DE3545625A1 - Water-free, liquid recording material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft wasserfreie flüssige Aufzeichnungs materialien zur Verwendung in Printer-Plotter- oder Hand schreibgeräten.The invention relates to anhydrous liquid recording materials for use in printer-plotters or hand writing instruments.
Flüssige Aufzeichnungsmaterialien für Handschreibgeräte oder Printer-Plottergeräte bestehen aus einer Träger flüssigkeit mit einem darin enthaltenen Farbstoff oder Pigment und werden in der Regel als "Tinten" bezeichnet. Diese Tinten verlassen die Aufzeichnungsgeräte in Form eines Flüssigkeitsstromes oder in Form von Tröpfchen, die den Aufzeichnungsträger erreichen und die anschließend am Auf zeichnungsträger haften. Abhängig von der Art der ge wünschten Darstellung und des Aufzeichnungsmaterials sind bereits eine Vielzahl von Tinten entwickelt worden, die jedoch häufig noch beträchtliche Nachteile aufweisen. Von flüssigen Aufzeichnungsmaterialien wird gefordert, daß sie eine hinreichende Menge einer Farbkomponente ent halten, damit die Aufzeichnung einen hohen Bildkontrast aufweist, daß eine gute Affinitität zu verschiedenen Arten von Aufzeichnungsträgern besteht, daß das Aufzeichnungs material möglichst vollständig in den Träger eindringt und dort fixiert wird und daß das Aufzeichnungsmaterial nicht zum Verstopfen der Durchlaßöffnungen in den Ausgabe vorrichtungen der Aufzeichnungsgeräte führt. Gerade der letztere Punkt ergibt in der Praxis häufig Schwierigkeiten, da viele bekannte Aufzeichnungsmaterialien dazu neigen, bei einer Unterbrechung der Aufzeichnung oder während der Aufbewahrung Abscheidungen oder Niederschläge zu bilden, die dann die Durchlaßöffnung verstopfen können. Dies ist im wesentlichen dadurch bedingt, daß die ver wendeten Lösungsmittel verdunsten.Liquid recording materials for hand-held writing instruments or printer plotter devices consist of a carrier liquid with a dye contained therein or Pigment and are usually referred to as "inks". These inks leave the recording devices in the form of a Liquid flow or in the form of droplets that the Reach the record carrier and then the on stick to the drawing medium. Depending on the type of ge desired representation and the recording material A variety of inks have already been developed but often still have considerable disadvantages. Liquid recording materials are required that they contain a sufficient amount of a color component hold so the recording has high image contrast has good affinity for different species of record carriers is that the record material penetrates as completely as possible into the carrier and fixed there and that the recording material not to clog the ports in the outlet devices of the recording devices leads. Just that the latter point often gives rise to difficulties in practice, since many known recording materials tend to if the recording is interrupted or during deposition or precipitation form, which can then clog the passage opening. This is essentially due to the fact that the ver evaporate the solvent used.
Die bisher gebräuchlichen Tinten enthalten zum großen Teil als Trägerflüssigkeit Wasser oder Mischungen aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel oder sie bestehen ausschließlich aus organischen Lösungsmitteln. Als farb gebende Komponenten werden entweder hydrophile oder lipophile Farbstoffe oder Pigmente wie beispielsweise Ruß eingesetzt. Außerdem enthalten die Tinten in der Regel Verdickungsmittel, die die Einstellung einer bestimmten Viskosität ermöglichen wie beispielsweise Kunstharze wie Copolymere aus Styrol-Maleinsäureanhydrid oder ähnliche Verbindungen. Zusätzlich können elektrischleitende Substanzen, Konservierungsmittel usw. enthalten sein. Entsprechende Tinten sind beispielsweise in den US-PS 41 06 027, 36 87 887, 37 05 043 oder 37 76 742 beschrieben. Es ist auch bereits bekannt, anstelle einer Trägerflüssigkeit Gemische ver schiedener Flüssigkeiten hydrophiler oder lipophiler Art einzusetzen, so beschreibt beispielsweise die DE-PS 29 24 861 als Trägermilieu eine Mischung von einwertigen aliphatischen Alkoholen, mehrwertigen Alkoholen, stickstoffhaltigen Ringketonen oder niederen Mono- oder Dialkyläthern von Äthylen glykolen und aliphatischen Kohlensäureestern.Most of the inks used up to now contain water or mixtures of water as carrier liquid and an organic solvent or they exist exclusively from organic solvents. As color Giving components are either hydrophilic or lipophilic dyes or pigments such as Soot used. They also usually contain the inks Thickeners, which are the setting of a certain Viscosity enable such as synthetic resins such as Copolymers of styrene-maleic anhydride or the like Links. In addition, electrically conductive substances, Preservatives, etc. may be included. Appropriate Inks are described, for example, in US Pat. Nos. 41 06 027, 36 87 887, 37 05 043 or 37 76 742. It is already known ver instead of a carrier liquid mixtures different liquids of hydrophilic or lipophilic nature use, for example, describes the DE-PS 29 24 861 as a carrier medium a mixture of monovalent aliphatic Alcohols, polyhydric alcohols, nitrogenous Ring ketones or lower mono- or dialkyl ethers of ethylene glycolic and aliphatic carbonic acid esters.
Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, daß die bei maschinellen oder Handschreibgeräten zu stellenden An forderungen an Tinten, nämlich Affinität zu den Aufzeichnungs trägern, Qualität des aufzuzeichnenden Bildes, Gleichmäßig keit der Aufzeichnung und gleichmäßige Abgabe aus den Auf zeichnungsgeräten nur schwer auf einen Nenner zu bringen sind. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich immer wieder daraus, daß Tinten auf der Basis Wasser oder relativ leicht flüchtiger organischer Lösungsmittel dazu neigen, die Durchlaßöffnungen der Abgabevorrichtungen von Aufzeichnungs geräten zu verstopfen, da bei längerer Unterbrechnung der Aufzeichnung oder beim Lagern entweder Lösungsmittel ab dunstet oder sich Niederschläge bilden können. Es ist schon versucht worden, dem Austrocknen des Aufzeichnungsmaterials dadurch entgegenzutreten, daß der Trägerflüssigkeit hygroskopische Substanzen wie beispielsweise Glykole oder Glyzerin beigemischt werden. Dies hat allerdings den Nach teil, daß die Hygroskopizität von der Luftfeuchtigkeit und Temperatur abhängt und daß daher so zusammengesetzte Tinten nicht in jedem Klima verwendet werden können.However, it has been shown in practice that the Machine or hand writing devices Ink requirements, namely affinity for recording carriers, quality of the image to be recorded, even speed of recording and even delivery from the opening drawing devices are difficult to bring to a common denominator are. There are always special difficulties from the fact that inks based on water or relatively light volatile organic solvents tend to Through openings of the dispensers of recordings devices to clog, because the prolonged interruption of the Recording or when storing either solvent evaporates or can form precipitates. It is nice attempts to dry out the recording material to counteract that the carrier liquid hygroscopic substances such as glycols or Glycerin can be added. However, this has the aftermath part that the hygroscopicity from the humidity and temperature depends and that is why so composed Inks cannot be used in any climate.
Ein weiterer Nachteil bekannter Tinten besteht darin, daß der in der Trägerflüsskigkeit gelöste Farbstoff dazu neigt, beim Auftragen auf den Aufzeichnungsträger seitlich und nach unten in die Matrix des Trägers zu migrieren, wodurch die Grenzen des Bildes unscharf werden und Farbstoff bis auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers durchdringen kann.Another disadvantage of known inks is that the dye dissolved in the carrier liquid tends sideways when applied to the record carrier and migrate down into the matrix of the carrier, which blurs the borders of the image and dye penetrate to the back of the record carrier can.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Tinten zu entwickeln, die die geschilderten Nachteile nicht aufweisen.The invention is therefore based on the object of inks develop that do not have the disadvantages described.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein wasserfreies flüssiges Aufzeichnungsmaterial für maschinelle und Handschreibgeräte vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es etwa 1-20% polymere Farbstoffe oder etwa 1-20% über Haupt- und/oder Nebenvalenzen und/oder über Dipolkräfte an polarer und/oder ionische Polymere gebundene Farbstoffe, etwa 0,5-20% Polymere in hochsiedenden Lösungsmitteln mit einer Verdunstungszahl größer als 1000 enthält und über eine Viskosität von weniger als 100 mPas/sec bei 20°C ver fügt. To solve the problem, an anhydrous liquid Recording material for machine and hand writing devices proposed, which is characterized in that it is about 1-20% polymeric dyes or about 1-20% about Major and / or secondary valences and / or via dipole forces dyes bound to polar and / or ionic polymers, about 0.5-20% polymers in high-boiling solvents with an evaporation number greater than 1000 and over a viscosity of less than 100 mPas / sec at 20 ° C ver adds.
Überraschenderweise hat sich nunmehr herausgestellt, daß die bei den bekannten Tinten auftretenden Nachteile durch Verstopfen der Aufzeichnungsgeräte überwunden werden können, wenn als Trägerflüssigkeit Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische eingesetzt werden, die eine Ver dunstungszahl von größer als 1000 aufweisen und wenn die Viskosität der Tinte unter 100 mPas/sec bei 20°C beträgt. Die erfindungsgemäßen Tinten neigen nicht zum Verdunsten bzw. Verstopfen der Durchlaßöffnungen der Aufzeichnungsgeräte und weisen gleichzeitig alle ge wünschten Eigenschaften in bezug auf Verarbeitungs- und Aufzeichnungsqualität auf.Surprisingly, it has now emerged that the disadvantages occurring with the known inks can be overcome by clogging the recording devices can if as a carrier liquid solvent or Solvent mixtures are used, the Ver have an evaporation rate greater than 1000 and if the viscosity of the ink below 100 mPas / sec at 20 ° C is. The inks according to the invention do not tend to Evaporation or clogging of the passage openings of the Recording devices and simultaneously all ge desired properties in terms of processing and Recording quality.
