DE2516268C3

DE2516268C3 - Düsenstrahltinte

Info

Publication number: DE2516268C3
Application number: DE2516268A
Authority: DE
Inventors: Noriaki Okamura
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1975-04-14
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE2516268A1; DE2516268B2; JPS5214644B2; JPS5128007A

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenstrahltinte aus einem Farbstoff und einem mindestens teilweise aus einer Mischung von 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 DQsenspitze austreten. Diese Tintenteilchen werden elektrostatisch mit einer Ablenkelektrode, 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 Tintenteilchen zerteilt, udd die Richtung des Tintenstrahls wird durch Ablenkplatten oder durch eine Düsenbewegung gesteuert Die ;es Druckverfahren hängt natürlich in hohem Maße von 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. Darüber hinaus muß verhindert werden, daß die Düse durch eintrocknende Tinte verstopft wird. Herkömmliche Düsenstrahltinten werden in wäßrige 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 Ablenkempfindlichkeit. 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. 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, welche 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 als 10 Gew.-⁰/) einer Mischung von 40 bis 80 Gew.-% 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 unJ einem färbenden Mittel noch einen Träger oder ein Bindemittel aufweisen. Typische aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol, n-Propylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol, n-Amylalkohol, Amylalkohol, Iso-Amyialkohol, Hexylalkohol, 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.

Erfindungsgemäß kann das Verdünnungsmittel weitere Komponenten enthalten. Geeignete Verdünnungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie

Hexan, Heptan, Octan, Decan,

Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol,

Toluol, Xylol uad Äthylbenzol;
Halogenkohlenwasserstoffe, wie

Tetrachlorkohlenstoff.

Äthylendichlorid.Trichloräthylen,

Tetrachloräthan und Dichlorbenzol;
Lösungsmittel vom Äthertyp, wie

Butyläther.ÄthylenglycoI-diäthyläther,

Äthylenglycoimonoäthyläther,

Äthylenglycol-monobutyläther;
Lösungsmittel vom Ketontyp, wie

Aceton, Methyläthylketon,

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), Säurefarbstoffe, 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,

Caprinsäure,

Äthyltridecanat und Methyllaurat;

Dicarbonsäureester, wie

Dimethylphthalat,DiäthyIphthaIat,

Dibutylphthalat,ButylbenzoJphthaIat,

Dioctylphthalat, Dioctyladipat,

Dioctylsebacat, Dibutylsebacat,

Monomethyladipat und Monoäthylimelat;
mehrwertige Alkohole, wie

Äthylengylcol, Polyäthylenglycol,

Diäthylenglycol, Propylenglycol,

Glycerin, Dipropylenglycol ι ο

und Ester und Äther derselben, wie

Diäthylenglycolmonobutyläther,

Dipropylenglycol-Dionoäthylester oder dgl.
Man kann auch flüssige Harze mit einem Molekulargewicht unterhalb 2000 einsetzten, z.B. Polyesterharze, Epoxyharze und Polybutadienharze. Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Tinte besteht in einem Gehalt an einer Mischung aus Formamid und dem aliphtatischen 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- js 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.

Lösungsmittel	Spannung	Punkte	55
Methanol	1,4-1,6KV	700-800 Punkte/s
n-Propy !alkohol	1,5-1,8KV	350-900 Punkte/s
Methyläthylketon	1,6KV	400 Punkte/s
Äthylacetat	1,5-2,9KV	500 Punkte/s
Diacetonalkohol	1,9 KV	9ÖÖ Punkte/s	60
Formamid	23-2,9KV	300-500 Punkte/s

In allen Fällen ist die Zahl der l'unkie geringer als 1000 Punkte/s und der Flugzustand ist instabil. De," (,5 Abstand, über den eine stabile Injektion möglich ist, ist im Vergleich zu wäUvi'ger Tinte sehr kurz und die Ablenkempfindlichkeit ist sehr gering.

Beispiel 1

Eine Mischung aus Formamid und n-Propylalkohol mit einem Gehalt an 1 Gew,-% eines öllöslichen metallhaltigen Azo-Farbstoffs wird hergestellt, wobei der Formamidgehalt 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-PropylalkhoI wesentlich hoher als bei Verwendung von Formamid oder von n-Propylalkohol alleine. Besonders hoch ist die Anzahl der Punkte bei einem Formamidgehalt von 30 - 80%. Wie F i 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 !.-«sonders sorgfältig geachtet werden.

Beispiel 2

ÖiJöslicher metallhaltiger

Azo-Farbstoff

dehydratisiertes

Rhizinusöl

n-Propylalkohol

Formamid

I Gew.-Teil

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

Eine durch Mischung der genannten Komponenten hergestellte Düsenstrahltinte zeigt eine Viskosität von 8,2 cp, einen spezifischen Widerstand von 3,IxIO⁵Q-Cm und eine Oberflächenspannung von 38 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,7-1,9KV 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.-Teile
20 Gew.-Teile
30 Gew.-Teile
19 Gew.-Teile

Aus den genannten Komponenten wird eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 6,3 cp, einem spezifischen Widerstand von 2,3 χ 10^? Ω · cm und einer Obvf'ächenspannung von 28 Dyn/cm hergestellt. Bei Anwendung von 1,6-1,9KV erhält man 1600-1900 Punkte/sec.

