DE10260362B4 - Cyan-Farbstoffkombination und Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung mit hoher Wasserfestigkeit - Google Patents

Cyan-Farbstoffkombination und Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung mit hoher Wasserfestigkeit Download PDF

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Abstract

Cyan-Farbstoffkombination, geeignet zur Verwendung beim Tintenstrahldrucken, umfassend:
Acid Blue 90-Farbstoff; und
mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ,
wobei der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ Direct Blue 199 oder Direct Blue 86 ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Cyan-Farbstoffkombination, angewendet beim Tinten-Strahl(Tintenstrahl)-Druck und eine Cyan- und Farbtintenstrahl-Tintenzusammensetzung, welche die Cyan-Farbstoffkombination enthält.
  • 2. Hintergrund der Erfindung:
  • Im Allgemeinen werden vier Arten von Tinte für eine Farbtintenstrahl-Druckmaschine benötigt, diese sind Magenta-Tinte, Cyan-Tinte, gelbe Tinte und schwarze Tinte. In den letzten Jahren wurden helle Farbtinten, umfassend helles Magenta, helles Cyan und helles Gelb für die Verwendung beim Tintenstrahldrucken entwickelt, um vielfältigere Farbe zu ergeben.
  • Die meisten dieser Tintenzusammensetzungen verwenden wasserbasierende Farbstoffe. Die sogenannten wasserbasierenden Farbstoffe besitzen überragende Wassermischbarkeit und minderwertige Wasserfestigkeit. Somit zeigt das Druckbild eine minderwertige Wasserfestigkeit. Weiterhin besitzt wasserbasierender Farbstoff eine minderwertige Lichtbeständigkeit. Somit verliert das Druckbild relativ leicht die Farbintensität und die Bildstabilität ist gering.
  • Farbe kann durch zwei System spezifiziert werden: Farberscheinung und Farbmischen. Das Farberscheinungssystem wird erhalten durch das Sammeln von Daten von echten gefärbten Objekten und der systematischen Verallgemeinerung der Daten. Beispiele umfassen das Ostwald-Farbsystem, das Munsell-Farbsystem und das DIN-Farbsystem. Das Farbmischsystem basiert auf dem Prinzip, dass primäre Farbstimuli abgestimmt bzw. zusammengepasst werden können, um zahlreiche Farben zu bilden. Momentan ist das wichtigste Farbmischsystem das CIE-Kolorimerie-System, das die Farbe instrumentell misst. Zum Beispiel wurde das Munsell-Farbsystem durch Munsell, einem amerikanischen Maler, entwickelt und ist das bekannteste System, welches die Farbe durch den Farbton, Wert und Chromatizität beschreibt. Für das CIE-Kolorimetrie-System werden die Farbstimuli (Stimuli X, Y und Z) und die Farbempfindung der Farbe durch die Einbeziehung von Lichtquellen, Objekten und Betrachtern erzeugt. Der Farbraum wird durch drei Werte L*, a* und b* definiert. L* steht für die Leuchtkraft, a* für den Farbton und b* für die Chromatizität einer Farbe. a* reicht von –a (grün) bis +a (rot) und b* reicht von –b (blau) bis +b (gelb). 1976 wurde in das CIE-System weiterhin der Farbtonwinkel (h0) und die Chromatizität (C*) (vergleiche Formel 1 und 2) eingeführt. Bei dem CIELAB-Farbraum zeigt die Farbdifferenz (ΔE) den Farbunterschied zwischen zwei Farbproben (vergleiche Formel 3) an. Je größer ΔE, desto größer der Farbunterschied zwischen zwei Farbproben. OD (optische Dichte), auch repräsentiert durch Absorbtion, wird durch Formel 4 definiert. Nachdem ein Licht mit der Intensität I0 ein Objekt angestrahlt, ist die Restintensität I. h0 = tan–1(b*/a*) Formel 1 C* = (a*2 + b*2)1/2 Formel 2 ΔE = (ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2)1/2 Formel 3 OD = log(I0/I) Formel 4
  • In der obigen Formel 3, wird der ΔE-Wert verwendet, um die Wasserfestigkeit zu bestimmen. Ein kleiner ΔE-Wert weist daraufhin, dass die Tintenzusammensetzung nach dem Waschen mit Wasser in geringerem Maße Farbe verliert, und eine bessere Wasserfestigkeit besitzt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Cyan-Farbstoffkombination vorzusehen, welche zur Verwendung beim Tintenstrahldrucken geeignet ist.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung mit überragender Wasserfestigkeit zur Verfügung zu stellen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Farbtintenstrahl-Tintenzusammensetzung vorzusehen, die die obige Cyan-Tinte umfasst.
