DE19849751A1 - Wischfestigkeit und schnelle Trocknungszeiten von Makromolekülchromophoren enthaltenden Tinten - Google Patents

Wischfestigkeit und schnelle Trocknungszeiten von Makromolekülchromophoren enthaltenden Tinten

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahltinten und insbesondere Tintenstrahltinten, die oberflächenbehandelte Pigmente als das Farbmittel benutzen.
Thermische Tintenstrahldrucker stellen eine kostengünstige, qualitativ hochwertige und vergleichsweise geräuschfreie Option gegenüber anderen Druckern dar, die gewöhnlicherweise zusammen mit Computern verwendet werden. Solche Drucker verwenden ein Widerstandselement in einer Kammer, die mit einem Ausgang für Tinte versehen ist, die von einem Verteilerkanal eintritt. Der Verteilerkanal ist mit einem Vorratsbehälter zum Aufbewahren der Tinte verbunden. Eine Vielzahl derartiger Widerstandselemente bildet ein Muster in einem Druckkopf. Dieses Muster wird als Grundelement bezeichnet. Ein jedes der Widerstandselemente schließt sich mit einer Düse in einer Düsenplatte zusammen, durch die Tinte auf ein Druckmedium ausgestoßen wird. Der gesamte Aufbau von Druckkopf und Vorratsgefäß umfaßt einen Tintenstrahlstift.
Beim Betrieb ist ein jedes Widerstandselement durch eine Leiterbahn mit einem Mikroprozessor verbunden, wobei stromführende Signale ein oder mehrere ausgewählte Elemente zum Erhitzen bringt. Das Erhitzen erzeugt eine Tintenblase in der Kammer, die durch die Düse zum Druckmedium ausgestoßen wird. Das Abschießen einer Vielzahl derartiger Widerstandselemente, in einer besonderen Reihenfolge in einem gegebenen Grundelement, bildet alphanumerische Zeichen, führt zum Ausfüllen von Flächen und sieht weitere Druckmöglichkeiten auf dem Medium vor.
Tintenstrahltinten, die beim thermischen Tintenstrahldrucken verwendet werden, umfassen typischerweise ein Farbmittel und ein Vehikel, wobei das Vehikel oft Wasser und andere Flüssigkeiten mit vergleichsweise geringer Oberflächenspannung enthält.
Die engen Toleranzen der Düsen (typischerweise 50 mm) machen es erforderlich, daß die Tinte die Düsen nicht verstopft. Weiterhin kann das wiederholte Feuern der Widerstandselemente, die ein etwa 10-millionenfaches Abfeuern während der Lebenszeit einer Tintenkartusche widerstehen müssen, zum Verschmutzen des Widerstandselements führen. Der Begriff für diese Art des Verschmutzens ist Kogation. Die Tintenzusammensetzung muß in der Lage sein, mit dem Druckmedium, insbesondere Papier, in Wechselwirkung zu treten, um in es ohne übermäßiges Ausbreiten einzudringen. Schließlich sollte die Tintenzusammensetzung auf Papier wischfest und wasserfest sein.
Viele Tinten besitzen ein oder mehrere der vorerwähnten Eigenschaften. Wenige Tintenzusammensetzungen besitzen jedoch all diese Eigenschaften, da eine Verbesserung einer Eigenschaft oft zur Verschlechterung einer anderen führt. Somit stellen kommerziell verwendete Tinten einen Kompromiß bei dem Versuch dar, eine Tinte zu schaffen, die wenigstens eine adäquate Leistung hinsichtlich einer jeden der vorerwähnten Eigenschaften zeigt.
