DE102010018855A1

DE102010018855A1 - Strahlungshärtbare InkJet-Tinte auf Acrylatbasis, ein Verfahren und eine Tintenbasis zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102010018855A1
Application number: DE102010018855A
Authority: DE
Inventors: Migjen Rahimi
Original assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Current assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-03
Also published as: EP2563869B1; WO2011135089A1; US8940804B2; US20130116358A1; EP2563869A1

Abstract

Beschrieben wird eine strahlungshärtbare InkJet-Tinte auf Acrylatbasis mit einem Gehalt an mindestens einem Pigment, mindestens einem oberflächenaktiven Mittel und gegebenenfalls weiteren Additiven. Diese InkJet-Tinte ist dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Photoinitiatoren, wovon mindestens einer ein schnell initiierender Photoinitiator und mindestens ein weiterer ein schnell initiierender Photoinitiator und/oder mindestens ein Coinitiator ist, ein strahlungshärtbares Monomer in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers, die ein oder mehrere Di- oder Triacrylate umfassen, Pigment(e), Stabilisator(en), ein oder mehrere Dispergiermittel sowie ein oder mehrere die Polarität der Pigmentoberfläche erhöhende Synergisten enthält, wobei das Molverhältnis aller Acrylate zu allen Initiatoren zwischen 5:1 bis 13:1, insbesondere zwischen 7:1 und 11:1, liegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Ink-Jet-Tinte, das dadurch gekennzeichnet ist, wonach ein Mahlgut bzw. eine Tintenbasis dadurch hergestellt wird, indem indem ein oder mehrere strahlungshärtbare Monomere in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers, die ein oder mehrere Di- und/oder Triacrylate umfassen, mit ein oder mehreren Pigmenten und Dispergiermitteln, insbesondere gegebenenfalls zusätzlich mit Synergisten, Stabilisatoren und weiteren Additiven, in einer Hochleistungsmühle, insbesondere in einer Perlenmühle, so lange gemahlen werden, bis sich eine konstante Viskosität und/oder konstante Partikelgröße eingestellt hat, das erhaltene Mahlgut mit weiteren Acrylat-Monomeren sowie den radikalischen Photoinitiatoren in Form des Norrish Typs I gemischt wird, sowie die danach hergestellte Tintenbasis bzw. das Mahlgut. Das Mahlgut, mit dem die erfindungsgemäße Ink-Jet-Tinte hergestellt werden kann, zeigt bei erhöhter Temperatur und Langzeitlagerung vorteilhafte physikalische Eigenschaften, wie Viskosität, Speichermodul und Verlustmodul.

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlungshärtbare InkJet-Tinte auf Acrylatbasis mit einem Gehalt an Pigment(en), radikalischen Photoinitiatoren, Dispergiermittel(n) und gegebenenfalls weiteren Additiven, ein Verfahren zu deren Herstellung und eine als Zwischenstufe bei diesem Verfahren gebildete Tintenbasis.
Verschiedene InkJet-Tinten sind im Stand der Technik bekannt, wie solche auf Lösungsmittelbasis, auf Wasserbasis oder durch Strahlung härtbare InkJet-Tinten. InkJet-Tinten auf Lösungsmittelbasis trocknen durch Verdampfen eines Lösungsmittels und enthalten daher typischerweise ein Bindemittel, ein Farbmittel und als Hauptkomponente der Bestandteile der flüssigen Phase eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt. Das Lösungsmittel kann Wasser, ein organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch von Lösungsmitteln mit niedrigem Siedepunkt sein, wie beispielsweise in der EP 0 314 403 A1 bzw. EP 0 424 714 A1 beschrieben. InkJet-Tinten auf Lösungsmittelbasis haben mehrere Nachteile. Einerseits sind viele Lösungsmittel nicht umweltverträglich. Andererseits müssen derartige InkJet-Tinten vor dem Aushärten trocknen, um ein gutes Druckresultat zu erzielen. Außerdem ist es aufgrund der schlechten Benetzungseigenschaften vieler Lösungsmittel für bestimmte Werkstoffe oft schwierig, damit beispielsweise verschiedene Kunststoffe, Metalle oder Ähnliches zu bedrucken.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinten sind aus der EP 0 882 104 B1 bekannt. Derartige InkJet-Tinten enthalten 80 bis 95 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung an polyfunktionellem alkoxyliertem und/oder polyfunktionellem polyalkoxyliertem Acrylatmonomer und mindestens einen radikalischen Photoinitiator. Ebenso bezieht sich die EP 1 593 521 auf eine strahlungshärtbare InkJet-Tinte. Diese enthält ein strahlungshärtbares Oligomer in Form ungesättigter Acrylatharze niedriger Viskosität, ein strahlungshärtbares Acrylatmonomer, ausgewählt unter polyfunktionellen alkoxylierten oder polyalkoxylierten Acrylmonomeren, die ein oder mehrere Di- oder Triacrylate umfassen, wenigstens einen radikalischen Photoinitiator und wenigstens ein oberflächenaktives Mittel. Diese InkJet-Tinte weist eine Viskosität von 0,015 Pa·s bis 0,008 Pa·s bei 40 bis 70°C und eine Oberflächenspannung von 2,0 × 10^–4 bis 3,0 × 10^–4 N/cm bei 40 bis 70°C auf. Das Verhältnis Oligomer:Monomer beträgt 1:4. Die bekannten lösungsmittelfreien Ink-JetTinten des Standes der Technik benötigen eine relativ hohe Trocknungsenergie der jeweils eingesetzten UV-Strahler bzw. UV-Lampe und/oder zeigen gegenüber verschiedenen Lösungsmitteln eine geringe Wischfestigkeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, lösungsmittelfreie InkJet-Tinten mit verbesserten Eigenschaften herzustellen, insbesondere eine Tintenbasis zu deren Herstellung, um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, strahlungshärtbare InkJet-Tinten, insbesondere UV-härtbare InkJet-Tinten, zu entwickeln, die bei minimaler Energie auf verschiedenen Druckmedien trocknen sowie nach der Aushärtung gegenüber Aceton, Isopropanol und anderen Lösungsmitteln wischfest sind. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Anteil an teuren Photoinitiatoren in der InkJet-Tinte möglichst niedrig zu halten. Da strahlungshärtbare InkJet-Tinten der beschriebenen Art aufgrund hochreaktiver UV-Initiatoren in Kombination mit den ungesättigten Verbindungen der funktionellen Acrylatgruppen zu vorzeitiger Alterung neigen, ist es ein besonderes Ziel der Erfindung, eine langzeitstabile Tintenbasis als Grundlage für erfindungsgemäße langzeitstabile InkJet-Tinten bereitzustellen, wobei sich die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Tintenbasis auch nach einer Temperaturerhöhung auf 60°C über einen Zeitraum von 4 Wochen nicht signifikant verändern. Dabei treten in der Viskosität, dem Speichermodul und dem Verlustmodul allenfalls unwesentliche Änderungen auf, insbesondere nicht mehr als 20%, bevorzugt nicht mehr als 10% der ursprünglich gemessenen Eigenschaftenwerte. Eine derartige Tintenbasis soll zur Herstellung von bei Raumtemperatur langzeitstabiler strahlungshärtbarer InkJet-Tinte besonders geeignet sein.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch eine strahlungshärtbare InkJet-Tinte auf Acrylatbasis mit einem Gehalt an Pigment(en), radikalischen Photoinitiatoren, Dispergiermittel(n) und gegebenenfalls weiteren Additiven gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens zwei radikalische Photoinitiatoren vom Norrish Typ I und mindestens ein strahlungshärtbares Monomer in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylatmonomers, das ein oder mehrere Di- und/oder Tri-Acrylate umfasst, enthält, wobei das Molverhältnis aller Acrylate zu allen Initiatoren etwa 5:1 bis 19:1, insbesondere etwa 7:1 bis 15:1, beträgt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der strahlungshärbaren InkJet-Tinte gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 15.
Lösungsbestandteil der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren InkJet-Tinte. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass

1. ein Mahlgut bzw. eine Tintenbasis dadurch hergestellt wird, indem ein oder mehrere strahlungshärtbare Monomere in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers, die ein oder mehrere Di- und/oder Tri-Acrylate umfassen, Pigmente, Dispergiermittel, insbesondere zusätzlich mit Synergisten, Stabilisatoren und weiteren Additiven in einer Hochleistungsmühle, insbesondere in einer Perlenmühle, so lange gemahlen werden, bis sich eine konstante Viskosität und/oder konstante Partikelgröße eingestellt hat, und
2. das erhaltene Mahlgut mit weiteren Acrylat-Monomeren sowie den radikalischen Photoinitiatoren in Form des Norrish Typs I und gegebenenfalls weiteren Additiven entsprechend den Angaben nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 gemischt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 17 bis 22.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Tintenbasis, insbesondere in Form eines Mahlguts, das nach Schritt 1 des erfindungsgemäßen, in den Ansprüchen 16 bis 22 beschriebenen Verfahrens erhältlich ist. Dieses stellt ein vorteilhaftes Zwischenprodukt zur Herstellung der strahlungshärtbaren InkJet-Tinte gemäß der Erfindung dar.
Die erfindungsgemäß herangezogenen Initiatoren sind insbesondere UV-Initiatoren, die im üblichen chemischen Sinne UV-initiierte Reaktionen anderer Reaktanten, insbesondere der Acrylate, ermöglichen, auslösen und/oder beschleunigen. Vorzugsweise sind die herangezogenen Initiatoren solche des Norrish I Typs, die nach einer α-Spaltung in Radikale zerfallen. Beispiele für solche Initiatoren sind 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127), 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton (Irgacure 184, Doublecure 184), Phenylbis 2,4,6-trimethylbenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369), 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid (Doublecure TPO, Genocure LTM), 2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on (Irgacure 379), 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on (Darocur 1173, Genocure DHMA), 2-Hydroxy-2-methylpropriophenon (Double Cure 173), 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (Irgacure 651) und 2-Methyl-1[4-(methylothio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on (Irgacure 907).
Bevorzugt ist mindestens einer der Photoinitiatoren des Norrish-Typs 1 ausgewählt aus 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127), 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton (Irgacure 184), Phenylbis 2,4,6-trimethylbenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369), 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid (Doublecure TPO), 2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on (Irgacure 379). Besonders bevorzugt ist mindestens einer der Initiatoren ein bifunktioneller Initiator, der zwei potentielle Spaltungsstellen enthält. Ein Beispiel für einen solchen Initiator ist das 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-Hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127). Eine besonders schnelle Tocknung der InkJet-Tinte hat sich bei Verwendung einer der Folgenden Initiatorkombinationen gezeigt, die somit besonders bevorzugt verwendet werden:
1. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1l-on (Irgacure 379), 2. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/Phenylbis 2,4,6-trimethylbenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 3. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369).
Zusätzlich zu den bereits genannten Initiatoren können ebenfalls Hilfsinitiatoren zugesetzt werden, die bei gemeinsamer Verwendung mit den als bevorzugt genannten Initiatoren die Aushärtung positiv unterstützen. Beispielhaft in diesem Zusammenhang zu nennen sind 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on (Darocur 1173, Double Cure 173 und Genocure DHMA), eine Mischung aus Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid und Methylbenzoylformat (75/25 Double Cure TPO-L), Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Genocure LTM), sowie eine Mischung aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Benzophenon (Genocure LEC).
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können auch Initatoren des Norrish Typs II verwendet werden, die nach Anregung die Polymerisation nach dem H-Abstraktionsmechanismus starten. Wird ein solcher Initiator zusätzlich verwendet, darf er jedoch nur in geringen Mengen von bis zu 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Initiatoren, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-% eingesetzt werden. Beispiele für Initiatoren des Norrish Typs II sind 4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon (Double Cure EMK), 2-Ethylhexyl 4-methylaminobenzoat (Genocure EHA), Isopropylthioxanthon (Genocure ITX), Ethyl-4-Dimethylaminobenzoat (Genocure EPD) und 4-Phenylbenzophenon (Genocure PBZ).
Das Gewichtsverhältnis der Summe aller Acrylate, die im folgenden ausführlich beschrieben werden, zum Gewichtsverhältnis der Summe aller Initiatoren liegt zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 5:1 bis 19:1, insbesondere etwa 7:1 bis 15:1, und besonders bevorzugt zwischen 9:1 und 13:1, wobei: Σn_{j Acrylat} = n_{Acrylat 1} + n_{Acrylat 2} + ... n_{Acrylat j} Σn_{i Initiator} = n_{Initiator 1} + n_{Initiator 2} + ... n_{Initiator i} n = Mol in [mmol]
15 ≥ j ≥ 2 10 ≥ i ≥ 2 und
mindestens zwei Initiatoren vom Norrish Typ I sind;
Im Rahmen der Erfindung sind an die Auswahl der Acrylatmonomere keine besonderen Anforderungen zu stellen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn solche strahlungshärtbaren Acrylmonomeren eingesetzt werden, bei denen mehrere Acrylatgruppen an ein Grundmolekül gebunden sind. Solche Acrylatmonomere werden im Fachgebrauch auch als polyfunktionelle Acrylate bezeichnet. Einfache Beispiele für solche polyfunktionellen Acrylatmonomere sind unter anderem Trimethylolpropantriacrylat oder Dipentaerytrolhexaacrylat. Besonders bevorzugt weisen die Acrylatmonomere ebenfalls Alkylenglycoluntereinheiten oder Polyalkylenglycoluntereinheiten auf, über die die Acrylatreste mit dem Grundmolekül verbunden sind. Solche Acrylatmonomere werden auch als alkoxylierte oder polyalkoxylierte Acrylatmonomere bezeichnet. Beispiele für polyfunktionelle alkoxylierte oder polyalkoxylierte Acrylatmonomere sind ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (Miramer 3130, Rahn AG), Dipropylenglycoldiacrylat (Miramer 222, Rahn AG) oder Bisphenol A 30 Mol ethoxyliertes Dimethylacrylat (Miramer 2301, Rahn AG). Das Grundmolekül kann andererseits auch vollständig aus einem Polyalkylenglycol bestehen, so z. B. aus Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol. Ein einfaches Beispiel für ein solches Monomer ist Polyethylenglycol 400 diacrylat (Miramer 280, Rahn AG).
Neben den polyfunktionellen Acrylaten können darüber hinaus monofunktionelle Acrylate verwendet werden, die ebenfalls alkoxyliert und/oder polyalkoxyliert sein können. Einfache Beispiele für nichtalkoxylierte und/oder polyalkoxylierte Acrylatmonomere sind das Laurylacrylat (Miramer 120 der Firma Rahn AG) und das Isodecylacrylat (Miramer 130 der Firma Rahn AG). Beispiele für ein alkoxyliertes oder polyalkoxylierte Acrylatmonomer sind Ethylene-glycolphenyletheracyrlat (Miramer 140, Rahn AG) sowie ethoxyliertes Nonylphenolacrylat (Miramer M1602, M164 oder M166, Rahn AG). Eine ausführliche Liste der verwendbaren Acrylatmonomeren mit Handelsnahmen der Firma Rahn AG mit Namen und Strukturformeln findet sich nachfolgend in Anlage 1 (Liste der verwendeten Monomeren).
