DE2516268B2 - Düsenstrahltinte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenstrahltinte. aus einem Farbstoff und einem mindestens teilweise aus einer Mischu^gvon Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol bestehenden Verdünnungsmittel.

Das Grundprinzip des Düsenstrahldruckes mit Tinte beruht darauf, Tinte durch eine feine Düse (Innendurchmesser 10 μ—120 μ) aus Metall oder Glas zu treiben, so daß gleichförmige Tintenteilchen an der Düsenspitze austreten. Diese Tintenteilchen v-erden elektrostatisch mit einer Abienkelektrode, welche vor der Düse angeordnet ist, abgelenkt, so daß Symbole mit einer vorbestimmten Punktematrix gedruckt werden. Bei diesem Druckverfahren wird die Tinte in der Düse in feine Tintenteikhen zerteilt, und die Richtung des Tintenstrahls wird durch Ablenk^atten oder durch eine Düsenbewegung gesteuert Dieses Druckverfahren hängt natürlich in hohem MaBe v.r^den Eigenschaften der Tinte ab. Die Tinte muß befähigt sein, unter Druck und einem elektrischen Feld stabile Tintenteilchen zu bilden, welche eine hohe Ablenkempfindlichkeit haben. Ferner muß die Tinte leicht aus der Düse austreten und eine große Anzahl von Tintentröpfchen pro Sekunde bilden. Darfiber hinaus muß verhindert werden, daß die Düse durch eintrocknende Tinte verstopft wird. Herkömmliche Düsenstrahltinten werden in wäßrig? und nichtwäßrige Tinten eingeteilt Nichtwäßrige Tinten haben den Nachteil einer geringen Stabilität der Tintenteilchen aufgrund einer geringen Oberflächenspannung. Die Tintenteilchen bilden daher während ihres Flugs leicht einen Nebel. Darüber hinaus hat eine solche nichtwäßrige Tinte einen hohen elektrischen Widerstand und somit eine geringe Ablenkempfindlich- so keit Darüber hinaus sind diese Tintenteilchen bei hoher elektrischer Aufladung besonders instabil. Somit war es bisher schwierig, nach diesem Verfahren klare und scharfe Symbole zu drucken.

Es sind bereits Tinten für allgemeine Verwendung bekannt, welche neben einem Farbstoff und einem Bindemittel ein Verdünnungsmittel umfassen, wobei das Verdünnungsmittel aus Formamid und gegebenenfalls einem oder mehreren weiteren Lösungsmitteln besteht. Als weitere Lösungsmittel sind u. a. Alkohole genannt, w Es findet sich in dieser Druckschrift jedoch kein Hinweis auf eine Verwendbarkeit als Düsenstrahltinte.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düsenstrahltinte zu schaffen, weiche einen über große Strecken stabilen Düsenstrahl mit einer großen Anzahl von Tintenteilchen und hoher Ablenkempfindlichkeit bildet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine

Düsenstrahltinte gelöst, deren Verdünnungsmittel mehr al? iOGewr-% einer Mischung von 40 bis 80Gew,-<W> Formamid und 60 bis 20Gew-% des aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1—8 Kohlenstoffatomen enthält

Die erfindungsgemäße Düsenstrahltinte ist leicht ablenkbar und zeigt eine hohe Teilchenstabilität Sie kann neben dem Verdünnungsmittel und einem färbenden Mittel noch einen Träger oder ein Bindemittel aufweisen. Typische ajiphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol, n-PropylalkohoI, tert-Butylalkohol, Isobutyjalkohol, n-Amylalkohol, Amylalkohol, Iso-Amylalkohol, Hexylalkohoi, Heptylalkohol, Octylalkohol oder eine Mischung derselben. Es ^!wurde festgestellt, daß durch Zugabe einer geringen Menge Formamid zu dem aliphatischen einwertigen Alkohol oder durch Zugabe einer geringen Menge des aliphatischen einwertigen Alkohols zu Formamid eine wesentliche Erhöhung der Anzahl der Punkte erzielt werden kann,

