginnend mit Zeile 61, wird darauf hingewiesen, daß in den bevorzugten Polyaminen der Wasserstoff der primären Amingruppe entweder durch eine Methyl- oder eine Hydroxyethylgruppe ersetzt ist. Beispiele für ausgewählte vollständig substituierte Polyamine sind dargestellt in Spalte 2 des '135 Patentes, beginnend mit Zeile 40.
- Weiterhin werden in der US-A-4 659 382 Tintenzusammensetzungen offenbart, die hydroxylierte Polyethylenimine, Farbstoffe und Wasser umfassen. Insbesondere werden in diesem Patent Tinten mit einer größeren Menge an Wasser, einem hydroxyethylierten Polyethylenimin-Polymer und einem Farbstoffbestandteil beschrieben, worin das Polymer 65 bis 80 Gew.-% Hydroxyethylgruppen enthält. Zusätzlich werden in der US-A-4 664 708 Tintenzusammensetzungen dargestellt, welche Wasser und einen polymeren Farbstoff, umfassend wasserlösliche Polymere mit daran kovalent gebundenen hochstabilen Chromophoren, umfassen. Besonders werden in diesem Patent Tinten mit einer größeren Menge an Wasser und einem polymeren Farbstoff, umfassend das Reaktionsprodukt eines wasserlöslichen Polymers mit einem reaktiven Farbstoff, beschrieben.
- Die DE-A-3 410 855 offenbart eine Tinte, welche einen Farbstoff umfaßt, der in einem flüssigen Medium gelöst ist, welches umfaßt: Polyethylenglycol oder Polyethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycol oder Sulfolan, N-Methyl-2-pyrrolidon und Wasser. Ähnliche Tinten werden in Patent Abstracts of Japan, Band 5, Nr. 160, 6. Oktober 1981; Band 5, Nr. 160, 15. Oktober 1981; Band 9, Nr. 278, 6. November 1985 und Band 11, Nr. 63, 26. Februar 1987 offenbart. Alle diese Offenbarungen sind unzureichend, um die spezifischen Lösungsmittel zu offenbaren, die dieser Erfindung zugrundeliegen, und um den Farbstoff insofern zu charakterisieren, als daß er nur in dem Lösungsmittel, und praktisch nicht in Wasser löslich ist.
- Obwohl viele der oben genannten Zusammensetzungen für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, besteht weiterhin ein Bedarf an anderen Tintenzusammensetzungen. Besonders besteht ein Bedarf an Zusammensetzungen für Tintenstrahlverfahren mit hervorragenden Eigenschaften bezüglich der Wasserechtheit, und worin z. B. die ausgewählten Farbstoffe eher in Lösung zurückgehalten werden, als daß sie feste Niederschläge bilden, was ansonsten ein Verkleben der Tintenstrahldüsen hervorrufen würde. Zusätzlich besteht ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen mit hervorragenden Farbintensitäten, und worin z. B. die Menge der ausgewählten Farbstoffe verringert werden kann. Zum Beispiel werden mit den Tinten der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen nur etwa 1% an Farbstoff benötigt, verglichen mit etwa 3 bis 5% an Direktfarbstoffen entsprechend dem Stand der Technik. Weiterhin besteht ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen, worin die Wasserechtheit mehr als etwa 80% beträgt. Ebenfalls besitzen die Tinten der vorliegenden Erfindung andere erwünschte Eigenschaften, welche akzeptable Viskositätsparameter, geeignete Oberflächenspannungswerte und hervorragende Farbintensität, insbesondere bezüglich der schwarzen Tinten, umfassen, wobei diese Tinten das Zurückhalten der Farbstoffmoleküle darin ermöglichen, wobei die Bildung eines festen Niederschlags und das unerwünschte Verkleben der Tintenstrahldüsen vermieden wird. Andere wichtige Eigenschaften in Zusammenhang mit den Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen das Ermöglichen der Bildung einer permanenten Transparenz (permanent transparency formation) und die weiterbestehende Löslichkeit der Tinten, welche die Löslichkeit nach dem Verdampfen des darin enthaltenen Wassers umfaßt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Tintenzusammensetzungen bereitzustellen, welche die oben genannten Probleme überwinden.
- Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung Tintenzusammensetzungen zum Strahldrucken bereit, welche wie in den anliegenden Ansprüchen beansprucht sind.
- Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen daher Wasser, welches in einer Menge von 10 bis 90% eines Gemisches aus Wasser mit einem organischen Lösungsmittel, bestehend aus Tetramethylensulfon, 1,1,3,3- Tetramethylharnstoff, 3-Methylsulfolan oder Gemischen davon, mit der wahlweisen Zugabe von N-Methylpyrrolidon, anwesend ist. Das organische Lösungsmittel besitzt einen permanent darin gelösten spiritlöslichen Farbstoff, welcher schwarz, gelb, cyan, magenta oder braun gefärbt ist, wobei der Farbstoff im wesentlichen unlöslich in Wasser ist.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Tintenzusammensetzung Wasser, gemischt mit 10 bis 90 Gew.-% des Gemisches des organischen Lösungsmittels Tetramethylensulfon (handelsüblich erhältlich als Sulfolan®), und 0,5 bis 5 Gew.-% des Gemisches eines spiritlöslichen Farbstoffbestandteils, der schwarz, cyan, magenta, braun oder gelb gefärbt ist, worin der Farbstoff im wesentlichen in dem Sulfolan® löslich ist, und im wesentlichen unlöslich in Wasser ist. Zusätzlich können die Tinten der vorliegenden Erfindung 10 bis 90 Gew.-% Wasser, 90 bis 10 Gew.-% mindestens eines der spezifizierten organischen Lösungsmittel und 0,5 bis 5 Gew.-% des Wasser/Lösungsmittel-Gemisches eines spiritlöslichen Farbstoffes umfassen. Eine spezifisch bevorzugte Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gemisch aus 60 Gew.-% Wasser mit 40 Gew.-% des organischen Lösungsmittels Tetramethylensulfon und, als zusätzlichen Bestandteil 0,5 bis 5 Gew.-% des Gemisches eines spiritlöslichen Farbstoffes. Wenn Gemische von Lösungsmitteln ausgewählt werden, können gewöhnlich Gemische der spezifizierten Sulfolane® oder Gemische von Sulfolanen® mit N-Methylpyrrolidon verwendet werden. Lösungsmittelgemische umfassen wirksame Mengen an Bestandteilen, z. B. kann zwischen 20 bis 30 Gew.-% eines ersten Lösungsmittels und 10 bis 15 Gew.-% eines zweiten oder dritten Lösungsmittels ausgewählt werden.
- Die spezifizierten Lösungsmittel, welche für die Tinten der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, besitzen wichtige Merkmale wie vollständige Verträglichkeit mit Wasser, gewünschte Dampfdrücke, d. h. z. B. weniger als 0,1 mm Quecksilbersäule, geringe Giftigkeit, gewünschte intrinsische Viskositäten, z. B. weniger als etwa 10 cP, hohe Oberflächenspannungswerte, welche z. B. 30 dyn/cm überschreiten und hohe Löslichkeit für die im wesentlichen vollständige Lösung der Farbstoffbestandteile. Die organischen Lösungsmittel liegen gewöhnlich in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% vor. Ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel ist Tetramethylensulfon, da es viele gewünschte Eigenschaften, einschließlich einer im wesentlichen Ungiftigkeit, besitzt.
