DE19636382A1 - Pigmentpräparationen für den Ink-Jet-Druck - Google Patents
Pigmentpräparationen für den Ink-Jet-DruckInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Pigmentpräparationen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung
sowie ihre Verwendung als Drucktinten für den Ink-Jet-Druck.
Pigmente enthaltende Drucktinten für den Ink-Jet-Druck sind an sich bekannt.
Dabei ist es nicht leicht, Drucktinten, die Pigmentgehalte im allgemeinen von 1
bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Tinte, enthalten, gleichzeitig mit den geforderten
anwendungstechnischen Eigenschaften auszustatten. Als für den Ink-Jet-Druck zu
nennende wichtige anwendungstechnische Eigenschaften der Drucktinten werden
beispielsweise eine niedrige Viskosität, eine hohe physikalische Stabilität, gutes
Trocknungsverhalten, sowie eine geeignete Oberflächenspannung verstanden.
Weiterhin ist die Wasserechtheit von den damit erzeugten Drucken wichtig.
In US-A 4 597 794 werden beispielsweise die Pigmente in den Drucktinten mit
polymeren Dispergiermitteln, die aus ionisch hydrophilen und aromatisch hydro
phoben Segmenten aufgebaut sind, stabilisiert.
In EP-A 518 225 bzw. EP-A 556 649 werden als Dispergiermittel von Pigmenten
in Drucktinten Block-Copolymere auf Acrylbasis vom Typ AB, BAB und ABC
beschrieben.
Die bekannten pigmentierten Drucktinten besitzen allerdings noch einige anwen
dungstechnische Nachteile, insbesondere hinsichtlich ihrer physikalischen
Stabilität. Zudem besitzen die damit erzeugten Drucke noch eine unzureichende
Wasserechtheit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung von Pigmentprä
parationen, die die obigen Nachteile nicht mehr aufweisen.
Es wurden nun Pigmentpräparationen gefunden, enthaltend
- a) 0,1 bis 70, vorzugsweise 1 bis 50, insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Pigment,
- b) 10 bis 99 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die Präparation und
- c) 0,1 bis 100, vorzugsweise 0,5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes
Pigment der Komponente a) eines wasserlöslichen, hydrophile Polyether
ketten aufweisendes Polyisocyanat-Additionsprodukt mit einem Gehalt an
Isocyanatgruppen von maximal 1,0 Gew.-% und einen Gehalt an über
monofunktionelle Alkohole B) eingebauten, innerhalb von Polyetherketten
angeordneten Ethylenoxideinheiten (Mol-Gew. = 44 g/mol) von 30 bis
95 Gew.-% und einen Anteil an ionischen Gruppen von 0 bis 200
Milliäquivalenten/100 g Polyisocyanat-Additionsprodukt, die durch Um
setzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente, einer (mittleren) NCO-Funktiona lität von 1,7 bis 6 und einem NCO-Gehalt von 5 bis 65 Gew.-%
- mit mindestens einer der folgenden Komponenten
- B) 5 bis 100 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen Alkoholkomponente, bestehend aus mindestens einem einwertigen Polyetheralkohol des Molekulargewichtsbereiches 150 bis 10.000, vorzugsweise 150 bis 5.000 g/mol mit einem Gehalt an Ethylenoxideinheiten von 40 bis 99,5 Gew.-%, der durch Alkoxylierung eines einwertigen Startermoleküls hergestellt worden ist,
- C) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen Komponente, bestehend aus mindestens einer, von den Alkoholen der Gruppe B) verschiedenen primäre oder eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe aufweisenden Verbindung des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 5.000 g/mol,
- D) 0 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer Aminokomponente, bestehend aus mindestens einem tertiären Amin des Molekulargewichtsbereiches 88 bis 250 g/mol mit einer gegenüber Isocyanatgruppen im Sinne der NCO-Additionsreaktion reaktionsfähigen Gruppe
- und
- E) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), an im Sinne der NCO-Additionsreaktion mindestens difunktionellen Aufbaukomponenten des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 3.000 g/mol
- unter Einhaltung einer NCO-Kennzahl von 100 bis 600 unter Urethan- und gegebenenfalls Harnstoffbildung hergestellt worden sind, wobei gegebenen falls im Überschuß vorliegende NCO-Gruppen durch gleichzeitig oder an schließend erfolgende Sekundärreaktionen bis auf einen Restgehalt von maximal 1,0 Gew.-% abreagiert sind.
Pigmentpräparationen mit der Komponente c) sind in der nicht vorveröffentlichten
Anmeldung DE-A 19 508 390 angegeben.
Die in den erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen enthaltene Komponente c)
fungiert als Dispergiermittel und stellt unter Urethan- und gegebenenfalls Harn
stoffbildung hergestellte Umsetzungsprodukte von Polyisocyanaten A) mit ein
wertigen Alkoholen B) und gegebenenfalls weiteren Ausgangskomponenten C), D)
und/oder E) dar, die gegebenenfalls gleichzeitig und/oder im Anschluß an die zur
Urethan- und gegebenenfalls Harnstoffbildung führende Additionsreaktion durch
Sekundärreaktion von gegebenenfalls vorliegenden überschüssigen Isocyanatgrup
pen befreit worden sind.
Die Komponente c) weist einen Gehalt an über die Komponenten B) eingebauten
Ethylenoxideinheiten (Molgew. = 44) von 30 bis 95, vorzugsweise von 40 bis
75 Gew.-% auf. Der Gehalt an freien Isocyanatgruppen liegt unter 1 Gew.-%. Im
allgemeinen sind freie Isocyanatgruppen nicht mehr nachweisbar.
Die in den erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen enthaltenen Dispergiermittel
der Komponente c) enthalten bevorzugt 10 bis 50 Milliäquivalente an ionischen
Gruppen/100 g Komponente c), besonders bevorzugt anionische Gruppen in
Form von an das Dispergiermittel gebundene Carboxyl-, Sulfat-, Sulfonat-,
Phosphat- und Phosphonatgruppen, die durch z. B. Alkalihydroxide oder Etha
nolamin, Di- oder Triethanolamin in die entsprechenden Salze überführt wurden.
Die zur Herstellung der Komponente c) eingesetzte Polyisocyanatkomponente A)
weist eine (mittlere) NCO-Funktionalität von 1,7 bis 6,0, vorzugsweise größer als
2,5, insbesondere 3,0 bis 6,0 und einen NCO-Gehalt von 5 bis 65, vorzugsweise 7
bis 30 Gew.-% auf. Vorzugsweise werden Polyisocyanatkomponenten mit einer
(mittleren) NCO-Funktionalität von 1,7 bis 2,5 während der Reaktion mit den
Komponenten B bis E auf eine Funktionalität von größer als 2,5 durch Modi
fizierungsreaktionen erhöht.
Die Polyisocyanatkomponente A) besteht aus mindestens einem organischen Poly
isocyanat. Geeignete Polyisocyanate sind unmodifizierte Polyisocyanate oder den
gemachten Angaben bezüglich NCO-Gehalt und -Funktionalität entsprechende
Modifizierungsprodukte der an sich bekannten Polyisocyanate, insbesondere Diiso
cyanate.
