ES2316096T3 - Tintas basadas en pigmentos unidas a ariltricarboxilo con fluidez rotativa mejorada. - Google Patents
Tintas basadas en pigmentos unidas a ariltricarboxilo con fluidez rotativa mejorada. Download PDFInfo
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Abstract
Una composición de tinta para chorro de tinta, que comprende: (a) un pigmento que tiene un grupo ariltricarboxilo covalentemente unido a él; (b) al menos 12% en peso de un co-disolvente para fluidez anti-rotativa seleccionado del grupo consistente en 2pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, y sus mezclas; y (c) un vehículo líquido.
Description
Tintas basadas en pigmentos unidas a
ariltricarboxilo con fluidez rotativa mejorada.
Antes de exponer y describir realizaciones
particulares de la presente invención se debe entender que esta
invención no está limitada al procedimiento particular, y materiales
descritos aquí como tales pueden variar en alguna medida. Se debe
entender también que la terminología usada aquí se usa con el fin de
describir realizaciones particulares solamente y no significa que es
limitante, porque el alcance de la presente invención se definirá
solamente en las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
Se usará la terminología siguiente al describir
y reivindicar la presente invención.
Las formas singulares "un, una" y "el,
la" incluyen referentes al plural a menos que el contexto lo
establezca claramente de otro modo. Así, por ejemplo, la referencia
a "un colorante" incluye referencia a uno o más de tales
materiales.
Como se usa aquí, "vehículo" se refiere a
vehículos de tinta o vehículos líquidos que incluyen composiciones
líquidas que se pueden usar para llevar colorantes a un sustrato. Se
conocen bien vehículos líquidos en la técnica, y se puede usar una
amplia variedad de vehículos de tinta de acuerdo con realizaciones
de la presente invención. Tales vehículos de tinta pueden incluir
una mezcla de una variedad de diferentes agentes, que incluyen,
aunque sin limitación, tensioactivos, disolventes,
co-disolventes, tampones, biocidas, modificadores de
la viscosidad, agentes complejantes, agentes estabilizantes, y agua.
Los vehículos pueden llevar también otros sólidos (diferentes a los
colorantes) como parte del vehículo, tales como polímeros,
materiales curables por UV, plastificantes, materiales de partículas
de látex, etc., en algunas realizaciones.
"Rotación" se refiere al período de tiempo
durante el cual una estructura o pluma de tinta para chorro de tinta
está en un modo activo, por ejemplo destapada, y está entre los
disparos de gotas de tinta. Típicamente, el disparo de gotas sobre
el sustrato para producir una imagen se realiza mientras está
destapada una estructura de chorro de tinta. Sin embargo, cada
boquilla no siempre dispara en el período de tiempo en que comienza
a ocurrir obstrucción. Así, se disparan pequeñas gotas, no
formadoras de imágenes, para mantener las boquillas renovadas entre
la actividad de formación de imágenes. Así, cuanto más largo es el
tiempo de fluidez rotativa de una tinta para chorro de tinta en una
estructura o pluma dada para chorro de tinta, menos tinta se
desperdicia durante el procedimiento de formación de imagen y mayor
es el rendimiento de la impresora.
El(los)
"co-disolvente(s) para fluidez
anti-rotativa" puede(n) incluir
co-disolvente(s) que se añade(n) a un
vehículo de tinta y realizan la función de mejorar el resultado de
fluidez rotativa, por ejemplo, aumenta el tiempo entre disparos de
gotitas. Son típicamente los disolventes con presión de vapor
bastante baja y excelente miscibilidad en agua.
Como se usa aquí, "colorado", cuando se
hace referencia a tintas para chorro de tinta, se refiere a
composiciones de tinta no negras. Por ejemplo, las composiciones
típicas de tinta coloradas incluyen cian (azulado), magenta,
amarillo, y sus mezclas.
Como se usa aquí, "pigmento" se refiere a
partículas de colorante que es al menos sustancialmente insoluble en
el vehículo de tinta en que se usa.
Como se usa aquí, "funcionalizado" se
refiere a partículas de pigmento que tienen un compuesto unido
químicamente por la vía de enlaces covalentes. Esto está en
contraste con partículas de pigmento que tienen compuestos unidos
por la vía de enlaces iónicos u otras fuerzas intermoleculares más
débiles. Los pigmentos unidos por ariltricarboxilo de acuerdo con
realizaciones de la presente invención son pigmentos que están
funcionalizados con grupos ariltricarboxilo, por ejemplo grupos de
ácido ariltricarboxílico y/o grupos ariltricarboxilato.