- Gewöhnlich werden in die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Farbstoffe eingebracht, die im wesentlichen oder vollständig in dem organischen Lösungsmittel löslich sind, und die im wesentlichen unlöslich in Wasser sind. Daher haben die spiritlöslichen Farbstoffe z. B. eine Löslichkeit von mindestens 2 g pro 100 ml in dem organischen Lösungsmittel. Im Gegensatz dazu ist die Löslichkeit der ausgewählten Farbstoffe für die Tinten der vorliegenden Erfindung in Wasser minimal, und sie beträgt höchstens etwa 1 g pro 100 ml. In den meisten Fällen besitzen die Farbstoffe für die Tinten der vorliegenden Erfindung keine Löslichkeit in Wasser. Entsprechend sind spezifische spiritlösliche Farbstoffe zum Einbringen in die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Orasol Black RL oder Intraplast Black RL/Solvent Black 29, Lapranol Black BR, Savinyl Black RLS, Orasol Black RLP und Neozapon Black; lösliche gelbe Farbstoffe einschließlich Savinyl Yellow 2 RLS, Savinyl Yellow RLSN, Intraplast Yellow 2GLN, Neozapon Yellow 081, Neozapon Yellow 141, Levaderm Lemon Yellow, Zapon Fast Yellow CGR, Aizen Fast Yellow CGNH, Zapon Yellow 100, Zapon Yellow 157 und Savinyl Yellow RLS; Magenta-Farbstoffe wie Neozapon Red 492, Direct Brilliant Pink B, Savinyl Pink 6 BLS, Savinyl Red 3 BLS, Orasol Red 2 BL, Intraplast Red G (Orasol Red), Savinyl Red BLSN, Savinyl Scarlet RLS, Savinyl Fire Red 3GLS und Zapon Red 335; Cyan-Farbstoffe Orasol Blue 2 GLN, Neozapon Blue 807, Savinyl Blue RLS, Savinyl Blue GLS, Orasol Blue GN und Losol Blue; Braun-Farbstoffe einschließlich Zapon Brown 187 und Savinyl Brown GLS. Beispiele für bevorzugte Farbstoffe sind Orasol Black RL, Savinyl Black RLS, Direkt Brilliant Pinkt B, Savinyl Yellow RLS, Intraplast Yellow 2 GLN (Solvent Yellow 88) und Orasol Blue GN.
- Die zuvor genannten Farbstoffe werden den Tintenzusammensetzungen in effektiven Mengen zugegeben. Daher werden z. B. 0,5 bis 5 Gew.-% des Wasser/Lösungsmittel-Gemisches und bevorzugt 1 bis 2 Gew.-% des Farbstoffbestandteils ausgewählt.
- Andere Mengen an Farbstoffbestandteilen können verwendet werden, abhängig z. B. von der gewünschten Farbintensität, der Verfügbarkeit der Farbstoffe, deren Kosten, deren giftigen Eigenschaften und deren Löslichkeit in dem ausgewählten organischen Lösungsmittel.
- Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten Wasser, bevorzugt destilliertes Wasser, gewöhnlich in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% des Wasser/Lösungsmittel-Gemisches und bevorzugt in einer Menge von 30 bis 60 Gew.-%. Eine andere bevorzugte Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt 60 bis 70 Gew.-% Wasser, gemischt mit 30 bis 40 Gew.-% des Sulfolan®-Lösungsmittels, wobei dieser Zusammensetzung 0,5 bis 5 Gew.-% der Mischung eines spiritlöslichen Farbstoffes zugegeben werden. Weiterhin können bezüglich der zuvor genannten Tintenzusammensetzungen Gemische aus Lösungsmitteln ausgewählt werden, umfassend z. B. 10 bis 15 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und 25 Gew.-% Sulfolane®, wobei die Tinten 65 Gew.-% Wasser enthalten, wenn 10 Gew.-% des Pyrrolidons zugegen sind.
- Mit den Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wird der Farbstoff permanent in dem Tintengemisch zurückgehalten, und daher entstehen keine festen Abscheidungen des Farbstoffes, wodurch im wesentlichen all die Probleme eliminiert werden, die im Zusammenhang mit dem unerwünschten Verkleben der Tinte auftreten. Zusätzlich besitzen viele Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung andere wichtige Eigenschaften, einschließlich einer Wasserechtheit von 80 bis 95%, einem pH von 4 bis 7, einer Oberflächenspannung von 30 bis 60 dyn/cm und einer Viskosität von 3 bis 5 cP. Bilder mit akzeptabler Farbintensität und hervorragender Auflösung werden erhalten, wenn diese Tinten in einem Verfahren, welches einen Tintenstrahl zur Erzeugung von Zeichen verwendet, verwendet werden.
