DE19818253A1 - Pigmentierte Tintenstrahltinten, die Aldehyde enthalten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft wässerige Tinten, die Pigmente als Farbmittel verwenden und die für den Tintenstrahldruck brauchbar sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Additive für pigmentierte Tinten, die die Resistenz von geschlossenen gedruckten Flächen, die auf beschichteten Papieren oder Filmen aufgebracht wurden, gegenüber der Entfernbarkeit durch Wasser (Wasserechtheit) verbessern.

Tintenstrahldruck ist eine druckfreie Methode zur Herstellung von Bildern durch Abscheidung von Tintentropfen auf einem Substrat (Papier, transparenter Film, Gewebe, und dergleichen) als Antwort auf digitale Signale. Tintenstrahldrucker werden in sehr großem Umfang eingesetzt, insbesondere in der Industrie zur Markierung bis hin zu kurzfristigen Druckaufträgen von Bürodokumenten und Bildern. Die bei Tintenstrahldruckern eingesetzten Drucken werden allgemein als Farbstoff-basierte oder Pigment-basierte Tinten klassifiziert.

Ein Farbstoff ist ein Färbungsmittel, das in molekularer Form durch das Trägermedium dispergiert oder gelöst wird. Das Trägermedium kann eine Flüssigkeit oder eine bei Raumtemperatur feste Substanz sein. Im allgemeinen werden Trägermedien wie Wasser oder eine Mischung aus Wasser und organischen Co-Lösemitteln eingesetzt. Jedes individuelle Farbstoffmolekül wird von Molekülen des Trägermediums umgeben. Bei Farbstoff-basierten Tinten beobachtet man unter dem Mikroskop keinerlei Teilchen. Obgleich im Stand der Technik zu Farbstoff-basierten Tintenstrahltinten in letzter Zeit einige Fortschritte gemacht wurden, unterliegen diese Tinten noch im allgemeinen beträchtlichen Nachteilen, insbesondere wird eine geringe optische Dichte auf bloßem Papier beobachtet sowie eine geringe Lichtechtheit. Wenn man Wasser als Trägermedium einsetzt, haben diese Tinten im allgemeinen den Nachteil einer geringen Wasserechtheit.

Man hat in letzter Zeit vermehrt auf Pigment basierende Tinten eingesetzt, um diese Begrenzungen zu überwinden. Bei den Pigment-basierten Tinten liegt das Färbungsmittel in Form diskreter Teilchen vor. Die Pigment-basierten Tinten zeigen aber wieder andere Nachteile als die Farbstoff-basierten Tinten. Ein Nachteil liegt darin, daß die Pigment-basierten Tinten in unterschiedlicher Weise mit speziell beschichteten Papieren und Filmen wechselwirken, wie beispielsweise transparenten Filmen, die für die Overhead-Projektion eingesetzt werden, und Glanzpapieren sowie opaken weißen Filmen, die für hochqualitative Grafiken und Bilder Verwendung finden. Insbesondere wurde beobachtet, daß auf Pigment basierenden Tinten erzeugte, bildmäßige Bereiche vollständig auf der Oberfläche der beschichteten Papiere und Filme zu liegen kommen. Ein anderer Nachteil wird als sogenanntes "Verhungern" bezeichnet, was sich aus Ungleichmäßigkeiten in dem abgegebenen Tintenstrom ergibt und zu sich verändernden Bilddichten und/oder zum Verlust von Informationen führt. Verhungern zeigt sich sowohl bei reinem Papier als auch bei beschichteten Papieren und Filmen.

Die US-A-5,324,349 offenbart pigmentierte Tinten für den Tintenstrahldruck, umfassend Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide einschließlich der Trisaccharide und Tetrasaccharide sowie Polysaccharide (z. B. Algininsäure, alpha-Cyclodextrin und Zellulose). Diese Additive haben ein sehr geringes Molekulargewicht, nämlich unterhalb von 1000, und sie sind alle wasserlöslich. Sie werden eingesetzt, um das Verstopfen in den Tintenstrahldüsen zu verhindern. Solche Additive verbessern aber nicht die Bildqualität oder die Echtheit der im Tintenstrahldruck aufgebrachten Bilder.