  • Um die obengenannten Ziele zu erreichen, umfasst die Cyan-Farbstoffkombination der vorliegenden Erfindung Acid Blue 90-Farbstoff und mindestens ei nen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyan-Typ. Die Cyan-Farbstoffkombination besitzt bessere Wasserfestigkeit, wenn sie in einer Tintenstrahltinte verwendet wird. Aus diesem Grund ist die Druckqualität verbessert.
  • Die Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst Acid Blue 90-Farbstoff und mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ, ausgewählt aus Direct Blue 199 und Direct Blue 86; sowie ein wässriges Lösungsmedium. Zusätzlich dazu kann die Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung weiterhin mindestens ein Additiv umfassen, wie beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, Tensid, eine pH-Pufferlösung, Chelatbildner, Biozid, Feuchthaltemittel, Konservierungsmittel oder UV-Blocker.
  • Darüberhinausgehend kann die Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit jeglicher konventioneller Magenta-Tinte und gelber Tinte gemischt werden, um eine Farbtintenstrahl-Tinte zu bilden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung sieht hauptsächlich eine Cyan-Farbstoffkombination mit guter Wasserfestigkeit vor. Die Cyan-Farbstoffkombination umfasst Acid Blue 90-Farbstoff und mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ, ausgewählt aus Direct Blue 199 und Direct Blue 86. Der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ ist ein Kupferkomplex und wird häufig als Hauptfarbe in einer Cyan-Tinte verwendet. Der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ besitzt die unten angegebene allgemeine Formel:
    Figure 00040001
    worin RX eine hydrophile Gruppe repräsentiert, wie beispielsweise eine ionische Gruppe; und y eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist.
  • Die blauen Farbstoffe vom Kupferphthalocyanin-Typ Direct Blue 199 und Direct Blue 86 weisen die folgenden Formeln auf: Direct Blue 199
    Figure 00050001
    wobei x + y = 3–4 ist
  • Direct Blue 86
    Figure 00050002
  • In die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann jeder der obigen Farbstoffe vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, am meisten bevorzugt 2 bis 5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, zugegeben werden.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst ein wässriges Lösungsmedium. Das wässrige Lösungsmittel liegt in einer Menge von 50–95 Gew.-%, vorzugsweise 70–90 Gew.-% vor und Wasser ist das Hauptlösungsmittel. Zusätzlich zu Wasser kann das wässrige Lösungsmedium weiterhin ein wasserlösliches oder wassermischbares organisches Lösungsmittel umfassen, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Pentylenglykol, 2-Propanol, Di-1,2-propylenglykol, 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol, 1,1,1-Trimethylolpropan, Poly ethylenglykol, Polypropenglykol, EO/PO-Copoylmere (Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymere), BO/EO-Copolymere (Butylenoxid/Ethylenoxid-Copolymere), Hexylenglykol oder Polyhydroxyalkohole. Das organische Lösungsmittel kann in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 bis 15 Gew.-% zugegeben werden, basierend auf dem Gewicht des Mediums.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine oder mehrere Arten von Tensiden umfassen, zugegeben in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 0,01 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Mediums. Das Tensid kann anionisch, kationisch, nichtionisch oder zwitterionisch sein. Repräsentative Beispiele geeigneter Tenside umfassen Natriumdioctylsulfosuccinat, Alkylenoxidaddukt von Acetylenglykol, Polybutylharz, Cellulosederivate, Styrol/Acryl-Copolymerharz, Maleinsäure/Styrol-Copolymer oder Polymere, enthaltend gleichzeitig hydrophile und hydrophobe Anteile.
  • Kommerziell erhältliche Tenside umfassen Tergitol 15-S-9 von Union Carbide, A-102 von CYTEC, LF-4 von CYTEC, 1,3-BG von KYOWA, OG von KYOWA, BEPG von KYOWA, PD-9 vo KYOWA, EP-810 von AIR PRODUCT, CT-141 von AIR PRODUCT, CT-151 von AIR PRODUCT, OT-75 von CYTEC, GPG von CYTEC und OT-70PG von CYTEC.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein Feuchthaltemittel umfassen. Das Feuchthaltemittel ist normalerweise eine geringflüchtige Flüssigkeit und wird verwendet, um die Verdunstung herabzusetzen. Weiterhin besitzt das Feuchthaltemittel eine gute Vermischbarkeit mit der Hauptlösung. Die Zugabe von Feuchthaltemittel kann die Verdunstung der Tinte an der Düse der Tintenkartusche verhindern, was zur Präzipitation mit Bildung von Kristallen führen kann, und somit ein Verstopfen der Düse verhindern. Typische, in Tintenstrahltinte verwendete Feuchthaltemittel können Polyethylenglykol, Diethylenglykol oder Glycerin sein, zugegeben in einer Menge von 0,1 bis 30,0 Gew.-%, vorzugsweise 2,0 bis 15 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Mediums.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine pH-Pufferlösung umfassen. Das Färbemittel kann ideale Farben nur innerhalb eines geeigneten pH-Bereichs erzeugen. Die für die Verwendung geeig nete pH-Pufferlösung kann Diethanolamin, Triethanolamin, Alkalimetallhydroxide, wie beispielsweise Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid und Carbonate von Alkalimetallen, wie beispielsweise Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonate sein.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin einen Chelatbildner umfassen. Die Zugabe des Chelatbildners kann die Bildung kristalliner Salze verhindern. Dies verhindert die Koagulation von Teilchen und das Verstopfen der Düse der Tintenkartusche. Für die Verwendung geeignete Chelatbildner umfassen Natriumethylendiamintetraacetat, Trinatriumnitriloacetat, Hydroxyethylethylendiamintrinatriumacetat, Diethylentriaminopentanatriumacetat und Uramildinatriumacetat.