Cuando se hace referencia a un grupo
"ariltricarboxilo" (que incluye ácidos ariltricarboxílicos y
ariltricarboxilatos), se entiende que el término "tri" se
refiere a al menos tres grupos carboxilo presentes en un grupo arilo
común. Así, tricarboxilo incluye tetracarboxilo, pentatricarboxilo,
etc., porque cada uno de estos grupos funcionales incluye al menos
tres grupos carboxilo presentes en un grupo arilo común. Se entiende
además que el grupo arilo puede ser un solo grupo arilo cualquiera,
tal como benceno, naftaleno, bifenilo, etc. Atomos cualquiera
interpuestos entre dos grupos arilo serían considerados grupos arilo
múltiples. En otras palabras, si están presentes grupos arilo
múltiples, con el fin de calificar como un grupo ariltricarboxilo
como se ha definido aquí, al menos uno de los grupos arilo
múltiples incluiría al menos tres grupos carboxilo.
Como se usa aquí, "sangrado" se refiere a
la tendencia de la tinta a extenderse y mezclarse con tintas
impresas contiguamente. El sangrado ocurre típicamente antes de que
tintas impresas contiguamente se sequen completamente sobre un
sustrato. El grado de sangrado dependerá de una variedad de factores
tales como la velocidad de secado de la tinta, química de la tinta,
por ejemplo la presencia de mecanismos de control de sangrado
reactivo o no reactivo, y tipo de sustrato, entre otras variables.
De acuerdo con realizaciones de la presente invención, se puede
reducir el sangrado sin el uso de un mecanismo reactivo de la tinta,
aunque se pueden usar también mecanismos reactivos de la
tinta.
tinta.
El término "halo" o "efecto halo" se
refiere a una banda blanca o grisácea que puede aparecer en la
interfase de tintas negras y coloradas que ocurre como consecuencia
de migración líquida o colorante.
"Mechado" se refiere a migración de tinta
desde una imagen a lo largo de fibras de papel, creando en
consecuencia un borde irregular. Un borde o interfase más irregular
entre dos tintas impresas es indicativo de mayor mechado.
Como se usa aquí, "carboxilo" o "grupo
carboxilo" o similar se refiere a un grupo ácido carboxílico
(COOH) o a una sal carboxilato suya (COOM). Los contraiones
apropiados (M) para la sal pueden incluir metales alcalinos tales
como sodio, litio, o potasio; aminas cargadas positivamente tales
como NH_{4}^{+}, (CH_{3})_{4}N^{+},
(CH_{3})_{3}NH_{4}^{+}, o similares.
Las concentraciones, cantidades y otros datos
numéricos se pueden presentar aquí en un formato de intervalo. Se
debe entender que tal formato de intervalo se usa simplemente por
conveniencia y brevedad, y se debe interpretar flexiblemente para
incluir no solamente los valores numéricos explícitamente
enumerados, como los límites del intervalo, sino también para
incluir todos los valores numéricos individuales o
sub-intervalos comprendidos dentro de ese intervalo
como si cada valor numérico y sub-intervalo esté
explícitamente enumerado. Por ejemplo, un intervalo de peso de
alrededor de 1% a alrededor de 20% se debe interpretar para incluir
no solamente los límites de concentración, explícitamente
enumerados, de 1% a alrededor de 20%, sino incluir también
concentraciones individuales tales como 2%, 3%, 5% y
sub-intervalos tales como 5% a 15%, 10% a 20%,
etc.
En el campo de chorros de tinta, típicamente se
desea que todas las gotas de tinta impresas sobre un sustrato
parezcan sustancialmente similares unas a otras para que se puedan
producir imágenes de alta calidad. En contra de este objetivo está
inherentemente funcionando el hecho de que la tinta no se lanza
continuamente desde una estructura de chorro de tinta durante el
proceso de formación de imagen, es decir, hay período de rotación en
el que los orificios de impresión están destapados entre cada serie
de lanzamiento. Cuando están destapadas, las tintas tiende a
encostrarse muy rápidamente debido en parte a los pequeños tamaños
de los orificios de la estructura de chorro. Este fenómeno se conoce
como fluidez rotativa.
