DE102014221983A1

DE102014221983A1 - Emulgierte uv-härtbare tinten für das indirekte drucken

Info

Publication number: DE102014221983A1
Application number: DE201410221983
Authority: DE
Inventors: Daryl W. Vanbesien; Barkev Keoshkerian; Jennifer L. Belelie; Jenny Eliyahu; Naveen Chopra; Valerie M. Farrugia; Michelle N. Chrétien
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JP2015086396A; US9074105B2; US20150119487A1; CA2867717A1; CA2867717C; KR102112372B1; KR20150050369A; JP6385240B2

Abstract

Eine emulgierte UV-härtbare Tinte, die Wasser, ein Amid-Geliermittel, ein härtbares Monomer und einen Photoinitiator umfasst und für die Verwendung in einem indirekten Druckverfahren geeignet ist.

Description

Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine emulgierte UV-härtbare Tintenzusammensetzung für ein indirektes Druckverfahren.
Der indirekte Druckprozess ist ein zweistufiger Druckprozess, bei dem die Tinte zuerst mittels eines Tintenstrahl-Druckkopfs bildweise auf ein Zwischenaufnahmeelement (Walze, Gurt etc.) aufgebracht wird. Die Tinte benetzt das Zwischenaufnahmeelement und verteilt sich darauf, um ein vorübergehendes Bild zu bilden. Das vorübergehende Bild vollzieht dann eine Änderung der Eigenschaften (z. B. partielles oder vollständiges Trocknen, thermisches oder Photohärten, Gelieren etc.), und das entstandene vorübergehende Bild wird dann auf das Substrat übertragen.
Tinten, die für einen solchen indirekten Druckprozess geeignet sind, können entwickelt und optimiert sein, um mit den unterschiedlichen Untersystemen wie Spritzen, Übertragung etc. kompatibel zu sein, die hochwertiges Drucken bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen. Üblicherweise lassen sich Tinten, die eine gutes Benetzungsvermögen zeigen, nicht auf ein Substrat übertragen, oder umgekehrt benetzen Tinten, die effizient auf das Substrat übertragen werden, das Zwischenaufnahmeelement nicht. Bis dato gibt es keine im Handel erhältliche Tinte, die sowohl die Benetzungs- als auch die Übertragungsfunktion erfüllt.
Es besteht folglich Bedarf, eine für indirekte Druckprozesse geeignete Tinte zu entwickeln, und insbesondere besteht Bedarf, eine Tinte zu entwickeln, die eine gute Benetzung des Zwischenaufnahmeelements zeigt und zu einer effizienten Übertragung auf das endgültige Substrat in der Lage ist.
Gemäß hierin dargestellten Ausführungsformen wird eine emulgierte UV-härtbare Tinte zur Verwendung in einem indirekten Druckprozess bereitgestellt, die Wasser, ein härtbares Monomer, einen Photoinitiator und ein Amid-Geliermittel mit folgender Formel umfasst:
wobei R₁ Folgendes ist: (i) eine Alkylengruppe mit 1 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, (ii) eine Arylengruppe mit ungefähr 5 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, (iii) eine Arylalkylengruppe mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffen oder (iv) eine Alkylarylengruppe mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen; R₂ Folgendes ist: (i) Alkylengruppen mit 1 bis ungefähr 54 Kohlenstoffatomen, (ii) Arylengruppen mit 5 bis ungefähr 14 Kohlenstoffatomen in der Arylenkette, (iii) Arylalkylengruppen mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen oder (iv) Alkylarylengruppen mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffen; R₃ Folgendes ist: (i) Alkylgruppen, (ii) Arylgruppen, (iii) Arylalkylgruppen oder (iv) Alkylarylgruppen; X ein Sauerstoffatom oder eine Gruppe der Formel -NR₄- ist, wobei R₄ Folgendes ist: (i) ein Wasserstoffatom, (ii) eine Alkylgruppe, (iii) eine Arylgruppe, (iv) eine Arylalkylgruppe oder (v) eine Alkylarylgruppe; und n ungefähr 1 bis ungefähr 20 beträgt; wobei die Tinte bei der Spritztemperatur eine Oberflächenspannung von ungefähr 18 bis ungefähr 50 mN/m und eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise hat.
In weiteren Ausführungsformen wird eine emulgierte UV-härtbare Tinte zur Verwendung in einem indirekten Druckprozess bereitgestellt, die Wasser, ein härtbares Monomer, einen Photoinitiator und ein Amid-Geliermittel mit folgender Formel umfasst:
wobei n ungefähr 1 bis ungefähr 20 beträgt; wobei die Tinte bei der Spritztemperatur eine Oberflächenspannung von ungefähr 18 bis ungefähr 50 mN/m und eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise hat.
1 ist eine diagrammatische Darstellung eines Abbildungselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zum Anwenden eines zweistufigen Übertragungs- und Härtungsprozesses in einem indirekten Drucksystem.
Der Begriff „härtbar” beschreibt beispielsweise ein Material, das durch Polymerisation gehärtet werden kann, einschließlich z. B. der Bewegung von freien Radikalen, und/oder bei dem die Polymerisation durch die Verwendung eines strahlungsempfindlichen Photoinitiators photoinitiiert wird. Der Begriff „strahlenhärtbar” betrifft z. B. alle Formen von Härtung bei der Bestrahlung durch eine Strahlungsquelle, einschließlich Licht- und Wärmequellen, und einschließlich in Anwesenheit oder Abwesenheit von Initiatoren. Beispielhafte Strahlenhärtungstechniken sind u. a. die Härtung mittels ultraviolettem Licht (UV-Licht), beispielsweise mit einer Wellenlänge von 200–400 nm oder mehr kaum sichtbarem Licht, optional in Anwesenheit von Photoinitiatoren und/oder Sensibilisatoren, die Härtung mittels Elektronenstrahl-Strahlung (d. h. e-Strahl-Strahlung), optional in Abwesenheit von Photoinitiatoren, die Härtung mittels thermischer Härtung, in Anwesenheit oder Abwesenheit von thermischen Hochtemperatur-Initiatoren (und die bei der Spritztemperatur größtenteils inaktiv sein können) und entsprechende Kombinationen davon.
