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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahltinten, die beim
Tintenstrahldrucken verwendet werden, und insbesondere auf ein Tintensystem,
das die Hinzufügung
eines kationischen Salzes oder Tensids zu der Farbtinte und einer
auf einem anionischen Pigment basierenden schwarzen Tinte verwendet.
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STAND DER
TECHNIK
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Thermotintenstrahldrucker
bieten eine kostengünstige,
qualitativ hochwertige und vergleichsweise geräuschfreie Option gegenüber anderen
Druckertypen, die üblicherweise
mit Computern verwendet werden. Derartige Drucker verwenden ein
Widerstandselement in einer Kammer, die mit einem Ausgang, damit
Tinte von einem Plenum eindringen kann, versehen ist. Das Plenum
ist mit einem Reservoir zum Speichern der Tinte verbunden. Eine
Mehrzahl derartiger Widerstandselemente ist in einer bestimmten
Struktur, als Grundelement bezeichnet, in einem Druckkopf angeordnet.
Jedes Widerstandselement ist einer Düse in einer Düsenplatte
zugeordnet, durch die Tinte auf ein Druckmedium ausgeworfen wird.
Die gesamte Anordnung von Druckkopf und Reservoir umfasst einen
Tintenstrahlstift.
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Im
Betrieb ist jedes Widerstandselement durch eine Leiterbahn mit einem
Mikroprozessor verbunden, wo Strom führende Signale bewirken, dass sich
ein oder mehr ausgewählte
Elemente erhitzen. Das Erhitzen erzeugt eine Tintenblase in der
Kammer, die durch die Düse
auf das Druckmedium ausgeworfen wird. Auf diese Weise bildet ein
Abfeuern einer Mehrzahl derartiger Widerstandselemente in einer
bestimmten Reihenfolge in einem gegebenen Grundelement alphanumerische Schriftzeichen,
führt Flächenausfüllungen
durch und stellt andere Druckfähigkeiten
auf dem Medium bereit.
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Viele
Tintenstrahltinten können,
wenn sie in verschiedenen Farben auf Bond-Papier, Kopierpapier und
andere Medien gedruckt werden, zu einem Zerfließen führen. Ein Zerfließen findet
statt, wenn sich Farben sowohl auf der Oberfläche des bedruckten Papiers
als auch in dem Papier vermischen. Gemäß seiner Verwendung in dem
vorliegenden Dokument ist der Begriff „Zerfließen" wie folgt definiert. Wenn Tinten zweier
unterschiedlicher Farben nebeneinander gedruckt werden, wird gewünscht, dass
die Grenze zwischen den zwei Farben sauber und frei von dem Eindringen
einer Farbe in die andere ist. Wenn eine Farbe in die andere eindringt,
wird die Grenze zwischen den zwei Farben ausgefranst, und dies bezeichnet
man als Zerfließen.
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Dies
steht im Gegensatz zu Verwendungen des Begriffs im Stand der Technik,
der „Zerfließen" oft im Kontext einer
Tinte einer einzigen Farbe definiert, die den Fasern des Papiers
folgt.
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Bekannte
Lösungen
bezüglich
des Zerfließens
beinhalteten oft die Verwendung erhitzter Auflageplatten oder anderer
Wärmequellen
und/oder von Spezialpapier. Erhitzte Auflageplatten erhöhen die Kosten
des Druckers zusätzlich.
Spezialpapier beschränkt
den Benutzer auf ein einziges Papier, das teurer ist als ein „einfaches" Papier. Eine weitere
Art und Weise, das Zerfließen
zu verringern, beinhaltet ein Erhöhen der Eindringrate der Tinte
in das Papier. Jedoch verringert ein Erhöhen der Eindringrate die Kantenschärfe (verringert
die Druckqualität
der Tinte).
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Trotzdem
ist dieses Verfahren bei einem Drucken von Farbtinte aufgrund der
geringeren Bedeutung der Qualität
von Farbtext beim Drucken von Farbtinte akzeptabel. Die Druckqualität ist jedoch
für schwarze
Tinte wichtig. Und somit besteht ein Bedarf an alternativen Mechanismen
zum Eindämmen
des Zerfließens.