Es besteht also ein Bedarf nach einem Additiv, das die Resistenz von aufgedruckten Flächen gegenüber der Entfernung durch Wasser verbessert, wenn diese auf mit Harz oder Kunststoff beschichteten Papieren und Filmen aufgedruckt wurden, zum Beispiel photographisches Papier und Filmträger, die mit einer Tinte aufnehmenden Schicht beschichtet wurden.

Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß die Zugabe eines bestimmten Additives zu auf Pigment basierenden Tinten deutlich die oben erwähnten Probleme minimiert oder überwindet.

Die vorliegende Erfindung betrifft pigmentierte Tintenstrahltinten, die ein wässeriges Trägermedium, ein Pigment und mindestens eine Verbindung umfassen, die ein Aldehyd-funktionale Gruppe enthält, wie beispielsweise Formaldehyd, Glutaraldehyd, 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan und dergleichen.

Wenn man erfindungsgemäße Tinten auf glänzendes beschichtetes Papier und Filme aufdruckt, die eine bildaufzeichnende Schicht enthalten, die im wesentlichen aus Gelatine besteht, so erhält man einen gleichförmigen und rißfreien Text mit geschlossenen Flächen einer hohen optischen Dichte und einer hohen Wasserechtheit.

Üblicherweise enthalten Tinten, die für den Tintenstrahldruck geeignet sind, mindestens eine Mischung eines Lösemittels und eines Färbungsmittels. Das bevorzugte Lösemittel ist entsalztes Wasser und das Färbungsmittel ist entweder ein Pigment oder ein Farbstoff. Pigmente werden häufig gegenüber Farbstoffen bevorzugt, da sie eine verbesserte Wasserechtheit und Lichtechtheit auf reinem Papier mit sich bringen.

Die Herstellung von Tinten ausgehend von Pigmenten umfaßt üblicherweise die folgenden zwei Schritte: (a) Dispergieren oder Vermahlen zum Aufbrechen des Pigmentes in primäre Teilchen und (b) Verdünnung des dispergierten Pigmentkonzentrats mit einem Träger und anderen Zusatzmitteln auf eine Tinte in Arbeitsstärke. Beim Vermahlen wird die Tinte üblicherweise in einem Träger suspergiert (das ist üblicherweise der gleiche Träger wie in der fertigen Tinte) zusammen mit festem und inertem Mahlmedium. Es wird mechanische Energie auf die Pigmentdispersion aufgebracht und durch Kollisionen zwischen dem Mahlmedium und dem Pigment wird das Pigment zu den Primärteilchen deaggregiert. Üblicherweise wird ein Dispersionsmittel oder ein Stabilisator oder beide der Pigmentdispersion zugegeben, um die Deaggregation des rohen Pigmentes zu erleichtern, um die Kolloidteilchenstabilität aufrechtzuerhalten und um eine Teilchenreagglomerierung bzw. ein Absetzen zu verhindern.

Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die als Mahlmedien eingesetzt werden können, wie beispielsweise Glas, Keramik, Metall und Kunststoff. Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Mahlmedium Teilchen von vorzugsweise im wesentlichen kugelförmiger Gestalt, zum Beispiels Perlen, die im wesentlichen aus einem polymeren Kunststoff bestehen.

Im allgemeinen sind polymere Kunststoffe, die als Mahlmedium eingesetzt werden können, chemisch und physikalisch inert und im wesentlichen frei von Metallen, Lösemitteln und Monomeren, und sie haben eine ausreichende Härte und Beständigkeit, so daß sie nicht während des Mahlens zerschlagen oder zerspant werden. Geeignete polymere Grundstoffe umfassen quervernetzte Polystyrene, wie beispielsweise Polystyren, das mit Divinylbenzen vernetzt wurde, Styrencopolymere, Polyacrylate, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polycarbonate, Polyacetale, wie beispielsweise Derlin™, Vinylchloridpolymere sowie Vinylchloridcopolymere, Polyurethane, Polyamide, Poly(tetrafluorethylene), beispielsweise Teflon™ und andere Fluorpolymere, Polyethylene mit hoher Dichte, Polypropylene, Zelluloseether und -ester, wie beispielsweise Zelluloseacetat, Poly(hydroxyethylmethacrylat), Poly(hydroxyethylacrylat), Silizium enthaltende Polymere, wie beispielsweise Polysiloxane, und dergleichen. Die Polymere können bioabbaubar sein. Beispielhafte bioabbaubare Polymere sind Poly(lactide), Poly(glycolid)copolymere der Lactide und -gly­ colide, Polyanhydride, Poly(iminocarbonate), Poly(N-acyl­ hydroxyprolin)ester, Poly(N-palmitoylhydroxy­ prolino)ester, Ethylenvinylacetatcopolymere, Poly(orthoester), Poly(caprolactone) und Polyphosphazene. Der polymere Kunststoff kann eine Dichte von 0,9 bis 3,0 g/cm³ haben. Kunststoffe mit höherer Dichte werden bevorzugt, insoweit man davon ausgehen kann, daß diese zu einer wirkungsvolleren Teilchengrößenverminderung führen. Am meisten bevorzugt werden quervernetzte oder nichtquervernetzte Polymere Medien, die auf Styren basieren.