Cuando las tintas para chorro de tinta en un
orificio de impresión comienzan a encostrarse, la calidad de
impresión que se puede lograr ha disminuido. Se sabe que la
obstrucción que ocurre durante la rotación se puede evitar
sustancialmente disparando sistemáticamente la pluma en forma de un
procedimiento de "salpicadura" cuando la pluma no está
imprimiendo sobre el sustrato diana con el fin de mantener renovado
el orificio de impresión. Este procedimiento de salpicadura
desperdicia una cierta cantidad de tinta para chorro de tinta y
tiempo. En otras palabras, con el fin de mantener renovado el
orificio de la pluma de chorro de tinta y mantenerlo listo para
imprimir cuando una pluma está en un modo de impresión activo, la
pluma desperdiciará alguna tinta y tiempo para evitar obstrucción de
orificios.
De acuerdo con esto, se sabe generalmente que
tintas a base de pigmentos pueden proporcionar mejor densidad
óptica y calidad de impresión de texto en comparación con tintas
negras a base de colorantes. En particular, ciertas tintas para
chorro de tinta a base de pigmentos funcionalizados pueden producir
excelente calidad de imagen, pero el tiempo de fluidez rotativa de
alguno de esos tipos de tintas es inaceptablemente bajo.
Específicamente, pigmentos que están funcionalizados en superficies
(por unión covalente) con grupos ariltricarboxilo, y más
particularmente pigmentos funcionalizados con ácidos
3,4,5-bencenotricarboxílicos o
3,4,5-bencenotricarboxilatos proporcionan excelente
calidad de imagen, pero típicamente contribuyen a bajar el tiempo de
fluidez rotativa cuando se formulan en una composición de tinta
para chorro de tinta. De acuerdo con este problema, se ha reconocido
que incluyendo una carga alta de 2-pirrolidona el
tiempo de fluidez rotativa puede aumentar significativamente sin
reducir significativamente la calidad de impresión. Lo que se
entiende por una alta carga es al menos 12% en peso. Más
específicamente, una carga de 2-pirrolidona de desde
12% en peso a alrededor de 25% en peso proporciona resultados
aceptables. En una realización específica, la carga de
2-pirrolidona puede ser alrededor de 16%.
De acuerdo con estos descubrimientos, una
composición de tinta para chorro de tinta puede comprender un
pigmento que tiene un grupo ariltricarboxilo unido covalentemente a
él; al menos 12% de un co-disolvente para fluidez
anti-rotativa seleccionado del grupo consistente en
2-pirrolidona, 2-pirrolidona
derivatizada, y sus mezclas; y un vehículo líquido.
En otra realización, un método para aumentar el
tiempo de rotación de una estructura de tinta para chorro de tinta
sin desobstrucción significativa puede comprender proporcionar una
tinta para chorro de tinta, cargar la tinta para chorro de tinta en
una estructura de chorro de tinta, configurar la estructura de
chorro de tinta para permitir rotación de al menos 3 segundos
entre disparos sin el requerimiento de tapar la estructura durante
dicha rotación. La tinta para chorro de tinta puede comprender un
pigmento que tiene un grupo ariltricarboxilo unido a él; al menos
12% en peso de un co-disolvente para fluidez
anti-rotativa seleccionado del grupo consistente en
2-pirrolidona, 2-pirrolidona
derivatizada, y sus mezclas; y un vehículo líquido.
En otra realización, un sistema de impresión de
imágenes de alta calidad con fluidez rotativa reducida puede
comprender una tinta para chorro de tinta, y una estructura de
chorro de tinta configurada para disparar gotas no productoras de
imágenes de tinta para chorro de tinta en intervalos de al menos 3
segundos cuando la estructura de chorro de tinta está destapada y
no está formando imágenes activamente. La tinta para chorro de tinta
puede comprender un pigmento que tiene un grupo ariltricarboxilo
unido covalentemente a él; al menos 12% en peso de un
co-disolvente para fluidez
anti-rotativa seleccionado del grupo consistente en
2-pirrolidona, 2-pirrolidona
derivatizada, y sus mezclas; y un vehículo líquido.