Der Begriff „Viskosität” wird hierin so verwendet, dass er eine komplexe Viskosität betrifft, die die übliche Messung ist, die von einem mechanischen Rheometer bereitgestellt wird, das eine Probe einer konstanten Scherdehnung oder einer sinusförmigen Verformung mit kleiner Amplitude unterziehen kann. In dieser Art von Messgerät wird die Scherdehnung durch den Betrieb des Motors aufgebracht, und die Probenverformung (Drehmoment) wird durch die Messeinrichtung gemessen. Beispiele für derartige Messgeräte sind das Rheometrics Fluid Rheometer RFS3 oder das mechanische Rheometer ARES, beide hergestellt von Rheometrics, einem Unternehmensbereich von TA Instruments. Die vorliegenden Ausführungsformen offenbaren emulgierte UV-härtbare Tinten für einen indirekten Druckprozess oder indirekte Tintenstrahl-Druckanwendungen.
Die emulgierte UV-härtbare Tinte der vorliegenden Ausführungsformen kann die erforderliche Oberflächenspannung (im Bereich von 15–50 mN/m), Viskosität (im Bereich von 3–20 cps) und Partikelgröße (< 600 nm) zur Verwendung in einem Tintenstrahl-Druckkopf (z. B. piezoelektrisch) besitzen.
In Ausführungsformen hat die Tinte einer Oberflächenspannung von ungefähr 15 mN/m bis ungefähr 50 mN/m, beispielsweise von ungefähr 18 mN/m bis ungefähr 40 mN/m oder von ungefähr 20 mN/m bis ungefähr 30 mN/m.
In Ausführungsformen hat die Tinte bei der Spritztemperatur eine Viskosität von ungefähr 2 cps bis ungefähr 20 cps, beispielsweise von ungefähr 3 cps bis ungefähr 15 cps oder von ungefähr 4 cps bis ungefähr 12 cps. In bestimmten Ausführungsformen werden die Tintenzusammensetzungen bei Temperaturen von weniger als ungefähr 70°C gespritzt, beispielsweise von ungefähr 25°C bis ungefähr 70°C oder von ungefähr 30°C bis ungefähr 50°C, beispielsweise von ungefähr 30°C bis ungefähr 40°C.
In Ausführungsformen hat die Tinte eine durchschnittliche Pigmentpartikelgröße von weniger als ungefähr 600 nm, beispielsweise von ungefähr 25 nm bis ungefähr 500 nm oder von ungefähr 50 nm bis ungefähr 300 nm.
1 offenbart eine diagrammatische Darstellung eines Abbildungssystems gemäß den vorliegenden Ausführungsformen für das Anwenden eines zweistufigen Übertragungs- und Härtungsprozesses, durch den eine Tinte der vorliegenden Offenbarung für die nachfolgende Übertragung auf ein Aufnahmesubstrat auf eine Zwischenübertragungsfläche gedruckt wird. Während des indirekten Druckprozesses wird die Tinte der vorliegenden Ausführungsformen über einen Tintenstrahldrucker 1 auf ein Zwischenaufnahmeelement 5 gespritzt und darauf verteilt. Das Zwischenaufnahmeelement 5 kann in Form einer Walze bereitgestellt werden, wie in 1 gezeigt, kann jedoch auch als Bahn, Platte, Gurt, Band oder jede andere geeignete Konstruktion bereitgestellt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann das Zwischenaufnahmeelement 5 von einer Heizvorrichtung 3 erwärmt werden, um den Wassergehalt im Tintenvehikel der Tinte 2 (teilweise oder vollständig) zu entfernen. Optional kann das Tintenbild nach Bedarf vor der Übertragung teilweise durch UV-Licht 4 (z. B. 370–420 nm) gehärtet werden, um die Filmspaltung zu verringern. Das Verwenden von Licht mit langer Wellenlänge für den Vorhärtungsschritt führt zu einer Polymerisation der Tintenmenge an der Schnittstelle zwischen Tinte und Übertragungssubstrat, während die Oberfläche größtenteils ungehärtet bleibt. Dieser teilweise gehärtete Zustand sollte sowohl die Lösung vom Übertragungssubstrat, aufgrund erhöhter Kohäsion, als auch die Übertragung auf das endgültige Substrat, aufgrund der klebrigen Oberfläche des ungehärteten Tintenfilms, ermöglichen. Der entstehende Tintenfilm enthält ein Amid-Geliermittel, Monomere und/oder Oligomere, die teilweise gehärtet sein können oder nicht, Additive und optionale Färbemittel. Der Tintenfilm (d. h. das Tintenbild 8) kann dann unter kontrollierter Temperatur und Druck vom Zwischenaufnahmeelement 5 auf das endgültige Aufnahmesubstrat 10 übertragen werden. Die Übertragung des Tintenbilds kann durch Kontakt unter Druck durchgeführt werden. Das übertragene Bild 9 wird dann weiter UV-Licht 6 (z. B. 250–420 nm) ausgesetzt, um ein vollständiges Crosslinking einzuleiten, wodurch ein robustes Bild 11 entsteht.
Es ist wichtig, zu vermerken, dass eine für einen indirekten Druckprozess geeignete Tinte in der Lage sein muss, das Zwischenaufnahmeelement 5 zu benetzen, um die Bildung des vorübergehenden Bilds 2 zu ermöglichen, und eine durch einen Reiz ausgelöste Änderung der Eigenschaften durchlaufen muss, um ein Lösen vom Zwischenaufnahmeelement 5 im Übertragungsschritt zu ermöglichen.
Amid-Geliermittel
Die Tinte der vorliegenden Ausführungsformen enthält ein Amid-Geliermittel. Das Amid-Geliermittel kann eine folgende Formel haben:
wobei:

R₁ Folgendes ist: (i) eine Alkylengruppe (wobei eine Alkylengruppe als eine divalente aliphatische Gruppe oder Alkylgruppe definiert ist, einschließlich linearer und abgezweigter, gesättigter und ungesättigter, zyklischer und azyklischer und substituierter und unsubstituierter Alkylengruppen, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise 1 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylenkette, z. B. von 1 bis ungefähr 12 oder von 1 bis ungefähr 4 Kohlenstoffatomen,
(ii) eine Arylengruppe (wobei eine Arylengruppe als eine divalente aromatische Gruppe oder Arylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylengruppen, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen in der Arylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise ungefähr 5 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen in der Arylenkette, z. B. von ungefähr 6 bis ungefähr 14 oder von ungefähr 6 bis ungefähr 10 Kohlenstoffatomen,
(iii) eine Arylalkylengruppe (wobei eine Arylalkylengruppe als eine divalente Arylalkylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylalkylengruppen, wobei der Alkylteil der Arylalkylengruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen im Aryl- oder Alkylteil der Arylalkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen in der Arylalkylenkette, z. B. von ungefähr 7 bis ungefähr 22 oder von ungefähr 7 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, oder
(iv) eine Alkylarylengruppe (wobei eine Alkylarylengruppe als eine divalente Alkylarylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Alkylarylengruppen, wobei der Alkylteil der Alkylarylengruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen im Aryl- oder Alkylteil der Alkylarylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen in der Alkylarylenkette, z. B. von ungefähr 7 bis ungefähr 22 oder von ungefähr 7 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Substituenten der substituierten Alkylen-, Arylen-, Arylalkylen- und Alkylarylengruppen beispielsweise folgende sein können: Halogenatome, Cyanogruppen, Pyridingruppen, Pyridiniumgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Estergruppen, Amidgruppen, Carbonylgruppen, Thiocarbonylgruppen, Sulfidgruppen, Nitrogruppen, Nitrosogruppen, Acylgruppen, Azogruppen, Urethangruppen, Harnstoffgruppen, Gemische davon und dergleichen, wobei zwei oder mehr Substituenten miteinander verbunden werden können, um einen Ring zu bilden;
R₂ Folgendes ist: (i) Alkylengruppen (wobei eine Alkylengruppe als eine divalente aliphatische Gruppe oder Alkylgruppe definiert ist, einschließlich linearer und abgezweigter, gesättigter und ungesättigter, zyklischer und azyklischer und substituierter und unsubstituierter Alkylengruppen, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise 1 bis ungefähr 54 Kohlenstoffatomen in der Alkylenkette, z. B. von 1 bis ungefähr 44 oder von 1 bis ungefähr 36 Kohlenstoffatomen,
(ii) Arylengruppen (wobei eine Arylengruppe als eine divalente aromatische Gruppe oder Arylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylengruppen, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen in der Arylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise 5 bis ungefähr 14 Kohlenstoffatomen in der Arylenkette, Z. B. von 6 bis ungefähr 14 oder von 7 bis ungefähr 10 Kohlenstoffatomen,
(iii) Arylalkylengruppen (wobei eine Arylalkylengruppe als eine divalente Arylalkylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylalkylengruppen, wobei der Alkylteil der Arylalkylengruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen im Aryl- oder Alkylteil der Arylalkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen in der Arylalkylenkette, z. B. von ungefähr 7 bis ungefähr 22 oder von 8 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, oder
(iv) Alkylarylengruppen (wobei eine Alkylarylengruppe als eine divalente Alkylarylgruppe definiert ist, einschließlich substituierter und unsubstituierter Alkylarylengruppen, wobei der Alkylteil der Alkylarylengruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor und dergleichen im Aryl- oder Alkylteil der Alkylarylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können) mit beispielsweise ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen in der Alkylarylenkette, z. B. von ungefähr 7 bis ungefähr 22 oder von ungefähr 7 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Substituenten der substituierten Alkylen-, Arylen-, Arylalkylen- und Alkylarylengruppen beispielsweise folgende sein können: Halogenatome, Cyanogruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Estergruppen, Amidgruppen, Carbonylgruppen, Thiocarbonylgruppen, Phosphingruppen, Phosphoniumgruppen, Phosphatgruppen, Nitrilgruppen, Mercaptogruppen, Nitrogruppen, Nitrosogruppen, Acylgruppen, Säureanhydridgruppen, Azidgruppen, Azogruppen, Cyanatogruppen, Urethangruppen, Harnstoffgruppen, Gemische davon und dergleichen, wobei zwei oder mehr Substituenten miteinander verbunden werden können, um einen Ring zu bilden; R₃ Folgendes ist: (i) Alkylgruppen, einschließlich linearer und abgezweigter, gesättigter und ungesättigter, zyklischer und azyklischer und substituierter und unsubstituierter Alkylgruppen, und wobei Heteroatome in der Alkylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, (ii) Arylgruppen, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylgruppen, wobei Heteroatome in der Arylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, (iii) Arylalkylgruppen, einschließlich substituierter und unsubstituierter Arylalkylgruppen, wobei der Alkylteil der Arylalkylgruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome im Aryl- oder Alkylteil der Arylalkylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, oder (iv) Alkylarylgruppen, einschließlich substituierter und unsubstituierter Alkylarylgruppen, wobei der Alkylteil der Alkylarylgruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt und zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome im Aryl- oder Alkylteil der Alkylarylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; X ein Sauerstoffatom oder eine Gruppe der Formel -NR₄- ist, wobei R₄ Folgendes ist: (i) ein Wasserstoffatom, (ii) eine Alkylgruppe, umfassend lineare oder abgezweigte, gesättigte oder ungesättigte, zyklische oder azyklische und substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppen, und wobei Heteroatome in der Alkylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, (iii) eine Arylgruppe, umfassend substituierte oder unsubstituierte Arylgruppen, und wobei Heteroatome in der Arylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, (iv) eine Arylalkylgruppe, umfassend substituierte oder unsubstituierte Arylalkylgruppen, wobei der Alkylteil der Arylalkylgruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt oder zyklisch oder azyklisch sein kann, oder wobei Heteroatome im Aryl- oder Alkylteil der Arylalkylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können, oder (v) eine Alkylarylgruppe, umfassend substituierte und unsubstituierte Alkylarylgruppen, wobei der Alkylteil der Alkylarylgruppe linear oder abgezweigt, gesättigt oder ungesättigt oder zyklisch oder azyklisch sein kann, und wobei Heteroatome im Aryl- oder Alkylteil der Alkylarylgruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; und n ungefähr 1 bis ungefähr 20, ungefähr 1 bis ungefähr 15, ungefähr 1 bis ungefähr 10 oder ungefähr 1 bis ungefähr 5 beträgt.