Das Mahlen kann man in einer geeigneten Mühle durchführen. Geeignete Mühlen umfassen eine Luftstrahlmühle, eine Walzenmühle, eine Kugelmühle, eine Reibungsmühle und eine Perlenmühle. Es wird eine Hochgeschwindigkeitsmühle bevorzugt. Eine Hochgeschwindigkeitsmühle ist eine Vorrichtung, die mit einer hohen Agitation arbeitet und die beispielsweise von Morehouse-Cowles, Hockmeyer und anderen hergestellt wird.

Eine Hochgeschwindigkeitsmühle ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, ein Mahlmedium auf Geschwindigkeiten größer als 5 Meter pro Sekunde zu beschleunigen. Die Mühle kann eine Welle enthalten, die mit einem oder mit mehreren Rührflügeln ausgestattet ist. Bei einer solchen Mühle wird das Medium mit einer Geschwindigkeit versehen, die etwa der Umlaufgeschwindigkeit des Rührflügels entspricht, d. h. dem Produkt der Rührflügelumdrehungen pro Minute, 7t, und dem Rührflügeldurchmesser. Ein ausreichende Geschwindigkeit des Rührmediums erreicht man beispielsweise mit einem sägezahnförmigen Rührflügel vom Cowles-Typ mit einem Durchmesser von 40 mm, den man bei 7000 Upm betreibt. Die bevorzugten Anteile von Mahlmedium, Pigment und flüssigem Dispergiermedium können in weiten Grenzen variieren und diese hängen beispielsweise von dem ausgewählten Material und der Größe und Dichte des Mahlmediums und so weiter ab. Das Verfahren kann in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise durchgeführt werden.

Batch-Vermahlen

Es wird eine Aufschlämmung aus <100 µm Mahlmedium, Flüssigkeit, Pigment und Dispersionsmittel durch einfaches Vermischen hergestellt. Die Aufschlämmung kann in einer üblichen Hochgeschwindigkeits-Batch-Mühle vermahlen werden, wie beispielsweise eine Hochgeschwindigkeits-Reibungsmühle, einer Vibrationsmühle, einer Kugelmühle und so weiter. Diese Aufschlämmung wird über einen geeigneten Zeitraum vermahlen, um eine minimale Teilchengröße des aktiven Materials zu ermöglichen. Nach vollständigem Vermahlen wird die Dispersion mit aktivem Material von dem Mahlmedium durch einfaches Sieben oder Filtration abgetrennt.

Kontinuierliches Mahlen mit rezirkulierendem Medium

Es wird ein Aufschlämmung aus <100 µm Mahlmedium, Flüssigkeit, Pigment und Dispersionsmittel kontinuierlich, ausgehend von einem Vorratsgefäß über eine konventionelle Mühle mit einem Mahlmediumtrennsieb, das auf <100 µm eingestellt wurde, um einen freien Durchtritt des Mediums im Kreislauf zu ermöglichen, rezirkuliert. Nach vollständigem Vermahlen wird die Dispersion des aktiven Materials von dem Mahlmedium durch einfaches Sieben oder Filtration abgetrennt.

Bei beiden vorgestellten Möglichkeiten des Vermahlens variieren die bevorzugten Mengen und Verhältnisse der Bestandteile des Mahlgutes beträchtlich in Abhängigkeit von den jeweils eingesetzten, spezifischen Materialien und den beabsichtigten Einsatzgebieten. Die Mahlmischung umfaßt das Mahlgut und das Mahlmedium. Das Mahlgut umfaßt das Pigment, das Dispersionsmittel und einen flüssigen Träger, wie beispielsweise Wasser.