Das Verhältnis von monofunktionellen zu polyfunktionellen Acrylaten unterliegt ebenfalls keinen besonderen Anforderungen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass das polyfunktionelle Acrylat mindestens in einer Menge von etwa 5%, bezogen auf die Gesamtmenge (nach Gewicht) an Acrylaten, eingesetzt wird. Bevorzugt liegt das Verhältnis von monofunktionellen Acrylaten zu polyfunktionellen Acrylaten im Bereich von 95 zu 5 bis 0,1 zu 99,5.
Zusätzlich zu poly- und monofunktionellen Acrylatmonomeren können polyfunktionelle Acrylate verwendet werden, bei denen die Acrylatgruppen an ein oligomeres Grundmolekül (backbone) gebunden sind, das seinerseits aus einer sich n-fach wiederholenden Abfolge eines polymerisierten Monomers besteht. Solche Acrylate werden im Folgenden als „strahlungshärtbare Oligomere” bezeichnet. Bevorzugte Beispiele dafür sind Polyetheracrylate, wie das bereits erwähnte Polyethylenglycol 400 Diacrylat, aber daneben auch Epoxy(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Urethan(meth)acrylate sowie acrylierte Oligoamide. (meth) bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sich sowohl um Acrylate als auch um Methacrylate sowie um Gemische davon handeln kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Polyetheracrylate herangezogen, insbesondere von der Firma Rahn AG mit der Handelsbezeichnung Genomer 3364 und Genomer 3497. Bei Einsatz eines strahlungshärtbaren Oligomers werden auf einen Gewichtsteil strahlungshärtbares Oligomer zweckmäßigerweise etwa 10 bis 100 Gewichtsteile Acrylmonomer eingesetzt, insbesondere etwa 3 bis 50 Gewichtsteile.
Die Farbstoffträger der erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren InkJet-Tinte stellen insbesondere Pigmente dar. Zwingender Bestandteil ist demzufolge mindestens ein Pigment. In Einzelfälleln kann es jedoch vorteilhaft sein, zusätzlich einen Farbstoff heranzuziehen.
Im vorliegenden Fall sind insbesondere spezielle Rußpartikel, wie sie nachfolgend noch detailliert beschrieben werden, für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet. Die Rußpartikel weisen zweckmäßig mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf: eine Korngröße von mindestens 30 nm, besonders bevorzugt 30 bis 60 nm, eine Ölabsorption im Bereich von < 100 cc/100 g, vorzugsweise ≤ 60 ml/100 g, und insbesondere bevorzugt ≤ 50 ml/100 g, eine Oberfläche nach ASTM D5816 von ≤ 90 m²/g, besonders bevorzugt ≤ 70 m²/g, und besonders bevorzugt ≤ 50 m²/g, einen pH-Wert von zwischen 3 und 4 sowie einen flüchtigen Anteil bis 950°C von ≤ 5%, bevorzugt ≤ 2,5%, auf. Für derartige Rußpartikel hat es sich gezeigt, dass die Viskosität der InkJet-Tinte bzw. das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Mahlgut sich auch bei längerer Lagerung und höherer Temperatur nicht signifikant verändert. Besonders stabile Tinten lassen sich mit Rußpigmenten herstellen, die alle der oben genannten Eigenschaften erfüllen. Ganz allgemein kann bemerkt werden, dass Ruße, die nach dem Furnace Black-Verfahren mit kontrollierter Oxidation hergestellt werden, besonders für ein entsprechendes Mahlgut geeignet sind. Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Rußpigmente sind die Pigmente Special Black 250, Special Black 350 (vertrieben von der Fa. Evonik) und Special Black 100.
Neben Ruß können auch farbige Pigmente eingesetzt werden, insbesondere solche auf Basis von Quinacridonen, Isoindolinen, Isoindolinonen, Phthalocyaninen und Benzimidazolonen. Diese Pigmente weisen zweckmäßigerweise Korngrößen von zwischen etwa 20 und etwa 150 nm auf, bevorzugt zwischen etwa 40 und etwa 120 nm. Die Ölabsorption nach DIN 53601 ist zweckmäßigerweise größer als 40 ml/100 g. Die Oberfläche beträgt vorzugsweise mehr als 25 m²/g (bestimmt nach ASTM D5816).
Die erfindungsgemäß herangezogenen Dispergiermittel dienen der Dispergierung des jeweils eingesetzten Pigments bzw. der Pigmente im später erörterten Mahlgut bzw. der fertigen erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren InkJet-Tinte. Sie dienen auch dazu, die Anziehung der einzelnen Pigmentteilchen zueinander zu reduzieren. Insbesondere handelt es sich um Dispergiermittel auf Basis langkettiger Polymere. Beispiele für Dispergiermittel, die im Rahmen der Erfindung besonders geeignet sind, stellen Solsperse^® 24000, Solsperse^® 39000, Solsperse^® 35000, Solsperse^® 32000, Solsperse^® 76400 der Firma Lubrizol dar.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Synergisten dienen insbesondere dazu, die Wechselwirkung zwischen dem Dispergiermittel und der Pigmentoberfläche zu erhöhen und so die Dispergierleistung des Dispergiermittels zu unterstützen. Insbesondere werden erfindungsgemäß Synergisten in Form von Solsperse^® 5000, Solsperse^® 12000 sowie Solsperse^® 22000 der Firma Lubrizol herangezogen.
Das Verhältnis von Dispergiermittel zu Synergist liegt zweckmäßig zwischen 10:1 und 2:1, bevorzugt zwischen 8:1 und 5:1.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können der InkJet-Tinte zweckmäßigerweise auch Stabilisatoren zugesetzt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um langkettige Acrylate, die die Aktivierungsenergie der Tintenbasis erhöhen und somit beispielsweise ein vorzeitiges Aushärten einer UV-Aktivierung verhindern. Ein in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft zu verwendender Stabilisator ist das Glycerolpropoxylat (1PO/OH)triacrylat, das unter dem Handelsnamen Genorad 16 (Firma Rahn AG) vertrieben wird.
Neben den bereits erwähnten Bestandteilen der strahlungshärtbaren InkJet-Tinten können darüber hinaus Additive zugesetzt werden, wie sie gewöhnlich in InkJet-Tinten zum Einsatz kommen. Als Beispiele für solche Additive seien Lichtstabilisatoren, UV-Absorptionsmittel, die unerwünschte UV-Strahlung ausschalten, Antioxidantien, optische Aufheller, die das Erscheinungsbild des gedruckten Bildes verändern können, tixotrope Mittel, Benetzungsmittel, Schäumungsmittel, Antischäumungsmittel, Fließmittel, Wachse, Öl, elektrische Leitfähigkeit hervorrufende Mittel, Fungizide, Bakterizide, Biozide, Weichmacher, Bindemittel, organische und/oder anorganische Füllstoffe und/oder antistatische Mittel [und dergleichen] vorgesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen InkJet-Tinte beträgt der Gehalt an strahlungshärtbarem Oligomer etwa 0 bis 15%, der Gehalt an mono- und polyfunktionellem Monomer etwa 60 bis 85 Gew.-%, der Gehalt an Pigment etwa 3 bis 5%, der Gehalt an Photoinitiator etwa 6 bis 12 Gew.-% und die Gesamtmenge weiterer Additive etwa 1 bis 8 Gew.-%.
Die aus den oben genannten Komponenten bestehenden strahlungshärtbaren Ink-Jet-Tinten weisen vorzugsweise eine Viskosität (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 45°C) von 5 bis 15 mPa·s, insbesondere von 7 bis 12 mPa·s, und besonders zwischen 10 und 11 mPa·s, auf. Darüber hinaus haben die strahlungshärtbaren InkJet-Tinten eine Oberflächenspannung (Ring) zwischen etwa 20 und 35 mN/mm, insbesondere zwischen 20 und 26 mN/mm.