Beispiel 4

Öllöslicher gelber

Farbstoff

Di-Butyl-sebacat

Iso-Butanol

Formamid

1 Gew.-Tei!
30 Gew.-Teile
29 Gew.-Teile
40 Gew.-Teile

Durch Mischung der genannten Komponenten erhält man eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 6,3 cp, einem spezifischen Widerstand von 4,0χ10⁵Ω-απ und einer Oberflächenspannung von

Dyn/cm. Bei Anwendung von man 1900-2250 Punkte/sec.

1,7-1,9 KV erzielt

Beispiel 5

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

1 Gew.-Teil 30 Gew.-Teile 24 Gew.-Teile 34 Gew.-Teile

1 I Gew. Teile

Aus diesen Komponenten erhält man eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 6.5 cp. einem spezifischen Widerstand von 2.0 χ ΙΟ⁵ Ω ■ cm und mil — 2000 Punkten/sec bei Anwendung vor 1.7-1.9 KV.

i ς η i ρ 1 f\

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

I Gew.-Teil 30 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile lOGew.-T-jile 49 Gew.-Teile

Aus den genannten Komponenten erhält man eine Düsenstrahltinte mit einer Viskosität von 5,8 cp. einem spezifischen Widerstand von 4.JxIO⁸Q ■ cm und mit 1400-1600 Punkten/sec bei Anwendung von 1.4- 1.5 KV.

Beispiel 7

Öllöslicher roter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Dioctyladipat
Methanol
Formamid

Diese Tinte ergibt bei
Punkte/sec.

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

.7-1.9KV 1900-2200

Beispiel 8

Öllöslicher roter metallhaltiger Azo-Farbstoff
Dibutylsebacat
Octylalkohol
Formamid

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

Mit dieser Tinte
1700-1800 Punkte/sec.

erhält man 1.7-1.9 KV

Beispiel 9

Direktfarbstoff
(CI. 24 400)
Glycerin
Isopropano!
Formamid

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

Mit dieser Tinte erzielt man bei 1.7-1.9 KV !5OO-2300 Punkte/sec.

Beispiel 10

Säurefarbstoff

(CI. 45 100}

Glycerin

Isopropanol

Formamid

Wasser

1 Gew.-Teil iOGew.-Τεϋε 30 Gew.-Teile 49 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile Diese Tinte hat einen spezifischen Widerstand von 2.5XlO⁴Q-Cm und man erzielt bei 1,8-2,0KV 1700-2200 Punkte/sec.

Beispiel Il

Basischer

blauer Farbstoff

Polyäthylenglycol 300

Isopropanol

Formamid

Wasser

I Gew.-Teil 10 Gew.-Teile 30 Gew.-Teile

49 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile

Diese Tinle zeigt einen spezifischen Widerstand von 6JxIO⁴Q 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 I

Öllöslicher

gelber Farbstoff I Gew.-Teil

dehydratisiertes

Rhizinusöl 30 Gew.-Teile

n-Propylalkohol 69 Gew.-Teile

Die durch Mischen der genannten Komponenten erhalte-' ■-. Tinte zeigt eine Viskosität von 8,5 cp, einen spezifischen Widerstand von 1.5 χ 10⁵Q ■ cm und eine Oberflächenspannung von 31 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,5 KV ergibt sich die höchst-; Stabilität. Man erzielt weniger als 800 Punkte/sec. Eir. Buchstabendruck ist nicht möglich, da die Punkte zu groß sind.

Vergleichsbeispiel 2

Öllöslicher

gelber Farbstoff 1 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 43 cp, einen spezifischen Widerstand von 5,5 χ 10⁷ Ω ■ 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 Tabeiie genannten Komponenten zur Herstellung verschiede ner Tinten eingesetzt. Die erzielbare Anzahl von Punkten ist in der Tabelle angegeben.

	7	Formamid	25	Düsenstrahllinle	16 268	1	8	Zahl der Punkte
Tabelle		48		weiteres Verdünnungs mittel		desgl. 1		(Punkte/ see)
Beispiel Nr.	Zusammensetzung der (Gew.-Teile)	48	-		desgl. 1		>2000
	n-Propyl- alkohol	48	-	Farbstoff	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen	Bindemittel	>2000
12	32	48	-	öllöslicher roter Farb stoff I	Leinöl 20	>2000
IJ	32	48		desgl.	Baumwollsamenöl 20	>2000
14	32	48	-	desgl.	Rhizimisöl 20	>2000
15	32	48	-	desgl.	Dibutylphthalat 20	>2000
16	32	48	-	desgl.	Dioctvladipat 20	>2000
17	32	48	—	desgl.	Oleinsäure 20	>2000
18	32	48	-	desgl.	Caprinsäure 20	>2000
19	32	36	-	Direktfarbstoff (Cl 30 235) 1	Diäthylenglvcol 20	>2000
20	32	36	Toluol 20	öllöslicher roter Farbstoff I	Methyllaurat 20	>l500
21	32	36	Butyläther 20	desgl.	Methyladipat 20	>1500
22	24		Trichlorethylen	desgl.	Dioctyladipat 20	>1500
23	24	36	/U	desgl.	desgl. 20
24	24	36	Butylacetat 20	desgl.	Dioctyladipat	>1500
			Methvlisobutylketon 20	20	>1500
25	24	desgl. 20
26	24	desgl. 20

Claims

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 lOGew.-°/o einer Mischung von 40 bis 80Gew.-% Formamid und 60 bis ι ο 20 Gew.-% des aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 —8 Kohlenstoffatomen enthält
2. Verwendung der Düsenstrahltinte nach Anspruch 1 für den Düsenstrahldruck.

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