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Die
U.S.-Patentschrift Nr. 5,428,383 lehrt ein Verfahren zum Eindämmen des
Zerfließens
bei einem mehrfarbigen Tintenstrahldrucken, das die Verwendung von
mehrwertigen Metallsalzen als Fällungsmittel
bei einer ersten Tintenzusammensetzung beinhaltet. In einer zweiten
Tintenzusammensetzung soll das Fällungsmittel
mit dem Färbemittel
reagieren.
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Eine
Lösung
des spezifischen Problems des Farbzerfließens von Schwarz zu Gelb ist
in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,198,023 offenbart, bei der mehrwertige
Kationen wie z. B. Kalziumchlorid und Magnesiumchlorid bei Konzentrationen
im Bereich zwischen etwa 1 und etwa 10 Gewichtsprozent zu gelben
kationischen Tinten hinzugegeben werden, um ein Zerfließen zwischen
gelber und schwarzer Tinte zu verhindern. Es wurde jedoch bestimmt,
dass die Hinzufügung
großer
Mengen mehrwertiger Kationen zu Thermotintenstrahltintenzusammensetzungen
eine Ausfällung
von Farbstoffsalzen bewirken kann, was weitere Anpassungen der Tintenzusammensetzung
notwendig macht.
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Die
U.S.-Patentschrift Nr. 5,518,534 lehrt die Verwendung einer ersten
Tinte, die eine Pigmentdispersion aufweist, und einer zweiten Tinte,
die ein Salz einer organischen Säure
oder einer Mineralsäure enthält, wobei
das Salz mit der ersten Tinte reagiert, um ein Zerfließen zwischen
den Tinten abzumildern. In diesem Fall erfordert das Pigment jedoch
das Vorliegen eines Dispersionsmittels, und beide Tinte müssen denselben
ionischen Charakter aufweisen.
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Ein
Verfahren zum Eindämmen
des Zerfließens
ist außerdem
in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,730,790 offenbart. Die Tintenstrahltinte
ist so formuliert, dass sie zumindest eine farbstoffbasierte Tintenzusammensetzung
und zumindest eine pigmentbasierte Tinte umfasst. Die farbstoffbasierte
Tinte enthält
ferner ein kationisches Tensid, und die pigmentbasierte Tinte enthält ein negativ
geladenes Dispersionsmittel.
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Ein
weiteres Verfahren zum Verringern des Zerfließens zwischen Tintenstrahltinten
beinhaltet die Verwendung von pH-empfindlichen Farbstoffen, wie sie
in der U.S.-Patentschrift
Nr. 5,181,045 offenbart sind. Es wird eine Tinte offenbart, die
pH-empfindliche Farbstoffe aufweist, um ein Zerfließen in eine
benachbarte Tinte, die einen entsprechenden pH-Wert aufweist, zu
verhindern. Eine Migration bzw. Wanderung der Tinte, die den pH-empfindlichen
Farbstoff aufweist, wird verhindert, indem der Farbstoff durch einen
Kontakt mit dem pH-Wert der benachbarten Tinte auf der Seite unlöslich gemacht
wird. Dieses Verfahren erfordert eine pH-Differenz von etwa 4 oder
5 Einheiten, um das Zerfließen
vollständig
einzudämmen.
Dementsprechend würde
ein pH-Wert von nicht mehr als 4 benötigt werden, um das Zerfließen von
einer pH-empfindlichen Tinte, die einen typischen pH-Wert von etwa
8 aufweist, effektiv zu eliminieren.
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Die
kürzlich
erteilte U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/567,974 baut
auf dem oben erwähnten
045-Fall auf, jedoch wird eine Komponente einer organischen Säure nicht
zu der pH-empfindlichen Tintenzusammensetzung, sondern zu der sogenannten
Zieltintenstrahltintenzusammensetzung hinzugegeben. Die Komponente
einer organischen Säure
verringert die pH-Differenz, die erforderlich ist, um das Zerfließen einzudämmen, auf
etwa 3 Einheiten oder weniger.