Como se ha mencionado, pigmentos funcionalizados
con grupos ariltricarboxilo proporcionan calidad de texto y
densidad óptica excelentes en papel liso en comparación con muchos
otros pigmentos similares. Da excelente resultado con respecto a
alto rendimiento y calidad de texto. Aunque este pigmento ha sido
útil en procedimientos de impresión más tradicionales, por ejemplo
que no son de chorro de tinta, no se ha usado exitosamente en las
técnicas de chorro de tinta a causa de la mala fluidez. Por ejemplo,
la fluidez de este pigmento usando vehículos de tinta para chorro
de tinta más tradicionales ha sido de menos de un segundo, que es
inaceptable para una impresora de chorro de tinta comercial. En
otras palabras, aunque este pigmento se puede usar muy fácilmente
en otras aplicaciones que no tienen las mismas exigencias
inherentemente presentes con la estructura de chorro de tinta, no
es un simple procedimiento tomar un vehículo de tinta conocido usado
en otro campo de impresión de chorro de tinta, añadir este pigmento
al vehículo, y esperar que sea imprimible usando estructura de
impresión de chorro de tinta. Este no sería el caso a causa de los
problemas significativos de fluidez rotativa asociados con este tipo
particular de pigmento. El uso de grandes cargas de
2-pirrolidona ha resuelto este problema
inherente.
El pigmento que está unido al grupo
ariltricarboxilo puede ser casi cualquier pigmento disponible
comercialmente que proporcione características de impresión
aceptables. En otra realización, el pigmento base es un pigmento de
negro de humo. Los pigmentos de negro de humo adecuados para usar en
la presente invención incluyen, aunque sin limitarse a ello, negro
de humo, grafito, carbón vítreo, carbón vegetal, y sus
combinaciones. En un aspecto de la presente invención, el pigmento
de carbón es un pigmento de negro de humo. Tales pigmentos de negro
de humo se pueden fabricar por una variedad de métodos conocidos
tales como un método de canal, un método de contacto, un método de
horno, un método de acetileno, o un método térmico, y están
disponibles comercialmente en vendedores tales como Cabot
Corporation, Columbian Chemicals Company, Degussa AG, y E.I. DuPont
de Nemours and Company. Los pigmentos adecuados de negro de humo
incluyen, aunque sin limitarse a ello, pigmentos Cabot tales como
MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900,
MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, BP-700,
CAB-O-JET 200, y
CAB-O-JET 300; pigmentos Columbian
tales como RAVEN 7000, RAVEN 5750, RAVEN 5250, RAVEN 5000, y RAVEN
3500; pigmentos Degussa tales como Color Black FW 200, RAVEN FW 2,
RAVEN FW 2V, RAVEN FW 1, RAVEN FW 18, RAVEN S160, RAVEN FW S170,
Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black
4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V, y PRINTEX 140V; y TIPURE
R-101 disponible en Dupont. Típicamente los
pigmentos de carbón de la presente invención pueden ser desde
alrededor de 10 nm a alrededor de 10 micrómetros y en un aspecto
pueden ser desde 10 nm a alrededor de 500 nm de diámetro, aunque se
pueden usar tamaños fuera de este intervalo si el pigmento puede
permanecer disperso y proporcionar propiedades de color adecuadas.
Típicamente el carbón base está unido covalentemente por grupos
ariltricarboxilo para hacerse dispersable en un vehículo acuoso.
Aunque el uso de pigmentos de negro de humo es ejemplar en
realizaciones de la presente invención, en otra realización el
pigmento base puede ser un pigmento de color. Los pigmentos base de
color que se pueden usar incluyen, pero sin limitarse a ello, cian
(azulado), magenta, amarillo, y otros colores secundarios tales como
rojo, anaranjado, verde, azul y violeta.
Estos dispersantes de ariltricarboxilo unido
químicamente no solamente confieren propiedades de dispersión
mejoradas a la composición de tinta, sino que también contribuyen a
un alto grado de negro a color y control de sangrado de color a
color, mechado reducido, halo mejorado, agudeza de los bordes de
imágenes generales. Los expertos en la técnica reconocerán que tales
grupos ariltricarboxilo pueden estar presentes en forma ácida o
pueden también estar presentes en forma de sus sales, dependiendo de
los componentes de la composición de tinta para chorro de tinta. En
un aspecto detallado de la presente invención, el dispersante puede
tener la estructura química siguiente (Fórmula I), en donde el
"*" indica un punto de unión al pigmento de carbón, bien
directamente o a través de un grupo espaciador conocido, como
sigue:
*-Ar-(COOM)_{n}
Fórmula
I
en donde Ar es arilo, n es al menos
3, por ejemplo de 3-5, y M es H o un catión
monovalente, por ejemplo Na^{+}, Li^{+} K^{+} o especies
orgánicas de carga positiva tales como NH_{4}^{+},
(CH_{3})_{4}N^{+}, o
(CH_{3})_{3}NH_{4}^{+}. Se muestran como sigue
estructuras ejemplares que se pueden preparar y unir a un pigmento
negro de acuerdo con la fórmula
I:
Se advierte que todos los ejemplos anteriores
son grupos ariltricarboxilo y que incluyen cada uno al menos tres
grupos carboxilo sobre un grupo arilo común como se ha definido
aquí. Se advierte también que los grupos bifenilo mostrados
anteriormente se consideran que son un grupo arilo sencillo porque
no hay átomos que se interponen entre los dos grupos benceno.