Die strahlungshärtbare InkJet-Tinte gemäß der Erfindung ist vorzugsweise lösungsmittelfrei. In Einzelfällen kann es jedoch möglich sein, bis zu 10 Gew.-% Lösungsmittel, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, und insbesondere weniger als 1,5 Gew.-% eines ausgewählten Lösungsmittels einzubeziehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Alkohole, wie Ethanol, Ketone, wie Aceton, Ester, wie Ethylacetat, Ether und dergleichen handeln. Es gilt als bevorzugte Regel, Lösungsmittel möglichst weitgehend auszuschließen, weil diese durch das Verdampfen beim InkJet-Druck in die Umwelt gelangen können.
Die erfindungsgemäße strahlungshärtbare InkJet-Tinte ist nicht auf die Verwendung einer bestimmten Strahlungsart beschränkt. Die Aushärtung kann beispielsweise durch Elektronenstrahlen oder auch durch UV-Strahlen erfolgen. Hierbei absorbiert der radikalische Photoinitiator die Strahlungsenergie, wodurch die Polymerisationsreaktion einleitet wird. Die ursprünglich niedrigviskose Zusammensetzung wird dann in eine ausgehärtete feste Masse überführt. Dadurch entsteht beispielsweise ein Schriftzug oder ein Bild, das sich durch eine überraschend günstige Dauerhaftigkeit, thermische Stabilität und Lichtstabilität auszeichnet und zudem noch, was einen besonderen Vorteil darstellt, wischfest ist.
Als Lampen können Quecksilber-dotierte UV-Lampen mit einstellbarer Strahlungsleistung verwendet werden, alternativ jedoch auch Eisen, Thallium oder anders dotierte Dampflampen.
Die angesprochenen Ausgangsmaterialien der erfindungsgemäßen InkJet-Tinte werden zunächst vorzugsweise dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen. Das danach im Schritt 1 erhaltene Mahlgut ist eine vorteilhafte Tintenbasis für die erfindungsgemäße InkJet-Tinte. Diese kann als Vorlage zur Herstellung der strahlungshärtbaren InkJet-Tinte gemäß der Erfindung durch Zumischen der radikalischen Photoinitiatoren sowie gegebenenfalls weiterer Acrylatmonomeren, wie sie vorstehend beschrieben sind, herangezogen werden.
Zu den besonders vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Der Zeitpunkt der Zugabe eines Acrylatoligomers ist nicht entscheidend. So kann das Acrylatmonomer im Schritt 1 und/oder im Schritt 2 hinzugegeben werden. Bei der Herstellung des Mahlguts im Schritt 1 ist zweckmäßigerweise ein Verhältnis von Dispergiermittel zu Synergist derartig einzustellen, dass auf 100 Gewichtsteile Dispergiermittel bis zu etwa 80 Gewichtsteile Synergist entfallen, insbesondere etwa 11 bis 26 Gewichtsteile Synergist.
Die Temperatur des Mahlgutes während des Mahlschrittes ist ebenfalls nicht in besonderer Weise eingeschränkt, es sollte jedoch zweckmäßigerweise während des Mahlens im Schritt 1 eine Maximaltemperatur von etwa 60°C eingehalten werden, vorzugsweise von etwa 50°C. Weiterhin ist es zweckmäßig, den Mahlvorgang im Schritt 1 abzubrechen, sobald ein Viskositätsanstieg des Mahlguts beobachtet wird, da dies eine beginnende Polymerisation der Acrylatmonomeren und/oder Oligomeren anzeigt. Der Mahlvorgang kann prinzipiell in unterschiedlichen Mahlvorrichtungen durchgeführt werden. Jedoch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, für den Mahlvorgang eine Kugelmühle, insbesondere unter Verwendung von Zirconoxidkugeln, einzusetzen.
Zu den besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Tintenbasis, insbesondere in Form des bereits beschriebenen Mahlguts:
Für die Tintenbasis können dieselben Bestandteile, wie sie vorstehend für die InkJet-Tinte beschrieben sind, verwendet werden, allerdings mit der Maßgabe, dass die Tintenbasis keine Initiatoren enthält. Insbesondere können dieselben strahlungshärtbaren Acrylatmonomere und -oligomere, Pigmente, Dispergiermittel, Synergisten, Stabilisatoren und weitere Additive, wie sie vorstehend beschrieben sind, eingesetzt werden. Allerdings liegt die Konzentration des Pigmentes im Mahlgut deutlich höher als bei den beschriebenen InkJet-Tinten: So wird in der Regel ein Gehalt des Pigments von zwischen 10 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Gew.-%, eingesetzt. Der Gehalt an Monomeracrylat liegt in der Tintenbasis zweckmäßigerweise zwischen 30 und 70 Gew.-%, bevorzugt zwischen 40 und 65 Gew.-%, und besonders bevorzugt zwischen 45 und 55 Gew.-%. Wird neben dem Monomeracrylat auch ein Oligomeracrylat eingesetzt, so liegt dessen Gehalt zweckmäßigerweise zwischen 10 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 15 und 25, und besonders bevorzugt zwischen 20 und 24 Gew.-%. Der Gehalt an Dispergiermittel liegt vorzugsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 2 und 6 Gew.-%. Die Menge an Synergist beträgt hingegen vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 1,2 Gew.-%.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren InkJet-Tinte lassen sich kurz wie folgt zusammenfassen: Die erfindungsgemäßen InkJet-Tinte zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei minimaler Energie auf verschiedenen Druckmedien trocknen und nach der Aushärtung gegenüber beispielsweise Aceton, Isopropanol und anderen vergleichbaren Lösungsmitteln wischfest sind. Dabei kann der Anteil an teuren Photoinitatoren niedrig gehalten werden. Sie sind langzeitig stabil, wobei sich die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Tintenbasis bei Temperaturerhöhung auf 60°C über einen Zeitraum von vier Wochen nicht signifikant ändern. Zu diesen Eigenschaften zählen Viskosität, das Speichermodul und der Verlustmodul. Die ursprünglich gemessenen Eigenschaftswerte verändern sich insbesondere nicht um mehr als 20% und regelmäßig nicht um mehr als 10%. Mit der Tintenbasis, gemäß der Erfindung, anhand derer die erfindungsgemäße InkJet-Tinte hergestellt werden kann, lässt sich eine bei Raumtemperatur langzeitstabile und strahlungshärtbare InkJet-Tinte herstellen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen noch näher erläutert werden. Dabei werden verschiedene Testverfahren angesprochen, mit denen nachgewiesen wird, welche kennzeichnenden Merkmale der Erfindung von besonderer Bedeutung sind.
Beispiel 1: (Herstellung einer Härtungsmischung und Testverfahren)
Zur Ermittlung des Trocknungsverhaltens wurden zunächst unterschiedliche Tintenbasen, also Acrylatmischungen ohne Zusatz von Pigment hergestellt und anschließend unterschiedliche Initiatorkombinationen zugemischt. Diese Initiatorlösungen wurden anschließend unter UV-Licht getrocknet. Damit konnten die Tests schneller durchgeführt werden als mit fertigen InkJet-Tintenmischungen, in denen die Pigmentanteile des/der Farbstoffe einen erheblichen Teil der eingebrachten Energie adsorbieren und somit längere Trocknungszeiten bzw. höhere Trocknungsenergien notwendig sind. Die Trocknung erfolgte mit einem Fusion UV-Strahlersystem UV F300S oder LH6 der Firma Fusion UV-Systems unter Verwendung einer quecksilberdotierten Lampe mit einstellbarer Strahlungsleistung. Zur Messung der Strahlungsleistung auf Probenebene wurde ein UV Power Puck II Gerät der Firma EIT Instrument Markets Group verwendet.