In einer spezifischen Ausführungsform hat R₂ die Formel -C₃₄H_56+a- und ist abgezweigte Alkylengruppen, die Unsättigungen und zyklische Gruppen enthalten können, wobei a eine ganze Zahl von 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 ist, einschließlich beispielsweise Isomeren mit der Formel
In einer Ausführungsform ist R₁ eine Ethylengruppe (-CH₂CH₂-).
In Ausführungsformen ist R3 -(CH₂)_p-O-A, wobei p von ungefähr 1 bis ungefähr 5 ist, von ungefähr 1 bis ungefähr 3, oder 2, und A eine substituierte Aryl- oder Heteroarylgruppe ist, bei der mit einer Hydroxylgruppe oder einer Alkylgruppe mit ungefähr 1 bis 10 Kohlenstoffatomen substituiert werden kann, wobei die Alkylgruppe linear, abgezweigt oder zyklisch sein kann und die Alkylgruppe des Weiteren mit Hydroxyl, Oxo, Alkyl, Halo oder Gemischen davon substituiert werden kann.
In einer Ausführungsform ist R₃
wobei -C₃₄H_56+a- eine abgezweigte Alkylengruppe darstellt, die Unsättigungen und zyklische Gruppen enthalten kann, wobei a eine ganze Zahl von 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 ist und n 1 bis ungefähr 20 ist, ungefähr 1 bis ungefähr 15, ungefähr 1 bis ungefähr 10 oder ungefähr 1 bis ungefähr 5, einschließlich beispielsweise Isomeren mit der Formel
Das Amid-Geliermittel kann gemäß dem folgenden Reaktionsschema 1 hergestellt werden: Schema 1
Durch das Ändern des Molverhältnisses von Diamin (H₂NR₁NH₂) zum Reagens (XHCOR₂COXH) in der Reaktion ändert sich die Anzahl der Repeat-Einheit (dargestellt durch n) des Vorläuferstoffs des Amid-Geliermittels (oder des Amid-Geliermittels). Wenn n beispielsweise 1 sein soll, wäre das Molverhältnis von Diamin zum Reagens (z. B. Diacid) ungefähr 1:2. Weitere Einzelheiten der Synthese sind in der US 8,142,557 offenbart, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Das Amid-Geliermittel kann in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,5 Gewichtsprozent, von ungefähr 0,75 bis ungefähr 1,75 Gewichtsprozent oder von ungefähr 1,05 bis ungefähr 1,75 Gewichtsprozent auf der Grundlage des Gesamtgewichts der emulgierten UV-härtbaren Tinte vorhanden sein. Strahlenhärtbare Monomere und Oligomere
In Ausführungsformen enthält die photohärtbare Tinte ein strahlenhärtbares Material. Beispiele für strahlenhärtbare Materialien sind z. B. jedes geeignete härtbare Monomer und/oder Oligomer. In Ausführungsformen ist das härtbare Monomer ein monofunktionelles Acrylatmonomer, ein multifunktionelles Acrylatmonomer, ein monofunktionelles Methacrylatmonomer, ein multifunktionelles Methacrylatmonomer oder Gemische davon. In Ausführungsformen ist das härtbare Monomer ein Methacrylatmonomer, Acrylatmonomer, Dimethacrylatmonomer, Diacrylatmonomer, Triacrylatmonomer und Gemische davon. Beispiele für härtbare Monomerverbindungen sind z. B. Acrylat- und Methacrylatmonomerverbindungen. Spezifische Beispiele für härtbare Monomere sind z. B. 3,3,5-Trimethylcyclohexylmethacrylat (z. B. CD421^®), Dicyclopentadienylmethacrylat (z. B. CD535^®), Diethylenglykolmethylethermethacrylat (z. B. CD545^®), Methoxypolyethylenglykol(550)monoacrylatmonomer (CD553^®), alkoxyliertes Tetrahydrofurfurylacrylat (z. B. CD611^®), ethoxyliertes (4) Nonylphenolmethacrylat (z. B. CD612^®), ethoxyliertes Nonylphenolacrylat (z. B. CD613^®), Triethylenglykolethylethermethacrylat (z. B. CD730^®), monofunktioneller Säureester (z. B. CD9050^®), alkoxyliertes Laurylacrylat (z. B. CD9075^®), alkoxyliertes Phenolacrylat (z. B. CD9087^®), Tetrahydrofurfurylmethacrylat (z. B. SR203^®), Isodecylmethacrylat (z. B. SR242^®), 2(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat (z. B. SR256^®), Stearylacrylat (z. B. SR257^®), Tetrahydrofurfurylacrylat (z. B. SR285^®), Laurylmethacrylat (z. B. SR313A^®), Stearylmethacrylat (z. B. SR324^®), Laurylacrylat (z. B. SR335^®), 2-Phenoxylethylacrylat (z. B. SR339^®), 2-Phenoxylethylmethacrylat (z. B. SR340^®), Isodecylacrylat (z. B. SR395^®), Isobornylmethacrylat (z. B. SR423^®), Isooctylacrylat (z. B. SR440^®), Octadecylacrylat (SR484^®), Tridecylacrylat (SR489^®), Tridecylmethacrylat (SR493^®), Caprolactonacrylat (z. B. SR495^®), ethoxyliertes (4) Nonylphenolacrylat (z. B. SR504^®), Isobornylacrylat (z. B. SR506A^®), zyklisches Trimethylolpropanformalacrylat (z. B. 5R531^®), Methoxypolyethylenglykol(350)monomethacrylat (z. B. SR550^®), Polyethylenglykol(400)dimethacrylat (SR603^®), Polyethylenglykol(600)diacrylat (z. B. SR610^®), Polypropylenglykol(400)dimethacrylat (z. B. SR644^®), Polyethylenglykol(1000)dimethacrylat (z. B. SR740^®), Tricyclodecandimethanoldiacrylat (z. B. SR833S^®), propoxyliertes (2) Neopentylglykoldiacrylat (z. B. SR9003^®), alkoxyliertes Neopentylglykoldiacrylat (z. B. SR9045^®), alkoxyliertes aliphatisches Diacrylat (z. B. SR9209A^®), Dipropylenglykoldiacrylat (z. B. SR508^®) und dergleichen sowie Gemische davon. Alle der oben offenbarten Monomere sind im Handel von Sartomer Co. Inc. erhältlich.
Die Viskosität der härtbaren Acrylatmonomere beträgt üblicherweise von ungefähr 1 bis ungefähr 150 cps, von ungefähr 2 bis ungefähr 145 cps oder von ungefähr 3 bis ungefähr 140 cps bei 25°C.
Spezifische Beispiele für härtbare Oligomere sind z. B. Diacrylatoligomer (z. B. CN132^®), aliphatisches Monoacrylatoligomer (z. B. CN152^®), aromatisches Monoacrylatoligomer (z. B. CN131^®), Acryloligomer (z. B. CN2285^®), tetrafunktionelles Acryloligomer (z. B. CN549^®) und dergleichen sowie Gemische davon. Alle der oben offenbarten Oligomere sind im Handel von Sartomer Co. Inc. erhältlich.
Die Viskosität der härtbaren Acrylatoligomere beträgt üblicherweise von ungefähr 50 bis ungefähr 1200 cps, von ungefähr 75 bis ungefähr 1100 cps oder von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 cps bei 25°C.
Das Monomer, das Oligomer oder die Gemische davon können in jeder geeigneten Menge vorhanden sein. In Ausführungsformen sind das Monomer, das Oligomer oder die Gemische davon in einer Menge von ungefähr 15 bis ungefähr 20 Gewichts-% oder von ungefähr 15 bis ungefähr 19 Gewichts-% oder von ungefähr 15 bis ungefähr 18 Gewichts-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der emulgierten UV-härtbaren Tinte vorhanden.
Photoinitiatoren
Die Tinte der vorliegenden Ausführungsformen kann einen oder mehrere Photoinitiatoren enthalten. In Ausführungsformen sind die Photoinitiatoren z. B. Benzophenon, Hydroxyketone (z. B. alpha-Hydroxyketone), Aminoketone (z. B. alpha-Aminoketone), Phenylglyoxylate, Acylphosphinoxide und Gemische davon. Spezifische Beispiele für Photoinitiatoren sind z. B. Benzophenon; 1-Hydroxycyclohexylphenylketon wie beispielsweise Irgacure^® 184 (BASF Corp.) mit der Struktur:
(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-keton); alpha-Hydroxyketon wie beispielsweise Irgacure^® 500 (BASF Corp.), das ein 1:1-Gemisch aus Irgacure^® 184 und Benzophenon ist; Esacure^® TZT (eutektisches Gemisch aus 2,4,6-Trimethylbenzophenon und 4-Methylbenzophenon), Esacure KIP 100F (Benzophenon (50 Gew.-%) flüssig, Rekristallisation unter 18°C), Esacure^® KL 200 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon, 100% aktive Flüssigkeit), Darocur^® 1173 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon), Irgacure^® 2959 (2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanon), Darocur^® 4265 (1:1-Gemisch nach Gew.-% aus Darocur^® TPO und Darocur^® 1173), Irgacure^® 2022 (1:4-Gemisch nach Gew.-% aus Irgacure^® 819 und Darocur^® 1173), Esacure KIP 150 (Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]/halbfest), Esacure KIP 75LT (Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone]/flüssiges Gemisch verdünnt mit 25% TPGDA (Tripropylenglykoldiacrylat)), Esacure^® KIP IT (Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]/flüssiges Gemisch verdünnt mit 35% propoxyliertem Glyceroltriacrylat), Irgacure^® 369 (2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanon), Irgacure^® 379 (2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on), Irgacure^® 907 (2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanon), Irgacure^® 1300 (3:7-Gemisch nach Gew.-% aus Irgacure^® 369 und Irgacure^® 651); Irgacure^® 651 (2,2'-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on); Acylphosphonoxid wie Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat mit der Struktur:
beispielsweise Lucirin^® TPO-L (BASF Corp.), Irgacure^® 2022 (1:4-Gemisch nach Gew.-% aus Irgacure^® 819 und Darocur^® 1173), Irgacure^® 2100 (flüssiges Gemisch aus Acylphosphinoxiden); Lucirin^® TPO (2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenylphosphinoxid), Darocur^® 4265 (1:1-Gemisch nach Gew.-% aus Lucirin^® TPO und Darocur^® 1173); Phenylglyoxylat wie Dacrocur^® MBF (BASF Corp.) (Phenylglyoxysäuremethylester), Irgacure^® 754 (Oxy-phenyl-essigsäure-2-[2-oxo-2-phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethylester und Oxy-phenyl-essigsäure-2-[2-hydroxyethoxy]-ethylester) und Gemische davon.

