DE102015205570B4 - Kratzfeste Tinten - Google Patents

Abstract

Tinte, umfassend:Stearinsäure, wobei die Stearinsäure in 15 Gew.% bis 25 Gew.% der Tinte vorhanden ist;ein Fettamid; undein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm2/s bis 16 mm2/s, wobei das mikrokristalline Wachs in 30 Gew.% bis 45 Gew.% der Tinte vorhanden ist;wobei die Tinte eine größere Kratzfestigkeit als eine konventionelle Phasenwechseltinte, die keine C10- bis C26-Fettsäure und ein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm2/s bis 16 mm2/s umfasst, zeigt, gemessen durch Kratz- und Falttests mit einem Rockwell Prüfstempel gemäß ISO 4586-2:2004 (E).

Description

• HINTERGRUND
• Die hier offenbarten Ausführungsformen betreffen allgemein Tinten. Hier offenbarte Ausführungsformen betreffen spezieller Phasenwechseltinten, die im Vergleich mit konventionellen Tinten signifikant verbesserte Kratzfestigkeit zeigen. Die hier offenbarten Tinten zeigen insbesondere signifikant verbesserte Kratzfestigkeit sogar bei niedrigen Temperaturen.
• Tintenstrahldruckverfahren können Tinten verwenden, die bei Raumtemperatur fest und bei erhöhten Temperaturen flüssig sind. Solche Tinten können als feste Tinten, Heißschmelztinten, Phasenwechseltinten und dergleichen bezeichnet werden. Beispielsweise offenbart US 4.490.731 A einen Apparat zur Abgabe von Phasenwechseltinte zum Drucken auf einem Aufzeichnungsmedium, wie Papier. In Piezo-Tintenstrahldruckverfahren, die Heißschmelztinten verwenden, wird die Phasenwechseltinte durch einen Heizer im Druckapparat geschmolzen und als Flüssigkeit in einer Weise ähnlich derjenigen von konventionellem Piezo-Tintenstrahldruck genutzt (im Strahl ausgeworfen). Nach Kontakt mit dem Druckaufzeichnungsmedium erstarrt die geschmolzene Tinte rasch, wodurch die Tinte im Wesentlichen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bleiben kann, statt durch Kapillarwirkung in das Aufzeichnungsmedium (z. B. Papier) hinein getragen zu werden, wodurch eine höhere Druckdichte ermöglicht wird, als im Allgemeinen mit flüssigen Tinten erhalten wird. Vorteile einer Phasenwechseltinte im Tintenstrahldruck sind somit die Eliminierung des möglichen ungewollten Austritts von Tinte während der Handhabung, ein umfassender Bereich von Druckdichte und -qualität, minimales Kräuseln oder Verwerfen von Papier und das Ermöglichen unbegrenzter Zeiträume, in denen nicht gedruckt wird, ohne die Gefahr des Verstopfens der Düsen, selbst wenn die Düsen nicht durch Kappen verschlossen werden.
• Phasenwechseltinten (mitunter als „Heißschmelztinten“ oder „feste Tinten“ bezeichnet) liegen allgemein bei Umgebungstemperatur in der festen Phase vor, existieren bei der erhöhten Betriebstemperatur einer Tintenstrahldruckvorrichtung jedoch in der flüssigen Phase. Bei der Strahlabgabetemperatur werden Tröpfchen aus flüssiger Tinte aus der Druckvorrichtung ausgeworfen, und wenn die Tintentröpfchen entweder direkt oder über eine(n) dazwischen befindliche(n) erhitzte(n) Übertragungsriemen oder Übertragungstrommel die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums kontaktieren, erstarren sie rasch, um ein festgelegtes Muster aus erstarrten Tintentröpfchen zu bilden.
• Auch wenn zahlreiche effektive Tinten für den Phasenwechsel-Digitaldruck in Strahldruckanwendungen mit fester Tinte für ihren vorgesehenen Zweck entwickelt wurden, haben sie möglicherweise in Tieftemperaturanwendungen begrenzte Einsetzbarkeit und/oder können mit hohen Kosten verbunden sein. Eine weitere dauerhafte Herausforderung in der Tintenentwicklung ist die Bereitstellung von Tinten, die signifikant verbesserte Kratzfestigkeit relativ zu aktuellen Tinten zeigen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn auf Papier oder Verpackung gedruckt wird, die bei tiefen Temperaturen verwendet wird, wie Gefrierbeutel und dergleichen, die mehrfach gehandhabt werden können.
• US 2014/0071213 A1 offenbart eine Phasenwechseltintenzusammensetzung, umfassend einen Träger, ein Färbemittel und ein saures Wachs, das in einer Menge von 0,1 bis weniger als 6 Gewichtsprozent enthalten ist, bezogen auf das Gesamtgewicht der Phasenwechseltintenzusammensetzung. Das saure Wachs kann eine Stearinsäure sein. Der Träger ist vorzugsweise ein Polyalkalylenwachs.
• US 2010/0313788 A1 offenbart eine Tintenzusammensetzung, umfassend ein Vehikel, Phasenwechselmittel und ein polares Wachs mit mindestens einer Säuregruppe, wobei das polare Wachs eine Säurezahl von mehr als 0 mg KOH/g und eine Schmelztemperatur von 60°C bis 100°C aufweist.
• US 2010/0130657 A1 offenbart eine Phasenwechseltinte, umfassend ein Färbemittel und einen Phasenwechseltintenträger, wobei der Tintenträger ein spezifisches Diblock- oder Triblock- Co-Oligomerwachs umfasst.
• US 8,569,208 B1 betrifft eine Farbänderungszusammensetzung, die einen Farbbildner und einen Farbentwickler umfasst, der bei Einwirkung eines Stimulus von einem ersten Farbzustand in einen zweiten Farbzustand übergeht, wobei der Farbbildner seine Farbe als Reaktion auf einen Phasenübergang des Farbentwicklers ändert und wobei der Farbentwickler ein Glycerinmonostearatderivat oder ein Polydiacetylen umfasst.
• Figurenliste
• 1 zeigt eine Auftragung von Differentialscanningkalorimetrie- (DSC)-Kurven für zwei kommerzielle Tinten, über die die Auftragung einer Tinte gelegt wurde, die gemäß hier offenbarten Ausführungsformen hergestellt wurde.