  • Zusätzlich dazu kann die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung weiterhin einen UV-Blocker umfassen, um die Absorption von UV-Licht zu blockieren und die Lichtbeständigkeit des Färbemittels zu erhöhen. Ein Biozid oder Konservierungsmittel kann zugegeben werden, um das Wachstum von Mikroorganismen zu inhibieren. Ein Dispergiermittel kann zugegeben werden, um die Dispergierfähigkeit der Additive in der Tinte zu erhöhen.
  • Die Cyan-Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann mit irgendeiner konventionellen Magenta-Tinte und gelben Tinte gemischt werden, um eine Farbtintenstrahl-Tinte zu erhalten. Ein geeigneter Magenta-Farbstoff, verwendet in Magenta-Tinte, umfasst Reactive Red 180, Acid Red 52 und Acid Red 92. Geeignete gelbe Farbstoffe, verwendet in gelber Tinte, umfassen Acid Yellow 23, Direct Yellow 132 und Direct Yellow 86.
  • Die Cyan-Farbstoffkombination der vorliegenden Erfindung besitzt gute Wasserfestigkeit, wenn sie beim Tintenstrahldrucken verwendet wird und kann die Druckqualität verbessern.
  • Die folgenden Beispiele sind gedacht, um das Verfahren und die Vorteile der vorliegenden Erfindung ausführlicher zu illustrieren, ohne den Schutzbereich zu begrenzen, da zahlreiche Modifikationen und Variationen demjenigen, bewandert im Stand der Technik, erkennbar werden.
  • Beispiel 1
  • Die Cyan-Tintenzusammensetzung des Beispiels umfasste 3 Gew.-% Direct Blue 199 von Bayer AG, 1,5 Gew.-% Acid Blue 90 von Orient Chemical, 3,0 Gew.-% Tensid Tergitol 15-S-9 von Union Carbide, 12,0 Gew.-% Ethylenglykol von Aldrich, 79,7 Gew.-% Wasser, 0,1 Gew.-% pH-Puffer MES (Morpholinoethansulfonsäure), 0,2 Gew.-% Chelatbildner EDTA und 0,5 Gew.-% Biozid Proxel GXL von ICI.
  • Die Wasserfestigkeit wurde durch die folgende Methode gemessen.
  • Die Cyan-Tintenzusammensetzung wurde unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers auf gewöhnliches einfaches Papier gedruckt und auf Farbeigenschaften hin untersucht. Das bedruckte Papier wurde anschließend für 30 Minuten zum Waschen in entionisiertes Wasser gelegt, daraus entfernt, bei Raumtemperatur getrocknet und die Farbeigenschaften wurden erneut untersucht. Das Ergebnis von ΔE sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 2
  • Die Cyan-Tintenzusammensetzung dieses Beispiels umfasste 3 Gew.-% Direct Blue 86 von Bayer AG, 1,5 Gew.-% Acid Blue 90 von Orient Chemical, 3,0 Gew.-% Tergitol 15-S-9 (Tensid) von Union Carbide, 12,0 Gew.-% Ethylenglykol von Aldrich, 79,0 Gew.-% Wasser, 0,1 Gew.-% MES (pH-Puffer), 0,2 Gew.-% EDTA (Chelatbildner) und 0,5 Gew.-% Proxel GXL (Biozid) von ICI.
  • Die Druck- und Testmethoden waren die gleichen, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Beispiel 3
  • Die Cyan-Tintenzusammensetzung dieses Beispiels umfasste 1,5 Gew.-% Direct Blue 199 von Bayer AG, 1,5 Gew.-% Acid Blue 9 von Orient Chemical, 1,5 Gew.-% Acid Blue 90 von Orient Chemical, 3,0 Gew.-% Tergitol 15-S-9 (Tensid) von Union Carbide, 12,0 Gew.-% Ethylenglykol von Aldrich, 79.7 Gew.-% Wasser, 0,1 Gew.-% MES (pH-Puffer), 0,2 Gew.-% EDTA (Chelatbildner) und 0,5 Gew.-% von Proxel GXL (Biozid) von ICI.