Unmodifizierte Polyisocyanate, die als Komponente A) oder als Teil der Kompo
nente A) geeignet sind, sind beispielsweise die Polyisocyanate der Diphenyl
methan-Reihe, wie sie neben den entsprechenden Diisocyanaten bei der Phosgenie
rung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten anfallen oder aber an sich bekannte
höherfunktionelle Polyisocyanate wie beispielsweise 4,4′,4′′-Triisocyanato-triphe
nylmethan.
Im allgemeinen bestehen die Polyisocyanate der Komponente A) jedoch aus den
angesprochenen Modifizierungsprodukten einfacher Polyisocyanate. Unter "Modifi
zierung" ist in diesem Zusammenhang insbesondere die Herstellung von Biuret-,
Allophanat- und/oder Isocyanuratgruppen zu verstehen. Zur Herstellung derartiger
Derivate einzusetzende Diisocyanate sind beispielsweise Hexamethylendiisocyanat,
Cyclohexan-1,3- und -1,4-Diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,
1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan, 2,4- und 2,6-Hexa
hydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Perhydro-
2,4′- und/oder -4,4′-diphenylmethandiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4′- und/oder -4,4′-
diisocyanat und Naphthylen-1,5-diisocyanat.
Besonders bevorzugt werden zur Herstellung der modifizierten Ditsocyanate die
technisch wichtigen Polyisocyanate verwendet, wie beispielsweise 2,4-Diiso
cyanatotoluol, dessen technische Gemische mit bis zu 35 Gew.-%, bezogen auf
Gemisch, an 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan, dessen
technischen Gemische mit 2,4′- und 2,2′-Diisocyanatodiphenylmethan, Hexamethy
lendiisocyanat oder Gemische dieser Diisocyanate. Ganz besonders bevorzugt han
delt es sich bei den Polyisocyanaten der Komponente A) um die Isocyanurat
gruppen aufweisende Modifizierungsprodukte von 2,4-Diisocyanatotolul oder
dessen technische Gemische mit bis zu 35 Gew.-%, bezogen auf Gemisch an 2,6-
Diisocyanatotoluol. Diese besonders bevorzugten Isocyanuratgruppen aufweisenden
Polyisocyanate weisen i.a. einen NCO-Gehalt von 7 bis 30 Gew.-% bei einer
NCO-Funktionalität von 3 bis 6 auf. Oftmals wird die Polyisocyanatkomponente
A) in Form einer Lösung in einem inerten Lösungsmittel wie beispielsweise
Butylacetat eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polyisocyanate mit einer mittleren
Funktionalität von 1,7 bis 2,5 als Komponente A) verwendet, wobei die Modifi
zierungsreaktionen, d. h. die Bildung von Biuret-, Allophanat- und/oder Isocya
nuratgruppen parallel mit bzw. nach der Umsetzung mit den Komponenten B) bis
E) erfolgt. Derartige Modifizierungsreaktionen sind dem Fachmann bekannt und
z. B. in Houben-Weyl "Methoden der organischen Chemie", Band E20, "Makro
molekulare Stoffe" herg. H. Bartl, J. Falbe, G. Thieme Verlag Stuttgart 1987 auf
den Seiten 1735, 1736 und 1739 bis 1744 beschrieben.
Die einwertige Alkoholkomponente B) besteht aus mindestens einem einwertigen
Alkohol mit einem (aus dem Hydroxylgruppengehalt errechenbaren) Molekular
gewicht von 150 bis 10.000, insbesondere 150 bis 5.000, vorzugsweise 500 bis
3.000 g/mol, der 40 bis 99,5, vorzugsweise 70 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des einwertigen Alkohols, an innerhalb einer Polyetherkette einge
bauten Ethylenoxideinheiten aufweist.
Als Komponente B) oder als Teil der Komponente B) bevorzugt geeignet sind an
sich bekannte Alkoxylierungsprodukte von einwertigen Startermolekülen, die pro
Molekül im statistischen Mittel mindestens 3, vorzugsweise 7 bis 250 Alkylen
oxideinheiten aufweisen, die ihrerseits zu mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise 70
bis 100 Gew.-% aus Ethylenoxideinheiten, bezogen auf die Alkylenoxideinheit, be
stehen.
Zur Herstellung der einwertigen Polyetheralkohole geeignete Startermoleküle sind
insbesondere einwertige Alkohole, Phenole oder Carbonsäuren. Die Startermole
küle weisen im allgemeinen 1 bis 30, vorzugsweise 1 bis 10 und besonders be
vorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf. Beispielhaft genannt seien Alkohole wie
Methanol, Ethanol, i-Propanol, n-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Octanol,
Oleyialkohol oder Benzylalkohol oder Phenole wie beispielsweise Phenol, Kresole,
Methylphenole, Nonylphenole oder Dodecylphenole oder alkoxylierbare Säuren
wie beispielsweise Essigsäure, Buttersäure, Caprin, Laurin, Palmitin oder Stearin
säure oder auch Cyclohexancarbonsäure. Die bevorzugten Startermoleküle sind
einwertige Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen der oben beispielhaft ge
nannten Art.
Zur an sich bekannten Alkoxylierungsreaktion werden Ethylenoxid oder Kombi
nationen aus Ethylenoxid mit bis zu 60, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge der Alkylenoxide, an anderen Alkylenoxiden wie insbeson
dere Propylenoxid verwendet. Falls außer Ethylenoxid auch andere Alkylenoxide
mitverwendet werden, kann dies unter Verwendung entsprechender Alkylenoxidge
mische oder auch unter sukzessiver Addition der Alkylenoxide unter Blockbildung
erfolgen.
Die Komponente B) kommt in einer Menge von 5 bis 100, vorzugsweise 50 bis
90 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen der Komponente A) zum
Einsatz.
Die gegebenenfalls mitzuverwendende Komponente C) besteht aus mindestens
einer anderen, den unter B) gemachten Ausführungen nicht entsprechenden ein
wertigen Verbindung mit einer gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppe. In Betracht
kommen insbesondere die bekannten einwertigen Alkohole wie z. B. Methanol,
Ethanol, Propanol, iso-Propanol, 1- und 2-Butanol, Isobutanol, 1-Hexanol, 2-Ethyl-
1-hexanol etc., darüberhinaus einwertige Esteralkohole des Molekulargewichts
bereiches 94 bis 350 wie beispielsweise Hydroxybuttersäuremethylester, Ethylen
glykolmonoacetat, Milchsäurepropylester oder ω-Hydroxycapronsäureethylester
oder einwertige Alkohole des Molekulargewichtsbereiches 146 bis 2.000 g/mol,
die durch an sich bekannte Anlagerung von ε-Caprolacton an einwertige Alkohole
der bereits oben beispielhaft genannten Art erhalten worden sind.
Bevorzugt sind ionische Gruppen-tragende Verbindungen wie Alkali- und
Ammoniumsalze von Hydroxyessigsäure, Milchsäure, Glycin, Taurin und N-
Methyltaurin.
Die Komponente C) wird in einer Menge von bis zu 20, vorzugsweise bis zu
10 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen der Komponente A) ver
wendet.
Bei der Komponente D) handelt es sich um organische Verbindungen, die neben
mindestens einer tert.-Aminogruppe eine gegenüber Isocyanatgruppen im Sinne der
Isocyanat-Additionsreaktion reaktionsfähige Gruppe, insbesondere Hydroxyl- oder
Aminogruppe aufweisen. Diese Verbindungen haben im allgemeinen ein Moleku
largewicht von 88 bis 250, insbesondere von 88 bis 150 g/mol.
