DE19908987A1 - Wasserfreie Drucktinte - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserfreie Drucktinte, enthaltend einen Dispersionsfarbstoff, gelöst in N-Methylpyrrolidon, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in Ink-Jet-Druckverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserfreie Drucktinte, die einen Dispersionsfarbstoff gelöst in N-Methylpyrrolidon enthält.

Digitale Drucktechniken werden in Zukunft sowohl im textilen als auch im nichttextilen Bereich eine immer größere Bedeutung erlangen. Dabei werden insbesondere synthetische Substrate, wie beispielsweise Polyester, weltweit eine dominierende Rolle spielen.

Zum Färben und Bedrucken von Polyester sind Dispersionfarbstoffe geeignet, die wasserunlöslich sind und deshalb nur unter Schwierigkeiten in die üblicherweise wäßrigen Drucktinten eingebracht werden können. Auf dem Markt sind bereits Drucktinten in Form wäßriger Dispersionen erhältlich, die aber aufgrund ihrer Instabilität zum Absetzen und Separieren und damit zum Verstopfen der Druckdüsen neigen. Im übrigen haben dispergierte Farbstoffpartikel bzw. -kristalle eine stark abrasive Wirkung, die zu einem frühzeitigen Verschleiß der nur wenige Mikron messenden Druckdüsen führen können.

Die Schriften GB-A 2,312,433, GB-A 2,312,434 und GB 2,312,435 umfassen unter anderem Drucktinten, die Dispersionsfarbstoffe gelöst in organischen Lösungsmitteln enthalten, wobei aber nähere Beschreibungen fehlen. Als organische Lösungsmittel sind allgemein Ketone, Alkanole, aliphatische Kohlen­ wasserstoffe, Ester, Ether, Amide oder Mischungen davon angeführt. Die Verwendung von N-Methylpyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel ist dagegen nur in Mischung mit Wasser offenbart. Solche NMP/Wasser-Mischungen haben aber den Nachteil, daß für ausreichend farbstarke Tinten, ein Teil des Dispersionsfarb­ stoffs im Wasseranteil dispergiert werden muß. Damit stellen sich aber wieder die oben beschriebenen Nachteile ein.

Aus JP 62039665 ist eine Drucktinte bekannt, die einen Dispersionsfarbstoff, ein nichtionisches Tensid und ein organisches Lösungsmitel enthält. Allerdings haben Tenside grundsätzlich den Nachteil, die gewünschte und angestrebte hohe Oberflächenspannung der Drucktinte, die in der Regel bei 40 mN/m liegen soll, zu reduzieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, Drucktinten zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß N-Methylpyrrolidon als Lösungsmittel für wasserfreie Drucktinten zu hervorragenden Ergebnissen führt. Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine wasserfreie Drucktinte enthaltend einen Dispersionsfarbstoff gelöst in N-Methylpyrrolidon.

Die erfindungsgemäßen Drucktinten enthalten den Dispersionsfarbstoff bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Drucktinte. Besonders bevorzugt sind 0,5 bis 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Drucktinte.

Als Dispersionsfarbstoffe kommen alle dem Fachmann zum Färben und Bedrucken von Polyester geläufigen Dispersionsfarbstoffe in Betracht. In der Regel handelt es sich dabei um Azo-, Anthrachinon-, Methin-, Chinophthalon-, Napthalimid-, Naphthochinon- oder Nitrofarbstoffe, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 10, Seite 155 ff. beschrieben sind. Bevorzugte Dispersionsfarbstoffe zum Einsatz in den erfindungsgemäßen Drucktinten sind beispielsweise C.l. Disperse Yellow 1 14, C.I. Disperse Orange 73, C.I. Disperse Red 167-1, C.I. Disperse Violet 77, C.I. Disperse Blue 287, C.I. Disperse Blue 731 C.I. Disperse Navy Blue 79-1 oder auch die Farbstoffe, die den Handelsprodukten Dianix® Rot S-4 G und Dianix® Rubin AD-B zugrunde liegen (Dianix® ist eine eingetragene Marke der Firma DyStar Textilfarben GmbH & Co. Deutschland KG). Die Dispersionsfarbstoffe können allein oder in Mischung untereinander eingesetzt werden. Werden mehrere Dispersionsfarbstoffe eingesetzt, so ist ihr Mengenverhältnis untereinander unkritisch und richtet sich allein nach dem gewünschten Farbton.