Bei wässerigen Tintenstrahltinten ist das Pigment üblicherweise in dem Mahlgut mit 1 bis 50 Gew.-% (ausschließlich Mahlmedium) vorhanden. Das Gewichtsverhältnis Pigment zu Dispersionsmittel ist 20 : 1 bis 1 : 2.

Der Anteil an flüssigem Trägermedium kann ebenfalls weit variieren und dieser hängt auch von der Art des Tintenstrahldruckers ab, in dem die Tinten zum Einsatz kommen sollen. Bei Druckern, die wässerige Tinten einsetzen, ist Wasser oder eine Mischung aus Wasser mit mischbaren organischen Co-Lösemitteln das bevorzugte Trägermedium.

Die Auswahl der geeigneten Mischung hängt von den Anforderungen des jeweiligen Einsatzgebietes ab, wie beispielsweise der gewünschten Oberflächenspannung und der Geschwindigkeit, dem ausgewählten Pigment, der Trocknungszeit der pigmentierten Tintenstrahltinte und der Art des Papiers, auf das die Tinte aufgedruckt werden soll. Beispielhafte wasserlösliche Co-Lösemittel kann man auswählen aus den (1) Alkoholen, wie beispielsweise Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec.-Bu­ tylalkohol, tert.-Butylalkohol, iso-Butylalkohol, Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol, (2) Ketonen oder Ketoalkoholen, wie Aceton, Methylethylketon und Diacetonalkohol, (3) Ethern, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, (4) Estern, wie Ethylacetat, Ethyllactat, Ethylencarbonat und Propylencarbonat, (5) mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Glycerol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 1,2,6-Hexantriol und Thioglykol, (6) Niederalkylmono- oder -diethern, die sich von Alkylenglykolen ableiten, wie beispielsweise Ethylenglykolmonomethylether (oder Ethylenglykolmonoethylether), Diethylenglykolmonomethylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonomethylmethylether (oder Propylenglykolmonoethylether), Triethylenglykolmonomethylether (oder Triethylenglykolmonoethylether) und Diethylenglykoldimethylether (oder Diethylenglykoldiethylether), (7) Stickstoffenthaltende, cyklische Verbindungen, wie beispielsweise Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, und (8) Schwefel enthaltende Verbindungen, wie beispielsweise Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon.

Das Dispersionsmittel ist ein anderer wichtiger Bestandteil des Mahlgutes. Obgleich viele Dispersionsmittel im Stand der Technik bekannt sind, hängt die Eignung des Dispersionsmittels von dem Trägermedium ab und darüberhinaus variiert es sehr häufig von Pigment zu Pigment. Bevorzugte Dispersionsmittel für wässerige Tintenstrahltinten sind Natriumdodecylsulfat, Acryl- und Styrenacrylcopolymere, wie offenbart in US-A-5,085,698 und US-A-5,172,133, und sulfonierte Polyester und Styrenpolymere (bzw. Copolymere), wie offenbart in US-A-4,597,794. Bei der vorliegenden Erfindung ist das am meisten bevorzugte Dispersionsmittel Oleoylmethyltaurin als Natriumsalz (OMT), erhalten von Synthetic Chemical Div. der Eastman Kodak Company. Die Verwendung von OMT als Dispersionsmittel ist der Gegenstand unveröffentlichter Forschung von Eastman Kodak Company.

Die Mahlzeit kann in weiten Grenzen variieren und hängt von dem Pigment, den mechanischen Mitteln und den Verweilzeiten, die ausgewählt wurden, der anfänglichen und der gewünschten Endteilchengröße und so weiter ab. Bei einem wässerigen Mahlgut mit den bevorzugten Pigmenten, Dispersionsmitteln und Mahlmedien wie zuvor beschrieben liegen die Mahlzeiten im allgemeinen in einem Bereich von 1 bis 100 Stunden. Das vermahlene Pigmentkonzentrat wird vorzugsweise von den Mahlmedien durch Filtration abgetrennt.