Als Komponente D) bzw. als Teil der Komponente D) kommen beispielsweise
Aminoalkohole wie N,N-Diethylethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Di
methylisopropanolamin, N,N-Dimethyl-1,3-propandiamin, N,N-Diethylethylendi
amin, 2-Dibutylamino-ethanol, 3-(Dimethylamino)-1-propanol, 1-Methylpiperazin,
1-Methyl-4-piperidinol, 2-Morpholinoethanol, 2-Piperidinoethanol, 2-Piperazino
ethano1, 2-Piperazinoethylamin, 3-Morpho1inopropylamin, N,N-Dibutyl-trimethy
lendiamin, 3-(Diethylamino)-1-propanol, N-Methyl-3-pyrrolidinol, 2-(Hydroxy
methyl)-N-methylpiperidin oder mindestens eine tert.-Aminogruppe und eine
primäre oder sekundäre Aminogruppe aufweisende Polyamine in Betracht. Bei
spiele derartiger Verbindungen sind N,N-Dimethyl-ethylendiamin, N,N-Diethyl-
1,4-butandiamin oder N-Methyl-piperazin.
Zu den bevorzugten Verbindungen, die als Komponente D) bzw. als Teil der
Komponente D) zum Einsatz gelangen, gehören 4-(2-Hydroxyethyl)-pyridin, 2-
Hydroxyethylmorpholin, N,N-Dimethyl-1,3-propandiamin, N,N-Diethyl-1,4-butan
diamin und N,N-Dimethylaminoethanol und N,N-Dimethylaminopropylamin.
Die Komponente D) kommt in einer Menge von 0 bis 50, vorzugsweise 10 bis
50 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppe der Komponente A) zum Ein
satz. Vorzugsweise wird die Komponente D) in einer solchen Menge mitver
wendet, daß in den erfindungswesentlichen Additionsprodukten 0 bis 200 und
insbesondere 0 bis 100 Milliäquivalente an tert.-Aminogruppen pro 100 g Feststoff
vorliegen.
Bei der gegebenenfalls mitzuverwendenden Komponente E) handelt es sich um
organische Verbindungen des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 3.000, vorzugs
weise 118 bis 2.000 g/mol mit zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen
Gruppen, insbesondere mit zwei alkoholischen Hydroxylgruppen. Beispielhaft
genannt seien insbesondere Polyester- oder Polyetherdiole der an sich bekannten
Art des genannten Molekulargewichtsbereiches.
Die Komponente E) wird bei der Herstellung der erfindungswesentlichen Addi
tionsverbindungen, falls überhaupt, in einer Menge von bis zu 20, vorzugsweise
bis zu 10 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen der Komponente A)
eingesetzt. Besonders bevorzugt wird ohne Mitverwendung der Komponente E)
gearbeitet.
Bevorzugte erfindungsgemäße Pigmentpräparationen sind dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyisocyanat-Additionsprodukt der Komponente c) unter Einhaltung einer
NCO-Kennzahl von 100 bis 130 durch Umsetzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,0 bis 6 und einem NCO-Gehalt von 7 bis 30 Gew.-%, bestehend aus Isocyanuratgruppen aufweisenden Modifizierungsprodukten von 2,4-Diiso cyanatotoluol oder dessen Gemische mit bis zu 35 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, an 2,4-Diisocyanatotoluol,
mit
- B) 50 bis 90 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Alkohol komponente der unter B) genannten Art,
- C) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen aufweisenden Ver bindung des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 5.000 g/mol, die zusätzlich ionische Gruppen enthält,
und
- D) 10 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Aminkomponente der unter D) genannten Art
unter Urethanbildung und gegebenenfalls gleichzeitig oder im Anschluß an die
Urethanbildung durchgeführte Sekundärreaktionen zur Verminderung von gegebe
nenfalls vorliegenden überschüssigen NCO-Gruppen bis auf einen Restgehalt von
maximal 1,0 Gew.-% hergestellt worden ist, wobei die Art und Mengenverhält
nisse der Ausgangskomponenten so gewählt werden, daß das Umsetzungsprodukt
40 bis 75 Gew.-% an über die Komponente B) eingebauten Ethylenoxideinheiten
aufweist.
Ebenfalls bevorzugte erfindungsgemäße Pigmentpräparationen sind dadurch ge
kennzeichnet, daß das Polyisocyanat-Additionsprodukt der Komponente c) unter
Einhaltung einer NCO-Kennzahl von 131 bis 600 durch Umsetzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,7 bis 2,5 und einem NCO-Gehalt von 30 bis 65 Gew.-%, bestehend aus mindestens einem Isocyanurat aus der folgenden Gruppe: 2,4- Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4′-Diisocyanatodiphenyl methan, 2,4′-Diisocyanatodiphenylmethan
mit
- B) 5 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Alko holkomponente der unter B) oben genannten Art,
- C) 0 bis 10 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen aufweisenden Verbin dung des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 5.000 g/mol, die zusätzlich ionische Gruppen enthält,
und
- D) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Amin komponente der unter D) oben genannten Art
unter Urethanbildung und gegebenenfalls gleichzeitig oder im Anschluß an die
Urethanbildung durchgeführte Sekundärreaktionen zur Verminderung von gegebe
nenfalls vorliegenden überschüssigen NCO-Gruppen bis auf einen Restgehalt von
maximal 1,0 Gew.-% hergestellt worden ist, wobei die Art und Mengenver
hältnisse der Ausgangskomponenten so gewählt werden, daß das Umsetzungs
produkt 40 bis 75 Gew.-% an über die Komponente B) eingebauten Ethylen
oxideinheiten aufweist.
Besonders bevorzugt sind oben genannte erfindungsgemäße Pigmentpräparationen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat-Additionsprodukt der Komponente
c) einen Gehalt von 10 bis 50 Milliäquivalenten ionischer Gruppen pro 100 g der
Komponente c) enthält.
Bei der Herstellung der erfindungswesentlichen Additionsprodukte aus den bei
spielhaft genannten Ausgangsmaterialien A) bis E) kann nach unterschiedlichen
Methoden gearbeitet werden. Im allgemeinen erfolgt die Umsetzung in der
Schmelze bei Temperaturen von 20 bis 250, vorzugsweise 60 bis 140°C. Hierbei
kann man beispielsweise so vorgehen, daß man die Isocyanatkomponente A) mit
einem Gemisch der Komponente B) und gegebenenfalls C), D) und/oder E) um
setzt oder aber zunächst aus der Komponente A) und einem Teil der Reak
tionspartner B) bis E) ein NCO-Prepolymer herstellt, welches anschließend in
einer 2. Stufe mit dem Rest der Reaktionspartner mit gegenüber Isocyanatgruppen
reaktionsfähigen Gruppen zu Reaktion gebracht wird.
Danach wird der NCO-Überschuß durch Sekundärreaktionen bis auf einen Rest
gehalt von maximal 1,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 Gew.-% und besonders be
vorzugt 0 Gew.-% reduziert. Bei diesen Sekundärreaktionen kann es sich beispiels
weise um die Bildung von Allophanatgruppen, Biuretgruppen, Uretdiongruppen
oder von Isocyanuratgruppen durch entsprechende Additions- bzw. Polymerisa
tionsreaktionen der überschüssigen NCO-Gruppen handeln. Derartige Reaktionen
werden oftmals von den vorliegenden tert.-Stickstoffatomen katalysiert und durch
0,1 bis 24-stündiges Erhitzen auf 60 bis 250°C bewirkt. Bevorzugt als Sekundär
reaktionen sind Polymerisationsreaktionen bei denen Uretdiongruppen und/oder
Isocyanuratgruppen entstehen.