Erfindungsgeraäß kann das Verdünnungsmittel weitere Komponenten enthalten. Geeignete Verdünnungsmittel sind kohlenwasserstoffe, wie

Hexan, Heptan, Octan, Decan, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol,

Toluol, Xylol und Äthylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe, wie

Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Trichlorethylen,

Tetrachloräthan und Dichlorbenzol; Lösungsmittel vqnüÄthertyp, wie

Butyläther.Äthylenglycol-diäthyläther, Äthylenglycolmonoäthyläther,

Äthylenglycol-monobutyläther; Lösungsmittel vom Ketontyp, wie

Aceton, Methylethylketon, Methylpropylketon,Methylisobutylketon,

Methylamylketon, Cyclohexan; Lösungsmittel vom Estertyp, wie

Äthylformiat Methylacetat, ■ Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat Äthylenglycol-monoäthylätheracetat,

Methylpropionat; andere Alkohollösungsmittel, wie

Diacetonalkohol oder dgl. Ferner kann Wasser zugesetzt werden.

Durch Erhöhung der Menge der weiteren Komponenten des Verdünnungsmittels wird der erfindungsgemäße Effekt herabgesetzt Demgemäß ist es bevorzugt daß das Verdünnungsmittel mehr als 50Gew.-% der Mischung aus Formamid und dem aliphatischen einwertigen Alkohol enthält Als färbende Mittel kommen Direktfarbstoffe (substantive Farbstoffe), Sau* refarbstoffe, Basenfarbstoffe und verschiedene öllösliche Farbstoffe in Frage. Die Art des Farbstoffs kann je nach Art des Verdünnungsmittels und des Bindemittels ausgewählt werden.

Man kann der Tinte ein Bindemittel und ferner weitere Zusatzstoffe, wie oberflächenaktive Mittel beigeben. Geeignete Bindemittel sind trocknende öle, wie Leinöl, Tunöl, Safloröl, Soyaöl, dehydratisiertes Rhizinusöl; halbtrocknende Öle, wie Baumwollsamenöl, und Rüböl; nicht-trocknende Öle, wie Rhizinusöl und Olivenöl; aliphatische Säuren und Ester derselben, wie

ölsäure, Linolsäure, Pelargonsäure,

Caprmsäure, Äthyltridecanat und Methyllaurat;

Dicarbonsäureester, wie

Pimethylpbthalat, Piätbylphthalat,

Pibutylpbthalat, Butylbenzolphtbalat,

PtoctylpbthaJat, Pioctyladipat,

pjoetylsebacat, Pibutylsebacat,

Monomethyladipat und Monoäthylimejat;
mehrwertige Alkohole, wie j

AthyIengylcoLPolyatliylenglyeol,

Piäthylenglycol, Propylenglycol,

Glycerin, pipropylenglyco! ■

und Ester und Äther derselben, wie

Piäthylenglycolmonobutyläther, ■

Pipropylenglycol-monoäthylester odej' dgl. Man kann auch Flüssige Harze mit einem Molekulargewicht unterhalb 2000 einsetzten, z. B. Polyesterharze, Epoxyharze und Polybutadienharze. Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßei*Tinte besteht in einem Gehalt an einer Mischung aus Formamid und dem aliphatischen einwertigen Alkohol. Eine !solche Tinte zeigt im Vergleich zu herkömmlichen nicht-wäßrigen Tinten eine erheblich vergrößerte Anzahl von Punkten und eine verbesserte Druckgeschwindigkeit Aufgrund der ausgezeichneten elektrostatischen Eigenschaften gelingt die Ablenkung sehr leicht und die Tintenteilchen haben eine erhöhte Stabilität Die erfindungsgemäße Tinte eignet sich für Düsenstrahlgeräte und für Drucker vom elektrischen Feldtyp.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert

Vergleichsbeispiel 1

Es wird jeweils 1 Gew.-% eines öllöslichen Farbstoffs zu einem Lösungsmittel, wie Toluol, Methyläthylketon, Äthylacetat, Methanol, n-Propylalkohol, Diacetonalkohol, Formamid gegeben. Das verwendete Düsenstrahl- drucksystem ist in F i g. 1 gezeigt Die Tinte wird aus einem Tintentank 2 einer Düse 1 zugeführt und sie verläßt die Düse in Form von Tintenteilchen durch Anlegen einer Spannung von 2—3 kV mittels eines Hochspannungsgenerators 7 zwischen der Düse 1 und einer Elektrode 3. Die gebildeten Tintenteilchen werden durch mit Steuersignalen beaufschlagte Ablenkplatten 4 abgelenkt Die Aufzeichnung erfolgt auf einem mit konstanter Geschwindigkeit vor einem Ziel 6 bewegten Aufzeichnungspapier 5. Der Innendurchmesser der Düse 1 beträgt 100 μ und der Außendurchmesser beträgt 120 μ. Es wird ein statischer hydraulischer Druck der Tinte von 25—40 cm angewandt In der nachstehenden Tabelle sind die für die verschiedenen Lösungsmittel erforderlichen Spannungen zur Erzielung eines stabilen Betriebs angegeben sowie die Zahl der pro Sekunde erzielbaren Punkte.

55

Lösungsmittel	Spannung	Punkte
Methanol	1,4-1,6KV	700-800 Punkte/ε
n-Propylalkohol	U-1,8 KV	350-900 Punkte/s
Methyläthylketon	1,6KV	400 Punkte/s
Äthylacetat	1,5-2,9KV	500 Punkte/s
Diacetonalkohol	13KV	900 Punkte/s
Formamid	2Jj- 2,9 KV	300-500 Punkte/s

In allen Fällen ist die Zahl der Punkte geringer als 1000 Punkte/s und der Flugzustand ist instabil. Der Abstand, über den eine stabile Injektion möglich ist ist im Vergleich zu wäßriger Tinte sehr kurz und die Ablenkempfindlichkeit ü' sehr gering.

Beispiel 1

Eine Misphung aus Formamid und n-Propylalkobo! mit einem Gehalt an \ Gew.-% eines öHöslicben metallhaltigen Azo-Farbstoffs wird hergestellt, wobei cjer Fprmamtdgehalt variiert wird. Diese Tinte wird hinsichtlich der erreichbaren Anzahl von Punkten untersucht Die Ergebnisse sind in Fig,2 dargestellt Dabei ist die Zahl der Punkte pro Sekunde gegen den Formamidgehalt der Mischung (%) aufgetragen. Die Zahl der Punkte ist bei Verwendung der Mischung aus Formamid und n-Propylalkho! wesentlich höher als bei Verwendung von Formamid oder von n-Propyialkohol alleine. Besonders hoch ist die Anzahl der Punkte bei einem Formamidgehalt von 30—30%. Wie F ί g. 2 zeigt ist bei einer Zunahme des Formamidgehaltes die Fokussierspannung höher. Um im Falle eines Formamidgehaltes von mehr als 80% eine stabile Injektion der Tinte zu erzielen, muß auf die Stabilität der Spannung und auf die Zusammensetzung besonders sorgfältig geachtet werden.

Beispiel 2

30

Öllöslicher metallhaltiger Azo-Farbstoff

dehydratisiertes

Rhizinusöl

n-Propylalkohol

Formamid

1 Gew.-Teil

30 Gew.-Teile 29 Gew.-Teile 40 Gevv.-Teile

Eine durch Mischung der genannten Komponenten hergestellte Düsenstrahltinte zeigt eine Viskosität von 8,2 cp, einen spezifischen Widerstand von 3,1 χ 10^-cm und eine Oberflächenspannung von 38Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,7-13KV erzielt man eine Punktezahl von 1900-2300 Punkten/sec.