Además, aunque todas las formulaciones de los ejemplos mostradas
anteriormente están en la forma de ácidos carboxílicos, se reconoce
que el hidrógeno de cada ácido carboxílico se puede reemplazar por
un catión monovalente para formar una sal suya, como se ha descrito
en la fórmula I. Como una nota adicional, los grupos funcionales
definidos en la Fórmula I y a modo del ejemplo anterior se pueden
unir a las superficies de los pigmentos de negro de humo usando
amino-mecanismos u otros mecanismos de unión
reactiva. Por ejemplo, se puede usar ácido
1-amino-3,4,5-bencenotricarboxílico
para unir un ácido 3,4,5-bencenotricarboxílico a
una superficie de pigmento, dando por resultado ácido
1-pigmento-3,4,5-bencenotricarboxílico.
En este ejemplo el grupo amino puede actuar como grupo eliminable
que facilita la unión al pigmento. Determinado esto, estos
dispersantes se pueden funcionalizar sobre el pigmento de carbón por
cualquiera de un número de métodos conocidos. Por ejemplo, las
patentes de U.S. Nos. 5.554.739 y 5.707.432, cada una de ellas se
incorpora aquí por referencia en su integridad en la medida
consistente con la presente descripción, describen métodos para
funcionalizar materiales de carbono usando sales de diazonio.
En un aspecto detallado de la presente
invención, el pigmento funcionalizado comprende desde alrededor de
1% a alrededor de 20% en peso de la composición de tinta para chorro
de tinta, y frecuentemente puede comprender desde alrededor de 2% a
alrededor de 6% en peso de la composición de tinta para chorro de
tinta. Cuando se usa una tinta para chorro de tinta para imprimir
frente a las tintas de chorros de tinta de la presente invención,
se pueden usar pigmentos negros o colorados o colorantes. Los
porcentajes en peso del pigmento en estas tintas secundarias pueden
ser aproximadamente los mismos que los referidos con respecto a los
pigmentos de carbón funcionalizados descritos anteriormente, o
cualquier otra concentración generalmente conocida en la técnica.
Cuando se usan colorantes colorados en la tinta colorada para chorro
de tinta para imprimir frente a la tinta para chorro de tinta que
contiene grupos ariltricarboxilo, el colorante puede típicamente
estar presente en la tinta para chorro de tinta desde
aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 10% en peso.
Respecto a los vehículos líquidos o de tinta
descritos aquí, los componentes discutidos son generalmente
relevantes tanto para tintas para chorro de tinta a base de
pigmentos como para tintas para chorro de tinta a base de
colorantes. Así, en la medida en que ambos tipos de tintas se
discuten aquí, la discusión de tales vehículos es aplicable a ambos
tipos de tintas.
Las composiciones de tinta para chorro de tinta
de la presente invención se preparan típicamente en una formulación
acuosa o vehículo de tinta que puede incluir agua,
co-disolventes, tensioactivos, agentes tamponantes,
biocidas, agentes complejantes, modificadores de la viscosidad,
humectantes, enlazantes, y/u otros aditivos conocidos. En un
aspecto de la presente invención, el vehículo de tinta puede
comprender desde alrededor de 70% a alrededor de 98% en peso de la
composición de tinta para chorro de tinta. Además, aparte de los
líquidos del vehículo, se pueden dispersar sólidos en el vehículo
líquido, tales como polímeros, materiales fotocurables,
plastificantes, materiales de partículas de látex, etc.