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Obwohl
jedes der obigen Verfahren in unterschiedlichem Maß erfolgreich
ist, besteht trotzdem ein Erfordernis an Tintenzusammensetzungen
zur Verwendung beim Tintenstrahldrucken, die, wenn sie auf einfache
Papiere gedruckt werden, kein Zerfließen gemäß der in diesem vorliegenden
Dokument verwendeten Definition aufweisen und die dennoch eine relativ
lange Lebensdauer und andere wünschenswerte
Eigenschaften derartiger Tinten aufweisen.
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Die
EP-A-0945496 beschreibt Tintenstrahltintensätze, die eine erste Komponente,
die anionische Chromophoren enthält,
und eine zweite Tintenkomponente aufweisen, wobei die zweite Tintenkomponente
ferner ein Ammoniumsalz enthält,
das zumindest zwei kationische ammoniumfunktionelle Gruppen, z.
B. Ethylendiamindihydrochlorid, aufweist.
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Die
EP-A-0633142 beschreibt Tintenstrahltintensätze, die eine erste Tintenkomponente,
die anionische Chromophoren enthält,
und eine zweite Tintenkomponente, die kationische Chromophoren enthält, aufweisen,
wobei die zweite Tintenkomponente ferner ein Alkyltrimethylammoniumsalz
enthalten kann.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung liefert einen Tintenstrahltintensatz, der
zumindest eine Farbtinte und zumindest eine schwarze Tinte aufweist,
wobei die schwarze Tinte zumindest ein anionisches Pigment aufweist
und wobei die Farbtinte a) zumindest ein Farbmittel und b) zumindest
eine Quelle von Kationen aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus kationischen Tensiden, Tetraalkylammoniumsalzen, Tetraarylammoniumsalzen,
Tetraalkylarylammoniumsalzen und Gemischen derselben besteht, und wobei
die Farbtinte ferner zwischen 0,5 und 4 Gewichtsprozent einer organischen
Säure oder
orthophosphorischen Säure
aufweist. Diese Tintenformel ist sehr effektiv bezüglich eines
Verringerns des Zerfließens
von Schwarz zu Farbe, ohne dass sie erfordert, dass die schwarze
Tinte rasch eindringt. Die Farbtinte kann nicht-ionische, kationische
oder anionische Farbstoffe enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Verringern
eines Farbzerfließens
zwischen schwarzer Tinte und Farbtinte, das ein Formulieren der
schwarzen Tinte mit zumindest einem anionischen Pigment und ein
Formulieren der Farbtinte mit a) zumindest einem Farbmittel und
b) zumindest einer Quelle von Kationen aufweist, die aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus kationischen Tensiden, Tetraalkylammoniumsalzen, Tetraarylammoniumsalzen,
Tetraalkylarylammoniumsalzen und Gemischen derselben besteht, und
wobei die Farbtinte ferner mit zwischen 0,5 und 4 Gewichtsprozent
einer organischen Säure
oder einer orthophosphorischen Säure formuliert
ist.
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BESTE MODI
ZUM DURCHFÜHREN
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der Probleme der Verringerung des Zerfließens, die
einen Satz von cyan-, magentafarbenen, gelben und schwarzen Tinten
betrifft, die, wenn sie in verschiedenen Kombinationen gedruckt werden,
alle Farbkombinationen liefern, ist es wichtig, zu beachten, dass
die gelbe Tinte aufgrund des Kontrastes zwischen gelb und jeglicher
der anderen Tinten, jedoch insbesondere schwarzer Tinte, visuell am
stärksten
durch ein Zerfließen
beeinträchtigt
wird. Das heißt,
dass unter ansonsten gleichen Umständen ein Zerfließen zwischen
jeglicher Kombination von cyan- und magentafarbenen sowie schwarzen Tinten
visuell nicht so offensichtlich ist wie zwischen gelber Tinte und
schwarzer Tinte. Dementsprechend sollte ein besonderes Augenmerk
auf das Zerfließen zwischen
gelber Tinte und der schwarzen Tinte in dem Tintensatz gelegt werden.
