DE2258835A1

DE2258835A1 - Waessrige tinte fuer das ink-jetverfahren

Info

Publication number: DE2258835A1
Application number: DE19722258835
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Freytag; Klaus Dipl-Phys Dr Hoffmann; Rudolf Dr Meyer; Hans Dr Vetter
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1972-12-01
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1974-06-12
Also published as: SE389678B; GB1402047A; JPS5710149B2; JPS4997620A; US3889269A; FR2225948A5; BE807781A

Description

AGFA-GEVAERTAG

PATENTABTEILUNG

LEVERKUSEN

Hs/Schä 29. NQV. "972

Wässrige Tinte für das Ink-Jet-Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen durch Aufspritzen farbiger Tinten auf eine Unterlage und insbesondere betrifft die Erfindung wässrige Tinten, die für dieses Verfahren geeignet sind.

Aus der DT-AS 1 271 754 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels eines sehr feinen durch elektrische Signale _t modulierten Tintenstrahles auf eine bewegte Unterlage Informationen in Form von Raster oder auch Halbtonbildern ein- oder mehrfarbig aufgezeichnet werden können. Dieses Verfahren wird auch als Tintenspritzverfahren oder Ink-Jet-Verfahren bezeichnet. Die als Informationsvermittler dienende Flüssigkeit (Tinte) wird mit hohem Druck vorzugsweise zwischen 20 und 60 atü aus einer feinen Düse auf die Unterlage aufgespritzt. Der aus der Düse austretende Strahl zerfällt nach einer gewissen Strecke in diskrete Tropfen, die nach den oben beschriebenen Anordnungen gemäß der aufzuzeichnenden Information individuell auf die Unterlage geleitet werden oder aber abgelenkt werden. Es ist deshalb für die Qualität und Exaktheit der wiederzugebenden Information sehr wichtig, daß der Tintenstrahl stets in Tropfen gleicher Größe und damit auch gleicher Zeitabstände zerfällt. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, mit Hilfe von Ultraschallgebern die Instabilität des Tintenstrahles zu fördern und damit eine Erzeugung von möglichst gleich großen Tintentropfen anzu-

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streben. Trotzdem kann es voncommen, daß der Tintenstrahl nicht vollkommen gleichmäßig zerfällt. Es treten kleinere und größere Tropfen auf. Das hat den Nachteil, daß unterschiedlich große Tropfen infolge der verschieden großen Gesamtreibung mit dem Umgebungsgas auch unterschiedlich lange Flugzeiten bis zur Unterlage aufweisen. Dieser Effekt führt zur Zusammenschlagung von zwei oder mehreren Tropfen und damit zu sichtbaren Fehlern in der Aufzeichnung.

Ein weiteres Problem besteht in der Auswahl geeigneter Tinten, die den Besonderheiten des Ink-Jet-Verfahrens gerecht werden. Die bekannten Tinten auf wässriger Basis eignen sich nicht für diesen Zweck, da sie zu leicht austrocknen und daher bei längeren Arbeitspausen durch auskristallisierenden Farbstoff zu Verstopfungen der feinen Düsen führen. Organische Lösungsmittel sind andererseits aus verschiedenen Gründen z.B. wegen der Brennbarkeit oder Giftigkeit unerwünscht. Es ist bekannt, z.B. von den ölfreien Stempelfarben her. wässrigen Farbstofflösungen zur Verhinderung der Austrocknung Glyzerin zuzusetzen. Derartige Tinten auf Glyzerin-Wasser-Basis sind aber wegen ihrer relativ hohen Viskosität gerade für das Ink-Jet-Verfahren wieder weniger geeignet. Einmal ist ihre Durchflußgeschwindigkeit durch die engen Düsen nicht groß genug, so daß zumal bei hohen Schreibgeschwindigkeiten nur mangelhaft gedeckte Bilder entstehen. Andererseits besteht bei derartigen Tinten eine beträchtliche Neigung zur Ausbildung ungleichgroßer Tropfen im Tintenstrahl, was zu den oben bereits erwähnten Nachteilen führt.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden können und daß die Qualität der Aufzeichnung wesentlich verbessert werden kann, wenn die Viskosität der Tinte möglichst gering gehalten wird. Nach Möglichkeit sollte die Viskosität (ft])der Tinte bei Raumtemperatur nicht größer sein als 1,35 cP. SelbstveiBtandUchbesteht die Möglichkeit durch Edräuqg der Temperatur

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die Viskosität der Farbstofflösungen zu erniedrigen und so eine ausreichende Durchflußgeschwindigkeit durch die engen Düsen sicher zu stellen. Dies macht jedoch umständliche und aufwendige Temperiereinrichtungen erforderlich.