Según se ha descrito, se pueden incluir
co-disolventes en las composiciones de chorro de
tinta de la presente invención. Los co-disolventes
adecuados para usar en la presente invención incluyen
co-disolventes orgánicos solubles en agua, pero sin
limitarse a, alcoholes alifáticos, alcoholes aromáticos, dioles,
éteres glicólicos, éteres poliglicólicos, lactamas, formamidas,
acetamidas, alcoholes de cadena larga, etilenglicol, propilenglicol,
dietilenglicoles, trietilenglicoles, glicerina, dipropilenglicoles,
glicol-butil-éteres, polietilenglicoles,
polipropilenglicoles, amidas, éteres, ácidos carboxílicos, ésteres,
organosulfuros, organosulfóxidos, sulfonas, alcoholderivados,
carbitol, butilcarbitol, celosolve, derivados de éter,
aminoalcoholes, y cetonas. Por ejemplo, los
co-disolventes pueden incluir alcoholes alifáticos
primarios de 30 carbonos o menos, alcoholes aromáticos primarios de
30 carbonos o menos, alcoholes alifáticos secundarios de 30 carbonos
o menos, alcoholes aromáticos secundarios de 30 carbonos o menos,
1,2-dioles de 30 carbonos o menos,
1,3-dioles de 30 carbonos o menos,
1,5-dioles de 30 carbonos o menos,
etilenglicol-alquil-éteres,
propilenglicol-alquil-éteres,
poli(etilenglicol)-alquil-éteres, homólogos
superiores de
poli(etilenglicol)-alquil-éteres,
poli(propilenglicol)-alquil-éteres, homólogos
superiores de
poli(propilenglicol)-alquil-éteres, lactamas,
formamidas sustituidas, formamidas no sustituidas, acetamidas
sustituidas, y acetamidas no sustituidas. Los ejemplos específicos
de co-disolventes que se usan preferentemente en la
práctica de esta invención incluyen, aunque sin limitarse a ello,
1,5-pentanodiol, 2-pirrolidona,
2-etil-2-hidroximetil-1,3-propanodiol,
dietilenglicol, 3-metoxibutanol, y
1,3-dimetil-2-imidazolidinona.
Se pueden añadir co-disolventes para reducir la
velocidad de evaporación de agua en la tinta para minimizar la
obstrucción u otras propiedades de la tinta tales como viscosidad,
pH, tensión superficial, densidad óptica, y calidad de impresión. La
concentración de co-disolvente puede variar desde
aproximadamente 0% en peso a aproximadamente 50% en peso, y en una
realización es desde aproximadamente 15% a aproximadamente 40% en
peso. De acuerdo con realizaciones de la presente invención, el
vehículo líquido puede incluir al menos 12% en peso del
co-disolvente 2-pirrolidona. En otra
realización, la 2-pirrolidona puede estar presente
desde 14% en peso a 18% en peso. La carga elevada de
2-pirrolidona puede estar presente solamente como
2-pirrolidona no derivatizada (con otros
co-disolventes opcionales), solamente como una
2-pirrolidona derivatizada, por ejemplo
1-metil-2-pirrolidona,
3-metil-2-pirrolidona,
4-metil-2-pirrolidona,
5-metil-2-pirrolidona,
1-etil-2-pirrolidona,
3-etil-2-pirrolidona,
4-etil-2-pirrolidona,
5-etil-2-pirrolidona,
5-(hidroxilmetil)-2-pirrolidona,
1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidona,
etc., o como una mezcla de 2-pirrolidona y una
2-pirrolidona derivatizada.
También se pueden usar opcionalmente diversos
agentes tamponantes en las composiciones de tinta para chorro de
tinta de la presente invención. Los agentes tamponantes típicos
incluyen disoluciones controladoras del pH tales como agentes
tamponantes inorgánicos y orgánicos.
En otro aspecto de la presente invención, se
pueden usar diversos biocidas para inhibir el crecimiento de
microorganismos no deseados. Varios ejemplos no limitantes de
biocidas adecuados incluyen sales de benzoatos, sales de sorbatos,
productos comerciales tales como NUOSEPT (Nudex, Inc., una división
de Huls America), UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt
Co.), y PROXEL (ICI Americas) y otros biocidas conocidos.
Típicamente, tales biocidas comprenden menos de aproximadamente 5%
en peso de la composición de tinta para chorro de tinta y
frecuentemente desde aproximadamente 0,1% a aproximadamente 0,25% en
peso.