• 2 zeigt ein Balkendiagramm von Kratz- und Falttests, die zwei kommerzielle Tinten mit Zweierreihen einer Tinte vergleichen, die gemäß hier offenbarten Ausführungsformen hergestellt wurde.
• KURZFASSUNG
• Hier offenbarte Ausführungsformen betreffen in einigen Aspekten Tinten, die Stearinsäure, ein Fettamid und ein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm²/s bis 16 mm²/s umfassen, wobei die Stearinsäure in 15 Gew.% bis 25 Gew.% der Tinte vorhanden ist, wobei das mikrokristalline Wachs in 30 Gew.% bis 45 Gew.% der Tinte vorhanden ist, wobei die Tinten Kratzfestigkeit zeigen, die größer als diejenige von konventionellen Phasenwechseltinten ist, die keine C₁₀- bis C₂₆-Fettsäure und ein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm²/s bis 16 mm²/s umfasst, gemessen nach Kratz- und Falttests mit einem Rockwell Prüfstempel gemäß ISO 4586-2:2004 (E).
• Hier offenbarte Ausführungsformen betreffen in einigen Aspekten Tinten, die Stearinsäure und ein mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 55 °C bis 75 °C umfassen.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Hier offenbarte Ausführungsformen liefern Tintenzusammensetzungen, die kommerziell erhältliche, preiswerte Komponenten verwenden. Die hier offenbarten Tinten können auf unterschiedliche Medientypen gedruckt werden, einschließlich beschichtetem und unbeschichtetem Papier und Kunststoffen. Die Tinten können in Tintenstrahldruckern für feste Tinte mit Phasenwechsel für die anschließend hier beschriebenen speziellen Anwendungen verwendet werden, nachdem die Trommeltemperatur reduziert wurde, um Tieftemperaturschmelzen zu ermöglichen.
• Die hier offenbarten Tinten zeigen neben unerwarteten Leistungscharakteristika signifikant verbesserte Kratzfestigkeit, verglichen mit Standardtinten. Mäßige und starke Kratztests der hier offenbarten Tinten waren signifikant besser als bei aktuellen kommerziellen Tinten, während eine mindestens vergleichbare Faltleistung erhalten blieb.
• Vorteile der hier offenbarten Tintenzusammensetzungen schließen in einigen Aspekten ein, dass sie Bestandteile umfassen, die für direkten Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind. Die hier offenbarten Tinten sind in einigen Aspekten insbesondere für die Verwendung in Tieftemperatur-Gefrieranwendungen geeignet, wobei die Tinte bei niedrigen Temperaturen, wie zwischen 0 und -5°C, im Wesentlichen keine Versprödung zeigt. Die genannten Vorteile der hier offenbarten Tinten sowie andere Vorteile sind für den Fachmann klar erkennbar.
• Ausführungsformen stellen hier Tinten bereit, die Stearinsäure und ein mikrokristallines Wachs umfassen, wobei die Tinten Kratzfestigkeit zeigen, die größer als diejenige von konventionellen Phasenwechseltinten ist, gemessen nach Kratz- und Falttests. Die Kratzfestigkeit wird mit einem Rockwell Prüfstempel gemäß ISO 4586-2:2004 (E) ermittelt. Die Kratzfestigkeit der hier offenbarten Tinten ist in Ausführungsformen speziell unter kälteren Bedingungen signifikant, in denen typische konventionelle Phasenwechseltinten Sprödigkeit zeigen.
• Die Stearinsäure ist in einem Bereich von 15 Gew.% bis 25 Gew.% der Tinte vorhanden, einschließlich jedweden Werts dazwischen oder Fraktionen davon, wie 20 %.
• Die Stearinsäure kann dazu dienen, Leitfähigkeit zu verleihen, um in einem Drucker durch Bereitstellung einer Ladung zu funktionieren. In Ausführungsformen können andere amphiphile Moleküle nominell dieselbe Rolle wie die Stearinsäure spielen. Solche Verbindungen können synthetisch oder natürlich sein. Solche Verbindungen können eine langkettige Kohlenstoffkette einschließen, wie C₁₀-C₂₆ und mit einer geladenen Gruppe enden, wie Sulfat, Sulfonat, Sulfinat oder Phosphat.
• Das mikrokristalline Wachs kann in Ausführungsformen auf Kohlenwasserstoff basieren und kann Mischungen von Paraffinwachsen umfassen. Das mikrokristalline Wachs und die Stearinsäure werden in Ausführungsformen so gepaart, dass sie mischbar sind. Das mikrokristalline Wachs ist in Ausführungsformen so gewählt, dass es formbar ist und einen breiten Schmelzbereich aufweist. Das mikrokristalline Wachs hat in Ausführungsformen einen Schmelzpunkt im Bereich von 55 °C bis 75 °C. In einer beispielhaften Ausführungsform hat das mikrokristalline Wachs einen Schmelzpunkt von 70 °C. Mikrokristalline Wachse, die in den hier offenbarten Tinten brauchbar sind, weisen eine Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und eine Viskosität im Bereich von 12 mm²/s bis 16 mm²/s oder 14 mm²/s auf.
• Mikrokristalline Wachse, die in hier offenbarten Verfahren brauchbar sind, schließen jene ein, die in Laminieranwendungen verwendet werden. In Ausführungsformen kann das mikrokristalline Wachs auf Konformität mit regulatorischen Lebensmittelstandards ausgewählt werden, wie sie durch die Food and Drug Administrations vorgegeben sind.
• Das mikrokristalline Wachs ist im Bereich von 30 Gew.% bis 45 Gew.% oder 35 Gew.% bis 40 Gew.% der Tinte vorhanden, einschließlich jeglichem Wert dazwischen und Fraktionen davon.