Entsprechend werden weiter Untersuchungen angestellt, um Tintenformulierungen zu entwickeln, die verbesserte Eigenschaften aufweisen, wie verringerte Kogation und verringerte Krustenbildung (d. h. verbessertes Abkappen (englisch: "decap"). Weitere Eigenschaften, die verbessert werden sollen, schließen hohe Kantenschärfe, hohe optische Dichte, schnelle Trocknungszeiten, gute Wasserechtheit und gute Wischfestigkeit ein, dies alles, ohne die Leistung bei anderen erforderlichen Eigenschaften zu opfern.
Die neuesten Entwicklungen bei Tintenstrahltinten weisen eingebaute Pigmente anstelle der früheren mit Wasser mischbaren Farbstoffe auf. Pigmente sind jedoch per definitionem nicht mit Wasser mischbar und erfordern die Anwesenheit eines Dispersionsmittels. Weitere Untersuchungen betreffend die Verwendung von Pigmenten haben gezeigt, daß die Oberflächenbehandlung der Pigmente, um entweder anionische oder kationische funktionelle Gruppen auf der Oberfläche zu bilden, einen Makromolekülchromophoren (MMC) vorsieht, der wasserlöslich ist und somit das Erfordernis für ein Dispersionsmittel beseitigt.
Es werden weiterhin Untersuchungen durchgeführt betreffend die Verwendung von Pigmenten, die behandelt worden sind, um mit Wasser mischbar zu sein, die aber die meisten, wenn nicht alle, der vorerwähnten erwünschten Eigenschaften besitzen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, eine Tinte für thermische Tintenstrahldrucker vorzusehen, welche Pigmente umfaßt, die behandelt worden sind, um mit Wasser mischbar zu sein, die aber die meisten, wenn nicht alle, der vorerwähnten erwünschten Eigenschaften besitzen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Tinte für Tintenstrahldrucker nach dem Hauptanspruch. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Verfahrens zum Tintenstrahldrucken sowie eines Verfahrens zum Erhöhen der Wasserechtheit von Tintenstrahltinten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verfahren nach den beigefügten Ansprüchen 10 und 11.
Die Offenbarung der beigefügten Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wischfeste und schnelltrocknende Tinte vorgesehen, die MMCs und sowohl ionische oberflächenaktive Mittel als auch zwitterionische oberflächenaktive Mittel verwendet. Die Wischfestigkeit wird erhalten, indem ein ionisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird, das eine Ladung aufweist, die diejenigen des MMC entgegengesetzt ist. Das ionische oberflächenaktive Mittel liefert für die Tinte auch die Wasserechtheit. Das schnelle Trocknen wird durch Einbau der zwitterionischen, oder amphoterischen, oberflächenaktiven Mittel, wie ein Aminoxid, in die Tinte erreicht. Die Tinte der vorliegenden Erfindung umfaßt:
  • (a) ein Vehikel umfassend (1) 0 bis etwa 30 Gew.-% von wenigstens einem organischen Lösungsmittel und (2) etwa 1 bis 10 Gew.-% von wenigstens einem wasserlöslichen ionischen oberflächenaktiven Mittel mit einer ersten Polarität und (3) etwa 0,01 bis 20 Gew.-% von wenigstens einem zwitterionischen oberflächenaktiven Mittel;
  • (b) etwa 1 bis 20 Gew.-% von wenigstens einem chemisch modifizierten, wasserlöslichen Makromolekülchromophoren, der ein Pigment umfaßt mit funktionellen Gruppen einer zweiten Polarität, die entgegengesetzt zur ersten damit verbundenen Polarität ist; und
  • (c) das Restwasser
Im folgenden wird im Detail auf spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen, die die beste Art und Weise veranschaulichen, die von den Erfindern für das Ausführen der Erfindung ins Auge gefaßt wird. Alternative Ausführungsformen können auch kurz als anwendbar beschrieben sein.