Im Folgenden werden die Details der Herstellung und Ergebnisse des Testverfahrens sowie der fertigen InkJet-Tinten an Hand von Tabellen und Figuren beispielhaft besprochen. Die einzelnen Tabellen geben dabei einen Überblick zu:

Tabelle 1	den verwendeten Initiatoren	Tabelle 8	Versuch 6
Tabelle 2	den verwendeten Acrylatlösungen	Tabelle 9	Versuch 7
Tabelle 3	Versuch 1	Tabelle 10	Versuch 8
Tabelle 4	Versuch 2	Tabelle 11	Versuch 9
Tabelle 5	Versuch 3	Tabelle 12	Versuch 10
Tabelle 6	Versuch 4	Tabelle 13	Versuch 11
Tabelle 7	Versuch 5	Tabelle 14	Versuch 12

Die einzelnen Figuren zeigen dabei wie folgt:
1 die Ergebnisse zu Versuch 1
2 einen Überblick über die Ergebnisse der erfindungsgemäßen Versuche 1 bis 8
3 einen Überblick über die Ergebnisse der nicht erfindungsgemäßen Versuche 9 bis 12
4 die benötigte Trocknungsenergie bei fertigen InkJet-Tinten
Insgesamt wurden 26 Photoinitiatoren in diversen Kombinationen bzw. Konzentrationen getestet. Chemische Namen und Strukturformeln der verwendeten und in Tabelle 1 unter ihren Handelsnamen geführten Photoinitiatoren werden im Anlage 2, Photoinitiatoren angeführt.
Tabelle 2 gibt einen Überblick der für die Tests verwendeten Acrylatmischungen 1 bis 4. Zu chemischer Bezeichnung und Struktur der Acrylate siehe oben und Anlage 1. Analog dazu wurden auch Acrylatmischungen gemäß den in Tabelle 16 offenbarten Mischungen getestet und unter den unten näher beschriebenen Randbedingungen, insbesondere bezüglich der Herstellung und Verwendung von Initiatorenlösung, als geeignet gefunden.
Wie in der Tabelle 3 im Detail ausgeführt, wurden für die Versuchsreihe 1 eine Reihe von unterschiedlichen Lösungen durch Zugabe von zwei Photoinitiatoren des Norrish Typs I, nämlich Irgacure 127 und Irgacure 379, in jeweils unterschiedlichen Verhältnissen und/oder unterschiedlichen Konzentrationen, zu einer konstanten Vorlage der aus Tabelle 2 bekannten Acrylatmischung 1 hergestellt. Jede Lösung wurde mit einer 12 μm Rakel auf eine Aluminiumfolie gebracht und so lange mit der UV-Lampe bestrahlt, bis sie berührungstrocken war. Die dabei ermittelten Trocknungsenergien sind in Tabelle 3 angeführt und wurden in 1 graphisch dargestellt. Dazu wurde die Trocknungsenergie in mJcm^–2 gegen das auf der Abszisse angeführte molare Verhältnis von Acrylaten zu UV-Initiatoren aufgetragen.
Analog wurde bei den Versuchen 2 bis 8 (2) sowie den Vergleichsversuchen 9 bis 12 (3) vorgegangen. Die Menge und Art der jeweils verwendeten Acrylatmischung aus Tabelle 2, Menge und Typ der jeweiligen Photoinitiatoren, sowie das Acrylat/Photoinitiatorverhältnis und die für die jeweilige Lösung benötigte Trocknungsenergie werden für die Versuche in den Tabellen 4 bis 10, für die Vergleichsversuche in den Tabellen 11 bis 14 angeführt.
Überraschenderweise hat sich bei hier nicht näher dargestellten Vorversuchen gezeigt, dass bei Verwendung eines einzelnen Photoinitiators keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden konnten. So wurde bei Versuchen mit nur einem Photoinitiator festgestellt, dass entweder die aufgedruckte Tinte nur an der Oberfläche gehärtet war oder die Tinte nur im Innern gehärtet, an ihrer Oberfläche aber noch feucht war. Erst bei Verwendung einer Kombination von zumindest zwei Photoinitiatoren konnten Ergebnisse erzielt werden, die eine schnelle Trocknung auch bei Einsatz geringer Initiatormengen ermöglichte.
Ähnliches gilt auch für Acrylatmischungen, wonach ein schnelleres Trocknungsergebnis erst bei einer Mischung von mindesten 2 unterschiedlichen Acrylaten erzielt werden konnte.
Gute Ergebnisse, d. h. eine schnelle Trocknung der InkJet-Tinte mit einem Einsatz von Trocknungsenergie der kleiner als 200, insbesondere kleiner als 150 mJcm^–2 ist, wurden dabei mit Lösungen in einem Bereich eines Acrylat zu Initiatorverhältnisses zwischen 7 und 17, insbesondere in einem Bereich zwischen 9 und 15 gefunden.
Eine langsame Trocknung wurde hingegen bei den Versuchen 9 bis 12 beobachtet, wie anhand der in 3 dargestellten Ergebnisse zu diesen Versuchen erkennbar ist. Die für diese Versuche benötigten Trocknungsenergien liegen stets über 300 mJcm^–2, was bei einer fertigen UV-härtbaren InkJet-Tinte zu langen Trocknungszeiten führen würde.
Beispiel 2: (Herstellung von strahlungshärtbaren InkJet-Tinten)
Für die Herstellung von InkJet-Tinten wurden verschiedene besonders gut geeignete Lösungen ausgewählt und durch Zusetzen eines pigmenthaltigen Mahlguts in Anteilen zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent zu den fertigen InkJet-Tinten gemischt. Bevorzugt wird dabei ein Mahlgut verwendet, dass Acrylate wie sie in der jeweiligen Lösung vorkommen enthält, oder zumindest Acrylate, die mit den in der Lösung verwendeten Acrylaten verträglich sind, d. h. insbesondere nicht chemisch reagieren. Beispielsweise können neben den in vorliegender Tabelle 2 offenbarten Acrylatmischungen auch Acrylatmischungen wie die in der „Erfindungsmeldung-Mahlgut” in Tabelle B offenbarten Mischungen verwendet werden.
Eine Auswahl der entsprechenden Trocknungsversuche mit fertigen UV-härtbaren InkJet-Tinten ist in 4 dargestellt. An Hand der Darstellung der Trocknungsenergie gegenüber dem Pigmentgehalt, in diesem Falle Ruß, ist zu erkennen, dass in dem Bereich einer für eine UV-härtbaren InkJet-Tinte typischen Pigmentkonzentration zwischen 1 und 6%, auch bei hohem Pigmentzusatz die Trocknungsenergie nicht über 300 mJcm^–2 steigt, was einem sehr geringen Wert entspricht.
Im Besonderen wurden zur Herstellung der InkJet-Tinten folgende Lösungen verwendet:
Lösung 1.8, Lösung 3.5, Lösung, 4.5, Lösung 5.6, Lösung 7.6, Lösung 8.5. Die jeweils verwendeten Photoinitiatoren und Acrylatmischungen sind aus den entsprechenden Tabellen 3, 5 bis 7, 9 und 10 zu entnehmen. Diese Lösungen bestehen alle aus einer Kombination von mindestens 2 Initiatoren, die bei UV-Anregung durch α-Spaltung in Radikale zerfallen (Norrish Typ I). Das Molverhältnis der Acrylatmischung zur Summe der Initiatoren wurde zwischen 7 und 11 eingestellt.
Beispiel 3 (Herstellung und Test des Mahlguts)
Verschiedene Tintenbasisdispersionen wurden jeweils in einer Dispermat SL-C Kugelmühle unter Verwendung von Zirkonoxidkugeln mit einem Durchmesser zwischen 1.0 bis 1.1 mm solange ohne die Mischung zu überhitzen, daher unter der Polymerisationstemperatur der Acrylate, gemahlen, bis der erwünschte Homogenisierungsgrad bzw. Teilchengröße eingestellt waren. Bevorzugt wird dazu eine mittlere Korngröße < 200 nm D₅₀, insbesondere < 150 nm D₅₀ eingestellt. Eine Einstellung der Korngröße unter < 100 nm D₅₀ bringt keine weiteren Vorteile. Zu beachten ist dabei, dass Pigmentpartikel in Dispersionen in der Regel stark aggregieren, so dass Partikelgrößen im Bereich der Herstellerangaben nicht erreicht werden. Vielmehr sind die Partikelgrößen innerhalb eines Mahlgutes wesentlich größer als die Herstellerangabe, können aber durch den Mahlvorgang zu kleineren mittleren Korngrößen verschoben werden.
Um die Langzeitstabilität des Mahlguts in Bezug auf verschiedene physikalische Eigenschaften zu prüfen, wurden verschiedene Testverfahren für UV-härtende InkJet-Tinten entwickelt. Ein Indikator für eine stabile Tintenbasis ist die Viskosität und damit verbundene Parameter, die über einen längeren Zeitraum stabil bleiben müssen. Für Standardmahlgutmischungen wird die Zusammensetzung so optimiert, dass das Mahlgut nach Mahlvorgang und Dispersion auch nach zweiwöchiger Lagerung bei einer auf 50°C erhöhten Temperatur stabil bleibt (±5% Abweichung der physikalischen Daten). Solche Tests genügen jedoch nicht den Anforderungen an strahlungshärtbare InkJet-Tinten, die über noch längere Zeit, beispielsweise über ein Jahr, lagerfähig sein sollen. Daher wurden Ansätze unter Verwendung verschiedener Rußsorten und unterschiedlicher Dispergiermitteln gemischt, zu fertigem Mahlgut gemahlen und anschließend einem vierwöchigen Langzeitlagertest bei einer auf 60°C erhöhten Temperatur unterzogen. Die physikalischen Daten wurden vor und nach den Lagerversuchen gemessen um das beständigste Mahlgut für eine stabile Dispersion zu ermitteln.
Oszillationsversuche: Bei den mit einem Rotationsviskosimeter mit Kegel gegen Platte Geometrie durchgeführten Versuchen wurden zeitlich instationäre Scherbedingungen vorgegeben und mit der geräteeigenen Software ausgewertet. Für alle Versuche wurde ein Rheometer der Firma Bohlin verwendet
Folgende für das Druckverhalten in InkJet-Druckköpfen wesentlichen Eigenschaften wurden bestimmt:
Speichermodul G', mit der Einheit [Pa] (englisch: storage modulus)
Der G'-Wert gilt als Maß für die während des Scherprozesses im Probenmaterial gespeicherten Deformationsenergie. Diese Energie steht nach der Entlastung vollständig zur Verfügung und wirkt als Triebfeder der Rückdeformation, welche die vorhergehende Deformation teilweise oder vollkommen ausgleicht. Substanzen, welche die Deformationsenergie vollkommen speichern, zeigen vollkommen reversibles Deformationsverhalten; sie liegen nach einem Belastungs-/Entlastungs-Zyklus in unveränderter Form vor. Durch G' wird also das elastische Verhalten der Messprobe repräsentiert.