Bei der vorliegenden Erfindung können beliebige der bekannten Pigmente Verwendung finden. Man kann Pigment auswählen aus jenen, die beispielsweise in US-A-5,085,698, Spalten 7 und 8 offenbart wurden. Die exakte Wahl des Pigments hängt von der spezifischen Farbwiedergabe und den Bildstabilitätsanforderungen bei dem Drucker und dessen Einsatz ab. Bei Vierfarbdruckern sollten Kombinationen aus Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Pigmenten (CMYK) eingesetzt werden. Ein beispielhafter Vierfarbensatz umfaßt Kupferphthalocyanin (Pigmentblau 15), Chinacridonmagenta (Pigmentrot 122), Pigmentgelb 138 und Ruß (Pigmentschwarz 7).

Tintenherstellung

Im allgemeinen ist es wünschenswert, die pigmentierten Tintenstrahltinten in Form eines konzentrierten Mahlgutes herzustellen, das im Anschluß daran auf die geeignete Konzentration für den Einsatz in einem Tintenstrahldrucksystem verdünnt wird. Diese Verfahrensweise erlaubt die Herstellung einer größeren Menge an pigmentierter Tinte. Wenn man das Mahlgut in einem Lösemittel herstellt, wird es mit Wasser und gegebenenfalls anderen Lösemitteln auf die geeignete Konzentration verdünnt. Wenn das Mahlgut in Wasser hergestellt wurde, wird es mit entweder zusätzlichem Wasser oder -wassermischbaren Lösemitteln verdünnt, bis das Mahlgut mit der gewünschten Konzentration vorliegt. Durch Verdünnung wird die Tinte auf die gewünschte Viskosität, Farbe, Einfärbung, Sättigungsdichte und Druckdichte bei dem jeweiligen Einsatzgebiet eingestellt.

Im Falle von organischen Pigmenten kann die Tinte zu etwa 30 Gew.-% Pigment enthalten, üblicherweise im Bereich von etwa 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,1 bis 5 Gew.-% der Gesamttintenzusammensetzung. Im Falle eines anorganischen Pigmentes ist der Gewichtsanteil der Tinte eher höher als bei vergleichbaren Tinten mit organischen Pigmenten. Dieser Gewichtsanteil kann so hoch wie etwa 75% liegen, da anorganische Pigmente im allgemeinen spezifische Dichten haben, die größer sind als diejenigen organischer Pigmente.

Die Menge an wässerigem Trägermedium liegt im Bereich von etwa 70 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise etwa 90 bis 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Eine Mischung aus Wasser und mehrwertigem Alkohol, wie beispielsweise Diethylenglykol, wird als wässeriges Trägermedium bevorzugt. Im Falle einer Mischung aus Wasser und Diethylenglykol enthält der wässerige Träger üblicherweise 30% Wasser/70% Diethylenglykol bis 95% Wasser/5% Diethylenglykol. Das bevorzugte Verhältnis ist etwa 60% Wasser/40% Diethylenglykol bis 95% Wasser/5% Diethylenglykol. Die Prozentsätze beziehen sich auf das Gesamtgewicht des wässerigen Trägermediums.

Bei der Verdünnung werden üblicherweise andere Zusätze den pigmentierten Tintenstrahltinten zugegeben. Es werden Co-Lösemittel (0-20 Gew.-%) zugegeben, um zu verhindern, daß die Tinte austrocknet oder an den Öffnungen des Druckkopfes verkrustet oder um dazu beizutragen, daß die Tinte in das aufnehmende Substrat eindringt, insbesondere wenn es sich bei dem Substrat um ein hochformatiges Papier handelt. Bevorzugte Co-Lösungsmittel für die erfindungsgemäßen Tinten sind Glycerol, Ethylenglykol und Diethylenglykol und Mischungen davon mit Konzentrationen insgesamt im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%.

Ein wichtiges weiteres Additiv für die vorliegende Erfindung ist eine Verbindung, die eine Aldehydfunktionalität aufweist, wie beispielsweise Formaldehyd, Glutaraldehyd, 2,3-Dihy­ droxy-1,4-dioxan (DHD) und dergleichen.