Besonders bevorzugt als Sekundärreaktionen ist die Polymerisation der restlichen
NCO-Gruppen unter Ausbildung von Isocyanuratstrukturen, die sich unter Katalyse
der gegebenenfalls aus der Komponente D) stammenden tert.-Stickstoffatomen aus
bilden oder durch Zugabe von weiteren Trimerisierungskatalysatoren entstehen.
Geeignete Trimerisierungskatalysatoren zur Trimerisierung der überschüssigen
NCO-Gruppen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind alle bislang zur Her
stellung von Isocyanuratpolyisocyanaten eingesetzten Verbindungen. Zu nennen
sind dabei Oxide, wie z. B. Lithiumoxid oder Bis-[tributyizinn]-oxid; Alkanolate
wie, z. B. Natriummethanolat oder Kalium-tert.-butanolat; Phenolate, Hydride, wie
z. B. Natriumboranat; Hydroxide, wie z. B. Quartäre Ammonium-, Phosphonium-,
Arsonium-, Stibonium-hydroxide oder Kaliumhydroxid/Kronenether; Amine, wie
z. B. Triethylamin, Benzyl-dimethylamin, Mannichbasen von Phenolen, Pyrazine
oder 1-(2-Hydroxyethyl)-aziridin; Amide, wie z. B. Acrylamide und
Carbamidsäureester; Aminimide, wie z. B. N,N-Dimethyl-N-(2-hydroxypropyl)
laurinimid; Phosphane, wie z. B. tert.-Phosphane; Carboxylate, wie z. B. Natrium
formiat; Kaliumacetat oder Tetraethylammonium-2-ethylhexanoat; Borate; metall
organische Verbindungen; Metallchelate; Säuren bzw. Lewissäuren, wie z. B.
Chlorwasserstoff, Aluminiumchlorid; Friedel-Crafts-Katalysatoren oder Tetra
methylammonium-dibutylphosphat. Ferner sind eine Reihe von Stoffkombina
tionen, die je für sich allein nur wenig oder nicht wirksam sind, gute Trimerisie
rungskatalysatoren, wie z. B. Tetramethylammoniumiodid/(Phenoxymethyl)-oxiran,
1,4-Diaza-bicyclo[2,2,2]octan/(Phenoxymethyl)-oxiran oder Cyclohexyl-dimethyl
amin/Tetramethylammonium-2-ethylhexanoat. Eine ausführliche Übersicht über
Katalysatoren für die Trimerisierung von Isocyanatgruppen mit entsprechenden
Hinweisen auf die Originalliteratur ist zu finden in Houben-Weyl, Methoden zur
organischen Chemie, Band E, 20 (1987), Seiten 1741-1751, Georg Thieme Verlag
Stuttgart, New York.
Obwohl die Reaktion, von den geringen Lösungsmitteln, die gegebenenfalls zum
Auflösen der Komponente A) eingesetzt werden, abgesehen, vorzugsweise in der
Schmelze durchführbar wird, ist es auch möglich, beispielsweise zur Erniedrigung
der Viskosität inerte Lösungsmittel mitzuverwenden. Geeignete Lösungsmittel sind
beispielsweise Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid, Ace
ton, 2-Butanon, Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, Methoxypropylacetat,
Toluol oder Gemische derartiger Lösungsmittel. Im allgemeinen werden die
Lösungsmittel im Verlauf oder im Anschluß an die Umsetzung, beispielsweise
durch Destillation, entfernt.
Gegebenenfalls können auch an sich bekannte, die Isocyanat-Additionsreaktion
beschleunigende, Katalysatoren mitverwendet werden. Beispielhaft genannt seien
Triethylamin, N,N-Dimethylbenzylamin oder Zinnverbindungen wie beispielsweise
Zinn(II)octoat oder Dibutylzinndilaurat.
Zur Einführung von ionischen Gruppen in die Verbindungen der Komponente c)
ist es auch möglich, die Polyadditionsverbindungen aus Umsetzung der Kompo
nenten A) bis E) einer weiteren Umsetzung zu unterwerfen.
Unter "Pigmente" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung wasserunlös
liche Farbmittel verstanden.
Die eingesetzten Pigmente besitzen vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von
0,005 bis 5 µm, insbesondere 0,005 bis 1 µm. Besonders bevorzugt liegt die
maximale Einzelpartikelgröße unter 0,5 µm, wodurch gewährleistet ist, daß eine
verstopfungsfreie Strömung durch die feinen Düsenbohrungen des Druckkopfes
(i.A. 10 bis 50 µm) sowie eine mit dem als Komponente (c) beschriebenen Disper
giermittel ausreichende physikalische Stabilisierung der Pigmentpräparationen über
die Benutzungs- und Lagerzeit erhalten wird. Außerdem ist zur Erzielung der
maximalen Farbstärke, Brillanz und gegebenenfalls Transparenz des Druckbildes
(auf Folien) eine hohe Feinverteilung bei enger Partikeldurchmesserverteilung
vorteilhaft.
Die Pigmente können grundsätzlich in Form ihrer trockenen Pulver, Granulate
oder wasserfeuchten Preßkuchen eingesetzt werden.
Als Pigmente kommen sowohl anorganische und organische Farbpigmente als auch
Ruße in Frage, von denen eine große Zahl beispielsweise aus Color Index, 2.
Auflage, bekannt sind.
Insbesondere sind zu nennen saure bis alkalische Ruße aus der Gruppe der Furna
ce- oder Gas-Ruße sowie chemisch oder physikalisch modifizierte oder nach
behandelte Ruße.
Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise Zinksulfide, Ultramarin,
Eisenoxide, Kobaltblau sowie Chromoxidpigmente. Im weiteren Sinne können u. a.
auch Pigmente in Form fein partikulärer Oxide wie Siliziumdioxid, Titandioxid,
Nickeloxide, Chromantimontitandioxide, Aluminiumoxid sowie fein partikuläre
Metalle wie Kupfer, Eisen oder Aluminium verwendet werden.
Geeignete organische Farbpigmente sind beispielsweise solche der Azo-, Disazo-,
Polyazo-, Anthrachinon-, Thioindigoreihe, ferner andere polycyclische Pigmente
wie beispielsweise aus der Phthalocyanin-, Chinacridon-, Dioxazin-, Isoindolinon-,
Naphthalintetracarbonsäure- und Perylen- und Perylentetracarbonsäurereihe, ferner
solche aus der Perinon-, Indigoid-, Thioindigoid- und Diketopyrrolopyrrol-Reihe,
sowie Metallkomplex-Pigmente von Azo-, Azomethin- oder Methinfarbstoffen oder
verlackte Farbstoffe wie Ca-, Mg-, Al-Lacke von sulfonsäure- und/oder carbon
säuregruppenhaltigen Farbstoffen.
Darüberhinaus können die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen Mischungen
verschiedener organischer Pigmente oder organischer und anorganischer Pigmente
enthalten.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen können selbstverständlich neben den
Komponenten a), b) und c) auch weitere Zusätze enthalten.
Als gegebenenfalls weitere Zusätze kommen für Drucktinten für den ink-jet Druck
übliche Zusatzstoffe in Frage.