• Die formulierten Tinten können in Ausführungsformen einen Schmelzbeginn von 10 °C bis 30 °C unter demjenigen einer konventionellen Phasenwechseltinte haben, gemessen auf einer Differentialscanningkalorimetrie- (DSC)-Kurve. Eine „konventionelle Phasenwechseltinte“ ist, wie hier verwendet, eine Tinte, die einen Schmelzbeginn von 65 °C bis 70 °C zeigt, was für in der Technik bekannte Phasenwechseltinten typisch ist. Die hier offenbarten Tinten stellen somit vorteilhaft Druckvorgänge mit niedrigeren Energieanforderungen bereit, während sie unter kalten Bedingungen auch formbar bleiben. Der Beginn des Schmelzpunkts liegt in Ausführungsformen in einem Bereich von 15 °C bis 20 °C unter einer konventionellen Phasenwechseltinte oder 20 °C niedriger. Die Tinte hat in Ausführungsformen einen Schmelzbeginn von 40 °C bis 55 °C auf der DSC-Kurve oder 46 °C, wie anschließend in dem Beispiel illustriert wird.
• Hier offenbarte Tinten sind in Ausführungsformen geeignet zum Drucken auf Verpackungen in Lebensmittelgefriertemperaturanwendungen. Solche Tinten können bei jedweder Temperatur zwischen Raumtemperatur, d. h. 25 °C, bis herunter auf -5 °C brauchbar sein.
• In Ausführungsformen werden hier Tinten bereitgestellt, die 15 Gew.% bis 25 Gew.% der Tinte an Stearinsäure und 30 Gew.% bis 45 Gew.% der Tinte an einem mikrokristallinen Wachs umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann eine Tinte einen Schmelzbeginn von 10 °C bis 30 °C unter demjenigen einer konventionellen Phasenwechseltinte haben, gemessen auf einer Differentialscanningkalorimetrie- (DSC)-Kurve, d. h. einen Schmelzbeginn von 40 °C bis 55 °C auf der DSC-Kurve. Dies kann in Ausführungsformen mit einem mikrokristallinen Wachs mit einem Schmelzpunkt von 55 °C bis 75 °C erreicht werden, einschließlich jeglichen Werts dazwischen oder einer Fraktion davon.
• In Ausführungsformen werden Tinten bereitgestellt, die Stearinsäure und ein mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in einem Bereich von 55 °C bis 75 °C umfassen. Einige derartige Tinten können 15 bis 25 Gew.% Stearinsäure und 30 bis 45 Gew.% des mikrokristallinen Wachses umfassen und zeigen einen Schmelzbeginn von 40 °C bis 55 °C auf der DSC-Kurve.
• Hier offenbarte Tinten können in Ausführungsformen zur Verwendung bei Temperaturen von -5 °C geeignet sein, ohne spröde zu werden.
• Die Tinten umfassen ferner ein Fettamid. Die Amidverbindung kann in Ausführungsformen ein primäres oder sekundäres Amid umfassen. Von den primären Amiden können verschiedene Stearamide verwendet werden. Die sekundären Amide Behenylbenenamid (KEMAMIDE® EX-666) und Stearylstearamid (KEMAMIDE S-180®) sind brauchbare Amide. In speziellen Ausführungsformen ist Stearylstearamid (KEMAMIDE® S-180) das Fettamid, das für hier offenbarte Tintenzusammensetzungen geeignet ist. Die Fettamid enthaltenden Verbindungen können eine Vielzahl von Fettamidmaterialien umfassen, die miteinander kompatibel sind. Selbst wenn eine Vielzahl von Fettamid enthaltenden Verbindungen verwendet werden, um die Tintenzusammensetzungen zu produzieren, zeigen diese Zusammensetzungen typischerweise einen im Wesentlichen Einzelschmelzpunktübergang. Hier offenbarte Tintenzusammensetzungen können in Ausführungsformen mehr als einen Schmelzpunktübergang zeigen, wie zwei Schmelzpunktübergänge.
• Die hier offenbarten Tinten können ferner einen Klebrigmacher enthalten, wie die kommerziellen Derivate von Harzsäuren, die von Kolophonium oder Tallölharzen abgeleitet sind. Klebrigmacher umschließen diejenigen, die mit Fettamid-haltigen Materialien kompatibel sind. Repräsentative Beispiele beinhalten, ohne darauf begrenzt zu sein, einen Glycerinester von hydrierter Abietinsäure (Harzsäure), wie FORAL® 85, einen Glycerinester von hydrierter Abietinsäure (Harzsäure) (im Handel von Eastman erhältlich), FORAL® 105, einen Pentaerythritester von Hydroabietinsäure (Harzsäure) (im Handel von Eastman erhältlich), CELLOLYN® 21, einen Hydroabietinsäure (Harzsäure)-Alkoholester von Phthalsäure (im Handel von Eastman erhältlich), ARAKAWA® KE-311 und KE-100 Harze, Triglyceride von hydrierter Abietinsäure (Harzsäure) (im Handel von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich), synthetische Polyterpenharze, wie NEVTAC® 2300, NEVTAC® 100 und NEVTAC® 80 (im Handel von Neville Chemical Company erhältlich), WINGTACK® 86, ein modifiziertes synthetisches Polyterpenharz (im Handel von Sartomer erhältlich), und dergleichen. Klebrigmacher können in der Tinte in jeder effektiven Menge vorhanden sein, wie beispielsweise 0,01 Gew.% der Tinte bis 30 Gew.% der Tinte, 0,1 Gew.% der Tinte bis 25 Gew.% der Tinte und 1 Gew.% der Tinte bis 20 Gew.% der Tinte.
• In den hier offenbarten Tinten können andere Additive vorhanden sein. Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Ausführungsformen können ferner optional konventionelle Additive einschließen, um die bekannte Funktionalität, die mit diesen konventionellen Additiven verbunden ist, vorteilhaft zu nutzen. Derartige Additive können beispielsweise mindestens ein von Isocyanat abgeleitetes Material, Antioxidans, einen Entschäumer, Gleit- und Nivelliermittel, Klärungsmittel, Viskositätsmodifizierungsmittel, Haftstoff, Plastifizierungsmittel und dergleichen einschließen. Die optionalen Additive können, sofern vorhanden, jeweils oder in Kombination in jeder gewünschten oder effektiven Menge in der Tinte vorhanden sein, wie von 1 Gew.% bis 10 Gew.%, 5 Gew.% bis 10 Gew.% oder 3 Gew.% bis 5 Gew.% der Tinte.