En un aspecto adicional de la presente
invención, se pueden incluir enlazantes que actúan para afianzar los
colorantes sobre el sustrato. Los enlazantes adecuados para usar en
la presente invención tienen típicamente un peso molecular de desde
aproximadamente 100 a aproximadamente 50.000 g/mol. Los ejemplos no
limitantes incluyen poliéster, poliéster-melanina,
copolímeros de estireno-ácido acrílico, copolímeros de
estireno-ácido acrílico-acrilato de alquilo,
copolímeros de estireno-ácido maleico, copolímeros de estireno-ácido
maleico-acrilato de alquilo, copolímeros de
estireno-ácido metacrílico, copolímeros de estireno-ácido
metacrílico-acrilato de alquilo, copolímeros de
estireno-semiéster maleico, copolímeros de
vinilnaftaleno-ácido maleico, y sus sales.
En otro aspecto de la presente invención, las
composiciones de tinta para chorro de tinta pueden incluir
tensioactivos. Tales tensioactivos pueden incluir tensioactivos
estándar solubles en agua tales como óxidos de
alquilpoli(etileno), óxidos de
alquilfenilpoli(etileno), copolímeros de bloques (PEO) de
óxido de poli(etileno), PEO acetilénico, ésteres PEO, aminas
PEO, amidas PEO, y copolioles de dimeticona. Si se usan, los
tensioactivos pueden estar desde 0,01% a aproximadamente 10% en peso
de la composición de tinta para chorro de tinta. Se pueden usar
también diversas combinaciones de tensioactivos no iónicos,
aniónicos, y/o anfóteros.
En otro aspecto de la presente invención se
pueden preparar tintas pigmentadas de color, que contienen pigmento
de acuerdo con la Fórmula I, en un vehículo descrito anteriormente
para las tintas pigmentadas negras. Las tintas de color incluyen,
aunque sin limitarse a ello, cian, magenta, amarillo, y otros
colores secundarios tales como rojo, anaranjado, verde, azul y
violeta.
\vskip1.000000\baselineskip
Los ejemplos siguientes ilustran las
realizaciones de la invención que más se conocen actualmente. Sin
embargo, se debe entender que los siguientes son solo ejemplares o
ilustrativos de la aplicación de los principios de la presente
invención. Se pueden idear numerosas modificaciones y composiciones
alternativas, métodos y sistemas por los expertos en la técnica sin
salirse del espíritu y alcance de la presente invención. Las
reivindicaciones adjuntas están destinadas para cubrir tales
modificaciones y arreglos. Así, aunque la presente invención se ha
descrito anteriormente con minuciosidad, los Ejemplos siguientes
proporcionan más detalles en conexión con las que se cree
actualmente que son las realizaciones más prácticas y preferidas de
la invención.
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Se prepararon dos vehículos de tinta para chorro
de tinta de acuerdo con la Tabla 1, como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las pruebas sobre resultados de fluidez rotativa
se dirigieron usando diversas formulaciones de tinta que contenían
pigmento con la estructura de la Fórmula I y vehículo de tinta del
tipo 1 y vehículo de tinta de tipo 2 permitiendo que ocurran tiempos
múltiples de rotación predeterminada (por ejemplo, 1 segundo, 2
segundos, 3 segundos, etc.) antes de imprimir una línea delgada con
bordes nítidos. Como la tapadura causa típicamente obstrucción o
disparos fallidos en los orificios de lanzamiento, cuando ha
ocurrido tapadura la calidad de la línea se reduce
significativamente. Cada uno de los caracteres impresos se compara
para determinar si se consiguió una calidad de impresión aceptable.
Una falta perceptible de nitidez en la línea se considera un
fracaso. El tiempo de fluidez rotativa se determina evaluando las
líneas que tienen calidad de impresión aceptable en comparación con
las líneas que tienen calidad de impresión inaceptable. Por ejemplo,
si una línea tiene calidad de impresión aceptable después de 5
segundos de rotación, y calidad de impresión inaceptable tras 6
segundos de rotación, entonces el tiempo de fluidez rotativa es 5
segundos.
Al comparar el tiempo de fluidez rotativa entre
las diversas tintas de Vehículo de tinta tipo 1 y Vehículo de tinta
tipo 2, se descubrió que el tiempo de fluidez para el tipo 1 de
tinta fue generalmente menor que un segundo, mientras que el tiempo
de fluidez rotativa para el tipo 2 de tinta fue generalmente
alrededor de 8 segundos o mayor. Esta mejora espectacular del tiempo
de fluidez rotativa que se logró aumentando la carga de
2-pirrolidona (2P) en la tinta para chorro de tinta
desde 10% en peso a 16% en peso fue inesperada a causa de la presión
de vapor relativamente alta de este co-disolvente en
comparación con muchos de los co-disolventes
propicios a la fluidez. En otras palabras,
2-pirrolidona no se considera típicamente un
disolvente que contribuye significativamente a los resultados de
fluidez rotativa, sin embargo aumentando su nivel a una carga muy
alta (reemplazando co-disolventes de fluidez
rotativa más tradicionales) se consiguió mejora espectacular, es
decir, desde < 1 segundo a 8 segundos. Además, no pareció haber
compensaciones de calidad de imagen significativa u otros resultados
que fuesen provocadas incluyendo tal carga alta de
2-pirrolidona en la formulación de tinta para chorro
de tinta.