So können beispielsweise als weitere Komponente d) organische Lösungsmittel
zugegen sein. Besonders geeignet sind in Wasser lösliche organische Lösungs
mittel. Bevorzugt sind solche, die eine Löslichkeit von größer als 0,5 g/100 g
Wasser.
Als geeignete organische Lösungsmittel kommen beispielsweise in Frage:
aliphatische C₁-C₄-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.-Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders bevorzugt Mono-C₁-C₄-alkyi glykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmono methylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Triethylenglykolmonomethylether oder -monoethylether ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3- Dimethyl-imidazolidon, Dimethylacetamid sowie Dimethylformamid.
aliphatische C₁-C₄-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.-Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders bevorzugt Mono-C₁-C₄-alkyi glykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmono methylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Triethylenglykolmonomethylether oder -monoethylether ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3- Dimethyl-imidazolidon, Dimethylacetamid sowie Dimethylformamid.
Es kommen auch Gemische der erwähnten Lösungsmittel in Betracht.
Die Menge des organischen Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 1 bis 40,
insbesondere 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentpräparationen.
Bevorzugt beträgt die Menge an Wasser und organischem Lösungsmittel 20 bis 99
Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 97 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentpräparationen.
Weiterhin kann die Pigmentpräparation Mittel zur Einstellung der Viskosität der
Tinte enthalten wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Methyl
cellulose u. a. dem Fachmann bekannte Mittel, soweit sie die Stabilität der
Drucktinte, das Druckverhalten und das Trocknungsverhalten auf Papier nicht
negativ beeinflussen.
Zusätzlich zu den genannten Komponenten kann die Drucktinte noch einen Anteil
von 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Tinte eines
oberflächenaktiven Mittels enthalten. Diese können grundsätzlich eingesetzt
werden z. B. zur Regulierung der Oberflächenspannung der Tinte, ferner zur
Verhinderung der Tropfenbildung oder Auslaufens an der Düsenaustrittsfläche des
Druckkopfes und zur Einstellung des Benetzungs- und Trocknungsverhaltens der
Tinte auf unterschiedliche Substratarten (Papiere). Derartige oberflächenaktive
Mittel sind dem Fachmann in Form von am Markt zugänglichen Produkten
bekannt. Bei der Auswahl der oberflächenaktiven Mittel dürfen diese nicht die
Stabilität der Pigmentpräparation oder die verwendeten Druckkopfmaterialien
beeinträchtigen.
Außerdem können die erfindungsgemäßen Pigmentpräparation weitere ionogene als
auch nicht-ionogene Hilfsmittel enthalten. Sofern das Polyisocyanat-Additionspro
dukt (Komponente c) ionische Gruppen enthält, sollten diese Hilfsmittel vorzugs
weise nicht-ionogen oder von gleicher Ionogenität sein.
Grundsätzlich können die Pigmentpräparationen noch Konservierungsmittel, Licht
schutzmittel, weitere Tenside und gegebenenfalls auch pH-Regler enthalten.
Beispiele für pH-Regler sind NaOH, Ammoniak oder Aminomethylpropanol, N,N-
Dimethylaminomethanol.
Beispiele für Konservierungsmittel sind Methyl- und Chlormethyl-isothiazolin-3-
on, Benzisothiazolin-3-on oder Mischungen davon.
Beispiele für Lichtschutzmittel sind UV-Absorbtionsmittel.
Besonders bevorzugt sind Pigmentpräparationen, enthaltend
- a) 1 bis 20, insbesondere 1 bis 10 Gew.-% Pigment,
- b) 10 bis 98 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die Pigmentpräparation,
- c) 0,1 bis 100, vorzugsweise 0,5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Pigment der Komponente a) des Polyisocyanat-Additionsproduktes, wie oben genannt und
- d) mindestens ein organisches Lösungsmittel aus der Gruppe:
aliphatische C₁-C₄-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.-Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylen glykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders bevorzugt Mono-C₁-C₄-alkylglykolether wie Ethylenglykolmono alkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether oder Diethylengly kolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Triethylenglykolmono methylether oder -monoethylether ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrro lidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-imidazolidon, Dimethylacetamid sowie Dimethylformamid.
Die bevorzugte Ausführungsform der einzelnen Komponenten entsprechen den
oben angegebenen.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung der erfindungsgemäßen Pigment
präparationen für den Ink-Jet Druck, die dadurch gekennzeichnet sind, daß man
mindestens ein Pigment und mit dem Dispergiermittel der Komponente c) und
gegebenenfalls weiteren Zusätzen homogenisiert und naßzerkleinert.
Im allgemeinen wird das Pigment in Pulverform oder in Form des wasserfeuchten
Preßkuchens zusammen mit einem Teil des Dispergiermittels und Wasser,
vorzugsweise deionisiertem Wasser, zu einer homogenen Mahlsuspension
beispielsweise mittels Rührwerksbütte, Dissolver und ähnlichen Aggregaten
gegebenenfalls nach einer Vorzerkleinerung angeschlagen.
Die Mahlsuspension kann außerdem Anteile niedrigsiedender Lösungsmittel
(Siedepunkt (150°C) enthalten, die im Verlauf der anschließenden Feinmahlung
durch Verdampfung ausgetragen werden können. Sie kann aber auch Anteile
höhersiedender Lösungsmittel oder weiterer Zusätze wie z. B. Thiodiglykol oder
wie sie oben beschrieben sind z. B. Mahlhilfs-, Entschäumungs- oder Benetzungs
mittel enthalten.
Die Naßzerkleinerung umfaßt sowohl die Vorzerkleinerung als auch die
Feinmahlung. Vorzugsweise liegt die Pigmentkonzentration der Suspension dabei
oberhalb der gewünschten Konzentration der fertigen Pigmentpräparation bzw.
Drucktinte. Die gewünschte Pigmentendkonzentration wird vorzugsweise im An
schluß an die Naßzerkleinerung eingestellt. Im Anschluß an die Vorzerkleinerung
erfolgt eine Mahlung auf die gewünschte Partikelfeinverteilung von 0,001 bis
5 µm, vorzugsweise 0,005 bis 1 µm. Für diese Mahlung kommen Aggregate wie
z. B. Kneter, Walzenstühle, Knetschnecken, Kugelmühlen, Rotor-Stator-Mühlen,
Dissolver, Korundscheibenmühlen, Schwingmühlen und insbesondere schnel
laufende, kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickte Rührwerkskugelmühlen
mit Mahlkörpern mit einem Durchmesser von 0,1 bis 2 mm in Frage. Die
Mahlkörper können dabei aus Glas, Keramik oder Metall, z. B. Stahl sein. Die
Mahltemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 250°C, in der Regel
jedoch bei Raumtemperatur; insbesondere unterhalb des Trübungspunktes der
eingesetzten Dispergiermittel der Komponente c) und gegebenenfalls eingesetzten
oberflächenaktiven Mittel.
In einer ebenfalls bevorzugten Verfahrensweise kann die Mahlung teilweise oder
vollständig in einem Hochdruckhomogenisator oder in einem sogenannten Strahl
dispergator (bekannt aus der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE-A
19 536 845) erfolgen, wodurch der Gehalt an Mahlkörperabrieb in der Suspension
bzw. die Abgabe von löslichen Stoffen aus den Mahlkörpern (z. B. Ionen aus
Glaskörpern) auf ein Minimum reduziert bzw. vollständig vermieden werden kann.