Verlustmodul G'', mit der Einheit [Pa] (englisch: loss modulus)
Der G''-Wert gilt als Maß für die während des Scherprozesses im Probenmaterial verbrauchte und danach für die Messprobe verlorene Deformationsenergie. Diese Energie wird bei der Veränderung der Probenstruktur aufgebraucht und/oder an die Umgebung abgegeben, z. B. wenn die Messprobe teilweise oder vollständig fließt. Fließen und auch viskoelastisches Fließen heißt: Es treten Relativbewegungen zwischen den Molekülen, Partikeln, oder größeren Teilen, z. B. „Domänen” oder Kristallen, der Überstruktur auf; dies führt zu Reibungskräften zwischen diesen Komponenten, wobei Reibungswärme erzeugt wird. Bei diesem Reibungsprozess wird Energie verbraucht, diese wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Ein Teil dieser Energie kann beispielsweise das Probenmaterial erhitzen, und ein anderer Teil geht möglicherweise durch Erwärmung der Umgebung verloren.
Substanzen, die beim Scherprozess Energie verlieren, zeigen irreversibles Deformationsverhalten; sie liegen nach einem Belastungs-/Entlastungs-Zyklus in veränderter Form vor. Durch G'' wird also das viskose Verhalten der Messprobe repräsentiert.
Verlustfaktor oder Dämpfungsfaktor tanδ mit der Einheit [1] (englisch: loss oder damping factor); Definition: tanδ = G''/G'
Der Verlustfaktor wird als Quotient der verlorenen und der gespeicherten Deformationsenergie berechnet. Er gibt also das Verhältnis zwischen dem viskosen und dem elastischen Anteil des viskoelastischen Deformationsverhaltens an. Es gilt stets: 0 ≤ tanδ ≤ ∞ (da 0° ≤ δ ≤ 90°)
Idealelastisches Verhalten wird ausgedrückt durch δ = 0° mit tanδ = 0, da hier G' vollständig über G'' dominiert. Bei idealviskosem Verhalten ist δ = 90° mit. tanδ = ∞, da hier G'' vollständig über G' dominiert.
Wenn sich das viskose und das elastische Verhalten genau die Waage halten (d. h. G' = G''), ist δ = 45° und tanδ = 1. Das Erreichen dieses sogenannten Sol-/Gel-Übergangspunktes ist ein wichtiges Auswertekriterium bei Gel-Bildung und Aushärteprozessen.
Zusammenfassend gilt:
Im Flüssig-Zustand („Sol-Zustand”) gilt: tanδ > 1 (da G'' > G')
Im Gel-Zustand (fester Zustand) gilt: tanδ < 1 (da G' > G'')
Am Sol-/Gel-Übergangspunkt gilt: tanδ = 1 (da G' = G'')
Für die Versuche wurde ein Mahlgutansatz von 500 g durch Mischen der einzelnen Positionen mit Ausnahme des Pigments & des Synergisten für 10 bis 20 min. mit einem Mischer (beispielsweise Dissolver) vermengt. Anschließend wurde der Synergist bei Bedarf unter Erwärmen für 10 bis 40 min zugemischt und gerührt bis die Lösung homogen wird. Abschließend wurde das Pigment portionsweise dazugeben und weitere 20 bis 40 min. gerührt.
Zum Mischen der fertigen InkJet-Tinte wird das Mahlgut vorgelegt und die übrigen Bestandteile der InkJet-Tinte hinzugemischt.
Beispiele zum Mahlgut bzw. der Tintenbasis (Herstellung und Bewertung)
Im Folgenden werden die Ausgangsmischungen der für das Mahlgut verwendeten Komponenten an Hand der Beispiele in Tabellen 15 und 16 sowie der 5 bis 9 beschrieben. Anschließend wird das Mahlgut einem Mahlvorgang, wie vorstehend beschrieben, unterzogen. Die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Rußtypen sind in Tabelle 14 angegeben.
Die in Tabelle 16 angeführten Vergleichsversuche B13 bis B41 zeigen die Problematik einer mangelhaften Langzeitstabilität verschiedener Mahlgutmischungen des Standes der Technik. Bereits nach 2-wöchiger Lagerung bei einer Temperatur von 50°C kommt es zu einem teils extremen Anstieg der Viskosität und durchwegs zu einer so starken Agglomeration, bzw. zu einem Verklumpen der festen Anteile, dass eine Messung der Partikelgröße nicht mehr möglich ist.
Mahlgutmischungen, die ein Dispergiermittel-zu-Synergist-Verhältnis in einem bevorzugten engen Bereich zwischen 5:1 und 8:1 aufweisen, zeigen ein exzellentes Langzeitverhalten. Solche erfindungsgemäßen Mischungen werden in Tabelle 17 aufgeführt. Prinzipiell konnten jedoch auch vergleichbar gute Ergebnisse bei Einstellung eines D/H-Verhältnis zwischen 2:1 und 10:1 erzielt werden. In diesem Fall wurde jeweils ein Dispergiermittel, nämlich Solsperse 3900, sowie ein Synergist, nämlich Solsperse 5000 verwendet. Alle drei Mischungen zeigen für Standardlagerversuche bei 50°C nach zwei Wochen eine gute Stabilität der physikalischen Daten, d. h. eine Abweichung der Viskosität von unter 10%, sowie eine Abweichung der Teilchengröße von unter 30%. Nach 4-wöchiger Lagerung bei 60°C zeigt sich jedoch auch hier eine unterschiedliche Qualität. So stieg bei Versuch B7 die Viskosität auf fast 140% des ursprünglichen Wertes, was zu Problemen beim InkJet-Drucken führen kann, wohingegen die bei den Versuchen B71 und B261 gemessenen Abweichungen bezüglich der zu erwartenden Änderung der Druckqualität vernachlässigbar sind. Auffallend ist jedoch, dass bei Versuch B261 gegenüber Versuch B71 lediglich durch die Verwendung eines unterschiedlichen Pigments, nämlich Spezial Schwarz statt Regal 250R, und einer um 25% geringeren Dosierung des Dispergiermittels nochmals eine deutliche Verbesserung der Langzeitstabilität des Mahlguts möglich ist.
Die 5 bis 9 zeigen jeweils den Verlauf der oben erläuterten Parameter Speichermodul G' und Verlustmodul G'' in Pascal, tanδ in Grad sowie Viskosität η in Pascal Sekunden in Abhängigkeit von der Frequenz. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
5 ein für UV-härtbare InkJet-Tinten nicht geeignetes Mahlgut (B41) vor der Lagerung;
6 ein für UV-härtbare InkJet-Tinten nicht geeignetes Mahlgut (B41) nach vierwöchiger Lagerung;
7 ein für UV-härtbare InkJet-Tinten nur bedingt geeignetes Mahlgut (B7) vor und nach vierwöchiger Lagerung;
8 ein für UV-härtbare InkJet-Tinten geeignetes Mahlgut (B261) vor und nach der Lagerung;
9 ein weiteres für UV-härtbare InkJet-Tinten geeignetes Mahlgut (B71) vor und nach der Lagerung.
5 zeigt am Vergleichsbeispiel B41 ein Mahlgut, das unmittelbar nach dem Mahlen Eigenschaften aufweist, die für den Einsatz als Mahlgut für UV-härtbare InkJet-Tinten zunächst brauchbar erscheinen. D. h. Der Speichermodul G' schwankt im Messbereich nicht mehr als ca. 100 μPa, der Verlustmodul G'' zeigt einen im Wesentlichen linearen Anstieg von tiefen zu hohen Frequenzwerten über den gesamten Messbereich, während die Viskosität η' sowie die komplexe Viskosität η* über den gesamten Messbereich im Wesentlichen konstant bleiben. Auf Grund des im Verhältnis zum Speichermodul G'' sehr kleinem Verlustmodul G' ist die Änderung des Dämpfungsfaktors δ im Wesentlichen nur vom Speichermodul abhängig.
In 6 ist am selben Vergleichsbeispiel B41 das völlig unterschiedliche Verhalten des Mahlguts nach 4-wöchiger Lagerung unter Verschluss bei einer Temperatur von 50°C dargestellt. Auf Grund des stark schwankenden und teilweise tixotropen Verhaltens ist dieses Mahlgut für UV-härtbare InkJet-Tinten nicht mehr geeignet. Die Viskosität sowie δ° sind sehr stark bewegungsabhängig. In diesem Fall schwankt die Viskosität des Mahlguts (grüne Kurve) bei Oszillationsfrequenzen unter 100 mHz so stark, dass ein Wechsel des Aggregatzustandes eintritt, was an Schwankung der durch # gekennzeichneten Kurve des Delta Wertes erkennbar ist. Dabei bedeute δ° ≈ 90° ein rein flüssiges Verhalten, während δ° ≈ 70° bereits auf ein gelartiges Verhalten hinweist. Auch der Speicher- und Verlustmodul zeigen im genannten Bereich sehr starke Schwankungen.
Demgegenüber zeigt der in 7 dargestellt Kurvenverlauf des Mahlgutes B7 nach dem Mahlprozess nur geringe Schwankungen für Viskosität- und Deltawerte. Erst auf dem im selben Diagramm dargestellten Kurvenverlauf der Messung, nach einer Auslagerung von vier Wochen bei Raumtemperatur, ist ersichtlich, dass das Mahlgut bei tiefen Frequenzen ein wenn auch weniger ausgeprägtes schwankendes Verhalten der Viskosität und des Deltawertes zeigt, was ebenfalls die Tintenstabilität negativ beeinflussen kann.
8 zeigt den Kurvenverlauf des für UV-härtbare InkJet-Tinten geeigneten Mahlguts B261 nach dem Mahlen, dass sich durch in einem breiten Frequenzbereich weitgehend konstante Viskositäts- und Deltawerte auszeichnet. Die Mischung zeigt in diesem Bereich stets das Verhalten einer Flüssigkeit. Auch hier wird dem Verlauf des frischen Mahlgutes noch zusätzlich der Verlauf des Mahlgutes nach vier Wochen Auslagerung bei 60°C überlagert. Überraschenderweise sind die überlagerten Kurven nahezu identisch. Dieses Mahlgut bleibt langfristig (> 1 Jahr) sehr stabil. Weiters wurde für diesen Versuch das Pigment Special Black 250 mit einer, gegenüber den in Tabelle B verwendeten Rußsorten, gröberen durchschnittlichen Korngröße und dementsprechend kleineren spezifischen Oberfläche, d. h. 46 m²/g bzw. kleinerem Öladsorptionsvermögen, nämlich 44 ml/g, verwendet.