Die Verwendung weiterer organischer Lösungsmittel neben N-Methylpyrrolidon in den erfindungsgemäßen Drucktinten bringt in der Regel keine Vorteile, kann aber gewünschtenfalls erfolgen. Beispiele für weitere Lösungsmittel, die zugesetzt werden können, sind neben den in der GB-A 2312433 genannten, insbesondere ein- und zweiwertige Alkohole, wie Ethylenglykol, Triethylenglykol oder Thiodiethylalkohol, sowie Gyzerin und ε-Caprolactam. Die Mengen, in denen diese weiteren organischen Lösungsmittel eingesetzt werden, ergeben sich in der Regel aus den jeweiligen technischen Umständen und betragen bezogen auf N- Methylpyrrolidon beispielsweise 0 bis 10, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%.

Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Drucktinten in Ink-Jet-Verfahren kann es notwendig sein, die rheologischen Eigenschaften der Tinten zu modifizieren. Normalerweise sind nämlich je nach Ink-Jet-Technologie, d. h. je nach Druckkopfkonstitution bzw. -spezifikation, unterschiedliche Viskositäten erforderlich. So sind beispielsweise für das "Bubble-jet"-verfahren Viskositäten von 3,0 bis 5,0 mP.as bevorzugt, dagegen bei der Piezo-Technologie Viskositäten von 6,0 bis 25 mPa.s, besonders bevorzugt von 10 bis 20 mPas. Zur Einstellung der erforderlichen Viskosität können den erfindungsgemäßen Drucktinten viskositätsregulierende Hilfsmittel zugesetzt werden, die den gewünschten Effekt ergeben. Geeignete Hilfsmittel sind insbesondere solche, die auf das Löseverhalten der Tinte bezüglich des Farbstoffs, sowie auf die Oberflächenspannung der Tinte keinen oder einen möglichst geringen Einfluß haben. Beispiele sind Polymere wie Polyvinylalkohol, Methylcellulose und insbesondere Polyvinylpyrrolidon.

Die genannten viskositätsregulierenden Hilfsmittel werden in Mengen eingesetzt, die die erforderliche Viskosität einstellen. Normalerweise sind dies Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Drucktinte.

Darüberhinaus können die erfindungsgemäßen Drucktinten noch weitere übliche Hilfsmittel enthalten. Dazu gehören beispielsweise Konservierungsmittel, Lichtschutzmittel, Entschäumer, sowie weitere Hilfsmittel, die dem Fachmann bekannt sind. Die genannten Hilfsmittel können in den üblichen, dem Fachmann ebenfalls bekannten Mengen eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Drucktinten können beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß der Dispersionfarbstoff in der gewünschten Konzentration in N- Methylpyrrolidon gelöst und gegebenenfalls die erforderlichen Mengen an Hilfsmitteln zugegeben werden.

Die erfindungsgemäßen Drucktinten eignen sich in hervorragender Weise zur Verwendung in Ink-Jet-Druckverfahren. Diese Druckverfahren sind an sich bekannt und erfolgen im allgemeinen so, daß die Drucktinte durch eine geeignete Zuleitung zu einem Tintenstrahl-Druckkopf geführt wird und in kleinen Tröpfchen auf das Substrat gesprüht wird. Der Tintenausstoß erfolgt dabei vorzugsweise über einen piezoelektrischen Kristall, wobei die Tröpfchen aus einer oder mehreren kleinen Düsen gezielt auf das Substrat, das erfindungsgemäß insbesondere aus Polyester, aber auch aus Cellulose-Acetat (CA) oder Cellulose- Triacetat (CTA) besteht, geschossen werden. Durch elektronische Aussteuerung der Düsen werden die einzelnen Tröpfchen auf dem Substrat zu Schriftzeichen oder Mustern zusammengefaßt. Die verwendeten Tintenstrahl-Druckköpfe sind bevorzugt Keramik-Druckköpfe.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Drucktinten bei dem genannten Verfahren, fällt der Dispersionsfarbstoff während des Trocknungsprozesses auf dem Substrat wieder aus und kann durch dem Fachmann an sich bekannte Fixierverfahren in dem Substrat dauerhaft und echt fixiert werden.

Beispiel 1

Durch Mischen der Bestandteile wird eine Drucktinte aus 6 Gew.-% des Farbstoffes C.I. Disperse Red 167 : 1, 83 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und 1 l Gew.-% Polyvinyl-Pyrrolidon hergestellt.
Es resultiert eine rote Drucktinte mit einer Viskosität von 17,8 mPa.s und einer Oberflächenspannung von 44,5 mN/m, die sich hervorragend für das Ink-Jet- Verfahren eignet.