In einem Verdünnungs-Schritt wird die erhaltene Pigmentpräparation in an sich
bekannter Weise in Wasser gegebenenfalls mit den restlichen Dispergiermittel
mengen und gegebenenfalls weiteren Zusätzen eingemischt und homogenisiert,
sowie auf die gewünschte Pigmentendkonzentration bzw. Farbstärke der Präpa
ration bzw. Drucktinte eingestellt. Hierbei kann gegebenenfalls noch ein Teil des
Dispergiermittels zugesetzt werden, um beispielsweise eine Reagglomeration feiner
Pigmentpartikel in der Verdünnung zu vermeiden.
Von besonderem Vorteil ist ein Verfahren zur Herstellung der Pigmentpräpa
rationen, indem im Mahlschritt zur Herstellung des Pigmentkonzentrates für die
Stabilisierung ausreichend Dispergiermittel zur Verfügung gestellt wird. Im
Anschluß daran oder nach Verdünnung mit Wasser wird in Lösung befindliches,
nicht am Pigment adsorbiertes Dispergiermittel und/oder überschüssige oberflä
chenaktive Mittel vorzugsweise entfernt und anschließend die gewünschte Pig
mentpräparation durch Zugabe der restlichen Anteile der Pigmentpräparation
eingestellt.
Ein Verfahren zur Entfernung von in Lösung befindlichen Dispergiermitteln ist
beispielsweise die Zentrifugation der Suspension und anschließendes Abdekan
tieren des Überstandes.
Ferner können andere Additive wie z. B. Polyurethan- oder Acrylpolymere
zugesetzt werden, um gegebenenfalls die Wasserechtheit weiter zu verbessern.
Diese können sowohl wasser-löslicher als auch wasser-emulgierbarer Art sein,
oder in einer der in d) enthaltenen Komponenten löslich sein.
In einer bevorzugten Verfahrensweise erfolgt die Mischung und Homogenisierung
der Pigmentpräparationen unter Verwendung eines Strahldispergators oder Hoch
druckhomogenisators, um die Entstehung von Schaum zu unterbinden und mög
liche Reagglomeration zu vermeiden.
Mit der Einstellung der gewünschten Pigmentpräparationen erfolgt auch die
Einstellung auf die gewünschte Viskosität, Farbstärke, Farbton, Dichte und
Oberflächenspannung der Tinte.
Vor Gebrauch der Pigmentpräparationen als Drucktinten werden die Tinten
gegebenenfalls fein-filtriert beispielsweise mittels 1 bis 5 µm Membran- oder
Glasfiltern.
Im allgemeinen werden die physikalischen Tinteneigenschaften auf die Verwen
dung in üblichen Tintenstrahl-Druckern eingestellt, wobei die Oberflächen
spannung zwischen 20 und 70 mN/m und die Viskosität kleiner als 20 mPa·s,
vorzugsweise 0,5 bis 10 mPa·s betragen sollte.
Die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen liefern, als Drucktinten im Ink-Jet-
Druck verwendet, Drucke mit ausgezeichneter Lichtechtheit und besitzen darüber
hinaus folgende Vorteile: hervorragende Dispersions- und Lagerstabilität in einem
weiten Temperaturbereich; gute Druckbarkeit; hohe Wasser- und Migrations
echtheit der Drucke auf unterschiedlichen Substraten z. B. auf holzfreiem Papier,
mittl. Papierqualität, geleimtem und beschichtetem Papier, polymeren Filme,
Transparentfolien für Overhead-Projektion; sie sind geeignet für den Mehrfar
bendruck, auch bei Verwendung zusammen mit Farbstoff-Tinten oder anderen
pigmentierten Tinten.
Im weiteren wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert, wobei diese
jedoch keine Einschränkung der Erfindung bedeuten sollen.
216,43 g (0,089 Hydroxyläquivalente) Polyether (Starter: Butyldiglykol,
100 Gew.-% Ethylenoxid, bezogen auf den Alkylenoxidgehalt, Hydroxylzahl
23 mg KOH/g) wurden in einem Dreihalskolben mit mechanischer Rührung und
Innenthermometer vorgelegt und 3 h bei 120°C und einem Druck von 10 mbar
entwässert. Die Temperatur wurde auf 80°C gesenkt, 33,78 g (0,388 Isocyanat
äquivalente) 2,4-Toluylendiisocyanat zugesetzt und nachgerührt, bis titrimetrisch
ein Isocyanatgehalt von 5,4% bestimmt wird. Man gab 3,96 g (0,044
Hydroxyläquivalente) N,N-Dimethylethanolamin zu und rührte nach, bis kein
Isocyanat mehr nachweisbar war. Nach Zugabe von 380 ml Wasser wurde auf
Raumtemperatur abgekühlt und nachgerührt, bis eine klare Lösung entstanden ist,
die als Dispergiermittel verwendet wurde.
162,32 g (0,067 Hydroxyläquivalente) des Polyethers aus Beispiel 1 und 50,0 g
(0,022 Hydroxyläquivalente) eines zweiten Polyethers (Starter: Butyldiglykol,
15 Gew.-% Propylenoxid 85 Gew.-% Ethylenoxid, jeweils bezogen auf den
Alkylenoxidgehalt, Hydroxylzahl 25 mg KOH/g) wurden in einem Dreihalskolben
mit mechanischer Rührung und Innenthermometer vorgelegt und 3 h bei 120°C
und einem Druck von 10 mbar entwässert. Die Temperatur wurde auf 80°C
gesenkt, 33,78 g (0,388 Isocyanatäquivalente) 2,4-Toluylendiisocyanat (Desmodur
T 100®, Bayer AG) zugesetzt und nachgerührt, bis titrimetrisch ein Isocyanat
gehalt von 5,4% bestimmt wurde. Man gab 3,96 g (0,044 Hydroxyläquivalente)
N,N-Dimethylethanolamin zu und rührt nach, bis kein Isocyanat mehr nachweisbar
war. Nach Zugabe von 375 ml Wasser wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und
nachgerührt, bis eine klare Lösung entstanden war, die als Dispergiermittel
verwendet wurde.
292,17 g (0,12 Hydroxyläquivalente) Polyether aus Beispiel 1 wurden in einem
Dreihalskolben mit mechanischer Rührung und Innenthermometer vorgelegt und
3 h bei 120°C und einem Druck von 10 mbar entwässert. Die Temperatur wurde
auf 100°C gesenkt, und 111,7 g (0,18 Isocyanatäquivalente) eines polyfunktionel
len Isocyanates (Desmodur IL®,, Fa. Bayer AG, 51% in Butylacetat, Funktionalität
ca. 3,5 Isocyanatgehalt 15,7%, bezogen auf Feststoff) zugegeben und 3 h nachge
rührt. Während dieser Zeit wurde das Lösungsmittel bei einem Druck von 10 mbar
abdestilliert. Anschließend wurde auf 50°C gekühlt, eine Mischung aus 32,2 g
(0,06 Aminäquivalente) N-Methyltaurinnatriumsalz (30%ig in Wasser gelöst) und
586 g Wasser zugegeben und nachgerührt bis eine klare Lösung entstanden war,
die als Dispergiermittel verwendet wurde.