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Bei
einem Lösungsansatz
ist das bei der schwarzen Tinte eingesetzte schwarze Pigment ein selbstdispergierendes
anionisches Pigment. Derartige anionische Pigmente, die sich zur
Verwendung hierin eignen, umfassen alle chemisch modifizierten, in
Wasser dispergierbaren anionischen schwarzen Pigmente, die zur Verwendung
beim Tintenstrahl drucken bekannt sind. Diese chemischen Modifikationen verleihen
den Pigmentvorläufern,
die alle organischen Pigmente umfassen, eine Dispergierbarkeit in Wasser.
Bei typischen chemischen Prozessen bestehen die sich ergebenden
Oberflächen
aus Carboxylat- und/oder Sulfonatfunktionalitäten. Da sie im Handel erhältlich sind,
werden die anionischen Pigmente üblicherweise
mit Na+-, Li+-,
K+- und NH4 +-Kationen
in Verbindung gebracht, obwohl jegliches geeignete Gegenion hierin
verwendet werden kann. Viele geeignete in Wasser dispergierbare
schwarze Pigmente sind von Farbmittelherstellern wie z. B. Cabot Corp.
und Orient Chemical im Handel erhältlich. Eine Erörterung
modifizierter Kohlenstoffpigmente findet sich in den U.S.-Patentschriften
Nr. 5,630,868 und 5,571,311.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel hierin
wird das schwarze Pigment mit Hilfe eines Dispersionsmittels in
der Tintenzusammensetzung dispergiert. Derartige schwarze Pigmente
umfassen jegliches schwarze Pigment, das mit einem Dispersionsmittel
dispergiert wird, das eine anionische Funktionalität aufweist,
beispielsweise den Joncryl®-Polymeren, die von S.C. Johnson Polymer
(Ravine, WI, USA) erhältlich
sind. Selbstverständlich
kann bei der Praxis dieser Erfindung jegliches andere Dispersionsmittel
verwendet werden, das anionische Ladungen aufweist. Eine umfassendere
Erläuterung
von schwarzen Pigmenten und anionischen Dispersionsmitteln findet
sich in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,181,045 und in der kürzlich erteilten
U.S.-Anmeldung mit der Seriennummer 08/567,974.
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Die
folgenden Pigmente sind Beispiele von schwarzen Pigmenten, die von
Columbian erhältlich sind:
Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 und Raven 3500. Die
folgenden Pigmente sind von Degussa erhältlich: Color Black FW 200,
Color Black FW 2, Color Black FW 2V, Color Black FW 1, Color Black
FW 18, Color Black S 160, Color Black S 170, Special Black 6, Special
Black 5, Special Black 4A, Special Black 4.
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Farbtinten – Die Farbtinten
umfassen zumindest ein Farbmittel, in der Regel Farbstoffe oder
Pigmente. Der Farbstoff oder die Pigmente können nicht-ionisch, kationisch,
anionisch oder Mischungen aus denselben sein. Bei der Praxis dieser
Erfindung können
jegliche der farbigen Farbstoffe oder Pigmente, die zur Verwendung
beim Tintenstrahldrucken bekannt sind, eingesetzt werden.
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Die
folgenden Pigmente sind bei der Praxis der Erfindung nützlich,
jedoch soll diese Auflistung die Erfindung nicht einschränken. Die
folgenden Pigmente sind von BASF erhältlich: Paliogen® Orange, Heliogen® Blue
L 6901F, Heliogen® Blue NBD 7010, Heliogen® Blue
K 7090, Heliogen® Blue L 7101F, Paliogen® Blue
L 6470, Heliogen® Green K 8683 und Heliogen® Green
L 9140. Die folgenden Pigmente sind von Cabot erhältlich:
Monarch® 1400,
Monarch® 1300,
Monarch® 1100,
Monarch® 1000,
Monarch® 900,
Monarch® 880,
Monarch® 800
und Monarch® 700.