Es ist davon auszugehen, daß Aldehyd enthaltende Verbindungen oder Vorläufer für Aldehyd enthaltende Verbindungen, bei denen es sich um wirkungsvolle Härtungsmittel für die Gelatinebeschichtungen handelt, ebenfalls brauchbare Verbindungen im Sinne der Erfindung sind. Bekannte wirkungsvolle Härtungsmittel sind 3-Hydroxybutylraldehyd (US-A-2,059,817), Crotonaldehyd, die homologe Serie der Dialdehyde von Glyoxal bis zu Adipaldehyd, Diglycolaldehyd (US-A-3,304,179) und verschiedene aromatische Dialdehyde (US-A-3,565,632 und US-A-3,762,926). Andere und ähnliche Härtungsmittel findet man in Research Disclosure, Band 365, September 1994, Eintrag 36544 II, B. Hardeners.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß eine verbesserte Bildqualität, ausgezeichnete optische Dichte und eine verbesserte Wasserechtheit auf mit Gelatine beschichteten Papieren und Folien/Filmen erreicht werden können, wenn man bestimmte Verbindungen, die Aldehydfunktionalität enthalten, den Tintenzusammensetzungen zugibt. Am meisten bevorzugt wird DHD mit Konzentrationen in einem Bereich von 0,20 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.

Man kann ein Biocid zugeben (0,01-1,0 Gew.-%), um nicht erwünschtes, mikrobiologisches Wachstum zu verhindern, das in den Tinten nach bestimmten Zeiträumen auftreten kann. Ein bevorzugtes Biocid für die erfindungsgemäßen Tinten ist Proxel GXL (erhalten von Zeneca Colours) zu einer Endkonzentration von 0,05-0,5 Gew.-%.

Zusätzliche Additive, die gegebenenfalls in den erfindungsgemäßen Tintenstrahltinten vorhanden sein können sind Verdickungsmittel, Mittel, die die Leitfähigkeit anheben, Antikoagulationsmittel, Trocknungsmittel und Antischaummittel.

Die Strahlgeschwindigkeit, die Abstandslänge zwischen den Tropfen, die Tropfengröße und die Strahlstabilität hängt in großem Maße von der Oberflächenspannung und der Viskosität der Tinte ab. Pigmentierte Tintenstrahltinten, die für den Einsatz in Tintenstrahldrucksystemen geeignet sind, sollten eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 Dyn/cm bis 60 Dyn/cm haben und vorzugsweise im Bereich von 30 Dyn/cm bis 50 Dyn/cm. Die Steuerung der Oberflächenspannungen in wässerigen Tinten erreicht man durch Zugabe kleiner Mengen an Tensiden. Die Konzentration der Tenside läßt sich im Rahmen einfacher Experimente (trial and error) feststellen. Man kann anionische und kationische Tenside auswählen, wie offenbart in US-A-5,324,349, US-A-4,156,616 und US-A-5,279,654 sowie viele andere im Stand der Technik zum Tintenstrahldruck bekannte Tenside. Im Handel erhältliche Tenside sind die Surfynole® von Air Products, die Zonyle® von DuPont und die Fluorade® von 3M.

Akzeptable Viskositäten sind nicht größer als 20 Centipoise und vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 10,0, mehr bevorzugt 1,0 bis 5,0 Centipoise bei Raumtemperatur. Die Viskosität wurde mit einer Cannon-Fenske-Umkehr-Fließviskosimeterröhre bei 25°C und einer Atmosphäre Druck gemessen.

Die Tinte hatte physikalische Eigenschaften, die sie mit einem großen Bereich von Auswurfbedingungen kompatibel macht, d. h. Antriebsspannungen und Pulsweiten der Thermotintenstrahldurckvorrichtungen, Antriebsfrequenzen für das Piezo-Element für entweder "drop-on-demand" oder kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen, und der Gestalt und Größe der Düsen.

Es werden weitere Bestandteile üblicherweise Tintenstrahltinten zugegeben. Ein Befeuchtungsmittel oder Co-Lösemittel wird im allgemeinen hinzugegeben, um zu verhindern, daß die Tinte austrocknet oder in den Öffnungen des Druckkopfs verkrustet. Ein Penetrationsmittel kann ebenfalls zugegeben werden, um dazu beizutragen, daß die Tinte in das aufnehmende Substrat besser eindringt, insbesondere, wenn es sich bei dem Substrat um ein großformatiges Papier handelt. Ein Biocid, wie Proxel®GXL von Zeneca Colours kann zu Konzentrationen von 0,05-0,5 Gew.-% zugegeben werden, um das gelegentlich auftretende, unerwünschte mikrobiologische Wachstum zu verhindern. Zusätzliche Additive, die gegebenenfalls in Tintenstrahltinten vorhanden sein können, sind Verdickungsmittel, Mittel, die die Leitfähigkeit anheben, Antikoagulationsmittel, Trocknungsmittel und Anti-Schaummittel.