43,7 Teile deionisiertes Wasser wurden vorgelegt und
28,1 Teile der 40%igen wäßrigen Lösung des Polyisocyanat-Additionsproduk tes, hergestellt nach Beispiel 1, unter Rühren bei Raumtemperatur vollständig darin gelöst. Anschließend wurden
28,1 Teile des Farbrußes C.I. Pigment Black 7 (Spezial Schwarza 6, Hersteller Degussa AG, Hanau) eingetragen und mittels eines Dissolvers homogenisiert. Hierbei wurde der pH-Wert der Suspension mittels verdünnter Natronlauge auf 8,0 eingestellt und im Anschluß die Suspension in einer diskontinuierlich betriebenen 1 l-Rührwerks kugelmühle (Fabrikat Sussmeyer, Brüssel) eingebracht. Es erfolgte eine Mahlung mit bleifreien Glasperlen (Durchmesser 0,3 bis 0,4 mm) unter Kühlung über eine Dauer von 3 Stunden.
Der pH-Wert der Suspension betrug nach Mahlung 5,1. Das so erhaltene wäßrige Pigmentkonzentrat wurde mit
0,1 Teilen eines Konservierungsmittels (Benzisothiazolin-3-on) sowie deioni siertem Wasser auf eine Pigmentkonzentration von 20 Gew.-% eingestellt.
28,1 Teile der 40%igen wäßrigen Lösung des Polyisocyanat-Additionsproduk tes, hergestellt nach Beispiel 1, unter Rühren bei Raumtemperatur vollständig darin gelöst. Anschließend wurden
28,1 Teile des Farbrußes C.I. Pigment Black 7 (Spezial Schwarza 6, Hersteller Degussa AG, Hanau) eingetragen und mittels eines Dissolvers homogenisiert. Hierbei wurde der pH-Wert der Suspension mittels verdünnter Natronlauge auf 8,0 eingestellt und im Anschluß die Suspension in einer diskontinuierlich betriebenen 1 l-Rührwerks kugelmühle (Fabrikat Sussmeyer, Brüssel) eingebracht. Es erfolgte eine Mahlung mit bleifreien Glasperlen (Durchmesser 0,3 bis 0,4 mm) unter Kühlung über eine Dauer von 3 Stunden.
Der pH-Wert der Suspension betrug nach Mahlung 5,1. Das so erhaltene wäßrige Pigmentkonzentrat wurde mit
0,1 Teilen eines Konservierungsmittels (Benzisothiazolin-3-on) sowie deioni siertem Wasser auf eine Pigmentkonzentration von 20 Gew.-% eingestellt.
Die Pigmentpräparation besitzt eine ausgezeichnete Fließfähigkeit und eine ein
wandfreie Suspensionsstabilität bei Lagerung über 3 Monate bei Raumtemperatur
und 50°C. Wäßrige Verdünnungen dieser Präparation bis zu einer Pigment
konzentration von 2% sind ebenfalls stabil.
Die Zusammensetzung kann Tabelle 1 entnommen werden.
Nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 4 beschrieben, jedoch unter Ver
wendung der 40%igen wäßrigen Lösung des Polyisocyanat-Additionsproduktes
gemäß Beispiel 2 wurde eine schwarze Pigmentpräparation hergestellt mit eben
falls ausgezeichneten Stabilitäts- und Fließeigenschaften.
Die Zusammensetzung kann Tabelle 1 entnommen werden.
19,4 Teile deionisiertes Wasser wurden vorgelegt und 19,5 Teile der 40%igen
wäßrigen Lösung des Polyisocyanat-Additionsproduktes hergestellt nach Beispiel
1 unter Rühren bei Raumtemperatur vollständig gelöst. Anschließend wurden
61,0 Teile des Preßkuchens von Color Index Pigment Rot 122 mit einem Trocken
gehalt von 31,9% eingetragen, mittels eines Dissolvers vorzerkleinert und homo
genisiert. Hierbei wurde der pH-Wert der Suspension mittels verdünnter Natron
lauge auf 8,0 gestellt. Im Anschluß erfolgte die Mahlung der Suspension wie in
Beispiel 4 beschrieben.
Im Anschluß daran wurde die Mahlsuspension mit deionisiertem Wasser auf eine
Pigmentkonzentration von 5% verdünnt und auf einer Laborzentrifuge (Fabrikat
der Fa. Sigma) bei einer Drehzahl von 20.000/l Minute über eine Zeit von 8
Stunden zentrifugiert. Der weitgehend klare Überstand wurde abdekantiert. Das so
erhaltene Konzentrat wurde mit deionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von
20% eingestellt und wie in Beispiel 4 beschrieben konserviert. Die
Pigmentpräparation besitzt eine ausreichende Fließfähigkeit und einwandfreie
Suspensionsstabilität. Die Zusammensetzung kann Tabelle 1 entnommen werden.
Nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 6 beschrieben, jedoch ohne den
Schritt der Verdünnung und Zentrifugation, sowie unter Verwendung der 40%igen
wäßrigen Lösung des Polyisocyanat-Additionsprodukt gemäß Beispiel 3, wird eine
Magenta-Pigmentpräparation hergestellt mit ebenfalls ausgezeichneten Stabilitäts-
und Fließeigenschaften. Die Zusammensetzung kann Tabelle 1 entnommen
werden.
Die Pigmentpräparationen gemäß den Beispielen 4 bis 7 wurden zur Verwendung
als Drucktinten für den Ink-Jet-Druck auf eine Pigmentkonzentration von jeweils
4 Gew.-% unter Einsatz von deionisiertem Wasser sowie mit organischen Lö
sungsmitteln. Die Zusammensetzung der als Drucktinten zu verwendenden Pig
mentpräparationen wurden jeweils so gewählt, daß die Viskosität der Drucktinten
in einem Bereich von 3 bis 5 mPa·s liegt.
Die Herstellung erfolgte ausgehend von den Pigmentpräparationen der Beispiele 4
bis 7 durch Mischen und Rühren der erforderlichen Menge an Wasser sowie
sonstigen Zusätzen wie organische Lösungsmittel in einem Glasbehälter. Im
Anschluß erfolgte eine Ultraschallhornbehandlung über 1 Minute und die Zugabe
von Konservierungsmittel und gegebenenfalls pH-Einstellung mittels verdünnter
NaOH. Die Zusammensetzung der als Drucktinten verwendeten Pigmentpräparatio
nen geht aus Tabelle 2 hervor.
Diese Pigmentpräparationen wurden vor dem Drucken durch ein 1,2 µm Filter fil
triert, um gegebenenfalls vorhandenen Mahlgutabrieb und Grobanteil aus der Sus
pension zu entfernen.
Die Drucktinten nach Beispielen 8 bis 11 besitzen eine ausgezeichnete Suspen
sionsstabilität nach Lagerung bei Raumtemperatur und 50°C über eine Dauer von
3 Monaten. Flockulation oder Reaggregation der Pigmentteilchen wurde nicht beo
bachtet, die Viskosität der Drucktinten ist unverändert.
Die Drucktinten ließen sich mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern einwandfrei
drucken. Sie ergaben klare Druckbilder mit hoher Farbstärke, gutem Kontrast und
hoher Lichtechtheit.
Zur Überprüfung der Wasserechtheit wurden Drucke auf einem handelsüblichen
Tintenstrahldrucker der Fa. Hewlett Packard (HP Desjet® 1600C) unter Ver
wendung der Schwarzkatusche in Form einer Balkengraphik auf Normalpapier
(AGFA 701® der Fa. Agfa-Gaevert) erstellt.