Alle Konzentrationen werden hierin als Gewichtsprozente angegeben, sofern nicht anders angegeben. Die Reinheit aller Komponenten ist jene, die bei der normalen kommerziellen Anwendung für Tintenstrahltinten verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ionisches oberflächenaktives Mittel mit einer Ladung zusammen mit einem Makromolekülchromophoren (MMC) mit der entgegengesetzten Ladung verwendet. Das bedeutet, daß ein kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird in Verbindung mit einem anionischen MMC, während ein anionisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird zusammen mit einem kationischen MMC.
Wie oben angezeigt, bezeichnet der Begriff "Makromolekülchromophor" ein Pigment, dessen Oberfläche behandelt worden ist, um darauf funktionelle Gruppen vorzusehen. Ein anionisches MMC ist ein solcher, der ein Pigment umfaßt, das wenigstens teilweise mit Sulfonat- oder Carboxylatgruppen funktionalisiert worden ist, während ein kationischer MMC ein solcher ist, der ein Pigment umfaßt, das wenigstens teilweise mit Amnioniumgruppen funktionalisiert worden ist. Die wasserlöslichen Makromolekülchromophoren (MMCs) sind kommerziell erhältlich von Verkäufern von Farbmitteln wie Cabot Corp. und Orient Chemical.
Die kationischen oberflächenaktiven Mittel umfassen quartäre Ammoniumsalze mit der durch
angegebenen Formel, wo R1, R2, R3 und R4 Alkyle sind, die durch die Formeln:
R1 = -CH2)nCH3
R2 = -(CH2)mCH3
R3 = -(CH2)lCH3
R4 = -(CH2)kCH3,
dargestellt sind, wo k, l, m und n unabhängig ganze Zahlen innerhalb des Bereiches von 0 bis 25 sind. Zusätzlich können oberflächenaktive Mittel auf Phosphoniumbasis als kationische oberflächenaktive Mittel verwendet werden. Solche oberflächenaktiven Mittel auf Phophoniumbasis sind dargestellt durch die Formel
wo R1, R2 und R3 wie oben definiert sind.
Gegenionen zu der (quartären) Ammoniumionspezies schließen ein, sind aber darauf nicht beschränkt, Halogenid-, Sulfat-, Nitrat-, Phosphat-, Sulfonat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Methylbenzolsulfonat-, Hexafluorphosphonat-, Hexafluorphosphat-, Phosphen-, Phenolat-, Wolframat-, Molybdat- und Silikationen.
Die anionischen oberflächenaktiven Mittel umfassen Sulfonate und Carboxylate, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die umfaßt
wo R1 und R2 Alkyle sind, die durch die Formeln
R1 = -(CH2)nCH3
R2 = -(CH2)mCH3
dargestellt sind, wo m und n unabhängig ganze Zahlen innerhalb des Bereichs von 10 bis 25 sind.
Gegenionen der obigen Anionen schließen ein, sind aber darauf nicht beschränkt, all die oben abgeleiteten Ammoniumionen, wie Dimethylammonium-, Trimethylammonium-, Dipropylammonium- und Tetramethylammoniumionen.
Zusätzliche oberflächenaktive Mittel schließen ein oberflächenaktive Mittel, die Bolaformen enthalten (oberflächenaktive Mittel, die zwei kationische Stellen enthalten):
wo p eine ganze Zahl ist innerhalb des Bereichs von 6 bis 25.
Die Konzentration des/der oberflächenaktiven Mittel(s) in der Tinte reicht von etwa 0,1 bis 10 Gew.-% und bevorzugterweise von etwa 0,2 bis 5 Gew.-%.
Die Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung umfaßt weiter zwitterionische oberflächenaktive Mittel, wie Aminoxide mit der Formel
R-N⁺(CH3)2O⁻,
wo R entweder eine gesättigte oder eine ungesättigte Alkylgruppe mit einer Kettenlänge zwischen 8 und 25 Kohlenstoffatomen ist.
Die zwitterionischen oberflächenaktiven Mittel liegen innerhalb eines Konzentrationsbereiches von 0,01 bis 20 Gew.-% vor und bevorzugterweise innerhalb eines Bereiches von etwa 0,2 bis 1 Gew.-%.