• Einer typischen Tintenzusammensetzung werden Antioxidantien zugefügt, um Verfärbung der Trägerzusammensetzung zu verhindern. Das Antioxidansmaterial kann in Ausführungsformen IRGANOX® 1010 und NAUGARD® 76, NAUGARD® 445, NAUGARD® 512 und NAUGARD® 524 einschließen. Das Antioxidans ist in Ausführungsformen NAUGARD® 445.
• Hier offenbarte Tinten können in Ausführungsformen ferner ein Plastifizierungsmittel enthalten. Beispielhafte Plastifizierungsmittel können UNIPLEX 250 (im Handel von Unitex erhältlich), die Phthalatester-Plastifizierungsmittel, die im Handel von Ferro unter dem Handelsnamen SANTICIZER erhältlich sind, wie Dioctylphthalat, Diundecylphthalat, Alkylbenzylphthalat (SANTICIZER 278), Triphenylphosphat (im Handel von Ferro erhältlich), KP-140, ein Tributoxyethylphosphat (im Handel von Great Lakes Chemical Corporation erhältlich), MORFLEX 150, ein Dicyclohexylphthalat (im Handel von Morflex Chemical Company Inc. erhältlich), Trioctyltrimellitat (im Handel von Sigma Aldrich Co. erhältlich) und dergleichen einschließen. Plastifizierungsmittel können in einer Menge von 0,01 Gew.% bis 30 Gew.%, 0,1 bis 25 Gew. %, von 1 Gew.% bis 20 Gew.% der Tinte vorhanden sein.
• Obwohl die hier offenbarten Tinten besonders als schwarze Tinten brauchbar sind, können andere Färbungsmittel verwendet werden, einschließlich Lösungsmittel- und Fluoreszenzfarbstoffen, Pigmenten, Mischungen davon und dergleichen, mit der Maßgabe, dass das Färbungsmittel in dem Tintenvehikel gelöst oder dispergiert werden kann. Die Zusammensetzungen können in Kombination mit konventionellen Färbungsmaterialien für Tinte verwendet werden, wie Color Index (C.I.) Lösungsmittelfarbstoffen, Dispersionsfarbstoffen, modifizierten Säure- und Direktfarbstoffen, basischen Farbstoffen, Schwefelfarbstoffen, Küpenfarbstoffen und dergleichen.
• Die hier beschriebenen Phasenwechseltintenzusammensetzungen schließen in Ausführungsformen auch ein Färbungsmittel ein. Jegliches gewünschte oder effektive Färbungsmittel kann in den Phasenwechselzusammensetzungen verwendet werden, einschließlich Farbstoffen, Pigmenten, Mischungen davon und dergleichen mit der Maßgabe, dass das Färbungsmittel in dem Tintenträger gelöst oder dispergiert werden kann. Es kann jeglicher Farbstoff oder jegliches Pigment gewählt werden mit der Maßgabe, dass es in dem Tintenträger dispergiert oder gelöst werden kann und mit den anderen Tintenkomponenten kompatibel ist. Die Phasenwechselträgerzusammensetzungen können in Kombination mit konventionellen Färbungsmaterialien für Phasenwechseltinte verwendet werden, wie Color Index (C.I.) Lösungsmittelfarbstoffen, Dispersionsfarbstoffen, modifizierten Säure- und Direktfarbstoffen, basischen Farbstoffen, Schwefelfarbstoffen, Küpenfarbstoffen und dergleichen. Beispiele für geeignete Farbstoffe umfassen Neozapon Red 492 (rot) (BASF); Orasol Red G (rot) (Pylam Products); Direct Brilliant Pink B (rosa) (Oriental Giant Dyes); Direkt Red (rot) 3BL (Classic Dyestuffs); Supranol Brilliant Red (rot) 3BW (Bayer AG); Lemon Yellow 6G (gelb) (United Chemie); Light Fast Yellow 3G (lichtechtes gelb) (Shaanxi); Aizen Spilon Yellow C-GNH (gelb) (Hodogaya Chemical); Bemachrome Yellow GD Sub (gelb) (Classic Dyestuffs); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (brilliantgelb) (Clariant); Cibanone Yellow 2G (gelb) (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (schwarz) (BASF); Orasol Black CN (schwarz) (Pylam Products); Savinyl Black RLSN (schwarz) (Clariant); Pyrazol Black BG (schwarz) (Clariant); Morfast Black 101 (schwarz) (Rohm & Haas); Diaazol Black RN (schwarz) (ICI); Thermoplast Blue 670 (blau) (BASF); Orasol Blue GN (blau) (Pylam Products); Savinyl Blue GLS (blau) (Clariant); Luxol Fast Blue MBSN (blau) (Pylam Products); Sevron Blue 5GMF (blau) (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (blau) (BASF); Keyplast Blue (blau) (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (schwarz) (BASF); Classic Solvent Black 7 (schwarz) (Classic Dyestuffs); Sudan Blue 670 (blau) (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow (gelb) 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red (rot) 462 (C.I. 26050) (BASF); C.I. Disperse Yellow 238 (gelb); Neptune Red Base NB543 (rot) (BASF, C.I. Solvent Red 49); Neopen Blue FF-4012 (blau) (BASF); Fatsol Black BR (schwarz) (C.I. Solvent Black 35) (schwarz) (Chemische Fabriek Triade BV); Morton Morplas Magenta 36 (C.I. Solvent Red 172) (rot); Metallphthalocyaninfärbungsmitteln, wie jenen, die in US-Pat. Nr. 6,221,137 offenbart sind, und dergleichen. Es können auch polymere Farbstoffe verwendet werden, wie jene, die beispielsweise in US-Pat. Nr. 5,621,022 und US-Pat. Nr. 5,231,135 offenbart sind und im Handel erhältlich sind von Milliken & Company als Milliken Ink Yellow 869 (gelb), Milliken Ink Blue 92 (blau), Milliken Ink Red 357 (rot), Milliken Ink Yellow 1800 (gelb), Milliken Ink Black 8915-67 (schwarz), nicht verschnittenes Reactint Orange X-38, nicht verschnittenes Reactint Blue X-17 (blau), Solvent Yellow 162 (gelb), Acid Red 52 (rot), Solvent Blue 44 (blau) und nicht verschnittenes Reactint Violet X-80 (violett).