Beispiel 3

öllöslicher gelber

Farbstoff

dehydratisiertes

Rhizinusöl

n-Butanol

Formamid

Xylol

ί Gew.-Teil

30 Gew.-Teife 20 Gew.-Teile 30 Gew.-Teile 19 Gew.-Teile

Aus den genannten Komponenten wird eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 63 cp, einem spezifischen Widerstand von 23 x 10⁷ Ω · cm und einer Oberflächenspannung von 28 Dyn/cm hergestellt Bei Anwendung von 1,6 — 13 KV erhält man 1600-1900 Punkte/sec.

Beispiel 4 Öllöslicher gelber

Farbstoff

Di-Butj'l-sebacat

Iso-ßutanol

Formamid

1 Gew.-Teil
30 Gew.-Teile
29 Gew.-Teiie
40 Gew-Teile

Durch Mischung der genannten Komponenten erhält man eine Düsenstruhltinte mit einer Viskosität von 63 cp, einem spezifischen Widerstand von 4,0x10⁵ Ω · cm und einer Oberflächenspannung von

Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,7-1.9KV erzielt man 1900-2250 Punkte/sec.

Beispiel 5

Öllöslicher roter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Rhizinusöl
n-Butanol
Formamid
Xylol

I Gew.-Teil 30 Gew.-Teile 24 Gew.-Teile 34 Gew.-Teile 11 Gew.-Teile

to

Aus diesen Komponenten erhält man eine Diisenstrahltinte mit einer Viskosität von 6.5 cp. einem spezifischen Widerstand von 2.0 χ 10⁵ Ω · cm und mit !700 — 2000 Punkten/sec bei Anwendung vor η 1,7-1,9KV.

Beispiel 6

Öllöslicher roter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Rhizinusöl
n-Butanol
Formamid
Xylol

ι uew.-1 en 30 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile

Aus den genannten Komponenten erhält man eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 5.8 cp. einem spezifischen Widerstand von 4,3 χ 10⁸Q-Cm und mit 1400-1600 Punkten/sec bei Anwendung von 1,4-1,5KV. jo

Beispiel 7

Öllöslicher ioter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Dioctyladipat
Methanol
Formamid

1 Gew.-Teil 10 Gew.-Teile 40 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile

Diese Tinte ergibt
Punkte/sec.

bei 1.7-1.9 KV 1900-2200

Beispiel 8

Öllöslicher roter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Dibutylsebacat
Octylalkohol
Formamid

1 Gew.-Teil 20 Gew.-Teile 30 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile

Mit dieser Tinte
1700-1800 Punkte/sec.

erhält man 1.7-1.9 KV

Beispiel 9

Direktfarbs'off
(Cl. 24 400)
Glycerin
Isopropanol
Formamid

Mit dieser Tinte erzielt
1500-2300 Punkte/sec.

1 Gew.-Teil 10 Gew.-Teile 40 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile

man bei 1.7-1.9 KV

Beispiel 10

Säurefarbstoff

(CI. 45 100)

Glycerin

Isopropanol

Formamid

Wasser

1 Gew.-Teil 10 Gew.-Teile 30 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile

b5 Diese Tinte hat einen spezifischen Widerstand von ⁴Q-Cm und man erzielt bei 1.8-2,0KV 1700-2200 Punkte/sec.

Beispiel Il

Basischer

blauer Farbstoff

Polyäthylenglycol 300

Isopropanol

Formamid

Wasser

1 Gew.-Teil
10 Gew.-Teile
30 Gew.-Teile
49 Gew.-Teile
10 Gew.-Teile

Diese Tinte zeigt einen spezifischen Widersland von 6.3XlO⁴Q-Cm und ergibt bei 1.9-2.1 KV 1750-2250 Punkte/sec. Die Düsenstrahltinten gemäß Beispielen 10 und 11 haben eine hohe Ablenkempfindlichkeit, da der spezifische Widerstand gering ist.