Beispiele von Aminoxiden, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden können, schließen ein N,N-Dimethyl-N-(Z-9-octadecenyl)-N- aminoxid (OOAO), N,N-Dimethyl-N-dodecylaminoxid (NDAO), Isostearamidpropyl­ aminoxid; Isostearamidopropylmorpholinoxid; Lauraminoxid; Myristaminoxid; Cetaminoxid; Minkamidopropylaminoxid; Oleamidopropylaminoxid; Oleyldimethylaminoxid; Olivamido­ propylaminoxid; Stearaminoxid; Sesamidopropylaminoxid und Weizenkeimamido­ propylaminoxid (engl.: "wheat germ amidopropylamine oxide").
Andere zwitterionische oberflächenaktive Mittel, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen die Betaine ein, die die Formel aufweisen:
wo R1, R2 und R3 jeweils im Bereich von 10 bis 23 Kohlenstoffatomen sind. R1, R2 und R3 sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe, die Alkyle, Alkenyle, Alkyne, Aryle und Arene umfaßt.
Bei der Formulierung der Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Ko-Lösungsmittel im Vehikel verwendet werden. Diese Ko-Vehikel sind im wesentlichen mit Wasser mischbar. Klassen von Ko-Lösungsmittel, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen ein, sind aber nicht darauf beschränkt, aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glykolether, Poly(glykol)ether, Caprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige Alkohole. Beispiele von bei der Ausführung dieser Erfindung verwendeten Verbindungen schließen ein, sind aber nicht darauf beschränkt, primäre aliphatische Alkohle mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohle mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,2-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,ω-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, Poly(ethylenglykol)alkylether, höhere Homologe von Poly(ethylenglykol)alkylethern, Poly(propylenglykol)alkylether, höhere Homologe von Poly(propylenglykol)alkylethern, N-Alkylcaprolactame, unsubstituierte Caprolactame, substituierte Formamide, unsubstituierte Formamide, substituierte Acetamide und unsubstituierte Acetamide. Spezifische Beispiele von Ko-Lösungsmitteln, die bevorzugterweise bei der Ausführung dieser Erfindung verwendet werden, schließen ein, sind aber darauf nicht beschränkt, N-Methylpyrrolidon, 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, Diethylenglykol, 1,3-(2-Methyl)-propandiol, 1,3,5-(2-Methyl)-pentantriol, Tetramethylensulfon, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Glyzerin und 1,2-Alkyldiole. Die Ko- Lösungsmittelkonzentration kann von 0 bis etwa 30 Gew.-% reichen, wobei 3 bis 15 Gew.-% bevorzugt sind.
Die folgenden Pigmente sind bei der Ausführung der Erfindung nützlich; diese Liste soll jedoch nicht die Erfindung beschränken. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von BASF: Paliogen® Orange, Heliogen® Blau L 6901F, Heliogen® Blau NBD 7010, Meliogen® Blau K 7090, Heliogen® Blau L 7101F, Paliogen® Blau L 6470, Hefiogen® Grün K8683 und Heliogen® Grün L 9140. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Cabot: Monarch® 1400, Monarch® 1300, Monarch® 1100, Monarch® 1000, Monarch® 900, Monarch® 880, Monarch® 800 und Monarch® 700. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Ciba-Geigy: Chromophtal® Gelb 3G, Chromophtal® Gelb GR, Chromophtal® Gelb 8G Igrazin® Gelb 5GT, Igralite® Rubin 4BL, Monastral® Magenta, Monastral® Scharlachrot, Monastral® Violett R, Monastral® Rot B und Monastral® Violett-kastanienbraun B. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Columbian: Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 und Raven 3500. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Degussa: Farbe Scharz FW 200, Farbe Schwarz FW 2, Farbe Schwarz FW 2V, Farbe Schwarz FW 1, Farbe Schwarz FW 18, Farbe Schwarz S 160, Farbe Schwarz S 170, Spezialschwarz 6, Spezialschwarz 5, Spezialschwarz 4A, Spezialschwarz 4, Printex U, Printex V, Printex 140U und Printex 140V. Das folgende Pigment ist erhältlich von DuPont: Tipure® R-101. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Heubach: Dalaniar® Gelb YT-858-D und Heucophthal® Blau G XBT- 583D. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Hoechst: Permanentgelb GR, Permanentgelb G, Permanentgelb DHG, Permanentgelb NCG-71, Permanentgelb GG, Hansa Gelb RA, Hansa Brillantgelb 5GX-02, Hansa Gelb-X, Novoperm® Gelb HR, Novoperm® Gelb FGL, Hansa Brillantgelb 10GX, Pernianentgelb G3R-01, Hostaperri® Gelb H4G, Hostaperm® Gelb H3G, Hostaperni® Orange GR, Hostaperni® Scharlachrot GO und Permanentrubin F6B. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Mobay: QuindoGR Magenta, Indofast® Brillantscharlachrot, Quindo® Rot R6700, Quindo® Rot R6713 und Indofast® Violett. Die folgenden Pigmente sind erhältlich von Sun Chem: L74-1357 Gelb, L75-1331 Gelb und L75-2577 Gelb.
Für anionische Chromophoren schließen die Gegenionen alle Alkalimetallionen und Erdalkalimetallionen ein, ebenso wie sowohl substituierte als auch unsubstiuierte Ammoniumionen. Für kationische Chromophoren schließen geeignete Gengenionen alle Halogenid-, Sulfat-, Nitrat-, Phosphat-, Sulfonat-, Carboxylat-, Carbonat-, Bicarbonat-, Borat-, Tetraborat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Methylbenzolsulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Hexafluorphosphonat-, Phosphen-, Phenolat-, Perchlorat-, Wolftamat-, Molybdat- und Silikationen ein.
Es wird anerkannt, daß es nachteilige Wechselwirkungen, wie Präzipitation, zwischen Gegenionen für das ionische oberflächenaktive Mittel und Gegenionen für den MMC geben kann. Es wird jedoch erachtet, daß der Fachmann das erforderliche Wissen hat, das ihn in die Lage versetzen wird, Tinten durch geeignete Auswahl von Gegenionen, die nicht solche unerwünschten nachteiligen Wechselwirkungen zeigen, zu formulieren.
Die Konzentration des MMC liegt innerhalb des Bereichs von etwa 0,1 bis 20 Gew.-% und, bevorzugterweise, innerhalb des Bereiches von etwa 0,5 bis 10 Gew.-%.
Ein bevorzugtes Pigment ist ein funktionalisiertes graphitähnliches (kohlenstoffschwarzes) Partikel mit einem mittleren Durchmesser, der von etwa 0,005 bis 12 µm reicht. Farbmittel dieses Typs entstehen aus chemischen Reaktionen, bei denen lösungsmittelzugängliche funktionelle Gruppen derivatisiert werden, um Solubilisierungsgruppen vorzusehen, die das Farbmittel in Wasser löslich machen. Der resultierende Makromolekülchromophor (MMC) ist wasserlöslich, wobei seine Löslichkeit ähnlich derjenigen von gutbekannten und kommerziell verwendeten wasserlöslichen sauren und basischen Farbstoffen ist. Derartige MMCs sind erhältlich von z. B. Cabot Corp. und Orient Chemical, wie oben angegeben.
Eine typische Formulierung für eine bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung nützliche Tinte schließt wenigstens ein zwitterionisches oberflächenaktives Mittel, wie ein Aminoxid (etwa 0,2 bis 1 Gew.-%), wenigstens ein wasserlösliches ionisches oberflächenaktives Mittel (etwa 0,2 bis 5 Gew.-%), wenigstens ein Lösungsmittel und/oder wenigstens ein Ko- Lösungsmittel (etwa 3 bis 15 Gew.-%), einen Makromolekülchromophoren (etwa 0,5 bis 10 Gew.-%) und Wasser ein.