- Zusätzliche Bestandteile in Mengen von 5 bis 15 Gew.-% des Wasser/Lösungsmittel-Gemisches können den Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zugegeben werden, so wie oberflächenaktive Mittel wie Polyethoxyalkohol, Biozide, Komplexbildner wie Natriumsalze von Ethylendiamintetraessigsäure und Pufferlösungen. Bezüglich der oberflächenaktiven Mittel kann z. B. aus Polyethylenderivaten von langkettigen Alkylaminen, Alkoholen, Alkylphenolen und Fettsäureestern ausgewählt werden. Beispiele für Biozide sind Dowcide, und Beispiele für Pufferlösungen umfassen Ammoniumacetat/Aluminiumhydroxid und dergleichen. Jedoch ist es bei den Tinten der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß keine oberflächenaktiven Mittel oder Komplexbildner zugegeben werden.
- Die Zubereitung der hierin beschriebenen Tintenzusammensetzungen wird durch einfaches Vermischen der Bestandteile, umfassend Wasser, das organische Lösungsmittel und die Farbstoffbestandteile durchgeführt. In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Tintenzusammensetzungen z. B. durch Auflösen einer ausreichenden Menge an Farbstoff zu einer im wesentlichen gesättigten Lösung eines organischen Lösungsmittels hergestellt. Danach wird die Lösung bei Raumtemperatur gemischt, worauf eine Filtration, z. B. unter Verwendung eines 3 um-Filters folgt, um unlösliche Verunreinigungen und ungelöstes Farbstoffmaterial zu entfernen. Danach wird die fertige Tintenzusammensetzung durch einfache Zugabe einer entsprechenden Menge an destilliertem Wasser und reinem Lösungsmittel, wie Sulfolan® zubereitet, was zu einer Tinte führt, die bevorzugt 2 Gew.-% des Farbstoffes und 98 Gew.-% eines 40 : 60-Gemisches aus Lösungsmittel:Wasser enthält. Andere ähnliche Verfahren zur Herstellung können gewählt werden, welche speziell das Mischen von Wasser mit dem Lösungsmittel, gefolgt von der Zugabe des spiritlöslichen Farbstoffes, und das Mischen von Wasser mit Lösungsmittelgemischen, gefolgt von der Zugabe eines spiritlöslichen Farbstoffes umfassen. Es können wasserlösliche Farbstoffe, welche in spiritlösliche Farbstoffe umgewandelt worden sind, gewählt werden, mit Verweis auf den Magenta-Farbstoff, der in Verarbeitungsbeispiel II dargestellt ist. Zusätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung von Transparentfolien, die ein Trägersubstrat aus z. B. Polysulfonen, die darauf einen Überzug der hierin beschriebenen Tintenzusammensetzungen enthalten, umfassen. Die Dicke des Trägersubstrats der Transparentfolie hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der ausgewählten Bestandteile. Gewöhnlich besitzt dieses Substrat jedoch eine Dicke von 75 bis 125 um.
- Die folgenden Beispiele sind spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Teile und Prozente sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.
- Eine Zusammensetzung mit schwarzer Tinte wurde mit dem folgenden Verfahren hergestellt. In einem 100 ml-Kolben wurden 4 g des schwarzen Farbstoffes Orasol Black RLP mit 30 g des organischen Lösungsmittels Tetramethylensulfon, erhältlich von Phillips Petroleum als Sulfolan®, etwa 4 Stunden lang gemischt. Danach wurde die erhaltene Lösung durch ein 3 um-Filter filtriert, um eine geringfügige Menge eines Rückstandes zu entfernen, und das erhaltene Filtrat wurde dann mit zusätzlichen 47 g Sulfolan®, 118 g Wasser und 20 g N-Methylpyrrolidon verdünnt. So wurde eine fertige Tintenzusammensetzung erhalten, die 2% Orasol Black RLP- Farbstoff, 35% Sulfolan®, 10% N-Methylpyrrolidon und 53% Wasser enthielt.