• Pigmente sind auch geeignete Färbungsmittel für die Phasenwechseltinten. Beispiele für geeignete Pigmente umfassen PALIOGEN Violet 5100 (violett) (BASF); PALIOGEN Violet 5890 (violett) (BASF); HELIOGEN Green L8730 (grün) (BASF); LITHOL Scarlet D3700 (scharlachrot) (BASE); SUNFAST Blue 15:4 (blau) (Sun Chemical); Hostaperm Blue B2G-D (blau) (Clariant); Hostaperm Blue B4G (blau) (Clariant); Permanent Red P-F7RK (rot); Hostaperm Violet BL (violett) (Clariant); LITHOL Scarlet 4440 (scharlachrot) (BASF); Bon Red C (rot) (Dominion Color Company); ORACET Pink RF (rosa) (BASF); PALIOGEN Red 3871 K (rot) (BASF); SUNFAST Blue 15:3 (blau) (Sun Chemical); PALIOGEN Red 3340 (rot)(BASF); SUNFAST Carbazole Violet 23 (violett) (Sun Chemical); LITHOL Fast Scarlet L4300 (scharlachrot) (BASF); SUNBRITE Yellow 17 (gelb) (Sun Chemical); HELIOGEN Blue L6900 (blau), L7020 (BASF); SUNBRITE Yellow 74 (gelb) (Sun Chemical); SPECTRA PAC C Orange 16 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue K6902, K6910 (blau) (BASF); SUNFAST Magenta 122 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue D6840, D7080 (blau) (BASF); Sudan Blue OS (blau) (BASF); NEOPEN Blue FF4012 (blau) (BASF); PV Fast Blue B2G01 (blau) (Clariant); IRGALITE Blue GLO (blau) (BASF); PALIOGEN Blue 6470 (blau) (BASF); Sudan Orange G (Aldrich); Sudan Orange 220 (BASF); PALIOGEN Orange 3040 (BASF); PALIOGEN Yellow 152, 1560 (gelb) (BASF); LITHOL Fast Yellow 0991 K (gelb) (BASF); PALIOTOL Yellow 1840 (gelb) (BASF); NOVOPERM Yellow FGL (gelb) (Clariant); Ink Jet Yellow 4G VP2532 (Tintenstrahl-gelb) (Clariant); Toner Yellow HG (Toner gelb) (Clariant); Lumogen Yellow D0790 (gelb) (BASF); Suco-Yellow L1250 (gelb) (BASF); Suco-Yellow D1355 (gelb) (BASF); Suco Fast Yellow D1355, D1351 (gelb) (BASF); HOSTAPERM Pink E 02 (rosa) (Clariant); Hansa Brilliant Yellow 5GX03 (gelb) (Clariant); Permanent Yellow GRL 02 (gelb) (Clariant); Permanent Rubine L6B 05 (rubinrot) (Clariant); FANAL Pink D4830 (rosa) (BASF); CINQUASIA Magenta (DU PONT); PALIOGEN Black L0084 (schwarz) (BASF); Pigment Black K801 (schwarz) (BASF) und Ruße wie REGAL 330™ (Cabot), Nipex 150 (Evonik) Carbon Black 5250 und Carbon Black 5750 (Columbia Chemical) und dergleichen sowie Mischungen davon.
• Pigmentdispersionen in der Tintenbasis können durch Synergisten und Dispergiermittel stabilisiert werden. Geeignete Pigmente können im Allgemeinen organische Materialien oder anorganisch sein. Pigmente auf Basis von magnetischem Material sind auch geeignet, beispielsweise zur Fertigung von robusten magnetischen Tinte-Zeichenerkennungs-(MICR)-Tinten. Magnetische Pigmente schließen magnetische Nanopartikel ein, wie beispielsweise ferromagnetische Nanopartikel.
• In Ausführungsformen werden Lösungsmittelfarbstoffe verwendet. Ein Beispiel für einen Lösungsmittelfarbstoff, der hier verwendbar ist, kann spirituslösliche Farbstoffe einschließen, da sie mit den hier offenbarten Tintenträgern kompatibel sind. Beispiele für geeignete Spirituslösungsmittelfarbstoffe umfassen Neozapon Red 492 (rot) (BASF); Orasol Red G (rot) (Pylam Products); Direct Brilliant Pink B (rosa) (Global Colors); Aizen Spilon Red C-BH (rot) (Hodogaya Chemical); Kayanol Red 3BL (rot) (Nippon Kayaku); Spirit Fast Yellow 3G (gelb); Aizen Spilon Yellow C-GNH (gelb) (Hodogaya Chemical); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (gelb) (Clariant); Pergasol Yellow 5RA EX (gelb) (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (schwarz) (BASF); Orasol Blue GN (blau) (Pylam Products); Savinyl Black RLS (schwarz) (Clariant); Morfast Black 101 (schwarz) (Rohm and Haas); Thermoplast Blue 670 (blau) (BASF); Savinyl Blue GLS (blau) (Sandoz); Luxol Fast Blue MBSN (blau) (Pylam); Sevron Blue 5GMF (blau) (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (blau) (BASF); Keyplast Blue (blau) (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (schwarz) (C.I. Solvent Black, C.I. 12195) (schwarz) (BASF); Sudan Blue 670 (blau) (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow (gelb) 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red (rot) 462 (C.I. 260501) (BASF) und Mischungen davon und dergleichen.
• Das Färbungsmittel kann in der Phasenwechseltinte in jeder gewünschten oder effektiven Menge vorhanden sein, um die gewünschte Farbe oder den gewünschten Farbton zu erhalten, wie beispielsweise mindestens 0,1 Gew.% der Tinte bis 50 Gew.% der Tinte, mindestens 0,2 Gew.% der Tinte bis 20 Gew.% der Tinte und mindestens 0,5 Gew.% der Tinte bis 10 Gew.% der Tinte. Das Färbungsmittel kann in einer Menge von beispielsweise 0,1 bis 15 Gew.% in die Tinte eingeschlossen werden, oder von 0,5 bis 6 Gew.% der Tinte.
• Die Tintenzusammensetzungen können nach jedem gewünschten oder geeigneten Verfahren hergestellt werden. Jede der Komponenten des Tintenträgers kann beispielsweise zusammen gemischt werden, wobei die Mischung danach auf mindestens ihren Schmelzpunkt erwärmt wird, beispielsweise 60 °C bis 150 °C, 80 °C bis 145 °C und 85 °C bis 140 °C. Das Färbungsmittel kann zugefügt werden, bevor die Tintenbestandteile erwärmt worden sind oder nachdem die Tintenbestandteile erwärmt worden sind. Wenn die ausgewählten Färbungsmittel Pigmente sind, kann die geschmolzene Mischung in einem Attritor oder einer Medienmühlenvorrichtung gemahlen werden, um Dispersion des Pigments in dem Tintenträger zu bewirken. Die erwärmte Mischung wird dann 5 Sekunden bis 30 Minuten oder mehr gerührt, um eine im Wesentlichen