Bei der Herstellung der Tinte werden die oben erwähnten Bestandteile zusammengegeben und mechanisch gerührt oder durch Beschallung unter Verwendung geringer Energie gemischt.
In Übereinstimmung mit den Erfordernissen dieser Erfindung können verschiedene Zusätze in der Tinte verwendet werden, um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung für spezifische Anwendungen zu optimieren. Zum Beispiel ist es den Fachleuten gut bekannt, daß Biozide in der Tintenzusammensetzung verwendet werden können, um Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern, Maskierungsmittel, wie EDTA, können enthalten sein, um nachteilige Wirkungen von Schwermetallverunreinigungen zu beseitigen, und Pufferlösungen können verwendet werden, um den pH der Tinte zu kontrollieren. Andere bekannte Zusätze, wie Viskositätsmodifizierungsmittel und andere Acryl- oder Nicht-Acrylpolymere, können hinzugesetzt werden, um verschiedene Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen wie erwünscht zu verbessern.
Die Wischfestigkeit von Tinten der vorliegenden Erfindung wird offensichtlich begründet durch eine Kombination von Coulomb- und spezifischen Wechselwirkungen für das Hydrophobe (die Kohlenwasserstoffdoppelschwänze der ionischen oberflächenaktiven Mittel). Zuerst zieht der MMC das hydrophobe Anion durch weitreichende Coulomb-Kräfte an. (Ein anionischer MMC zieht auch kationische oberflächenaktive Mittel durch weitreichende Coulomb-Kräfte an.) Diese Anziehung ist schnell und erfolgt nach dem Mischen. Nach einer kurzen Induktionszeit arrangiert die Spezies des doppelschwänzigen oberflächenaktiven Mittels ihren hydrophoben Anteil so, daß kurzreichende (van der Waals- oder spezifische Kräfte) wirken können. Bei einem geladenen MMC ist die wirksame Ladung durch einige selektive Ionen auf der MMC-Oberfläche verringert und wird somit in diesen Regionen zwitterionisch, d. h., er besitzt eine Nettonulladung. Da die Coulomb-Abstoßung verringert ist, erfolgt die Annäherung von anderen MMCs häufiger und die Gesamtstabilität bei Abwesenheit von wäßriger Lösung wird verringert. Beim Drucken auf eine Medienoberfläche werden sich die Anziehung von Dipolen und die Ion-Dipol- Wechselwirkungen erhöhen und es wird unvermeidlich zu einem Quervernetzen mit MMC- Flecken bei reduzierter Ladung kommen. Dies kann die Wischfestigkeit erklären.
Das zwitterionische oberflächenaktive Mittel bedingt offensichtlich die Wasserechtheit. Das kationische oberflächenaktive Mittel bedingt die Wischfestigkeit und das schnelle Trocknen.
Beispiele
Bei der Suche nach wischfesten, schnelltrocknenden schwarzen Tinten haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gefunden, daß die folgenden Zusammensetzungen außergewöhnlich gute Wischfestigkeit und viel bessere Trocknungszeiten ergeben als bisher gesehen:
Die optischen Dichten sind akzeptabel, wenn gedruckt wird (wenigstens OD 1,1) und diese Formulierung der Erfindung sieht die erforderliche Wasserechtheit und Wischfestigkeit vor, um ein akzeptables Produkt zu ergeben.
Anfangs fanden die Anmelder mit dem vollständig carboxylierten MMC, daß sich ein Präzipitat nach dem Mischen bildete, das bei Rühren nach 5 bis 10 Minuten in Lösung ging.