In 9 wird eine analoge Überlagerung des Kurvenverlaufs von frischem und ausgelagertem Mahlgut, wie in 3 und 4, für das Mahlgutes B71 dargestellt. Auch diese Rezeptur mit einem gegenüber Rezeptur B261 um 33% erhöhten Anteil des Dispergiermittels Solsperse 39000 zeigt ein langzeitstabiles Verhalten. Auch der hier verwendete Ruß Regal 250 zeigt ähnliche Eigenschaften wie Special Black 250. Tabelle 1 (Photoinitiatoren)

Getestete Initiatoren	Firma	Getestete Initiatoren	Firma
Irgacure 127¹	Ciba	Genocure DMHA¹	Rahn
Irgacure 184¹	Ciba	Genocure CPK¹	Rahn
Irgacure 360¹	Ciba	Genocure EHA²	Rahn
Irgagure 369¹	Ciba	Genocure EPD²	Rahn
Irgacure 379¹	Ciba	Genocure ITX²	Rahn
Irgacure 651¹	Ciba	Genocure LBC¹⁺²	Rahn
Irgacure 754²	Ciba	Genocure LTM¹	Rahn
Irgacure 819¹	Ciba	Genocure PBZ²	Rahn
Irgacure 907¹	Ciba	Genocure TPO¹	Rahn
Irgacure 2022¹	Ciba	Double cure EMK²	DBC
Irgacure 2100¹	Ciba	Double cure 184¹	DBC
Irgacure 2959¹	Ciba	Double cure 173¹	DBC
Darocur 1173¹	Ciba	DoubleCure TPO¹	DBC
		Doublecure TPO-L¹⁺²	DBC

(Anmerkungen: ¹ Initiator des Norrish Typs I, ² Initiator des Norrish Typs II, ¹⁺² Mischung von Initiatoren des Norrish Typs I und II; Bezeichnet sind hier die Handelsbezeichnungen der diese vertreibenden Firma (Ciba Geigy und Rahn). Hierzu sei auf die folgende Anlage 2 verwiesen.) Tabelle 2 (Acrylatmischungen)

	Molgewicht [g/mol]	Mischung 1 [mmol]	Mischung 2 [mmol]	Mischung 3 [mmol]	Mischung 4 [mmol]
Genorad 16 (Stabilisator)	240	0.28	0.28	0.28	0.28
Miramer M222²	242			84.53	77.21
Miramer M216²	328	6.81	2.71
Miramer M120³	240	2.78	77.22	10.2
Miramer M600¹	578	0.62			2.93
Miramer M3130¹	428				14.80
Miramer 280²	508		6.83
Miramer 300²	296	76.30
Miramer 2301²	1678		0.58
Miramer 100³	344		7.1
Miramer 130⁴	212	14.60	7.7
Miramer 140⁴	192			6.81
Miramer 164⁴	450				0.61
Miramer 166⁴	626			0.63
Miramer 220²	300				6.81
Genomer 3364	unbekannt				(2 g)
Genomer 3497	unbekannt			(2 g)
Zwischentotal in mmol		101.39	102.42	102.52	102.64

Anmerkungen:

¹ polyfunktionelles Acrylatmonomer (die erste Ziffer gibt die Funktionalität an)
² polyfunktionelles alkoxyliertes oder polyalkoxyliertes Acrylatmonomer (die erste Ziffer gibt die Funktionalität an)
³ monofunktionelles Acrylatmonomer
⁴ monofunktionelles alkoxyliertes oder polyalkoxyliertes Acrylatmonomer

Die eingesetzten Acrylate sind in der Anlage 1 im Einzelnen mit ihren Strukturformeln dargestellt. Das Genorad 16 stellt einen aus zwei Verbindungen bestehenden Stabilisator dar. Die entsprechenden Formeln sind im Folgenden dargestellt:

Die Genomere 3364 und 3597 sind Acrylat-Oligomere, (keine detaillierten Angaben des Herstelers erhältlich). Dabei ist Genomer 3364 ein Polyetheracrylat mit 3 funktionellen Gruppen und Genomer 3497 ein Polyetheracrylat mit 4 funktionellen Gruppen.

Tabelle 10 (Verwendete Photoinitiatoren und Verhältnis Mischung:Photoinitiator)

	Versuch 8
	Lösung 8.1	Lösung 8.2	Lösung 8.3	Lösung 8.4	Lösung 8.5	Lösung 8.6
Irgacure 184 [mmol]	6.22	3.20	6.03	4.03	9.35	10.08
Irgacure 369 [mmol]	1.16	3.60	2.00	4.49	4.99	4.78
Irgacure 127 [mmol]	2.10	3.41	4.15	4.34	-	-
Initiator Summe [mmol]	9.48	10.21	12.18	12.86	14.34	14.86
Mischung 4 [mmol]	102.64	102.64	102.64	102.64	102.64	102.64
Verhältnis: Mischung 4:Photoinitiator [mmol:mmol]	10.83	10.05	8.43	7.98	7.16	6.91
Minimale Trocknungsenergie [mJ/cm²]	185	160	90	80	30	40

Tabelle 11 (Verwendete Photoinitiatoren und Verhältnis Mischung:Photoinitiator)

	Versuch 9
	Lösung 9.1	Lösung 9.2
Gencoure EHA [mmol]	5.34	6.49
Double cure EMK [mmol]	4.56	5.55
Initiator Summe [mmol]	9.90	12.04
Mischung 1 [mmol]	101.39	101.39
Verhältnis: Mischung 1:Photoinitiator [mmol:mmol]	10.34	8.51
Minimale Trocknungsenergie [mJ/cm²]	500	400

Tabelle 12 (Verwendete Photoinitiatoren und Verhältnis Mischung:Photoinitiator)

	Versuch 10
	Lösung 10.1
Genocure 2959 [mmol]	7.13
Genocure ITX [mmol]	5.94
Initiator Summe [mmol]	13.07
Mischung 1 [mmol]	101.39
Verhältnis: Mischung 1:Photoinitiator [mmol:mmol]	7.83
Minimale Trocknungsenergie [mJ/cm²]	500

Tabelle 13 (Verwendete Photoinitiatoren und Verhältnis Mischung:Photoinitiator)

	Versuch 11
	Lösung 12.1
Irgacure 2100 [mmol]	3.73
Genocure ITX [mmol]	6.02
Initiator Summe [mmol]	9.75
Mischung 1 [mmol]	101.39
Verhältnis: Mischung 1:Photoinitiator [mmol:mmol]	10.50
Minimale Trocknungsenergie [mJ/cm²]	500

Tabelle 14 (Verwendete Photoinitiatoren und Verhältnis Mischung:Photoinitiator)

	Versuch 12
	Lösung 12.1
Irgacure 127 [mmol]	4.99
Genocure ITX [mmol]	6.68
Initiator Summe [mmol]	11.67
Mischung 1 [mmol]	101.39
Verhältnis: Mischung 1:Photoinitiator [mmol:mmol]	8.77
Minimale Trocknungsenergie [mJ/cm²]	400

Tabelle 15 (Eigenschaften der verwendeten Ruß-Typen)

	Korngröße [nm]	Öladsorption Pulv. DBP [cc/100 g]	Oberfläche [m²/g]	pH-Wert	Flüchtiger Anteil bei 950°C [%]
Methode		ASTM D2414, DIN 53601	ASTM D 5816	ISO 787-9	DIN 53552
Ruß, der das Verhalten im Lagertest stabilisiert
Regal 250	34	46	55	Keine _Anga ben	Keine Angaben
Special black 250	56	44	40	3.1	2
Special black 350	31	45	65	3.5	2.2
Special black 100	50	94	30	3.3	2.2
Ruß, der das Verhalten im Lagertest negativ beeinflusst
Regal 660	24	65	112	> 4	> 2.5
Regal 400	25	71	96	> 4	> 2.5
Regal 330	25	65	94	> 4	> 2.5

Tabelle 17 (Für UV-härtbare InkJet-Tinten geeignetes Mahlgut** (sowohl Viskosität als auch Partikelgröße blieben im Wesentlichen konstant))

Mahlgut*	B7	B71	B261	B42
InkJet Black Dispersion
Monomer Acrylat	54.5	54	52	52
Oligomer Acrylat	21	20.5	23.5	20.5
Genorad 16	1	1	1	1
Solsperse 39000	3	4	3	5.5
Solsperse 5000	0.5	0.5	0.5	1
Regal 250R (cabot)	20	20
Spezial Schwarz 250 (Evonik)			20
Spezial Schwarz 350 (Evonik				20
Total	100	100	100	100
Start
Partikelgröße [nm]	109	108	128	143
Viskosität [mPas]	44.8	44.5	37.9	50.1
Nach 2 Wochen bei	50°C	50°C	60°C	50°C
Partikelgröße [nm]	131	138	126	138
Viskosität [mPas]	42.6	44.5	36.0	52.2
Nach 4 Wochen bei	50°C	50°C	60°C	60°C
Partikelgröße [nm]	158	109	121	140
Viskosität [mPas]	101.3	53.2	35.8	52.8

Anmerkungen: * Das Mahlgut wurde jeweils bei 50°C bis zum Eintritt der Homogenität gemischt.
** Definition von „geeignetem” Mahlgut: Falls die phys. Daten von einem Mahlgut (20% Ruß- bzw. Pigmentgehalt) nach zwei Wochen bei 50°C weniger als 15% sich verändern ist das Mahlgut für UV-härtbare InkJet-Tinte geeignet.