Die erfindungsgemäß bereitgestellten Tintenstrahltinten werden zum Tintenstrahldruck eingesetzt, wobei Tintenstrahltropfen in kontrollierter Weise auf ein Substrat mit einer Tinte aufnehmenden Schicht aufgebracht werden, wobei Tintentropfen aus einer Vielzahl von Düsen oder Öffnungen in dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers ausgeworfen werden.

Im Handel erhältliche Tintenstrahldrucker setzen verschiedene Kontrollmöglichkeiten zur Abscheidung der Tintentröpfchen ein. Es gibt im allgemeinen zwei Kontrollmöglichkeiten:
Kontinuierlicher Strom und "drop-on-demand".

Bei "drop-on-demand"-Systemen wird ein Tintentropfen aus einer Öffnung direkt auf eine Position auf der Tinte aufnehmenden Schicht ausgeworfen mittels eines Drucks, der beispielsweise durch eine piezoelektrische Vorrichtung, eine akustische Vorrichtung oder ein thermisches Verfahren erzeugt wird, die/das wiederum durch digitale Datensignale angesprochen wird. Ein Tintentropfen wird so lange nicht erzeugt und durch die Öffnungen des Druckkopfs abgegeben, solange er nicht gebraucht wird. Tintenstrahldruckverfahren und ähnliche Drucker sind im Handel erhältlich und müssen deshalb hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Vergleichsbeispiel A Mahlgut

Polymere Perlen, mittlerer Durchmesser 50 µm (Mahlmedium)	325,0 g
Black Pearls 880 (Cabot Chemical Company) (Pigmentschwarz 7)	30,0 g
Oleoylmethyltaurinnatriumsalz (OMT)	10,5 g
Entsalztes Wasser	209,5 g
Proxel GLX (Biocid von Zeneca)	0,2 g

Die obengenannten Bestandteile wurden in einer Hochenergiemühle, hergestellt von Morehouse-Cowles Hochmeyer, vermahlen. Die Mühle wurde 8 Stunden bei Raumtemperatur betrieben. Es wurde ein Aliquot der oben angegebenen Dispersion mit einer Ausbeute von 2,0 g Pigment mit 5,0 g Diethylenglykol, 5,0 g Glycerol und zusätzlich entsalztem Wasser zu insgesamt 100,0 g vermischt. Die Tinte wurde durch einen 3-µm-Filter filtriert und in eine leere Hewlett-Packard 51626A Druckpatrone eingefüllt. Es wurden Abzüge mit einem Hewlett-Packard DeskJet™540-Drucker auf mit Kunststoff beschichtetem Papier mit mittlerem Gewicht, das eine bildaufzeichnende Schicht aus Gelatine enthielt, hergestellt.

Das mit Kunststoff beschichtete Papier war mit einer Bildwiedergabeschicht beschichtet, die aus 785 mg/ft² kalkprozessierter Knochengelatine, 8 mg/ft² Polystyrenperlen (durchschnittliche Teilchengröße 10-14 Mikrometer) und 4 mg/ft² Olin 10G-Tensid bestand.

Vergleichsbeispiele B-D

Es wurden in gleicher Weise wie zuvor bei Vergleichsbeispiel A beschrieben Tinten hergestellt, wobei aber anstelle von Pigmentschwarz ein Chinacridonmagenta (Pigmentrot 122) von Sun Chemical Co., Hansa Brilliant Gelb (Pigmentgelb 74) von Hoechst Chemical Company oder Bis(phthalocyanylalumino)tetra­ phenyldisiloxan (ein Cyanpigment), hergestellt von Eastman Kodak Company, eingesetzt wurde. Es wurden Abzüge wie im Vergleichsbeispiel A hergestellt und es zeigte sich bei jeder Probe ein sichtbares Aufbrechen.

Beispiel 1

Es wurde eine Tinte in ähnlicher Weise wie bei Beispiel A beschrieben hergestellt, wobei aber 10,0 g einer 10 gew.-%igen Lösung aus 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhalten von Kodak Photochemicals, der Mischung zu einer End-DHD-Kon­ zentration von 1,0 Gew.-% zugegeben wurde. Die Abzüge von dieser Tinte waren sehr glatt, ohne daß sich irgendein Aufbrechen zeigt.

