DE3306786C2 - Schreibflüssigkeit und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Schreibflüssigkeit und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Eine Schreibflüssigkeit auf wäßriger Basis, insbesondere eine Tinte oder Tusche, die im wesentlichen aus Farbmittel, Bindemittel, Wasser und gegebenenfalls weiteren Zusätzen besteht. Als Bindemittel enthält sie Polyurethan, vorzugsweise lineares Polyurethan in wäßriger Dispersion.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schreibflüssigkeit auf wäßriger Basis, insbesondere wäßrige Tinte oder Tusche, die im wesentlichen aus Farbmitteln, Bindemittel, Wasser und gegebenenfalls weiteren Zusätzen besteht sowie Verfahren zu deren Herstellung.
- Aus DE-OS 21 36 055 ist eine Tinte oder graphische Farbe zur Beschriftung von Filmträgern mittels Strahldrucker bekannt, wobei als Bindemittel ein Harz aus Styrol und Maleinsäurehydrid oder ein carboxyliertes Polyvinylacetat und/oder Polyacrylharz verwendet werden soll. Hiermit soll vor allem das berührungslose, beschädigungsfreie Beschriften des Schriftträgers, insbesondere eines Filmträgers oder fotografischen Negativs, ermöglicht werden.
- In DE-AS 28 37 158 wird beschrieben, daß Tuschen üblicherweise als Bindemittel Schellack bzw. Schellackboraxmischungen aufweisen und stattdessen nun Polyvinylpyrrolidon (PVP) enthalten sollen, um einen leicht korrigierbaren Schriftauftrag zu erzielen.
- Tuschen wurden früher überwiegend auch mit Gummi arabicum, Leimlösung oder Blutserum als Bindemittel hergestellt (vgl. Römpp's Chemie-Lexikon, 7. Aufl. 1977, Seite 3710, linke Spalte).
- DE-OS 21 32 324 offenbart darüberhinaus eine niedrigviskose Schreibfarbe bzw. -tinte, die als wasserlösliches Harz Polyvinylpyrrolidon und ein Polyäthylenoxyd aufweist, um insbesondere bei der Verwendung in Schreib- oder Farbwerken von Registriergeräten das Spritzen oder Klecksen bei schnellen Verstellbewegungen des Schreibelementes zu vermeiden.
- Bei einem aus einer Auftragsvorrichtung und einer Farbe bestehenden Markierungssystem, wie es in GB-OS 20 97 007 offenbart wird, soll die Markierungsfarbe eine relativ hochviskose Öl-Wasser-Emulsion sein und ölmodifiziertes Polyurethan sowie ölmodifiziertes Alkyl enthalten. Diese besonderen, für die wasch- und reinigungsbeständige Markierung oder Bemalung von Kleidungsstücken und zur Verwendung in speziellen Auftragevorrichtungen bestimmte Malfarbe eignet sich nicht zum normalen Schreiben in üblichen Schreib- oder Zeichengeräten, da es ihr an der erforderlichen Fließfähigkeit mangelt und da sie infolge der öligen Komponente auf üblichen Papieren und Folien nicht benützt werden kann.
- Eine aus GB-PS 16 03 062 bekannte elektrolythaltige Strahldruck-Tinte soll a) aus 10 bis 80 Gew.-% Kunststoff oder Kunststoffgemisch, b) weniger als 10 Gew.-% Farbmittel, c) bis zu 10 Gew.-% Elektrolyt und d) aus einem Lösungsmittel oder LM-Gemisch, zur Einstellung der gewünschten Viskosität bestehen und kann u. a. Wasser, Pigment und neben einer Vielzahl verschiedenster Kunststoffe auch Urethanharz bzw. Polyurethan enthalten.