homogene, gleichförmige Schmelze zu erhalten, gefolgt von Abkühlen der Tinte auf Umgebungstemperatur (typischerweise 20 °C bis 25 °C). Die Tinten sind bei Umgebungstemperatur fest. Die Tinten können in einem Apparat für direkt druckende Tintenstrahlverfahren und in indirekten (Offset)-Druck-Tintenstrahlanwendungen verwendet werden. Eine weitere hier offenbarte Ausführungsform betrifft ein Verfahren, das Einbringen einer Tinte wie hier offenbart in einen Tintenstrahl-Druckapparat, Schmelzen der Tinte und Herbeiführen, dass Tröpfchen der geschmolzenen Tinte in einem bildartigen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgeworfen werden, umfasst. Ein direktes Druckverfahren ist ebenfalls offenbart, beispielsweise in der US 5,195,430 A . Noch eine weitere hier offenbarte Ausführungsform betrifft ein Verfahren, das Einbringen einer Tinte wie hier offenbart in einen Tintenstrahl-Druckapparat, Schmelzen der Tinte und Herbeiführen, dass Tröpfchen der geschmolzenen Tinte in einem bildartigen Muster auf ein Zwischentransferelement ausgeworfen werden, und Transferieren der Tinte in einem bildartigen Muster von dem Zwischentransferelement auf ein endgültiges Aufzeichnungssubstrat umfasst. In einer speziellen Ausführungsform wird das Zwischentransferelement auf eine Temperatur oberhalb derjenigen des endgültigen Aufzeichnungsblatts und unterhalb derjenigen der geschmolzenen Tinte in dem Druckapparat erhitzt. In einer anderen speziellen Ausführungsform werden sowohl das Zwischentransferelement als auch das endgültige Aufzeichnungsblatt erhitzt; in dieser Ausführungsform werden sowohl das Zwischentransferelement als auch das endgültige Aufzeichnungsblatt auf eine Temperatur unterhalb derjenigen der geschmolzenen Tinte in dem Druckapparat erhitzt; in dieser Ausführungsformen können die relativen Temperaturen des Zwischentransferelements und des endgültigen Aufzeichnungsblatts so sein, dass (1) das Zwischentransferelement auf eine Temperatur oberhalb derjenigen des endgültigen Aufzeichnungssubstrats und unterhalb derjenigen der geschmolzenen Tinte in dem Druckapparat erhitzt wird; (2) das endgültige Aufzeichnungssubstrat auf eine Temperatur oberhalb derjenigen des Zwischentransferelements und unterhalb derjenigen der geschmolzenen Tinte in dem Druckapparat erhitzt wird oder (3) das Zwischentransferelement und das endgültige Aufzeichnungsblatt auf ungefähr dieselbe Temperatur erhitzt werden. Es wird auch ein Offset- oder indirektes Druckverfahren offenbart, beispielsweise in der US 5,389,958 A . In einer speziellen Ausführungsform verwendet der Druckapparat ein piezoelektrisches Druckverfahren, bei dem Tintentröpfchen in bildartigem Muster durch Oszillationen von piezoelektrisch vibrierenden Elementen ausgeworfen werden. Tinten wie hier offenbart können auch in anderen Heißschmelzdruckverfahren verwendet werden, wie akustischem Heißschmelztintenstrahldruck, thermischem Heißschmelztintenstrahldruck, Heißschmelzendlosstrahl (Continuous Stream) oder Deflektions-Tintenstrahldruck und dergleichen. Phasenwechseltinten wie hier offenbart können auch in anderen Druckverfahren als Heißschmelztintenstrahldruckverfahren verwendet werden.
• Es kann jedes geeignete Substrat oder Aufzeichnungsblatt verwendet werden, einschließlich Normalpapieren, wie XEROX 4200 Papieren, XEROX Image Series Papieren, Courtland 4024 DP Papier, liniertem Notizpapier, Hartpostpapier, siliciumdioxidbeschichteten Papieren, wie Sharp Company silica coated paper, JuJo Papier, HAMMERMILL LASER-PRINT Papier und dergleichen, glanzbeschichteten Papieren, wie XEROX Digital Color Elite Gloss, Sappi Warren Papieren LUSTROGLOSS, Spezialpapieren, wie Xerox DURAPA-PER und dergleichen, transparenten Materialien, Stoffen, Textilprodukten, Kunststoffen, Polymerfilmen, anorganischen Aufzeichnungsmedien, wie Metallen und Holz und dergleichen, transparenten Materialien, Stoffen, Textilprodukten, Kunststoffen, Polymerfilmen, anorganischen Substraten, wie Metallen und Holz und dergleichen.
• Die hier beschriebenen Tinten werden in den folgenden Beispielen näher erläutert. Alle Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben.
• Es ist zu erkennen, dass mehrere der oben offenbarten und anderen Merkmale und Funktionen oder Alternativen dazu wünschenswerterweise zu mehreren anderen verschiedenen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Fachleute können anschließend auch verschiedene, momentan unvorhergesehene und nicht geplante Alternativen, Modifikationen oder Verbesserungen vornehmen, und diese sollen auch durch die folgenden Ansprüche eingeschlossen werden.
• Die zurzeit offenbarten Ausführungsformen sollen daher in jeder Hinsicht als illustrierend und nicht als einschränkend angesehen werden, wobei der Umfang der Ausführungsformen durch die angefügten Ansprüche statt der vorhergehenden Beschreibung angegeben wird. Alle Änderungen, die sich innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Äquivalenz der Ansprüche ergeben, sollen hier mit eingeschlossen sein.
• BEISPIELE
• Beispiel 1: Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer beispielhaften Tintenformulierung gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen.
• Eine schwarze Tinte wurde unter Verwendung der anschließend in Tabelle 1 gezeigten Formulierung hergestellt Tabelle 1