Die Tinte erschien extrem wasserecht (0 mOD Farbmitteltransfer) und wischfest (<100 mOD Farbmitteltransfer). Sie schien auch extrem schnell zu trocknen (<10 Sekunden nach Drucken).
Ein Test auf Wischfestigkeit wurde durchgeführt. Der Wischfestigkeitstest mißt die Menge an Farbstofftransfer von einer bedruckten Fläche mit einem Farbmarkierungsstift ("Marker"). Es wurden sowohl fluoreszierende als auch nicht fluoreszierende gelbe Farbmarkierungsstifte der Marke Sanford verwendet. Der Test wurde durchgeführt, indem ein Farbmarkierungsstift über eine Vielzahl von gedruckten Balken nach einer bestimmten Zeit, hier beispielsweise 5 Minuten nach dem Drucken, geführt wurde. Ein zweifacher Strich bezeichnet, daß der Farbmarkierungsstift zweifach über die gleiche Fläche geführt wurde.
Es wurde die optische Dichte zwischen den Balken gemessen und mit derjenigen von soliden ausgefüllten Blöcken verglichen. Die Menge an Farbmitteltransfer wird ausgedrückt in millioptischen Dichteeinheiten (mOD). Ein Transfer im Bereich von 300 bis 800 mOD wird als nicht wischfest betrachtet.
Tabelle I unten verweist auf die Ergebnisse des Wischfestigkeitstests, der mit der Tinte von Beispiel 1 durchgefährt wurde, wohingegen Tabelle II unten auf die Ergebnisse des Wischfestigkeitstests hinweist, der mit der Tinte von Beispiel 2 durchgeführt wurde.
Tabelle I
Tabelle II
Aus Tabelle I und Tabelle II ist ersichtlich, daß beide Tinten (Beispiel 1 und Beispiel 2) einen hohen Grad an Wischfestigkeit zeigen. Diese Tinten zeigen auch eine ausgezeichnete Abschmutzkontrolle.
Man erwartet, daß die Tintenzusammensetzungen der Erfindung bei Tinten für thermische Tintenstrahldrucker Anwendung finden, insbesondere dort, wo verbesserte Tinteneigenschaften wie hohe Kantenschärfe, hohe optische Dichte, schnelle Trocknungszeiten, Wasserechtheit und Wischfestigkeit erwünscht sind.
Somit wurde eine Tinte für thermische Tintenstrahldrucker offenbart, die wenigstens ein ionisches oberflächenaktives Mittel und wenigstens ein zwitterionisches oberflächenaktives Mittel in Verbindung mit einem Makromolekülchromophoren umfaßt. Es wird für die Fachleute augenscheinlich sein, daß verschiedene offensichtliche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können; all derartige Änderungen und Modifikationen werden als in den Umfang dieser Erfindung fallend betrachtet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Beispielen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (11)

1. Tinte für thermische Tintenstrahldrucker umfassend:
  • (a) ein Vehikel umfassend (1) 0 bis etwa 30 Gew.-% von wenigstens einem organischen Lösungsmittel und (2) etwa 0,1 bis 10 Gew.-% von wenigstens einem wasserlöslichen ionischen oberflächenaktiven Mittel, das eine erste Polarität aufweist, und (3) etwa 0,01 bis 20 Gew.-% von wenigstens einem zwitterionischen oberflächenaktiven Mittel;
  • (b) etwa 1 bis 20 Gew.-% von wenigstens einem chemisch modifizierten wasserlöslichen Makromolekülchromophoren, der ein Pigment umfaßt mit funktionellen Gruppen einer zweiten Polarität, die entgegengesetzt zur ersten damit verbundenen Polarität ist; und
  • (c) das Restwasser
2. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, die aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glykolether, Poly(glykol)ether, Caprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige Alkohole umfaßt.