- Nach dieser Publikation muß eine gute Ink-Jet-Tinte zwingend aus a) einem allgemein bekannten und branchenüblich benützten Kunststoff oder natürlichem Harz, b) aus Farbmittel, c) einem Elektrolyt und d) einem Lösungsmittel oder LM-Verschnitt bestehen. Da elektrolythaltige Schreib- oder Aufzeichnungsmittel aber nicht überall - insbesondere nicht ohne weiteres in herkömmlichen Schreibgeräten, wie Röhrchen- oder Dochtschreibern oder in Füllfederhaltern - verwendet werden können, eignet sich diese Ink-Jet-Tinte nicht für den allgemeinen Gebrauch in normalen Schreibgeräten. Zudem wird hierin gemäß den aufgeführten Beispielen ausdrücklich empfohlen, als Bindemittel ein Polyester, ein Poly-Keton-, oder ein Formaldehyd-Harz und als Lösungsmittel Keton und Alkohol bzw. Methanol zu benutzen. Diese Tinte enthält keine wäßrige Basis und ist daher generell in die Gruppe der schnell verdunstenden und wärmeempfindlichen Lösungsmitteltinten anzuordnen.
- Alle bekannten Schreibflüssigkeiten erfüllen in gewissen Grenzen die jeweils vorgesehenen Aufgaben. Sie weisen jedoch meist eine hohe Wärmeempfindlichkeit, eine begrenzte Einsatzmöglichkeit von sonstigen Lösungsmitteln, eine relativ hohe Viskosität und dadurch bedingte geringere Arbeitsgeschwindigkeit, Neigung zum Verspröden oder geringe Haftung auf dem Schriftträger, insbesondere auf Transparentpapieren oder Folien, auf oder sie sind - besonders wenn sie Naturharze oder sonstige Naturprodukte enthalten - alterungsanfällig, so daß die Verwendung zusätzlicher Konservierungsmittel erforderlich wird.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schreibmittel, insbesondere eine Tinte oder eine Tusche zu schaffen, das die genannten Nachteile der bekannten Schreibmittel nicht aufweist und das somit vor allem wärmestabil ist, hohe Lagerfähigkeit aufweist, höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht und dennoch farbkräftige, sehr gut haftende Abstriche ergibt.
- Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des ersten Patentanspruches auf besonders einfache und überraschende Weise gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen, Ergänzungen und Ausgestaltungen der Erfindung sowie Herstellungsverfahren derartiger Schreibflüssigkeiten sind in den weiteren Ansprüchen dargestellt.
- Durch die erfindungsgemäße Verwendung von dispergierfähigem Polyurethan, vorzugsweise von dispergierfähigem, linearem Polyurethan als Bindemittel, in den angegebenen Mengen ist das Schreibmittel auch ohne Zugabe von Konservierungsmitteln weitestgehend alterungsbeständig und wärmeunempfindlich. Die Abstriche derartiger Schreibmittel weisen neben gutem Oberflächenglanz, sehr gute Haftung, auch auf Folien und ähnlichen angerauhten oder glatten Schriftträgern auf, verspröden nicht und ergeben randscharfe Konturen.
- Außerdem verfügen diese Schreibflüssigkeiten über eine gute Verträglichkeit gegenüber vielen chemischen Stoffen, insbesondere auch gegenüber niedrigen oder höheren aliphatischen und/oder aromatischen Alkoholen, gegenüber Ketonen und Estern, zu löslichen, vorzugsweise sauren Farbstoffen, zu Glykolen, Proteinen usw.
- Zudem lassen sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels auch größere Mengen Pigmente bzw. Farbstoffe zusetzen, ohne hierdurch die gute Haftung zu beeinträchtigen.
- Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von wäßriger, weichmacherfreier Polyurethan-Dispersion mit 30 bis 60, vorzugsweise mit 35 bis 50 Gew.-% Feststoffen und mit einer Viskosität von 10 bis 200 cP, vorzugsweise von 30 bis 100 cP bei 20°C erwiesen. (cP ≙mPas).