Anlage 1
Liste der erfindungsgemäß verwendeten Acrylat-Monomere (Handelsname, chemische Bezeichnung, Abkürzung, Strukturformel)

– Miramer 220: Tripropylenglycoldiacrylate, TPGDA
– Miramer 600: Dipentaerythritolhexaacrylate, DPHA
– Miramer 120: Lauryl acrylate, LA
– Miramer 216: Neopentylglycol Propoxylated, NPG(PO) 2 DA
– Miramer 222: Dipropylene glycol diacrylate, DPGDA
– Miramer 3130: Ethoxylated Trimethylolpropanetriacrylate, TMP(EO) 3 TA
– Miramer 2301: Bisphenol A 30 Mole Ethoxylated Dimethacrylate, BPA(EO) 30 DMA
– Miramer 300: Trimethylolpropanetriacrylate, TMPTA
– Miramer 280: Polyethyleneglycol 400 diacrylate, PEG400DA
– Miramer 130: Isodecyl acrylate, IDA
– Miramer 140: Ethylene glycol phenyl ether acrylate, PH(EO)A
– Miramer 164: Ethoxylated Nonylphenol Acrylate, NP(EO)4A

Anlage 2 Erfindungsgemäß herangezogene Photoinitiatoren (Handelsname, Strukturformel, chemischer Name)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0314403 A1 [0002]
EP 0424714 A1 [0002]
EP 0882104 B1 [0003]
EP 1593521 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D5816 [0020]
DIN 53601 [0021]
ASTM D5816 [0021]
ASTM D2414, [0084]
DIN 53601 [0084]
ASTM D 5816 [0084]
ISO 787-9 [0084]
DIN 53552 [0084]

Claims

Strahlungshärtbare InkJet-Tinte auf Acrylatbasis mit einem Gehalt an Pigment(en), radikalischen Photoinitiatoren, Dispergiermittel(n) und gegebenenfalls weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei radikalische Photoinitiatoren vom Norrish Typ I und mindestens ein strahlungshärtbares Monomer in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylatmonomers, das ein oder mehrere Di- und/oder Tri-Acrylate umfasst, enthält, wobei das Molverhältnis aller Acrylate zu allen Initiatoren etwa 5:1 bis 19:1, insbesondere etwa 7:1 bis 15:1, beträgt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mol-Verhältnis aller Acrylate zu allen Initiatoren zwischen 9:1 und 13:1 liegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Photoinitiatoren des Norrish Typs I ausgewählt wird unter 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127), 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton (Irgacure 184), Phenyl-bis-2,4,6-trimethylbenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369), 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid (Doublecure TPO), 2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on (Irgacure 379).
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination ausgewählt wird unter: 1. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1l-on (Irgacure 379), 2. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/Phenylbis 2,4,6-trimethylbenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 3. 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127)/2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369).
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle alkoxylierte und/oder polyalkoxylierte Acrylatmonomer in Form von Tripropylenglykoldiacrylat, Dipentaerythritolhexaacrylat, propoxyliertem Neopentylglykoldiacrylat, Dipropylenglykoldiacrylat, ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat, Bisphenol A-30 Mol-ethoxyliertem Dimethacrylat (BPA(EO) 30 DMA), Trimethylolpropantriacrylat, Polethylenglykol 400-diacrylat, und/oder Ethylenglykolphenyletheracrylat, vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylatmonomer mindestens ein monofunktionelles alkoxyliertes und/oder polyalkoxyliertes Acrylatmonomer und/oder ein nicht-alkoxyliertes und nicht-polyalkoxyliertes Acrylatmonomer vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das monofunktionelle nicht alkoxylierte und nicht polyalkoxylierte Acrylatmonomer in Form von Laurylacrylat, Isodecylacrylat und/oder Nonylphenolacrylat vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem strahlungshärtbaren Monomer ein strahlungshärtbares Oligomer niedriger Viskosität, insbesondere in Form eines Polyester- oder Polyether-Acrylates, vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf 1 Gewichtsteil strahlungshärtbares Oligomer etwa 10 bis 100 Gewichtsteile Acrylatmonomer, insbesondere etwa 30 bis 50 Gewichtsteile entfallen.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment in Form von Ruß, eines Quinacridons, eines Benzimidazolons, eines Isoindolinons und/oder eines Phthalocyanins, vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel in Form von Solsperse^® 24000, Solsperse^® 39000, Solsperse^® 35000, Solsperse^® 32000 und/oder Solsperse^® 76400 (Firma Lubrizol) vorliegt.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Synergisten in Form von von Solsperse^® 5000, Solsperse^® 12000 und/oder Solsperse^® 22000 (Firma Lubrizol) enthält.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitere Additive in Form von Lichtstabilisatoren, UV-Absorptionsmitteln, Antioxidantien, optischen Aufhellern, Benetzungsmitteln, Antischäumungsmitteln, elektrische Leitfähigkeit hervorrufenden Mitteln, Bioziden, Weichmachern, tixotropen Mitteln, organischen und/oder anorganischen Füllstoffen und/oder antistatischen Mitteln enthält.
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 45°C) von 5 bis 15 mPa·s, insbesondere von 7 bis 12 mPa·s, aufweist (ideal: zwischen 10 und 11).
Strahlungshärtbare InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung (Ring) zwischen etwa 20 und 35 mN/mm, insbesondere zwischen 20 und 26 mN liegt.
Verfahren zur Herstellung einer InkJet-Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass 1. ein Mahlgut bzw. eine Tintenbasis dadurch hergestellt wird, indem ein oder mehrere strahlungshärtbare Monomere in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers, die ein oder mehrere Di- und/oder Triacrylate umfassen, mit ein oder mehreren Pigmenten und Dispergiermitteln, insbesondere gegebenenfalls zusätzlich mit Synergisten, Stabilisatoren und weiteren Additiven, in einer Hochleistungsmühle, insbesondere in einer Perlenmühle, so lange gemahlen werden, bis sich eine konstante Viskosität und/oder konstante Partikelgröße eingestellt hat, 2. das erhaltene Mahlgut mit weiteren Acrylat-Monomeren sowie den radikalischen Photoinitiatoren in Form des Norrish Typs I und gegebenenfalls weiteren Additiven entsprechend den Angaben nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 gemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Acrylat-Oligomer im Schritt 1 und/oder 2 hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Dispergiermittel zu Synergist derartig eingestellt ist, dass auf ein Gewichtsteil Synergist bis zu etwa 30 Gewichtsteile Dispergiermittel entfallen, insbesondere etwa 5 bis 10 Gewichtsteile.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des Schrittes 1 eine Maximaltemperatur von etwa 60°C eingehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlvorgang abgebrochen wird, sobald die Viskosität ansteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Pigment Ruß eingesetzt wird, insbesondere mit folgenden Eigenschaften: Korngröße etwa 20 bis 70 nm, insbesondere etwa 25 bis 60 nm, pH-Wert ≤ 4 und ≥ 3 (nach ISO 787-9), flüchtiger Anteil (nach DIN 53552) < 5% bei 950°C, BET-Oberfläche (nach ASTM D 5816) ≥ 30 m²/g und ≤ 90 m²/g.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Ölsadsorption (nach DIN 53601) des Rußes weniger als 65 ml/100 g, insbesondere weniger als 60 ml/100 g, beträgt.
Mahlgut bzw. Tintenbasis, erhältlich nach Schritt 1 nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 22, insbesondere als Zwischenprodukt zur Herstellung einer strahlungshärtbaren InkJet-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ruß folgender Merkmale enthält: Korngröße etwa 20 bis 70 nm, insbesondere etwa 25 bis 60 nm, pH-Wert von ≤ 4 und ≥ 3 (nach ISO 787-9), flüchtiger Anteil (nach DIN 53552) < 5% bei 950°C, BET-Oberfläche (nach ASTM D 5816) von ≥ 30 m²/g und ≤ 90 m²/g.
Mahlgut bzw. Tintenbasis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass darin der Gehalt an Ruß 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% beträgt.