3. Tintenstrahltinte nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, die primäre aliphatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,2-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,ω-Alkohole mit 30 Kohlenstoffen oder weniger, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykol­ alkylether, Poly(ethylenglycol)alkylether, höhere Homologe von Poly(ethylenglykol)- alkylethern, Poly(propylenglykol)alkylether, höhere Homolge von Poly(propylenglykol)- alkylethern, N-Alkyl-Caprolactame, unsubstituierte Caprolactame, substituierte Formamide, unsubstituierte Formamide, substituierte Acetamide und unsubstituierte Acetamide.
4. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, wobei der Makromolekülchromophor anionisch ist und das wenigstens eine ionische wasserlösliche oberflächenaktive Mittel kationisch ist und ausgewählt ist aus der Gruppe, die
umfaßt,
wobei R1, R2, R3 und R4 Alkyle sind, die dargestellt sind durch die Formeln
R1 = -(CH2)nCH3
R2 = -(CH2)mCH3
R3 = -(CH2)lCH3
R4 = -(CH2)kCH3,
wobei k, l, m und n ganze Zahlen unabhängig voneinander innerhalb des Bereichs von 0 bis 25 sind und wobei p im Bereich von 6 bis 25 ist.
5. Tintenstrahltinte nach Anspruch 4, wobei das kationische oberflächenaktive Mittel damit verbundene Gegenmittel aufweist und die Gegenionen ausgewählt sind aus der Gruppe, die Halogenid-, Sulfat-, Nitrat-, Phosphat-, Sulfonat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Methylbenzensulfonat-, Hexafluorphosphonat-, Hexafluorphos­ phat-, Phosphen-, Penolat-, Wolframat-, Molybdat- und Silikationen umfaßt.
6. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, wobei der Makromolekülchromophor kationisch ist und das wenigstens eine ionische wasserlösliche oberflächenaktive Mittel anionisch ist und ausgewählt ist aus der Gruppe, die
umfaßt, wobei R1 und R2 Alkyle sind, die durch die Formeln
R1 = -(CH2)nCH3
R2 = -(CH2)mCH3
dargestellt sind, wobei m und n unabhängig ganze Zahlen innerhalb des Bereichs von 10 bis 25 sind.
7. Tintenstrahltinte nach Anspruch 6, wobei das anionische oberflächenaktive Mittel damit verbundene Gegenionen aufweist und die Gegenionen ausgewählt sind aus der Gruppe, die Ammoniumionen umfaßt.
8. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, wobei das zwitterionische oberflächenaktive Mittel im wesentlichen aus einem Mitglied besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die (a) ein Aminoxid, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die
R-N⁺(CH3)2O⁻
umfaßt, wo R entweder eine gesättigte oder nicht gesättigte Alkylgruppe mit einer Kettenlänge zwischen 8 und 25 Kohlenstoffatomen ist, und (b) ein Betain umfaßt, das die Formel
aufweist, worin R1, R2 und R3 jeweils im Bereich von 10 bis 23 Kohlenstoffatomen sind und wo R1, R2 und R3 ausgewählt sind aus der Gruppe, die Alkyle, Alkenyle, Alkyne, Aryle und Arene umfaßt.
9. Tintenstrahltinte nach Anspruch 1, wobei das Pigment ausgewählt ist aus der Gruppe, die schwarze, zyane, gelbe und magenta-farbene Pigmente umfaßt.
10. Verfahren zum Tintenstrahldrucken umfassend Drucken mit der Tintenstrahltinte nach Anspruch 1 auf ein Medium.
11. Verfahren zum Erhöhen der Wasserechtheit in einer Tintenstrahltinte, welches umfaßt:
  • (a) Vorsehen von wenigstens einem Makromolekülchromophoren, der das Pigment nach Anspruch 1 umfaßt mit funktionellen Gruppen, die die erste damit verbundene Polarität aufweisen; und
  • (b) Kombinieren von etwa 1 bis 20 Gew.-% des Pigmentes mit dem Vehikel und Wasser.
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