Vergleichsbeispiel

uiiosiicner

gelber Farbstoff

dehydratisiertes

Rhizinusöl

η Propylalkohol

1 Gew.-Teil

30 Gew.-Teile
69 Gew.-Teile

Die durch Mischen der genannten Komponenten erhaltene Tinte zeigt eine Viskosität von 8.5 cp, einen spezifischen Widerstand von 1.5 χ 10⁵ Ω · cm und eine Oberflächenspannung von 31 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1.3 KV ergibt sich die höchste Stabilität. Man erzielt weniger als 800 Punkte/sec. Ein Buchstabendruck ist nicht möglich, da die Punkte zu groß sind.

Vergleichsbeispiel 2

öllöslicher

gelber Farbstoff I Gew.-Teil

dehydratisiertes

Rhizinusöl 30 Gew.-Teile

Formamid 67 Gew.-Teile

Aus den genannten Komponenten erhält man eine Tinte mit einer Viskosität von 8,0 cp. einem spezifischen Widerstand von 1.5 χ 10⁶Q · cm und einer Oberflächenspannung von 40 Dyn/cm. Diese Tinte kann nicht stabil injiziert werden und ein Buchstabendruck ist nicht möglich.

Vergleichsbeispiel 3

Öllöslicher

gelber Farbstoff 1 Gew.-Teil

dehydratisiertes

Rhizinusöl 50 Gew.-Teile

Ligroin 47 Gew.-Teile

Die durch Mischen der genannten Komponenten erhaltene Tinte zeigt eine Viskosität von 4.5 cp. einen spezifischen Widerstand von 5.5 χ 10⁷Q · cm und eine Oberflächenspannung von 27 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,6 — 23 KV kann die Tinte injiziert werden. Man erzielt jedoch nur 500-700 Punkte/sec und ein Buchstabendruck kann nicht erreicht werden, da die Tintenteilchen zu groß sind.

Beispiele 12-26

Es werden jeweils die in nachstehender Tabelle genannten Komponenten zur Herstellung verschiedener Tinten eingesetzt. Die erzielbare Anzahl von Punkten ist in der Tabelle angegeben.

Tabelle

Beispiel Zusammensetzung der Düsenstrahltinte Nr. (Gew.-Teile)

n-Propyl- Formamid weiteres Verdünnungs- Farbstoff alkohol mittel

Bindemittel

Zahl der Punkte

(Punkte/ see)

32

48

13	32	48
14	32	48
15	32	48
16	32	48
17	32	48
18	32	48
19	32	48

32

48

21	32	48	—
22	24	36	Toluol 20
23	24	36	Butyläther 20
24	24	36	Trichlorethylen 20
25 26	24 24	36 36	Butylacetat 20 Methylisobwtylketon 20

öllöslicher roter Farb stoff 1	Leinöl 20	>2000
desgl.	Baumwollsamenöl 20	>2000
desgl.	Rhizinusöl 20	>2000
desgl.	Dibutylphthalat 20	>2000
desgl.	Dioctyladipat 2ü	>2000
desgl.	Oleinsäure 20	>2000
desgl.	Caprinsäure 20	>2000
Direktfarbstoff (CI. 30 235) 1	Diäthylenglycol 20	>2000
öllöslicher roter Farbstoff 1	Methyllaurat 20	>2000
desgl.	Methyladipat 20	>2000
desgl.	Dioctyladipat 20	>1500
desgl.	desgl. 20	>1500
desgl.	Dioctyladipat 20	>1500

desgl.

desgl. 20

desgl.

20

desgl.

>1500 >1500

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Düsenstrahltinte aus einem Farbstoff und einem mindestens teilweise aus einer Mischung von Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol bestehenden Verdünnungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel mehr als 10Gew.-% einer Mischung von 40 bis 80Gew.-% Formamid und 60 bis in 20 GeWr-% des aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 —8 Kohlenstoffatomen enthält
2. 2. Verwendung der Düsenstrahltinte nach Anspruch 1 für den Düsenstrahl ruck.

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