Beispiel 2

Durch Mischen der Bestandteile wird eine Drucktinte aus 6 Gew.-% des Farbstoffes C.I. Disperse Yellow 114, 83,6 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und 10,4 Gew.-% Polyvinyl-Pyrrolidon hergestellt.
Es resultiert eine gelbe Drucktinte mit einer Viskosität von 14,8 mPa.s und einer Oberflächenspannung von 44,1 mN/m, die sich hervorragend für das Ink-Jet- Verfahren eignet.

Beispiel 3

Durch Mischen der Bestandteile wird eine Drucktinte aus 4 Gew.-% des Farbstoffes C.I. Disperse Blue 79 : 1, 1,5 Gew.-% des Farbstoffes C.I. Disperse Orange 73, 0,5 Gew.-% des Farbstoffes C.I. Disperse Red 167 : 1, 84,0 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und 10,0 Gew.-% Polyvinyl-Pyrrolidon hergestellt.
Es resultiert eine schwarze Drucktinte mit einer Viskosität von 15,5 mPa.s und einer Oberflächenspannung von 44,0 mN/m, die sich hervorragend für das Ink- Jet-Verfahren eignet.

Die Beispiele 4 bis 10 der folgenden Tabelle können analog den Beispielen 1 bis 3 erhalten werden:

Tabelle

Beispiel 11

Ein Polyaster-Gewebe wird mit einer Lösung aus 16,00 g eines handelsüblichen Na-Alginates (z. B. Manutex F 700), 5,00 g eines handelsüblichen Stärkeethers (z. B. Monagum W), 2,00 g Zitronensäure (1 : 3 in Wasser gelöst), 1,00 g Calgon T neu, 0,20 g Mergal AT 30 Paste (1 : 9 gelöst) und 975,8 g kaltem E-Wasser imprägniert. Anschließend wird auf einem 2-Walzenfoulard zu 80% abge­ quetscht und bei 100°C während 5 Minuten getrocknet.
Auf dieses so vorbehandelte Gewebe wird die Drucktinte gemäß Beispiel 1 durch einen Piezo (DOD)-Ink-Jet-Drucker aufgebracht. Anschließend wird bei 100°C ca. 2 Minuten getrocknet und dann im Druckdampf bei 2,5 bar und 126°C für 20 bis 30 Minuten fixiert (alternativ kann auch im HT-Dampf bei 160-180°C für 7 bis 10 Minuten oder in der Heißluft bei 185-200°C für 40 bis 60 Sekunden fixiert werden).

Der Druck wird anschließend fertiggestellt durch Spülen mit kaltem und warmem (40°C) Wasser, reduktiver Behandlung bei 60-70°C mit 1-2,0 g/l, Na-Hydrosulfit, 1-2,0 g/l, Natronlauge 38°Bé und 0,5 g/l, eines nichtionogenen Tensids, anschließender Behandlung bei 70-80°C mit 2,0-3,0 g/l eines Fettsäure­ ethoxylates und nochmaligem Spülen mit warmem und kaltem Wasser und anschließender Trocknung.

Dieses Verfahren kann in gleicher Weise unter Verwendung der Drucktinten der Beispiele 2 bis 10 ausgeführt werden.

Claims (8)

1. Wasserfreie Drucktinte enthaltend einen Dispersionsfarbstoff gelöst in N- Methylpyrrolidon.

2. Drucktinte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Dispersionsfarbstoff in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% enthält.

3. Drucktinte gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Dispersionsfarbstoff in Mengen von 1 bis 6 Gew.-% enthält.

4. Drucktinte gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dispersionsfarbstoff C.I. Disperse Yellow 114, C.I. Disperse Orange 73, C.I. Disperse Red 167-1, C.I. Disperse Violet 77, C.I. Disperse Blue 287, C.I. Disperse Blue 73 oder C.I. Disperse Navy Blue 79-1 enthält.

5. Drucktinte gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein viskositätsregulierendes Hilfsmittel enthält.

6. Drucktinte gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das viskositätsregulierende Hilfsmittel Polyvinylpyrrolidon ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Drucktinte gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersionfarbstoff in der gewünschten Konzentration in N-Methylpyrrolidon gelöst und gegebenenfalls die erforderlichen Mengen an Hilfsmitteln zugegeben werden.

8. Verwendung einer Drucktinte gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 in Ink-Jet-Druckverfahren.