  Tieftemperaturformulierung für schwarze Tinte
  Chemische Bezeichnung		Gewichtsanteil	Gewicht, g
  Hysterene 9718 (C18-Fettsäure)	PMC Gruppe	0,1945	38,89
  Microsere Wax 5714A	IGI	0,3750	75,00
  Chemikalie - S180	PMC Gruppe	0,2500	50,00
  Chemikalie - KE-100	Arakawa	0,1255	25,11
  Chemikalie - Naugard 445	Chempoint	0,0020	0,40
  Farbstoff - K VALIFAST 3850	Orient	0,0530	10,60
  Summe		1,0000	200,00

• Die Verbindungen in Tabelle 1 wurden in ein 600 ml Becherglas eingewogen. Das Becherglas wurde mit Aluminiumfolie bedeckt und etwa vier Stunden in einen Ofen mit 120 °C gestellt, damit der Inhalt vollständig schmelzen konnte. Der Becher mit der Mischung darin wurde herausgenommen und in einen Heizmantel gestellt, der auch auf 120 °C eingestellt war. Die Mischung wurde mit einem Propellerrührer etwa eine Stunde lang gerührt und danach filtriert. Das Filtrat wurde in Tintenstiftformen gegossen und abkühlen gelassen. Die Farbstärke und Viskosität (bei 110 °C) der Tinte wurden gemessen und erfüllten die Spezifikationen für das Drucken.
• HYSTRENE® 9718 ist ein Produkt von Lebensmittelqualität mit einem Gehalt an hochreiner gesättigter Fettsäure mit 90 bis 100 Gew% Stearinsäure. Microsere 5714A ist ein hochduktiles Wachs, das für Glanzpapier in Kontakt mit Lebensmitteln verwendet wird. S180 ist ein pflanzliches Fettamid. KE100 ist ein pflanzlicher Harzester. NAUGAURD® 445 wird als Antioxidans verwendet. Valifast 3850, ein schwarzer Farbstoff von Orient Chemical, wird als Färbungsmittel verwendet.
• MICROSERE 5714A ist ein mikrokristallines Wachs, das in Laminieranwendungen brauchbar ist und hat einen Schmelzpunkt von etwa 70 °C, eine Härte von 28 dmm und eine Viskosität bei 100 °C von 14 mm²/Sek. Fachleute werden erkennen, dass als Ersatz leicht andere handelsübliche mikrokristalline Wachse verwendet werden können, die Schmelzpunkte im Bereich von 54 bis 76 °C und eine Härte im Bereich von 20 - 35 dmm haben können.
• Beispiel 2: Dieses Beispiel zeigt die Charakterisierung der Tinte aus Beispiel 1, wobei deren Eigenschaften mit typischen handelsüblichen schwarzen Tinten verglichen werden.
• Die Differentialscanningkalorimetrie- (DSC)-Kurve der Tinte aus Beispiel 1 wurde mit aktuellen handelsüblichen schwarzen Tinten verglichen, wie in 1 zu sehen ist. Aus den DSC-Kurven ist ersichtlich, dass der Beginn des Schmelzens bei der beispielhaften Tinte etwa 46 °C beträgt, verglichen mit etwa 65 °C für aktuelle schwarze Tinten, das bedeutet 20 °C niedriger. Dies zeigt, dass die Tinte für das Drucken mit niedrigeren Temperaturen vorgesehen ist. Es ist zu beachten, dass zwei Peaks (Übergänge) in der Wärmekurve der beispielhaften Tinte vorliegen, verglichen mit einem Einzelpeak in den aktuellen Tinten. Der zweite Peak liegt in der beispielhaften schwarzen Tinte bei 74 °C. Die beiden Peaks zeigen zwei Schmelzübergänge durch die Verwendung von sowohl harten als auch formbaren Materialien in der Tintenzusammensetzung. Die Verwendung von besser formbaren Materialien in der Tintenformulierung von Beispiel 1 macht diese dehnbarer.
• Im Drucktest sollte aufgrund des niedrigeren Schmelzbeginns der neuen Tinte die Trommeltemperatur um etwa 10 °C abgesenkt werden, um korrektes Transfixieren der Tinte an Medien zu ermöglichen. Nachdem die Druckbedingungen festgelegt worden waren, verhielt sich der Drucker beim Drucken von Bildern auf mehreren Standard- und beschichteten Medien gut. Die Druckprozessbedingungen der aktuellen schwarzen Tinte und der neuen Tinte sind anschließend in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