Die folgende Tabelle 1 zeigt den UV-Absorptionsbereich der handelsüblichen Photoinitiatoren. Tabelle 1

Photoinitiator	Chemischer Name	UV/VIS-Absorptions-Peaks (nm)
Esacure KL 200	2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon, 100% aktive Flüssigkeit	245, 280, 331
Irgacure 184	1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-keton	246, 280, 333
Irgacure 500	IRGACURE 184 (50 Gew.-%), Benzophenon (50 Gew.-%)	250, 332
Darocur 1173	2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon	245, 280, 331
Irgacure 2959	2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanon	276, 331
Darocur 4265	DAROCUR TPO (50 Gew.-%) + DAROCUR 1173 (50 Gew.-%)	240, 290, 380
Irgacure 2022	IRGACURE 819 (20 Gew.-%) + DAROCUR 1173 (80 Gew.-%)	246, 282, 370
Esacure KIP 100F	flüssiges Gemisch aus 70 Gew.-% Esacure KIP 150 und 30 Gew.-% Esacure KL 200	verursacht Oberflächenhärtung
Esacure One	n/a	verursacht Oberflächenhärtung
Esacure KIP 150	Oligo-[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]	verursacht Oberflächenhärtung
Esacure KIP 75LT	Oligo-[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]	verursacht Oberflächenhärtung
Esacure KIP IT	Oligo-[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]	verursacht Oberflächenhärtung
Lucirin TPO	2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenylphosphinoxid	295, 380, 393
Lucirin TPO-L	Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat	242, 280, 370
Irgacure 819	Phosphinoxid, Phenyl-bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)	360, 365, 405
Irgacure 2100	flüssiges Gemisch aus Acylphosphinoxiden	275, 370
Irgacure 369	2-Benzyl-2-dimethylam ino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on	233, 324
Irgacure 379	2-Dimethylam ino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on	237, 320
Irgacure 907	2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanon	232, 240, 307
Irgacure 651	Alpha, alpha-Dimethoxy-alpha-Phenylacetophenon	254, 337
Darocur MBF	Methylbenzoylformat	255, 325
Irgacure 754	Oxy-phenyl-essigsäure-2-[2-oxo-2-phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethylester und Oxy-phenyl-essigsäure-2-[2 hydroxy-ethoxy]-ethylester	260 345