  • Die Druck- und Testmethoden waren die gleichen, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Es wurde die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 beschrieben angewendet, mit Ausnahme davon, dass Acid Blue 90 durch Acid Blue 9 von Orient Chemical ersetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Es wurde die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 beschrieben angewendet, mit Ausnahme davon, dass die verwendete Tinte mit der Cyan-Tinte aus der Tintenkartusche eines Hewlett-Packard® C6578 Farbdruckers getauscht wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Es wurde die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 beschrieben angewendet, mit Ausnahme davon, das die verwendete Tinte mit Cyan-Tinte aus der Tintenkartusche eines Lexmark® 12A1980 Farbdruckers getauscht wurde.
  • Tabelle 1
    Figure 00090001
  • Der ΔE-Wert wird verwendet, um die Wasserfestigkeit zu bestimmen. Ein geringerer ΔE-Wert zeigt an, dass die Tintenzusammensetzung nach dem Waschen mit Wasser zu einem geringeren Grad Farbe verliert und bessere Wasserfestigkeit besitzt. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigt die Tinte der Beispiele 1 bis 3 (enthaltend Acid Blue 90 und einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyan-Typ gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 9) eine bessere Wasserfestigkeit als konventionelle Tinte.
  • Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration und Beschreibung angeführt.
  • Offentsichtliche Modifikationen oder Variiationen sind im Licht der obigen Lehre möglich. Die ausgewählten und beschriebenen Ausführungsformen sehen eine exzellente Illustration der Prinzipien dieser Erfindung sowie deren praktische Anwendung vor, um es dadurch denjenigen, bewandert im Stand der Technik, zu erlauben, die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen zu verwenden, wie sie für die spezielle beabsichtigte Verwendung geeignet sind. All solche Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche festgelegt wird, wenn diese in Übereinstimmung mit der Breite, die ihnen gerecht, legal und billig zugesprochen werden kann, ausgelegt werden.

Claims (15)

  1. Cyan-Farbstoffkombination, geeignet zur Verwendung beim Tintenstrahldrucken, umfassend: Acid Blue 90-Farbstoff; und mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ, wobei der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ Direct Blue 199 oder Direct Blue 86 ist.
  2. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, umfassend: Acid Blue 90-Farbstoff und mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ; und ein wässriges Lösungsmedium, wobei der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ Direct Blue 199 oder Direct Blue 86 ist.
  3. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, umfassend 0,1 bis 10 Gew.-% Acid Blue 90-Farbstoff und 0,1 bis 10 Gew.-% des blauen Farbstoffs vom Kupferphthalocyanin-Typ.
  4. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das wässrige Lösungsmedium in einer Menge von 50 bis 95 Gew.-% vorliegt.
  5. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das wässrige Lösungsmedium mindestens ein Additiv umfasst, und das Additiv ein organisches Lösungsmittel, Tensid, pH-Pufferlösung, Chelatbildner, Biozid, Feuchthaltemittel, Konservierungsmittel, oder ein UV-Blocker ist.
  6. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Medium 0,1 bis 20 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels umfasst.
  7. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Medium 0,01 bis 30 Gew.-% eines Tensids umfasst.
  8. Cyan-Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Medium 0,1 bis 30 Gew.-% eines Feuchthaltemittels umfasst.
  9. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, umfassend: (1) eine Cyan-Tinte, umfassend Acid Blue 90-Farbstoff, mindestens einen blauen Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ, und ein wässriges Lösungsmedium; (2) eine Magenta-Tinte; und (3) eine gelbe Tinte, wobei der blaue Farbstoff vom Kupferphthalocyanin-Typ Direct Blue 199 oder Direct Blue 86 ist.
  10. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Cyan-Tinte 0,1 bis 10 Gew.-% Acid Blue 90-Farbstoff und 0,1 bis 10 Gew.-% des blauen Farbstoffs vom Kupferphthalocyanin-Typ umfasst.
  11. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das wässrige Lösungsmedium in einer Menge von 50 bis 95 Gew.-% vorliegt.
  12. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das wässrige Lösungsmedium mindestens ein Additiv umfasst, und das Additiv ein organisches Lösungsmittel, Tensid, pH-Pufferlösung, Chelatbildner, Biozid, Feuchthaltemittel, Konservierungsmittel oder ein UV-Blocker ist.
  13. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das Medium 0,1 bis 20 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels umfasst.
  14. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das Medium 0,01 bis 30 Gew.-% eines Tensids umfasst.
  15. Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das Medium 0,1 bis 30 Gew.-% eines Feuchthaltemittels umfasst.
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