- Diese Tinte besaß eine Wasserechtheit von 95% auf mit Silica-Material beschichtetem Diablo-Papier, bestimmt durch Messung der optischen Dichten vor und nach dem Eintauchen der Tinte, als ein Überzug auf Papier, 10 Minuten lang unter Rühren in Wasser. Der Wert der Wasserechtheit ist das Verhältnis der optischen Dichte nach dem Eintauchen in Wasser und vor dem Eintauchen in Wasser.
- Zusätzlich besaß diese Tinte die folgenden Eigenschaften:
- Oberflächenspannung 48 dyn/cm
- Viskosität 3,5 cP
- Frequenzverhalten (Frequency Response) 5 kHz
- Latenzzeit (Latency Time) 600 s
- Lebensdauer des Heizelementes mehr als 10&sup7; Tropfen
- Das Frequenzverhalten beschreibt die Rate, mit welcher die Tropfen der Tintenzusammensetzung von einer Tintenstrahldüse emittiert werden können, während die Latenz zeit die Zeit beschreibt, während der eine gegebene Konzentration eines Tintenstrahles bei einer relativ geringen relativen Feuchtigkeit von etwa 10% nicht benutzbar bleibt (Ruhezustand). Die Lebensdauer des Heizelements beschreibt die Anzahl der Tropfen, die ohne ein Einbrennen oder Verlust der Tropfencharakteristika erzeugt werden können.
- Eine Zusammensetzung mit magenta-farbener Tinte wurde mit dem folgenden Verfahren hergestellt. In einem 250 ml-Kolben wurden 21 g des Magenta-Farbstoffes Direct Brilliant Pink B (C.I.Direct Red No.9) mit 21 g Diphenylguanidiniumsulfat und 161 g des organischen Lösungsmittels Tetramethylensulfon, erhältlich als Sulfolan®, gemischt. Danach wurde die erhaltene Lösung vier Stunden lang unter Rühren auf 60ºC erwärmt, wobei das ursprüngliche Magenta-Chromophormaterial im wesentlichen gelöst wurde, und eine Menge an kristallinem weißen Salz ausfiel, das im wesentlichen aus Natriumsulfat bestand. Die erhaltene Lösung wurde durch ein 3 um-Filter filtriert, um den weißen Niederschlag vom Filtrat abzutrennen. Die betragsmäßige Zusammensetzung des Filtrats betrug 11,4% Direct Red No. 9 und 88,6% Sulfolan®. Zu 10 g des Filtrats wurden 3 g N-Methylpyrrolidon, 12 g zusätzliches Sulfolan® und 13,9 g Wasser zugegeben, um eine fertige Tintenzusammensetzung aus 3,8% des Diphenylguanidiniumsalzes des Direct Red No. 9-Farbstoffes, 10,0% N-Methylpyrrolidon, 40,0% Sulfolan® und 46,2% Wasser zu erhalten.
- Diese Tinte besaß eine hohe Oberflächenspannung von 52 dyn/cm und eine Viskosität von 2,5 cP. Geringfügige Abscheidungen auf dem Heizelement waren ab mindestens 10&sup7; Pulsen erkennbar, und die Latenzzeit betrug etwa 800 s bei Raumtemperatur und einer relativen Feuchtigkeit von 10%. Eine Wasserechtheit von 80% wurde auf Diablo-Silica-Materialpapier einige Tage nach dem Druck erreicht.