Die Gesamtmenge der in der emulgierten UV-härtbaren Tintenzusammensetzung enthaltenen Photoinitiatoren kann z. B. von ungefähr 0,5 bis ungefähr 4 Gewichtsprozent, beispielsweise von ungefähr 0,75 bis ungefähr 3 Gewichtsprozent betragen, oder von ungefähr 1 bis ungefähr 2,5 Gewichtsprozent der gesamten emulgierten UV-härtbaren Tintenzusammensetzung.
Netzmittel
Die offenbarten Tinten können auch ein Netzmittel enthalten. Beispiele für geeignete Netzmittel sind z. B. ionische Netzmittel, anionische Netzmittel, kationische Netzmittel, nicht ionische Netzmittel, zwitterionische Netzmittel und dergleichen sowie Gemische davon. Beispiele für geeignete Netzmittel sind z. B. Alkylpolyethylenoxide, Alkylphenylpolyethylenoxide, Polyethylenoxid-Block-Copolymere, Acetylenpolyethylenoxide, Polyethylenoxid(di)ester, Polyethylenoxidamine, protonierte Polyethylenoxidamine, protonierte Polyethylenoxidamide, Dimethiconcopolyole, substituierte Aminoxide und dergleichen, wobei zu den spezifischen Beispielen primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalzverbindungen gehören, z. B. Chlorwasserstoffsäuresalze, Essigsäuresalze von Laurylamin, Kokosnussamin, Stearylamin, Kolophoniumamin; quaternäre ammoniumsalzartige Verbindungen wie z. B. Lauryltrimethylammoniumchlorid, Cetyltrimethylammoniumchlorid, Benzyltributylammoniumchlorid, Benzalkoniumchlorid etc.; pyridiniumsalzartige Verbindungen wie z. B. Cetylpyridiniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid etc.; nicht ionische Netzmittel wie Z. B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylester, Acetylenalkohole, Acetylenglykole und andere Netzmittel wie z. B. 2-Heptadecenylhydroxyethylimidazolin, Dihydroxyethylstearylamin, Stearyldimethylbetain und Lauryldihydroxyethylbetain; fluorierte Netzmittel und dergleichen sowie Gemische davon. Zusätzliche Beispiele für nicht ionische Netzmittel sind z. B. Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethyleneoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxy-poly(ethyleneoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210^TM, IGEPAL CA-520^TM, IGEPAL CA-720^TM IGEPAL CO-890^TM, IGEPAL C0-720^TM, IGEPAL C0-290^TM, IGEPAL CA-210^TM ANTAROX 890^TM und ANTAROX 897^TM. Weitere Beispiele für geeignete nicht ionische Netzmittel sind z. B. ein Block-Copolymer aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, einschließlich der im Handel als SYNPERONIC^TM PE/F erhältlichen, wie beispielsweise SYNPERONIC^TM PE/F 108. Weitere Beispiele für geeignete anionische Netzmittel sind z. B. Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalensulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Säuren wie Abitinsäure, erhältlich von Sigma-Aldrich, NEOGEN R^TM, NEOGEN SC^TM, erhältlich von Daiichi Kogyo Seiyaku, Kombinationen davon und dergleichen. Weitere Beispiele für geeignete anionische Netzmittel sind Z. B. DOWFAX^TM 2A1, ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat von der Dow Chemical Company und/oder TAYCA POWER BN2060 von der Tayca Corporation (Japan), die abgezweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate sind. Weitere Beispiele für geeignete kationische Netzmittel, die für gewöhnlich positiv geladen sind, sind z. B. Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quaternierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL^TM und ALKAQUAT^TM, erhältlich von der Alkaril Chemical Company, SANIZOL^TM (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, und dergleichen sowie Gemische davon. Gemische von beliebigen zwei oder mehr Netzmitteln können verwendet werden.
Das optionale Netzmittel kann in jeder gewünschten oder effektiven Menge vorhanden sein. In Ausführungsformen ist das Netzmittel in einer Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 5 Gewichtsprozent auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tintenzusammensetzung vorhanden. Es sollte vermerkt werden, dass die Netzmittel in manchen Fällen als Dispergiermittel bezeichnet werden.
Färbemittel
In Ausführungsformen kann das Färbemittel beispielsweise ein Pigment, ein Farbstoff, Kombinationen davon, Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, Braun oder Kombinationen davon in einer geeigneten Menge sein, um der Tinte die gewünschte Farbe zu verleihen.
Das Färbemittel kann in Form einer Färbemitteldispersion bereitgestellt werden. In Ausführungsformen hat die Färbemitteldispersion eine durchschnittliche Partikelgröße von ungefähr 20 bis ungefähr 500 Nanometer (nm) oder von ungefähr 20 bis ungefähr 400 nm oder von ungefähr 30 bis ungefähr 300 nm. In Ausführungsformen ist das Färbemittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Farbstoffen, Pigmenten und Kombinationen davon besteht, und optional ist das Färbemittel eine Dispersion, die ein Färbemittel, ein optionales Netzmittel und ein optionales Dispergiermittel umfasst. Pigmente sind auch geeignete Färbemittel für die härtbaren Phasenwechseltinten. In Ausführungsformen kann das Färbemittel in der Tinte in einer Menge von beispielsweise ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Gewichts-% oder von ungefähr 0,1 bis ungefähr 7,5 Gewichts-% oder von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gewichts-% der emulgierten UV-härtbaren Tinte enthalten sein.
Die hierin beschriebenen Tintenzusammensetzungen können bei Temperaturen von weniger als ungefähr 70°C gespritzt werden, beispielsweise von ungefähr 25°C bis ungefähr 70°C oder von ungefähr 30°C bis ungefähr 50°C. Die Tintenzusammensetzungen sind daher ideal für die Verwendung in piezoelektrischen Tintenstrahlvorrichtungen geeignet.
In einer spezifischen Ausführungsform umfasst ein Prozess hierin das Einbringen einer wie hierin offenbart hergestellten Tinte in eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung, das Ausstoßen von Tintentröpfchen in einem bildartigen Muster auf ein Zwischenübertragungselement, das Erwärmen des Bilds zum partiellen oder vollständigen Entfernen von Lösungsmitteln, optional das partielle Härten und Übertragen der Tinte in dem bildartigen Muster vom Zwischenübertragungselement auf ein endgültiges Aufzeichnungssubstrat, gefolgt vom Härten zum Bilden eines robusten Bilds. In einer spezifischen Ausführungsform wird das Zwischenübertragungselement auf eine Temperatur über jener des endgültigen Aufzeichnungsblatts und unter jener der Tinte in der Druckvorrichtung erwärmt. In einer spezifischen Ausführungsform nutzt die Druckvorrichtung einen piezoelektrischen Druckprozess, bei dem Tröpfchen der Tinte durch Schwingungen piezoelektrischer Vibrationselemente veranlasst werden, in einem bildartigen Muster ausgestoßen zu werden.
Beispiel 1
Synthese des Vorläuferstoffs des Amid-Geliermittels
Ein Vorläuferstoff des Amid-Geliermittels wurde mit einem EDA:Pripol-Verhältnis von ungefähr 1,125:2 wie folgt hergestellt. In einen mit Stromstörern und einem 4-Blatt-Impeller ausgestatteten 2-Liter-Reaktor aus Edelstahl wurde die Dimer-Disäure Pripol^TM 1009 (Cognis Corporation) (703,1 g, Säurezahl = 194 mg/g, 1215 mmol) eingefüllt. Der Reaktor wurde mit Argon gespült und auf 90°C erwärmt und der Impeller auf 400 U/min eingestellt. Als nächstes wurde Ethylendiamin (Huntsman Chemical Corporation, 21,9 g, 364 mmol) langsam durch eine Versorgungsleitung über 15 Minuten direkt in den Reaktor abgegeben. Die Reaktortemperatur wurde auf 95°C eingestellt. Als nächstes wurde die Reaktortemperatur über 280 Minuten auf 165°C erhöht und 1 Stunde lang auf 165°C gehalten. Schließlich wurde das geschmolzene Organoamidprodukt in eine Folienwanne abgelassen und konnte auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt war ein bernsteinfarbenes festes Harz mit einer Säurezahl von 133,7.
Beispiel 2
Herstellung des Amid-Geliermittels
Die Synthese eines Amid-Geliermittels ist nachfolgend in Schema 2 gezeigt. Sie umfasst ein Endcapping der Säuretermini der Oligomere mit Phenylglykol. Schema 2
wobei n 0, 1, 2 und 3 ist.
Die folgende Tabelle 2 zeigt die Molekulargewichtsverteilungen der Oligomere für das Amid-Geliermittel. Tabelle 2