- Ebenso ist es günstig, wenn das Farbmittel, soweit Farbpigmente, wie z. B. auch Ruß, Anwendung finden sollen, als Dispersion, beispielsweise als Farbpaste bzw. als Pigmentteig, vorliegt. Sehr gut geeignete Pigmentteige sollten 20 bis 60, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-% Pigmentanteil aufweisen und können bis zu 20 Gew.-%, insbesondere nichtionogene, Tenside sowie ggf. geringe Mengen Konservierungsmittel enthalten.
- Je nach gewünschter Viskosität des Schreibmittels können zur entsprechenden Einstellung Glykole und/oder Polysaccharide oder sonstige Verdickungsmittel zugesetzt sein.
- Ebenso kann das Schreibmittel als weitere Zusätze Proteine, insbesondere Natrium-Caseinat, aliphatische und/oder aromatischen Alkohole, Ketone und/oder Ester sowie ggf. Netzmittel, UV-Absorber und eventuell ergänzende vorzugsweise saure Farbstoffe in löslicher Form enthalten.
- Die fertige Schreibflüssigkeit besteht vorteilhaft aus 10 bis 40 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise Polyurethan-Dispersion mit 30 bis 60 Gew.-% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 10 bis 200 cP bei 20°C, 2 bis 40 Gew.-% Farbmittel, insbesondere Pigmentteig mit 20 bis 60% Pigmentanteil, 25 bis 70 Gew.-% freiem Wasser und bis zu 35 Gew.-% sonstigen Zusätzen, wie Glykolen, Polysacchariden, Proteinen, Alkoholen, Ketonen, Estern, Netzmittel und UV-Absorbern und soll in fertiger Mischung 3 bis 30 Gew.-% Polyurethan, 2 bis 30 Gew.-% Farbmittel, 30 bis 90 Gew.-% Wasser, 0 bis 15 Gew.-% Alkohol, Ketone und/oder Ester sowie 0 bis 20 Gew.-% Proteine, Glykole, UV-Absorber, Netzmittel und/oder sonstige Zusätze enthalten.
- Werden lösliche Farbstoffe ausschließlich oder zusätzlich verwendet, so ist grundsätzlich darauf zu achten, daß die für den Farbstoff erforderlichen Lösungsmittel auch mit den übrigen Komponenten verträglich sind.
- Aufgrund des vorgeschlagenen Polyurethans als Bindemittel hat sich die Anzahl der verfügbaren Farbmittel auch deshalb erhöht, weil Polyurethan eine sehr hohe Verträglichkeit zu anderen chemischen Substanzen und besonders zu einer Vielzahl von Lösungsmitteln aufweist.
- Sofern es für bestimmte Anwendungen angebracht erscheint, können dem Polyurethan auch weitere, mit diesem verträgliche, Bindemittel zugesetzt werden.
- Die erfindungsgemäßen Schreibmittel lassen sich vorteilhaft in Röhrchenschreibgeräten, aber auch bei Verwendung von Kapilarkanal-Dochtspitzen benützen, sofern diese Dochte keine zu hohe Filterwirkung aufweisen.
- Sie eignen sich sowohl für manuelle, als auch für maschinelle Anwendung, z. B. bei numerisch gesteuerten Zeichenanlagen.
- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger Beispiele näher dargestellt. Die Mengenangaben sind hierbei (Ausnahme Beispiel 1, das sich auf die fertige Schreibflüssigkeit bezieht) Gewichtsprozente der Mischungskomponente z. Herst. d. Schreibflüssigkeit. &udf53;ns&udf54;¸&udf50;&udf53;ns&udf54;
- Für die in den Beispielen dargestellten Komponenten können lineares Polyurethan oder Polyesterurethan, vorzugsweise in Dispersion,
als Farbpigmentteig organischer Rot- oder Blau-Pigmentteig, Rutildispersion, Rußpasten, Rußteige u. ä.;
als saurer Farbstoff Säuregelb, -schwarz, -rot u. ä.;
als löslicher Farbstoff Negrosinfarbstoff, Methylviolettbase, Rhodaminbase, Malachitgrün (CI Nr. 4200B), Auraminbase, Direktfarbstoff Diaminblau, Diaminechtscharlach;
als niedrige aliphatische Alkohole, i-Propanol, Äthanol;
als Keton Methylethylketon;
als Ester Ethylacetat;
als höherer aliphatischer und aromatischer Alkohol Heptanol, Cyclohexanol;
als Verdickungsmittel unter anderem Polysaccharide, Glykole;
als Glykole bzw. Glykoläther Phenyldiglykol (Phenoxyäthanol), Hexandiol in Betracht kommen. - Beispiel 1 gibt die bevorzugten Grenzwerte der Anteile der einzelnen Bestandteile der fertigen Schreibflüssigkeit an.