- 2 g des handelsüblichen Farbstoffes Aizen Spilon Yellow CGNH, ein spiritlöslicher Farbstoff, der im wesentlichen unlöslich in Wasser ist, erhältlich von Hodogaya Chemical Company, Ltd., wurden mit 18 g des Sulfolan®-Lösungsmittels in einem 100 ml-Kolben gemischt, 10 Minuten lang auf 38ºC erwärmt, und dann durch ein 31 um-Filter filtriert. Das erhaltene Filtrat, 17,9 g, wurde dann mit 0,9 g Sulfolan®, 21,5 g Wasser und 4,5 g N-Methylpyrrolidon gemischt, was zu einer fertigen Tintenzusammensetzung führte, die 4 Gew.-% Aizen Spilon Yellow CGNH-Farbstoff, 10 Gew.-% N-Methylpyrrolidon, 38 Gew.-% Sulfolan® und 48% Wasser umfaßte. Diese Tinte ergab eine hellgelbe Farbe (bright process yellow color) mit einer Reflexionsdichte von mehr als 1,2, wenn sie mit einem modifizierten Diablo-Drucker-Versuchsaufbau auf mit Silica-Material beschichtetem Diablo-Papier gedruckt wurde. Weiterhin besaß diese Tinte Eigenschaften ähnlich der Tintenzusammensetzung von Beispiel I. Weiterhin kamen mit der Tinte dieses Beispiels, sowie der aus Beispiel I, kein Verkleben der Tinten vor, und ferner wurden keine Bildfehler beobachtet.
- Es wurde im nachfolgenden eine Tintenzusammensetzung hergestellt, die insbesondere verwendbar in thermalen Tintenstrahldruckverfahren, wie oben beschrieben, war. 2 g des spiritlöslichen Cyan-Farbstoffes Orasol Blue GN (C.I.67) (Ciba-Geigy) wurden mit 25,4 g Sulfolan® 6 Stunden lang gerührt. Die erhaltene Lösung wurde dann mit 39 g Wasser verdünnt, eine Stunde lang gerührt, und dann durch ein 3 um- Filter filtriert. Danach wurde die erhaltene konzentrierte Tinte mit der geeigneten Menge eines 40/60-Lösungsmittelgemisches aus Sulfolan® und Wasser verdünnt, was zu einer Tinte führte, die 1,5% Orasol Blue GN, 40% Sulfolan® und 58,5% Wasser enthielt.
- Diese Tinte besaß Eigenschaften ähnlich der Tinte von Beispiel I. Es wurde eine Dichte auf der bedruckten Fläche (solid area density) von 1,30 auf mit Silica-Material beschichtetem Diablo-Papier erreicht, und nur unwesentliche Abscheidungen auf dem Heizelement wurden nach 2·10&sup7; Tropfen mit der oben hergestellten Tinte gefunden. Andere wichtige Eigenschaften dieser Tinte umfaßten eine relativ hohe Oberflächenspannung von 48 dyn/cm, eine geringe Viskosität von 2,5 cP, 84% Wasserechtheit und ein negatives Ergebnis beim Test auf mutagene Eigenschaften (Ames-Test).
Claims (3)
1. Tintenzusammensetzung, umfassend ein Gemisch von 10
bis 90 Gew.-% Wasser mit 90 bis 10 Gew.-% eines
organischen Lösungsmittels, wobei das organische
Lösungsmittel mindestens aus einem von Tetramethylensulfon,
1,1,3,3-Tetramethylharnstoff und 3-Methylsulfolan
besteht, mit oder ohne N-Methylpyrrolidon, wobei das
Lösungsmittel einen darin permanent gelösten Farbstoff
in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% des Gemisches
enthält, und worin der Farbstoff im wesentlichen
unlöslich in Wasser ist.
2. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Menge
an Wasser 20 bis 80 Gew.-% des Gemisches beträgt.
3. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin
der Farbstoff Orasol Black RL, Intraplast Black
RL/Solvent Black 29, Savinyl Black RLS, Savinyl Yellow
2 RLS, Savinyl Yellow RLSN, Savinyl Yellow RLS,
Intraplast Yellow 2 GLN, Neozapon Yellow 081, Neozapon
Yellow 141, Zapon Yellow 100, Zapon Yellow 157,
Neozapon Red 492, Direct Brilliant Pink B, Savinyl Pink 6
BLS, Savinyl Red 3 BLS, Orasol Red 2 BL, Intraplast
Red G, Savinyl Red BLSN, Savinyl Scarlet RLS, Savinyl
Fire Red 3 GLS, Zapon Red 335, Orasol Blue 2 GLN,
Neozapon Blue 807, Savinyl Blue RLS, Savinyl Blue GLS,
Losol Blue, Zapon Brown 187, Savinyl Brown GLS oder
ein Gemisch davon ist.
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