Beispiele 2 und 3

Es wurden Tinten in gleicher Weise wie zuvor bei Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wobei aber DHD durch Formaldehyd und Glutaraldehyd jeweils ersetzt wurde. Abzüge, die mit diesen Tinten erzeugt wurden, waren sehr glatt, ohne daß sich irgendwelche Anzeichen für ein Aufbrechen der Abzüge zeigten oder Verhungerungslinien beobachtet werden konnten.

Beispiele 4-7

Es wurden Tinten wie in Beispiel B beschrieben (Pigmentrot 122 im Mahlgut) hergestellt, wobei aber DHD zu 0,30 Gew.-% (Beispiel 4), 0,50 Gew.-% (Beispiel 5), 1,0 Gew.-% (Beispiel 6) und 2,0 Gew.-% (Beispiel 7) zugegeben wurde. Abzüge, die mit diesen Tinten erzeugt wurden, zeigten bei allen untersuchten Konzentrationen kein Aufbrechen.

Beispiele 8-9

Es wurden Tinten in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wobei aber anstelle von Pigmentschwarz 7 das Pigmentgelb 74 oder das angegebene Cyanpigment eingesetzt wurde. Die mit diesen Tinten erzeugten Abzüge hatten eine ausgezeichnete Qualität, ohne daß sich irgendein Aufbrechen zeigte.

Charakterisierung der Tinte

Die in den Beispielen erzeugten Abzüge wurden bewertet, indem die optischen Dichten in drei Bereichen mit maximalen Tintenbedeckung mit einem Xwrite Photographic Densitometer vermessen und aus den erhaltenen Werten der Durchschnittswert gebildet wurde.

Die Wasserechtheit wurde bestimmt, indem eine Probe des Abzugs in Wasser über 5 Minuten eingetaucht und anschließend über 12 Stunden getrocknet wurde. Die optische Dichte wurde vor dem Eintauchen in das Wasser und nach dem Eintauchen in Wasser und anschließendem Trocknen gemessen. Die Wasserechtheit wird angegeben als Prozent erhaltene optische Dichte nach Eintauchen in Wasser und Trocknen.

Tabelle 1

Alle Beispiele werden in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle 1

Die Ergebnisse zeigen eine beträchtliche Steigerung bei der Wasserechtheit der Abzüge, insbesondere auf Glanzpapier und Glanzfilmen. Dieses Ergebnis erreicht man mit einer Verbindung, die eine Aldehydfunktionalität enthält, wie beispielsweise 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), Formaldehyd, Glutaraldehyd und dergleichen.

Claims (7)

1. Flüssige Tintenstrahltinte, umfassend einen Träger, ein Pigment und eine Verbindung mit einer aldehydfunktionalen Gruppe.

2. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, worin die Konzentration der Verbindung mit der aldehydfunktionalen Gruppe 0,2 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, ausmacht.

3. Tintenstrahltinte nach Anspruch 2, worin die Konzentration der Verbindung mit aldehydfunktionaler Gruppe 1,0 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, ausmacht.

4. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, worin die Verbindung mit aldehydfunktionaler Gruppen ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Formaldehyd, Glutaraldehyd und 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan.

5. Flüssige Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, worin das Pigment ausgewählt ist aus Pigmentschwarz Nr. 7, Pigmentrot Nr. 122, Pigmentgelb Nr. 74 und einem verbrückten Aluminiumphthalocyaninpigment.

6. Flüssige Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, worin das Pigment ausgewählt ist aus Black Pearls 880, Chinacridonmagenta, Hansa Brilliant Gelb und Bis(phthalocyanylalumino)tetraphenyldisiloxan.

7. Tintenstrahldruckverfahren, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellung eines Tintenstrahldruckers, der mit digitalen Datensignalen arbeitet;
Beladen des Druckers mit Tinten-aufnehmenden Substraten;
Beladen des Druckers mit einer Tintenstrahltinte, die einen Träger, ein Pigment und eine Tintenstrahltinte wie in Anspruch 1 beansprucht, umfaßt; und
Bedrucken des Tinten-aufnehmenden Substrates entsprechend den eingegebenen digitalen Datensignalen.