Las pruebas de resultados de fluidez rotativa se
dirigieron como anteriormente, usando diversas formulaciones de
tinta que contenían pigmentos unidos a arilmonocarboxilo,
arildicarboxilo y polímero en el tipo 1 de vehículo de tinta y el
tipo 2 de vehículo de tinta. Se encontró que los tiempos de fluidez
rotativa de estas tintas fueron al menos 6 segundos. No se observó
diferencia de fluidez para tintas con vehículo de tinta tipo 1 y
vehículo de tinta tipo 2. Esto indica que el requisito de
2-pirrolidona para el resultado de fluidez no es
necesario para pigmentos unidos a polímero y tipos de pigmento en
que hay menos de tres grupos carboxilo presentes sobre un grupo
arilo común.
Se debe entender que las anteriores
disposiciones referidas son ilustrativas de la aplicación para los
principios de la presente invención. Se pueden idear numerosas
modificaciones y disposiciones alternativas sin salirse del espíritu
y alcance de la presente invención aunque la presente invención se
ha mostrado en los dibujos y descrito anteriormente en conexión con
la(s) realización(es) ejemplar(es) de la
invención. Será evidente para los que tengan experiencia ordinaria
en la técnica que se pueden hacer numerosas modificaciones sin
salirse de los principios y conceptos de la invención como se
describe en las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Una composición de tinta para chorro de
tinta, que comprende:
(a) un pigmento que tiene un grupo
ariltricarboxilo covalentemente unido a él;
(b) al menos 12% en peso de un
co-disolvente para fluidez
anti-rotativa seleccionado del grupo consistente en
2-pirrolidona, 2-pirrolidona
derivatizada, y sus mezclas;
y
(c) un vehículo líquido.
2. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que el grupo ariltricarboxilo es un ácido
ariltricarboxílico, un grupo bencenotricarboxilo, un grupo
naftalenotricarboxilo, un grupo bifeniltricarboxilo, un grupo
ariltetracarboxilo, un grupo arilpentacarboxilo, o un ácido
3,4,5-bencenotricarboxílico que tiene el pigmento
unido en la posición 1 del ácido
3,4,5-bencenotricarboxílico.
3. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que el grupo ariltricarboxilo es una sal
que tiene un sodio, litio, potasio, o una amina cargada
positivamente como su contraión.
4. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que el pigmento es negro de humo.
5. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que el co-disolvente para
fluidez anti-rotativa consiste esencialmente en
2-pirrolidona.
6. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que el co-disolvente para
fluidez anti-rotativa está presente desde 12% a 25%
en peso.
7. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que la composición de tinta para chorro de
tinta se puede dejar rotar destapada durante al menos 5 segundos sin
una reducción sustancial de la calidad de impresión.
8. La tinta para chorro de tinta de la
reivindicación 1, en la que la composición de tinta para chorro de
tinta se puede dejar rotar destapada durante al menos 8 segundos sin
una reducción sustancial de la calidad de impresión.
9. Un sistema para imprimir imágenes de alta
calidad con reducida fluidez rotativa, que comprende:
(a) una tinta para chorro de tinta como en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; y
(b) una estructura para chorro de tinta
configurada para disparar gotas, no productoras de imágenes, de la
tinta para chorro de tinta en intervalos de al menos 5 segundos
cuando la estructura para chorro de tinta está destapada y no está
generando imágenes activamente.
10. Un método para aumentar el tiempo rotativo
de una estructura para tinta de chorro de tinta sin desobstrucción
significativa, que comprende:
(a) proporcionar una tinta para chorro de tinta
como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;
(b) cargar dicha tinta para chorro de tinta en
una estructura para chorro de tinta; y
(c) configurar la estructura para chorro de
tinta para permitir rotación de al menos 5 segundos entre disparos
sin necesidad de tapar la estructura durante dicha rotación.
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