Die Wasserechtheit wurde mittels eines Tests bestimmt, gemäß dem ein Wasser
tropfen in unterschiedlichen Zeitabständen nach Erstellung eines Ausdruckes über
das erstellte Druckbild ablief, wobei die dabei vom Wasser mitgenommene Farb
mittelmenge als Maß für die Wasserechtheit diente.
Die mit den Drucktinten der Beispiele 8 bis 11 erstellten Druckbilder zeigten alle
eine ausgezeichnete Wasserechtheit. Gleichsam gut ist die Echtheit der Drucke
gegenüber Textmarkern.
Claims (12)
1. Pigmentpräparationen, enthaltend
- a) 0,1 bis 70 Gew.-% Pigment,
- b) 10 bis 99 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die Präparation,
- c) 0,1 bis 100 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Pigment der Kompo
nente a), eines wasserlöslichen, hydrophile Polyetherketten aufwei
sendes Polyisocyanat-Additionsprodukt mit einem Gehalt an Iso
cyanatgruppen von maximal 1,0 Gew.-% und einen Gehalt an über
monofunktionelle Alkohole B) eingebauten, innerhalb von Poly
etherketten angeordneten Ethylenoxideinheiten (Mol-Gew. =
44 g/mol) von 30 bis 95 Gew.-% und einen Anteil an ionischen
Gruppen von 0 bis 200 Milliäquivalenten/100 g Polyisocyanat-
Additionsprodukt, die durch Umsetzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente, einer (mittleren) NCO- Funktionalität von 1,7 bis 6 und einem NCO-Gehalt von 5 bis 65 Gew.-%
- mit mindestens einer der folgenden Komponenten
- B) 5 bis 100 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen Alkoholkomponente, bestehend aus mindestens einem einwertigen Polyetheralkohol des Molekulargewichtsbereiches 150 bis 10.000 g/mol mit einem Gehalt an Ethylenoxideinheiten von 40 bis 99,5 Gew.-%, der durch Alkoxylierung eines einwertigen Startermoleküls her gestellt worden ist,
- C) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen Komponente, bestehend aus min destens einer, von den Alkoholen der Gruppe B) ver schiedenen primäre oder eine gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe aufweisenden Verbindung des Molekulargewichts bereiches 32 bis 5.000 g/mol,
- D) 0 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer Aminokomponente, bestehend aus mindestens einem tertiären Amin des Molekulargewichtsbereiches 88 bis 250 g/mol mit einer gegenüber Isocyanatgruppen im Sinne der NCO-Additionsreaktion reaktionsfähigen Gruppe
- und
- E) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), an im Sinne der NCO-Additionsreaktion mindestens difunktionellen Aufbaukomponenten des Molekulargewichts bereiches 32 bis 3.000 g/mol
- unter Einhaltung einer NCO-Kennzahl von 100 bis 600 unter Ure than- und gegebenenfalls Harnstoffbildung hergestellt worden sind, wobei gegebenenfalls im Überschuß vorliegende NCO-Gruppen durch gleichzeitig oder anschließend erfolgende Sekundärreaktionen bis auf einen Restgehalt von maximal 1,0 Gew.-% abreagiert sind.
2. Pigmentpräparation gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyisocyanat-Additionsprodukt unter Einhaltung einer NCO-Kennzahl von
100 bis 130 durch Umsetzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,0 bis 6 und einem NCO-Gehalt von 7 bis 30 Gew.-%, be stehend aus Isocyanuratgruppen aufweisenden Modifizierungspro dukten von 2,4-Diisocyanatotoluol oder dessen Gemische mit bis zu 35 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, an 2,4-Diisocyanatotoluol,
mit
- B) 50 bis 90 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Alkoholkomponente der unter B) in Anspruch 1 genannten Art,
- C) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen aufwei senden Verbindung des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 5.000 g/mol, die zusätzlich ionische Gruppen enthält,
und
- D) 10 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Aminkomponente der unter D) in A1 genannten Art
unter Urethanbildung und gegebenenfalls gleichzeitig oder im Anschluß an
die Urethanbildung durchgeführte Sekundärreaktionen zur Verminderung
von gegebenenfalls vorliegenden überschüssigen NCO-Gruppen bis auf
einen Restgehalt von maximal 1,0 Gew.-% hergestellt worden ist, wobei
die Art und Mengenverhältnisse der Ausgangskomponenten so gewählt
werden, daß das Umsetzungsprodukt 40 bis 75 Gew.-% an über die
Komponente B) eingebauten Ethylenoxideinheiten aufweist.
3. Pigmentpräparationen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyisocyanat-Additionsprodukt der Komponente C) unter Einhaltung einer
NCO-Kennzahl von 131 bis 600 durch Umsetzung von
- A) einer Polyisocyanat-Komponente mit einer mittleren NCO- Funktionalität von 1,7 bis 2,5 und einem NCO-Gehalt von 30 bis 65 Gew.-%, bestehend aus mindestens einem Isocyanurat aus der folgenden Gruppe: 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4′-Diisocyanatodiphenylmethan
mit
- B) 5 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Alkoholkomponente der unter B) in A1 genannten Art,
- C) 0 bis 10 Äquivalent-%, bezogen auf die Isocyanatgruppen von A), einer einwertigen gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen aufwei senden Verbindung des Molekulargewichtsbereiches 32 bis 5.000 g/mol, die zusätzlich ionische Gruppen enthält,
und
- D) 0 bis 20 Äquivalent-%, bezogen auf die Komponente A), einer Aminkomponente der unter D) in A1 genannten Art
unter Urethanbildung und gegebenenfalls gleichzeitig oder im Anschluß an
die Urethanbildung durchgeführte Sekundärreaktionen zur Verminderung
von gegebenenfalls vorliegenden überschüssigen NCO-Gruppen bis auf
einen Restgehalt von maximal 1,0 Gew.-% hergestellt worden ist, wobei
die Art und Mengenverhältnisse der Ausgangskomponenten so gewählt
werden, daß das Umsetzungsprodukt 40 bis 75 Gew.-% an über die
Komponente B) eingebauten Ethylenoxideinheiten aufweist.
4. Pigmentpräparationen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyisocyanat-Additionsprodukt der Komponente c) einen Gehalt von 10
bis 50 Milliäquivalenten ionischer Gruppen pro 100 g der Komponente c)
enthält.
5. Pigmentpräparationen gemaß Anspruch 1, enthaltend
- a) 1 bis 20, insbesondere 1 bis 10 Gew.-% Pigment,
- b) 10 bis 98 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf die Pigmentprä paration,
- c) 0,1 bis 100, vorzugsweise 0,5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf einge setztes Pigment der Komponente a), des Polyisocyanat-Additions produktes, und
- d) mindestens ein organisches Lösungsmittel aus der Gruppe:
aliphatische C₁-C₄-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.-Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Buty lenglykol, Diethylenglykol, Trethylenglykol, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders bevorzugt Mono-C₁-C₄-alkyl glykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylen glykolmonomethylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethy lenglykolmonobutylether, Triethylenglykolmonomethylether oder monoethylether ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-imidazolidon, Dimethylacetamid sowie Dimethylformamid.
6. Verwendung der Pigmentpräparationen gemäß Anspruch 1 als Drucktinte
für den Ink-Jet-Druck.
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