n Name Amid-Geliermittel Verteilung Gew.-%

0 Unimer 26,7

1 Dimer 57,6

2 Trimer 14,7

3 Tetramer 0,9
Ein grundlegender Vorläuferstoff des Amid-Geliermittels wurde mit einem EDA:Pripol-Verhältnis von ungefähr 1,125:2 wie folgt hergestellt. In einen 2-Liter-Buchi-Reaktor aus Edelstahl, der mit einem 4-Blatt-Stahlimpeller, einem Stromstörer und einem Kondensator ausgestattet war, wurde über den Zugabestutzen Organoamid (711,8 g, Säurezahl = 133,7, 614,65 mmol) eingefüllt, wobei die Materialien mit einer Heißluftpistole geschmolzen wurden. Als nächstes wurde der Reaktor mit N₂-Gas bei einer Flussrate von 3 SCFH (Standard-Kubikfuß pro Stunde) gespült und auf 210°C erwärmt, und das Mischen bei 450 U/min wurde gestartet. Als nächstes wurden 2-Phenoxyethanol (281,2 g, 2035,4 mmol, Aldrich Chemicals) und Fascat^® 4100 (0,70 g, 2,05 mmol, Arkema Inc.) in einem Messbecher vorgemischt und der Reaktion hinzugefügt. Der Reaktionsstutzen wurde geschlossen und die Reaktion 2,5 Stunden lang auf 210°C gehalten. Nach 2,5 Stunden wurde der Reaktorstutzen geöffnet und weitere 27,5 g Phenoxyethanol hinzugefügt, und dann konnte die Reaktion 4 Stunden lang ablaufen. Nachdem die Reaktion abgeschlossen war, wurde das geschmolzene Geliermittel-Produkt in eine Folienwanne abgelassen und konnte auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt war ein bernsteinfarbenes festes Gel. Säurezahl = 3,9.
Beispiel 3
Synthese von UNILILA^® 350-Acrylat in der Größenordnung von 5 Gallonen
Ungefähr 5,4 kg UNILILA^® 350, 6,8 g Hydroquinon, 53,5 g p-Toluolsulfonsäure und 1,1 kg Toluol wurden durch den Ladungsstutzen in einen Reaktor geladen. Der Ladungsstutzen wurde geschlossen und der Reaktor auf eine Manteltemperatur von 120°C erwärmt. Mit der minimalen Anregung wurde begonnen, sobald der Inhalt des Reaktors eine Temperatur von ungefähr 65°C erreicht hatte. Sobald die Innentemperatur des Reaktors 85°C erreicht hatte und dadurch angezeigt wurde, dass die Feststoffe geschmolzen waren, wurde die Anregung auf 150 U/min gesteigert. Die letzten zwei Reagenzien wurden über einen Pope-Tank (Pope Scientific, Inc.) hinzugefügt. Zuerst wurden 1,32 kg Acrylsäure hinzugefügt, und dann wurden der Pope-Tank und die Leitungen des Pope-Tanks durch den Reaktor mit 1,1 kg Toluol gespült. Die Zeit, zu der die Acrylsäure hinzugefügt wurde, wurde als Nullzeit gekennzeichnet. Die Manteltemperatur wurde dann manuell mit einer Erhöhung von 2°C pro 10 Minuten über 120 Minuten von 120°C auf 145°C gesteigert. Während dieses Zeitraums wurde Reaktionskondensat (Wasser) gekühlt und durch einen Kondensator gesammelt. Ungefähr 200 g Wasser wurden gesammelt. Außerdem wurden ungefähr 1,1 kg Toluol (50% der Ladung) zusammen mit dem Reaktionskondensat durch Destillation entfernt.
Sobald der Reaktormantel die Maximaltemperatur von 145°C erreicht hatte, wurde mit dem Kühlen begonnen, um den Reaktor auf eine Chargentemperatur von 95°C zu bringen. Die Anregung wurde auf 115 U/min verringert. Ungefähr 23 kg deionisiertes Wasser („DIW”) wurden zum Kochen gebracht und dann über den Pope-Tank in den Reaktor geladen (die Wassertemperatur zur Zeit des Transfers betrug über 90°C). Das Mischen wurde 30 Sekunden lang fortgesetzt, und nach dem Stoppen des Mischens konnten die Wasser- und die wachsartige Acrylatphase getrennt werden. Die untere Phase (Wasser) wurde über das Ventil im Boden in einen Stahleimer abgelassen, wobei das Schauglas zum Überwachen der Schnittstelle genutzt wurde. Der Extraktionsvorgang wurde mit weiteren 2,7 kg heißem DIW wiederholt und das Wasser in einen Eimer abgelassen. Eine dritte und letzte Extraktion wurde mit 10 kg heißem DIW durchgeführt, das getrennt, aber nicht in einen Eimer abgelassen wurde. Stattdessen wurde die heiße Wasserschicht dafür verwendet, die Ablassleitung zu einem Vakuumfilter vorzuheizen.
Am Beginn des Versuchstags wurden an einem Vakuumfilter Vorbereitungen für die Schritte des Ablassens und der Ausfällung vorgenommen. Das Filter wurde mit 100 kg DIW beladen. Am Mantel des Filters wurde mit einer Kühlung durch deionisiertes kaltes Wasser und einer minimalen Anregung begonnen, um das Kühlen des DIW auf weniger als 10°C für die Verfestigung des Produkts zu erleichtern.
Nach der dritten Extraktion wurde mit einer maximalen Anregung des Filters begonnen. Der Reaktor, das Filter und die Ablassleitungen wurden alle auf ordnungsgemäße Verbindung und Erdung geprüft, und beide Behälter wurden mit Stickstoff gespült, um eine inerte Atmosphäre zu gewährleisten. Der Reaktor wurde getrennt und ein moderater Stickstoffmantel auf das Filter angewandt und während des gesamten Ablassvorgangs aufrechterhalten.
Nach den letzten 10 Minuten der Trennzeit und sobald Tr = 95°C, wurde der Reaktor mit 5 kPa Stickstoffdruck beaufschlagt. Dadurch wurde eine inerte Atmosphäre während des gesamten Ablassvorgangs gewährleistet. Das Ventil am Boden wurde leicht geöffnet, und der heiße Reaktorinhalt wurde langsam in das Filter gegossen. Die erste Schicht war Wasser und die zweite Schicht das gewünschte UNILILA^® 350-Acrylat, das sich zu gelblich weißen Partikeln verfestigte. Sobald das Ablassen abgeschlossen war, wurden alle Stickstoffspülungen gestoppt und beide Behälter in der Atmosphäre belüftet. Die Anregung des Filters wurde ungefähr 10 Minuten lang fortgesetzt. Eine flexible Transferleitung wurde am zentralen Vakuumsystem zu einem Abfallbehälter angeschlossen. Ein Hochvakuum wurde auf den Abfallbehälter angewandt, dann wurde das Ventil am Boden geöffnet, um einen Vakuumtransfer des Wasserfiltrats durchzuführen.
Sobald eine getrocknete Probe des Materials eine Säurezahl von < 1,5 hatte, wurde die Charge per Hand in mit Folie ausgekleidete Schalen abgelassen und in einem Vakuumofen bei 55°C mit Hochvakuum über Nacht getrocknet. Am nächsten Tag wurde das trockene Material abgelassen und in 5-Gallonen-Eimern gelagert. Der Ertrag der Charge betrug ungefähr 5,2 kg.
Beispiel 4
Herstellung einer Cyan-Pigmentdispersion
In einen 1-Liter-Attritor (Union Process) wurden 1200 Gramm rostfreier Stahlkies (Durchmesser: 1/8 Zoll), 30 Gramm des Cyanpigments B4G (Clariant), 18 Gramm des Dispergiermittels EFKA^® 4340, unverdünnt (BASF) und 152 Gramm des Monomers SR9003 (Sartomer) eingefüllt. Das Gemisch wurde 18 Stunden lang bei 400 U/min gerührt und dann in einen 200-ml-Behälter abgelassen. Die entstandene Pigmentdispersion hat eine Pigmentkonzentration von ungefähr 15 Gewichtsprozent.
Beispiel 5
Herstellung von UV-härtbarem Gelmaterial

Ungefähr 7,5 g Amid-Geliermittel, 5 g des Unilin^® 350-Acrylats, 3 g Irgacure^® 379 (Ciba), 1 g Irgacure^® 819, 3,5 g Irgacure^® 127, 0,2 g Irgastab^® UV10, 5 g SR399LV (Sartomer Company, Inc.) und 54,8 g SR833S (Sartomer Company, Inc.) wurden 1 h lang bei 90°C gemischt. Dieses Material wurde durch ein gestapeltes 1-μm-Filter gefiltert. Das gefilterte Material wurde unter Rühren bei 90°C wie in Tabelle 2 gezeigt einem Färbemittelgemisch und zusätzlich erforderlichem SR833S zum Erreichen des Massengleichgewichts hinzugefügt. Das entstandene pigmentierte Material wurde 2 h lang bei 90°C gerührt, bevor es durch ein 1-μm-Filter gefiltert wurde. Tabelle 3

Komponente	Gew.-%	Masse
Amid-Geliermittel	7,5%	7,50
Unilin 350-Acrylat	5,0%	5,00
SR399LV	5,0%	5,00
SR833S	54,8%	54,80
Irgacure 379	3,0%	3,00
Irgacure 819	1,0%	1,00
Irgacure 127	3,5%	3,50
Irgastab UV10	0,2%	0,20
Cyan-Pigmentdispersion, 15 Gew.-% Pigment	20,0%	20,00
GESAMT	100,0%	100,00