Es wurden nun Verbindungen gefunden, die als Zusatz zu wässrigen Tinten die Eintrocknung verhindern ohne·die Viskosität wesentlich zu erhöhen. Dabei handelt es sich um Hydroxy- ^alkylf ormamidie.

Gegenstand der Erfindung ist eine wässrige Tinte für das InkJet-Verfahren, die in wässriger Lösung einen wasserlöslichen Farbstoff sowie ein die Eintrocknung verhinderndes Mittel enthält, gekennzeichnet durch den Gehalt an einer Verbindung der folgenden Formel-1·.

R₁-OH
HCO-N ^τ

worin bedeuten:

= eine Alkylengruppe, vorzugsweise mit bis 1 zu 4 C-Atomen, die geradkettig oder ver

zweigt sein kann, z.B. eine Äthylen-, 1,2-Propylen-, 1,3-Eropylen- oder 1,4-Butylengruppe , und

R = Wasserstoff oder eine Alkylgruppe, vorzugs

weise mit bis zu 4 C-Atomen, z.B. Methyl;

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die Alkylgruppe kann weitere Substituenten tragen, vorzugsweise Hydroxyl oder Formylamino

Geeignete die Eintrocknung verhindernde Mittel sind beispielsweise die folgenden:

ß-Hydroxyäthylformamid

^-Hydroxypropylformamid

ß-Hydroxypropylformamid

^•Hydroxybutylformamid

N-Methyl-N-ß-hydroxyäthylformamid

N,N-Bis-(ß-hydroxyäthyl)-formamid

N —ß-Hydroxyäthyl-N-ß-formylaminoäthylformamid

Die Herstellung von ß-Hydroxyäthylformamid ist in J= Amer. Chem. Soc. 52, 1080 (1935) beschrieben. Die übrigen Hydroxyalkylformamide werden in analoger Weise hergestellt.

Mit Hilfe der vorgenannten Verbindungen lassen sich farbige Tinten für das Ink-Jet-Verfahren herstellen, die bei Raumtemperatur die gewünschte niedrige Viskosität aufweisen und die im übrigen auch bei längerem Stehen an der Luft nicht eintrocknen.

Die Tinten für das Ink-Jet-Verfahren bestehen gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Farbstoffes mit einem Zusatz des die Eintrocknung verhindernden Mittels.

Farbstoffe für Farbstofftinten sind bereits in größerer Anzahl aus der Chemie der Schreibflüssigkeiten bekannt. Verwiesen sei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie Band 15, 3. Auflage 1964, Seite 351. Die Farbstoffe müssen gut wasserlöslich sein, so daß sie bereits in geringerer Konzentration eine tieffarbige Lösung ergeben. Brauchbare Tinten für das Ink-Jet-Verfahren

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enthalten im allgemeinen zwischen 4 und 10 Gewichtsprozent Farbstoff. Die Farbstoffe müssen weiterhin möglichst lichtecht sein, wobei sich diese Forderung nicht nur auf die wässrige Lösung der Farbstoffe sondern auch auf die Farbstoffe selbst bezieht, wenn sie auf der Unterlage aufgezogen sind.

Die Farbstoffe dürfen ferner nur eine geringe Neigung zur Kristallisation besitzen, so daß die Gefahr einer Verstopfung der feinen Düsen wirksam ausgeschaltet ist. Durch die'Verwendung der erfindungsgemäßen, die Eintrocknung verhindernden Mittel wird eine Verarmung der Farbstofflösung an Lösungsmittel (Wasser)' vermieden und so einem Auskristallisieren des Farbstoffes vorgebeugt. Gegebenenfalls erreicht man auch eine Verringerung der Kristallisationstendenz durch Abmischen mehrerer Farbstoffe. Selbstverständlich dürfen hierbei saure. Farbstoffe nicht mit basischen Farbstoffen vermischt werden. Ein Abmischen von Farbstoffen kann auch im Hinblick auf. die Einstellung eines gewünschten Farbtones vorteilhaft sein.