- Beispiel 2 stellt die bevorzugten Grenzwerte der Mischungskomponenten zur Zubereitung der Schreibflüssigkeit dar.
- Die Beispiele 3 bis 15 sind Ausführungsmöglichkeiten. Die Polyurethan-Suspensionen können unterschiedlichen Feststoffgehalt, verschiedene Zusammensetzungen oder unterschiedliche Viskosität aufweisen und miteinander und/oder mit anderen Bindemitteln vermischt eingesetzt werden.
- Bei Schreibflüssigkeiten, die nicht auf wäßriger, sondern auf anderer Lösungsmittel-Basis beruhen, läßt sich das erfindungsgemäße Polyurethan als Bindemittel ebenfalls einsetzen, wenn eine ausreichende Abstimmung aller Komponenten erfolgt.
Claims (8)
1. Schreibflüssigkeit auf wäßriger Basis, insbesondere wäßrige Tinte oder Tusche, die im wesentlichen aus Farbmittel, Bindemittel, Wasser und ggf. weiteren Zusätzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie 30 bis 90 Gew.-% Wasser, 2 bis 30 Gew.-% Farbmittel, 3 bis 30 Gew.-% dispergierfähiges lineares Polyurethan oder Polyesterurethan als Bindemittel, bis zu 15 Gew.-% Alkohole, Ketone und/oder Ester sowie bis zu 20 Gew.-% Proteine, Glycole, UV-Absorber und/oder sonstige Zusätze enthält.
2. Schreibflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Glycole und/oder Polysacharide als Verdickungsmittel enthält.
3. Schreibflüssigkeit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Proteine, vorzugsweise Natrium-Caseinat, als weiteren Zusatz enthält.
4. Schreibflüssigkeit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aliphatische und/oder aromatische Alkohole, Ketone und/oder Ester enthält.
5. Schreibflüssigkeit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weitere Zusätze lösliche Farbstoffe insbesondere saure Farbstoffe enthält.
6. Verfahren zur Herstellung von Schreibflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan vor dem Vermischen mit den anderen Komponenten der Schreibflüssigkeit zunächst zu einer wäßrigen Dispersion mit 30 bis 60, vorzugsweise mit 35 bis 50 Gew.-% Feststoffgehalt und mit einer Viskosität von 10 bis 200, vorzugsweise von 30 bis 100 cP, bei 20°C verarbeitet wird und daß diese wäßrige Dispersion mit den anderen Komponenten vermischt und homogenisiert wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Schreibflüssigkeit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbmittel vor dem Vermischen mit den anderen Komponenten der Schreibflüssigkeit zunächst aus Pigmenten als Pigment-Dispersion bzw. als Pigmentteig mit 20 bis 60, vorzugsweise mit 25 bis 50 Gew.-% Pigmentanteil gebildet und dann den anderen Komponenten zugegeben und mit diesen vermischt wird.
8. Verfahren zur Herstellung von Schreibflüssigkeit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 40 Gew.-% Bindemittel- bzw. Polyurethan-Komponente, 2 bis 40 Gew.-% Farbmittel-Komponente, 25 bis 70 Gew.-% Wasser und bis zu 35 Gew.-% sonstige Zusätze so lange miteinander vermischt werden, bis eine vollständig homogene Mischung vorliegt.
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