Beispiel 6
Vorausschauendes Beispiel: Herstellung von Tintenformulierung A (emulgierende UV-härtbare Gelmaterialien in einem Gemisch aus destilliertem Wasser und Feuchtigkeitsmitteln)
Das oben in Beispiel 5 beschriebene UV-härtbare Cyan-Gelmaterial (20,8 Gew.-%, 207,7 g) und das anionische Netzmittel Neogen RK^TM, das primär abgezweigtes Natriumdodecylbenzolsulphonat (2,0 Gew.-%, 20 g) umfasst, werden deionisiertem Wasser (43,2 Gew.-%, 432 g), Sulfalon (28,3 Gew.-%, 283 g) und 2-Pyrrolidinon (5,7 Gew.-%, 57 g) in einem Reaktor hinzugefügt, unter Druck auf 90°C erwärmt und bei ungefähr 400 U/min gerührt. Das wässrige Gemisch, das das unlösliche UV-härtbare Gelmaterial enthält, wird dann bei ungefähr 1 l/min für einen Zeitraum von ungefähr 30 Minuten durch einen Gaulin 15MR-Kolbenhomogenisator gepumpt, wobei das primäre Homogenisierungsventil vollständig geöffnet und das sekundäre Homogenisierungsventil teilweise geschlossen ist, sodass der Homogenisierungsdruck ungefähr 1.000 psi beträgt. Dann wird das primäre Homogenisierungsventil teilweise geschlossen, sodass der Homogenisierungsdruck auf ungefähr 8.000 psi steigt. Das Reaktorgemisch wird auf ungefähr 90°C gehalten und zirkuliert bei ungefähr 1 l/min ungefähr 60 Minuten lang durch den Homogenisator. Danach wird der Homogenisator gestoppt und das Reaktorgemisch bei ungefähr –15°C pro Minute auf Raumtemperatur abgekühlt und in einen Produktbehälter abgelassen. Das Endprodukt ist eine wässrige UV-härtbare Tinte, die das emulgierte UV-härtbare Gelmaterial als Partikel mit ungefähr 200 Nanometern umfasst. Formulierung A wird über einen Tintenstrahldrucker 1 (siehe 1) auf ein Zwischenaufnahmeelement 5 (z. B. eine Walze) aufgebracht, das eine höhere Oberflächenenergie als die Oberflächenspannung der flüssigen Tinte hat. Nachdem die Tinte auf das Zwischensubstrat 5 gespritzt wird, wird die Tinte durch eine Heizvorrichtung 3 erwärmt, um Wasser zu entfernen und eine Filmbildung durch die UV-härtbare Gelkomponente einzuleiten. Der Film wird dann durch Kontakt unter Druck auf das Substrat 5 übertragen. Optional kann das Bild vor der Übertragung durch UV-Licht 4 teilweise gehärtet werden, um die Filmspaltung nach Bedarf zu verringern. Das übertragene Bild 9 wird dann weiter UV-Strahlung 6 ausgesetzt, um ein vollständiges Crosslinking einzuleiten, wodurch ein äußerst robustes Bild entsteht. Die Robustheit des Bildes ist besonders für Verpackungsanwendungen, wie z. B. Faltkartons, von Bedeutung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8142557 [0023]

Claims

Emulgierte UV-härtbare Tinte zur Verwendung in einem indirekten Druckprozess, umfassend: Wasser; ein härtbares Monomer; einen Photoinitiator; und ein Amid-Geliermittel mit der Formel
wobei R₁ Folgendes ist: (i) eine Alkylengruppe mit 1 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, (ii) eine Arylengruppe mit ungefähr 5 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, (iii) eine Arylalkylengruppe mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffen oder (iv) eine Alkylarylengruppe mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen; R₂ Folgendes ist: (i) Alkylengruppen mit 1 bis ungefähr 54 Kohlenstoffatomen, (ii) Arylengruppen mit 5 sbis ungefähr 14 Kohlenstoffatomen in der Arylenkette, (iii) Arylalkylengruppen mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffatomen oder (iv) Alkylarylengruppen mit ungefähr 6 bis ungefähr 32 Kohlenstoffen; R₃ Folgendes ist: (i) Alkylgruppen, (ii) Arylgruppen, (iii) Arylalkylgruppen oder (iv) Alkylarylgruppen; X ein Sauerstoffatom oder eine Gruppe mit der Formel -NR₄- ist, wobei R₄ Folgendes ist: (i) ein Wasserstoffatom, (ii) eine Alkylgruppe, (iii) eine Arylgruppe, (iv) eine Arylalkylgruppe oder (v) eine Alkylarylgruppe; und n ungefähr 1 bis ungefähr 20 beträgt; wobei die Tinte bei der Spritztemperatur eine Oberflächenspannung von ungefähr 18 bis ungefähr 50 mN/m und eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise hat.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das Amid-Geliermittel in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,5 Gewichtsprozent auf der Grundlage des Gesamtgewichts der emulgierten UV-härtbaren Tinte vorhanden ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das härtbare Monomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methacrylatmonomer, Acrylatmonomer, Dimethacrylatmonomer, Diacrylatmonomer, Triacrylatmonomer und Gemischen davon besteht.
Tinte nach Anspruch 1, wobei der Photoinitiator aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hydroxyketonen, Benzophenon, Acylphosphinoxiden, Phenylglyoxylaten und Gemischen davon besteht.
Tinte nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Netzmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ionischen Netzmitteln, anionischen Netzmitteln, kationischen Netzmitteln, nicht ionischen Netzmitteln, zwitterionischen Netzmitteln und dergleichen sowie Gemischen davon besteht.
Tinte nach Anspruch 5, wobei das Netzmittel in der Menge von ungefähr 0,1 Gewichts-% bis ungefähr 5 Gewichts-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der emulgierten UV-härtbaren Tinte vorhanden ist.
Tinte nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Färbemittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Pigmenten, Farbstoffen, Gemischen aus Pigment und Farbstoff, Gemischen aus Pigmenten und Gemischen aus Farbstoffen besteht.
Emulgierte UV-härtbare Tinte zur Verwendung in einem indirekten Druckprozess, umfassend: Wasser; ein härtbares Monomer; einen Photoinitiator; und ein Amid-Geliermittel mit der Formel
wobei R₁ eine Alkylengruppe ist, R₂ eine Alkylengruppe ist und R₃ eine Formel von -(CH₂)_p-O-A hat, wobei A ein substituiertes Aryl oder ein nicht substituiertes Aryl ist, x O ist und n ungefähr 1 bis ungefähr 5 beträgt; wobei die Tinte bei der Spritztemperatur eine Oberflächenspannung von ungefähr 18 bis ungefähr 50 mN/m und eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise hat.
Emulgierte UV-härtbare Tinte zur Verwendung in einem indirekten Druckprozess, umfassend: Wasser; ein härtbares Monomer; einen Photoinitiator; und ein Amid-Geliermittel mit der Formel
wobei n ungefähr 1 bis ungefähr 20 beträgt; wobei die Tinte bei der Spritztemperatur eine Oberflächenspannung von ungefähr 18 bis ungefähr 50 mN/m und eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise hat.
Tinte nach Anspruch 9, wobei n ungefähr 1 bis ungefähr 5 beträgt.