Die folgenden Pigmente sind von Ciba-Geigy erhältlich: Chromophtal® Yellow
3G, Chromophtal® Yellow
GR, Chromophtal® Yellow
8G, Igrazin® Yellow SGT,
Igralite® Rubine
4BL, Monastral® Magenta,
Monastral® Scarlet,
Monastral® Violet
R, Monastral® Red B
und Monastral® Violet
Maroon B. Die folgenden Pigmente sind von Degussa erhältlich:
Printex U, Printex V, Printex 140U und Printex 140V. Das folgende
Pigment ist von DuPont erhältlich:
Tipure® R-101.
Die folgenden Pigmente sind von Heubach erhältlich: Dalamar® Yellow
YT-858-D und Heucophthal® Blue G XBT-583D. Die
folgenden Pigmente sind von Hoechst erhältlich: Permanent Yellow GR,
Permanent Yellow G, Permanent Yellow DHG, Permanent Yellow NCG-71,
Permanent Yellow GG, Hansa Yellow RA, Hansa Brilliant Yellow 5GX-02,
Hansa Yellow-X, Novoperm® Yellow HR, Novoperm® Yellow FGL,
Hansa Brilliant Yellow 10GX, Permanent Yellow G3R-01, Hostaperm® Yellow
H4G, Hostaperm® Yellow
H3G, Hostaperm® Orange
GR, Hostaperm® Scarlet
GO und Permanent Rubine F6B. Die folgenden Pigmente sind von Mobay
erhältlich:
Quindo® Magenta,
Indofast® Brilliant
Scarlet, Quindo® Red R6700,
Quindo® Red
R6713 und Indofast® Violet. Die folgenden
Pigmente sind von Sun Chem erhältlich: L74-1357
Yellow, L75-1331 Yellow und L75-2577 Yellow.
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Wässrige farbige
Farbstoffe können
bei der Praxis der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Beispiele
von wasserlöslichen
Farbstoffen umfassen die Sufonat- und Carboxylatfarbstoffe, im einzelnen
diejenigen, die beim Tintenstrahldrucken üblicherweise eingesetzt werden.
Spezifische Beispiele umfassen: Sulforhodamin B (Sulfonat), Acid
Blue 113 (Sulfonat), Acid Blue 29 (Sulfonat), Acid Red 4 (Sulfonat),
Rose Bengal (Carboxylat), Acid Yellow 17 (Sulfonat), Acid Yellow
29 (Sulfonat), Acid Yellow 42 (Sulfonat), Acridine Yellow G (Sulfonat),
Nitro Blue Tetrazoliumchloridmonohydrat oder Nitro BT, Rhodamin
6G, Rhodamin 123, Rhodamin B, Rhodamin B Isocyanat, Safranin O,
Azur B, Azur B Eosinat, Basic Blue 47, Basic Blue 66, Thioflacin
T (Basic Yellow 1) und Auramin O(Basic Yellow 2), die alle von der
Aldrich Chemical Company erhältlich
sind.
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Kationisches
Mittel – Die
Farbtinten umfassen auch ein kationisches Tensid oder ein kationisches
Salz. Die kationischen Salze sind aus Tetraalkyl- oder Tetraaryl-
oder Tetraalkylaryl-Ammoniumsalzen ausgewählt. Die Alkylanteile können gerad- oder
verzweigtkettiger Kohlenstoff sein, der gesättigte oder ungesättigte Ketten
aufweist. Bevorzugte Alkyleinheiten sind aus der Gruppe ausgewählt, die
aus Methyl, Ethyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl und Gemischen
derselben besteht.
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Bevorzugte
Aryleinheiten sind aus Phenyl-, Benzyl- oder Alkylaryl-Untereinheiten
von 18 Kohlenstoffen oder weniger ausgewählt. Ein Beispiel eines geeigneten
Kations ist Tetrabutylammonium-Kation. Ein weiteres Beispiel ist
Benzyltriethylammonium-Kation. Das Tetraalkylammoniumsalz ist einem anionischen
Gegenion zugeordnet. Die Gegenionen sind vorzugsweise aus der Gruppe
ausgewählt,
die aus Haliden, Bisulfit, Bisulfat, Dihydrogenphosphat, Nitrat,
Nitrit und Gemischen derselben besteht.