Zur Erzielung wischfester scharfer Farbstoffbilder kann es sich als günstig erweisen, wenn die Unterlage mit einer Farbstoff beize imprägniert ist, die den Farbstoff festlegt.

Beispiel 1

Im folgenden werden einige Zusammensetzungen für geeignete Tinten gemäß der Erfindung angegeben, die alle bei Raumtemperatur (20 - 25°C) eine Viskosität kleiner als 1,35 cP haben und nach 5-tägigem Stehen an der Luft bei 55 % relativer Luftfeuchtigkeit "noch nicht eingetrocknet" sind. Die Eintrocknung wird dabei wie folgt geprüft:

1 ml Tinte wird auf eine Glasscheibe aufgetropft und bei Raumtemperatur und 55 % relativer Luftfeuchtigkeit stehen gelassen. Als "noch nicht eingetrocknet" wird die Tinte bezeichnet wenn sie noch von einem Filterpapier (Blauband-Filter der Firma Schleicher-Schüll)aufgesäugt wird. Falls kein die Eintrocknung verhinderndes Mittel verwendet wird, wird eine Eintrocknung spätestens nach 2 Stunden festgestellt.

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1. Gelbtinte

1,6 g Farbstoff I

1,6 g Farbstoff II

0,4 g Farbstoff III

126 ml Wasser

8 ml '^Hydroxypropylformamid

Farbstoff I

CB

NH-CO-NH-

N=N·

SO₃Na

ei. 29025

Farbstoff II

N=N-

NH-CO-NH-CH,

°3^H CO-CH₉-O-CH₉-COOH

Farbstoff III

SO₃Na

NH-CO-NH-

CH₂-COOH

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Die Farbstoffe II und III sind in der Deutschen Patentanmeldung (A-G 1031) beschrieben.

2. Purpurtinten

a) 3,5 g Farbstoff IV

1,0 g Farbstoff V

131 ml Wasser

10 ml ß-Hydroxyäthylforamid ·

b) 3,5g Farbstoff IV

1,0 g Farbstoff V 111 ml Wasser 10 ml'Γ-Hydroxypropylformamid

Farbstoff IV

SO₃Na

HH-CO-NH-C₂H₅

Farbstoff V

MH-CH

-/ Vm-CO-Mi-C₂H₅

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Die Farbstoffe IV und V sind in der deutschen Patentanmeldung.. (A-G 1032) beschrieben.

3. Blaugrüntinte

2 g SiriuslichttUrkisblau GL (CI. 74 180) 50 ml H₂O

3 ml ß-Hydroxyäthylforamid

Beispiel 2

Eine nicht eintrocknende Farbtinte auf Glyzerinbasis mit der folgenden Zusammensetzung:

370 ml Wasser

25 g Astraviolett 3R (CI. 48 013) 50 ml Glyzerin

hat bei Raumtemperatur die Viskosität#oo°C ⁼ ^»55^CP· Wird dagegen das Glyzerin erfindungsgemäß ersetzt durch die gleiche Menge N^idra^lhylfibniiainld, dann wird bei der entsprechenden Tinte die Viskosität^2o°c ^{= 1}'^ ^cP semessen. Die letztere Tinte eignet sich wegen der erhöhten Durchflußgeschwindigkeit, wesentlich besser für das Ink-Jet-Verfahren.

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Claims

Patentanspruch;

1) Wässrige Tinte für das Tnk-Jet-Verfahren, die in wässriger Lösung einen wasserlöslichen Farbstoff sowie ein die Eintrocknung verhinderndes Mittel enthält, gekennzeichnet durch den Gehalt an einer Verbindung der folgenden Formel:

R₁-QH

HCO-N-

worin bedeuten:

= eine Alkylengruppe mit bis zu 4 C-Atomen, und = Wasserstoff oder eine Alkylengruppe mit bis zu 4 C-Atomen.

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