  Druckbedingung	Strahltemp. °C	Tropfmasseng	Medientemp. °C	Ausbreitungstemp. °C
  Handelsübliche Tinte	120	26,8	55	55
  Tinte von Beispiel 1	117	24	45	40

• Die Kratz- und Faltbeständigkeit der Tinte wurde an Xerox 4200 Papier geprüft und die Ergebnisse sind im Balkendiagramm von 2 und unten tabellarisch in Tabelle 3 gezeigt. Der Kratz-/Falttests wird folgendermaßen kurz beschrieben: Ein Druck mit hoher Flächenabdeckung wurde planar angeordnet und unter eine gerundete Spitze geschoben, die mit einem festgelegten Gewicht beladen war. Die Kratzregion wurde dann mit einem Software-Tool gemessen. Für den Falttest wurde ein Blatt mit hoher Flächenabdeckung verwendet und ein leeres Blatt mit Klebeband auf dieses geklebt. Das Blatt wurde dann durch eine handelsübliche Faltmaschine gegeben. Es wurde vorsichtig entfaltet und mit Standardbildreferenzen (SIRs) verglichen. Die Auswertung erfolgte an Stellen, an denen Tinte sich an Faltungen durch Rissbildung löste und an den Faltungen auf das weiße Blatt übertragen wurde. Tabelle 3

  Robustheit, Anzahl Schichten	Starkes Kratzen 1 mm	Mäßiges Kratzen 1 mm	Falte 1 mm	Starkes Kratzen 2 mm	Mäßiges Kratzen 2 mm	Falte 2 mm	Faltversatz SIR	Postversatz SIR	Postabrieb SIR
  Tinte des Standes der Technik 1	0,04	0,00	0,01	0,04	0,00	0,01	3
  Tinte des Standes der Technik 2	0,18	0,04	0,02	0,18	0,03	0,02	4	5	5
  Beispiel 1, Durchlauf 1	0,01	0,00	0,00	0,01	0,00	0,00	3
  Beispiel 1, Durchlauf 2	0,00	0,00	0,01	0,00	0,00	0,03	3	N. zutr.	N. zutr.

• Die Ergebnisse zeigen, dass die schwarze Tinte aus Beispiel 1 signifikant robuster als die aktuelle schwarze Tinte ist. Die Tinte aus Beispiel 1 war insbesondere im Kratzfestigkeitstest überlegen, wobei die niedrigste Zahl die beste Leistung zeigt. Die Falte erscheint vergleichbar. Wie somit in Tabelle 3 dargestellt ist, können hier offenbarte Tinten mindestens eine Verbesserung gegenüber konventionellen Tinten um das zweifache oder mindestens eine Verbesserung um das 10-fache oder eine Verbesserung um mindestens das 20-fache in sowohl mäßigen als auch starken Kratztests zeigen.
• Ein besonderer Vorteil der Tinte aus Beispiel 1 betrifft die Materialkosten der Tinten. Die folgende Tabelle 4 zeigt die relativen Mengen an Materialien (und Verfügbarkeiten der Anbieter), die in den vorliegenden Ausführungsformen für schwarze Niedrigtemperatur-Tintenformulierung verwendet werden, im Vergleich mit einer konventionellen Formulierung. Die reduzierte Bestandteilliste bietet stärker rationalisierte Formulierungen zu geringeren Kosten. Tabelle 4

  Schwarze Tintenformulierung des Standes der Technik
  Chemische Bezeichnung	Anbieter	Gewichtsanteil
  Chemikalie - Xerox Resin #6	Lacamas Labs	0,1062
  Chemikalie - S180	PMC Gruppe	0,1311
  Chemikalie - KE - 100	Arakawa	0,0992
  Chemikalie - Xerox Clear #12 (Harz)	Lacamas Labs	0,0121
  Chemikalie - Naugard 445	Chempoint	0,0017
  Chemikalie -ACUMELT 3910F	IGI & BP & Cytech	0,5947
  Farbstoff - K VALIFAST 3850	Orient	0,0533
  Chemikalie - DO 47 DYE	Lanxess	0,0017
  Summe		1,0000
  Tieftemperaturformulierung für schwarze Tinte
  Chemische Bezeichnung		Gewichtsanteil
  Hysterene 9718 (C18-Fettsäure)	PMC Gruppe	0,1945
  Microsere Wax 5714A	IGI	0,3750
  Chemikalie - S180	PMC Gruppe	0,2500
  Chemikalie - KE - 100	Arakawa	0,1255
  Chemikalie - Naugard 445	Chempoint	0,0020
  Farbstoff - K VALIFAST 3850	Orient	0,0530

• Die Formulierung von Beispiel 1 bezieht zwei neue Komponenten mit niedrigere Materialkosten und niedrigeren Schmelztemperaturen ein, während drei Komponenten mit höheren Materialkosten und höheren Schmelztemperaturen wegfallen. Hierdurch wurde die beispielhafte Zusammensetzung anpassbar, so dass sie die Druckspezifikationen erfüllen konnte. Im Ergebnis zeigt sich eine signifikante Reduktion der Materialkosten der Tinte um mehr als 40 % bei verbesserter Robustheit.

Claims (4)

1. Tinte, umfassend: Stearinsäure, wobei die Stearinsäure in 15 Gew.% bis 25 Gew.% der Tinte vorhanden ist; ein Fettamid; und ein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm²/s bis 16 mm²/s, wobei das mikrokristalline Wachs in 30 Gew.% bis 45 Gew.% der Tinte vorhanden ist; wobei die Tinte eine größere Kratzfestigkeit als eine konventionelle Phasenwechseltinte, die keine C₁₀- bis C₂₆-Fettsäure und ein mikrokristallines Wachs mit einer Härte im Bereich von 25 dmm bis 30 dmm oder 28 dmm und einer Viskosität im Bereich von 12 mm²/s bis 16 mm²/s umfasst, zeigt, gemessen durch Kratz- und Falttests mit einem Rockwell Prüfstempel gemäß ISO 4586-2:2004 (E).
2. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Tinte einen Schmelzbeginn von 40 °C bis 55 °C auf der DSC-Kurve hat.
3. Tinte nach Anspruch 1, wobei das mikrokristalline Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von 55 °C bis 75 °C hat.
4. Tinte nach Anspruch 3, wobei das mikrokristalline Wachs einen Schmelzpunkt von 70 °C hat.

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