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Die
Konzentration des kationischen Salzes beträgt von etwa 0, 1 bis etwa 7,
vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% in der Tintenzusammensetzung.
Man stellt fest, dass weniger als etwa 0,1 Gew.-% bei der Eindämmung eines
Zerfließens
von Schwarz zu Farbe nicht effektiv ist.
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Alternativ
dazu können
die hierin verwendeten Farbtinten ein kationisches Tensid enthalten.
Das kationische Tensid sollte bei einer Konzentration von etwa 0,5
bis etwa 5 Gew.-% in der Tintenzusammensetzung vorliegen. Vorzugsweise
wird das kationische Tensid in der Tinte bei einer Konzentration
von etwa 3 Gew.-% eingesetzt. Es wird in Betracht gezogen, dass
jegliches kationische Tensid, das bei Tintenstrahltintenzusammensetzungen
Verwendung findet, bei der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden
kann. Beispiele von kationischen Tensiden, die geeignetermaßen verwendet
werden können,
umfassen Polyproxy-Quaternäres-Ammonium-Acetate und Polyproxy-Quaternäres-Ammonium-Chloride,
sind aber nicht auf diese beschränkt.
Derartige Tenside sind als Emcol-Serie von WITCO Corporation im Handel
erhältlich.
Die Komponente des kationischen Tensides kann auch ein Gemisch aus
geeigneten kationischen Tensiden umfassen.
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Beispiele
von Gegenionen, die dem hierin nützlichen
kationischen Tensid zugeordnet sein können, umfassen Acetat, Format,
Chlorid, Gluconat, Succinat, Tartrat, Glutarat, Malonat, Carboxylat,
Fumarat, Malat, Sebacat, Adipat, Stearat, Oleat, Laurat, Benzoat
und Citrat.
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Andere
kationische Tenside wie z. B. substituierte Aminoxide sind bei der
Praxis dieser Erfindung ebenfalls nützlich. Eine Liste von Aminoxiden findet
sich in der U.S.-Patentschrift
Nr. 5,106,416, „Bleed
Alleviation Using Zwitterionic Surfactants and Cationic Dyes". Spezifische Beispiele
von Amphiphilen/Tensiden, die bei der Praxis dieser Erfindung vorzugsweise
eingesetzt werden können,
umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: iso-Hexadecylethylenoxid
20, SURFYNOL CT-111, TERGITOL 15-S-7
und Aminoxide, z. B. N,N-Dimethyl-N-dodecylaminoxid, N,N-Dimethyl-N-tetradecylaminoxid,
N,N-Dimethyl-N-hexadecylaminoxid, N,N-Dimethyl-N-octadecylaminoxid
und N,N-Dimethyl-N-(Z-9-octadecenyl)-N-aminoxid.
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Organische
Säure – Die Farbtinten
enthalten hierin zusätzlich
eine Komponente einer organischen Säure oder von Orthophosphorsäure, um
die Eindämmung
des Zerfließens
zu unterstützen.
Man stellte fest, dass eine relativ geringe Menge dieser Säure die
Zerfließeindämmungsvorteile
des kationischen Salzes oder des kationischen Tensides verbessert. Somit
sollte die organische Säure
oder die Orthophosphorsäure
im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 4 Gew.-%, vorzugsweise von 1 Gew.-%
bis 3 Gew.-%, stärker
bevorzugt etwa 2 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Beispiele
von organischen Säuren,
die bei der Praxis dieser Erfindung geeignetermaßen eingesetzt werden können, umfassen:
mono-, di- und polyfunktionelle organische Säuren. Vorzugsweise wird eine
der folgenden Klassen von organischen Säuren eingesetzt: Polyacryl-,
Essig-, Glycol-, Malon-, Apfel-, Malein-, Ascorbin-, Bernstein-, Glutar-,
Fumar-, Zitronen-, Wein-, Milch- oder Sulfonsäure und Derivate derselben.
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Alle
Konzentrationen sind hierin in Gewichtsprozent ausgedrückt, wenn
nichts anderes angegeben ist. Die Reinheit aller Komponenten entspricht der
bei der normalen, kommerziellen Praxis für Tintenstrahltinten verwendeten.
Alle Dokumente, auf die verwiesen wurde, sind hiermit durch Bezugnahme
in das vorliegende Dokument aufgenommen.
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Tintenstrahltintenträgermittel – Die Tinte weist
die obigen Farbmittel und das kationische Tensid oder Salz plus
ein Trägermittel
auf. Eine Erläuterung
von Tinten und ihrer Eigenschaften findet sich in The Printing Manual,
5. Ed., Leach u. a. (Chapman und Hall, 1993). Siehe auch U.S.-Patentschriften Nrn.
2,833,736; 3,607,813; 4,104,061; 4,770,706; und 5,026,755.
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Eine
für eine
bei der Praxis der Erfindung nützliche
Tinte typische Formulierung umfasst ein oder mehr Hilfslösungsmittel
(0 bis etwa 50 Gew.-%), ein oder mehr wasserlösliche Tenside/Amphiphile (0 bis
etwa 40, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%) (diese werden zu
dem Trägermittel
hinzugefügt
und sind ein Zusatz zu jeglichem kationischem Tensid, das bei der
Tintenstrahltinte verwendet wird, zum Zwecke der Eindämmung des
Zerfließens),
ein oder mehr Kolloide einer hohen relativen Molekülmasse (0 bis
etwa 3 Gew.-%) und Wasser (Rest).
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Bei
der Formulierung der Tinte können
ein oder mehr Hilfslösungsmittel
zu dem Trägermittel hinzugegeben
werden. Klassen von Hilfslösungsmitteln,
die bei der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden, umfassen
aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glycolether,
Poly(glycol)ether, Caprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige
Alkohole, sind aber nicht auf diese beschränkt. Beispiele von Verbindungen,
die bei der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden, umfassen
folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: primäre aliphatische Alkohole von
30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohole von
30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole von 30
Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole von
30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,2-Alkohole von 30 Kohlenstoffen
oder weniger, 1,3-Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,5-Alkohole von 30 Kohlenstoffen
oder weniger, Ethylenglycolalkylether, Propylenglycolalkylether, Poly(ethylenglycol)alkylether,
höhere
Homologe von Poly(ethylenglycol)alkylethern, Poly(propylenglycol)alkylethern,
höhere
Homologe von Poly(propylenglycol)alkylethern, N- Alkylcaprolactame, nichtsubstituierte
Caprolactame, substituierte Formamide, nichtsubstituierte Formamide,
substituierte Acetamide und nichtsubstituierte Acetamide. Spezifische
Beispiele von Hilfslösungsmitteln,
die bei der Praxis dieser Erfindung vorzugsweise eingesetzt werden,
umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon,
2-Ethyl-2-hydroxymethyl-l,3-propandiol,
Diethylenglycol, 3-Methoxybutanol und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Die Hilfslösungsmittelkonzentration
kann von 0 bis etwa 50 Gew.-% betragen, wobei etwa 0,1 bis 15 Gew.-% bevorzugt
sind.
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Bei
der Formulierung des Trägermittels
der Tinte können
wasserlösliche
Tenside eingesetzt werden. Der Zweckmäßigkeit halber sind Beispiele
von Tensiden in zwei Kategorien unterteilt: (1) nichtionisch und
amphoter und (2) ionisch. Die erstgenannte Klasse umfasst: TERGITOLs,
die Alkylpolyethylenoxide sind, die von Union Carbide erhältlich sind; TRITONs,
die von Rohm & Haas
Co. erhältliche
Alkylphenylpolyethylenoxid-Tenside sind; BRIJs; PLURONICs (Polyethylenoxid-Blockcopolymere);
und SURFYNOLs (von Air Products erhältliche acetylenische Polyethylenoxide);
POE-Ester (Polyethylenoxid-Ester); POE-Diester; POE-Amine; protonierte POE-Amine;
POE-Amide; und Dimethiconcopolyole.
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In Übereinstimmung
mit den Anforderungen für
diese Erfindung können
verschiedene Typen von Zusatzstoffen in der Tinte verwendet werden,
um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung für spezifische Anwendungen zu
optimieren. Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können bei
der Tintenzusammensetzung beispielsweise Biozide verwendet werden,
um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen, Maskierungsmittel
wie z.B. EDTA können enthalten
sein, um nachteilige Auswirkungen von Schwermetallverunreinigungen
zu eliminieren, und Pufferlösungen
können
verwendet werden, um den pH-Wert der Tinte zu steuern. Andere bekannte
Zusatzstoffe wie z.B. Mittel zur Veränderung der Viskosität und andere
acrylische oder nicht-acrylische Polymere können hinzugefügt werden,
um diverse Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen nach Wunsch
zu verbessern.
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Die
Tinten werden formuliert, indem die verschiedenen Komponenten des
Trägermittels
kombiniert und mit den Farbmitteln und den kationischen Zerfließeindämmungszusatzstoffen,
die hierin offenbart sind, gemischt werden.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Man
erwartet, dass die Aufnahme eines kationischen Tensids oder Salzes
bei Farbtinten und von anionischen schwarzen Pigmenten bei Tintensätzen bei
Tinten, die beim Tintenstrahldrucken eingesetzt werden, Verwendung
findet.
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BEISPIEL
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Es
wurden zwei verschiedene schwarzpigmentierte Tinten neben drei Farbtinten
(gelb) gedruckt – die
erste enthielt nur Bernsteinsäure;
die zweite enthielt nur Tetrabutylammoniumnitrat und die dritte
ein Gemisch aus Bernsteinsäure
und Tetrabutylammoniumnitrat.
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Die
Formulierung der Schwarzen Tinte A umfasst CABOJET 300, ein selbstdispergierendes
Kohleschwarz-Pigment, das von Cabot Corporation bezogen wurde.
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Die
Formulierung der Schwarzen Tinte B umfasst ein polymerdispergiertes
Kohleschwarz-Pigment.
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Die
Formulierung der Farbtinte A umfasst Pentandiol, 2-Pyrrolidon, 1,5 %
Hilfstensid, 7 % Bernsteinsäure.
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Die
Formulierung der Farbtinte B umfasst Pentandiol, 2-Pyrrolidon, 1,5 %
Hilfstensid und 3 % Tetrabutylammoniumnitrat.
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Die
Formulierung der Farbtinte C umfasst Pentandiol, 2-Pyrrolidon, 1,5 %
Hilfstensid, 3 % Tetrabutylammoniumnitrat und 2 % Bernsteinsäure.
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Mit
jeder der schwarzen Tinten und der Farbtinten wurde ein Standardtestmuster
der schwarzen Tinte und der gelben Tinte durchgeführt. Die
Ergebnisse bei der selbstdispergierten pigmentierten Tinte und der
polymeren dispergierten schwarzen Tinte sind ähnlich.
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Das
Testmuster mit Schwarzer Tinte A/Farbtinte A und das Testmuster
mit Schwarzer Tinte B/Farbtinte A zeigen offensichtliche Anzeichen
für ein Zerfließen von
schwarzer Tinte in die gelbe Tinte, wobei an den Tintengrenzflächen eine
erkennbare Verschwommenheit vorliegt.
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Das
Testmuster mit Schwarzer Tinte A/Farbtinte B und das Testmuster
mit Schwarzer Tinte B/Farbtinte B zeigen im Vergleich zur Farbtinte
A eine Gesamtverbesserung bei der Eindämmung des Zerfließens von
Schwarz zu Farbe, wobei an den Tintengrenzflächen eine ausgeprägte Verringerung
der erkennbaren Verschwommenheit vorliegt.
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Das
Testmuster mit Schwarzer Tinte A/Farbtinte C und das Testmuster
mit Schwarzer Tinte B/Farbtinte C zeigen im Vergleich zur Farbtinte
A oder B eine beträchtliche
Verbesserung bei der Eindämmung
des Zerfließens
von Schwarz zu Farbe, wobei an den Tintengrenzflächen eine ausgeprägte Verbesserung
der Schärfe
und ein geringerer Grad an erkennbarer Verschwommenheit vorliegt.