Als Trägerflüssigkeit für die erfindungsgemäßen Aufzeichnungs materialien werden daher hochsiedende organische Flüssig keiten eingesetzt, und zwar insbesondere in Form von Ge mischen, wobei darauf zu achten ist, daß die Verdunstungs zahl des Trägers oder des Trägergemisches über 1000 liegt. Unter Verdunstungszahl wird dabei das relative Verhältnis des verbleibenden Anteil der Flüssigkeitsmischung zur Basis Äther=1 verstanden. Besonders geeignete Lösungsmittel sind allein oder in Mischung 4-Phenyl-2-butanon, Methoxi benzylakohol, 2-Phenoxiethanol, Dioxolan-2, 4-Methyl dioxolan-2, Phthalsäureester und Alkylsulfonsäureester von Phenolen.As a carrier liquid for the recording according to the invention materials are therefore high-boiling organic liquids used in particular in the form of Ge mix, taking care that the evaporation number of carrier or carrier mixture is over 1000. The relative ratio is the evaporation number the remaining portion of the liquid mixture to the base Ether = 1 understood. Particularly suitable solvents are alone or in a mixture 4-phenyl-2-butanone, methoxy benzyl alcohol, 2-phenoxyethanol, dioxolane-2, 4-methyl dioxolane-2, phthalic acid ester and alkyl sulfonic acid ester of phenols.
Wenn Tintenfarbstoffe in solch schwerflüchtigen Lösungs mitteln in Form echter Lösungen eingesetzt werden, besteht erhöht die Gefahr, daß die Farbstoffe in den Aufzeichnungs träger migrieren und damit zu einer Verwischung des Schriftbildes oder einem Durchschlagen auf die Rückseite des Trägers führen. Nach den vorliegenden Untersuchungen scheint die Fähigkeit der Farbstoffe, diese unerwünschte Migration zu zeigen, von der Molekülgröße im Verhältnis zu den Poren in der Matrix des Aufzeichnungsträgers ab hängig zu sein. Bei den erfindungsgemäßen Tinten werden daher die Frabstoffe nicht in echter Lösung eingesetzt, sondern in solcher Form, daß die unerwünschte Migration verhindert wird. Dabei hat sich herausgestellt, daß es hierfür zwei Möglichkeiten gibt, nämlich die Verwendung von Farbstoffen, die selbst bereits im polymeren Zustand vorliegen oder überraschenderweise auch die Verwendung von Reaktionsprodukten zwischen monomeren Farbstoffen und polaren und/oder ionischen Polymeren. Derartige Reaktiongs produkte weisen eine Molekülgröße auf, die von sich aus eine Migration verhindert oder sie bilden Mizellen und Mizellverbände, die ebenfalls keiner Migration unter liegen. Zu den von Haus aus polymeren Farbstoffen gehören verschiedene Cyaninfarbstoffe, wie sie beispielsweise in The Chemistry of Synthetic Dies von K. Venkataraman, Band 4, Acadamic Press, 1971, Seiten 313-315 beschrieben werden.When ink dyes in such a volatile solution are used in the form of real solutions increases the risk of the dyes in the recording migrate carriers and thus blur the Typeface or a punch on the back of the wearer. According to the available studies the ability of the dyes seems to make this undesirable To show migration in relation to the molecular size to the pores in the matrix of the recording medium to be pending. In the inks of the invention therefore the colors are not used in real solution, but in such a way that the unwanted migration is prevented. It turned out that it there are two ways to do this, namely use of dyes that are already in the polymeric state are present or, surprisingly, the use of reaction products between monomeric dyes and polar and / or ionic polymers. Such reaction products have a molecular size that is inherently prevents migration or they form micelles and Micellar associations, which also have no migration under lie. These are inherently polymeric dyes various cyanine dyes, such as in The Chemistry of Synthetic Dies by K. Venkataraman, Volume 4, Acadamic Press, 1971, pages 313-315 will.
Erfindungsgemäß lassen sich vorzugsweise auch Reaktions produkte aus verschiedenen an sich bekannten Farbstoffen in Form ihrer Metallkomplexe und polaren und/oder ionischen Polymeren einsetzen, wobei diese Reaktionsprodukte Eigen schaften aufweisen, die in der Textilfärberei unter dem Begriff Substantivität zusammengefaßt werden. Auch beim Färben von Textilfasern natürlicher oder synthetischer Herkunft ist der Vorgang des "Aufziehens" eines Farbstoffes auf die Faser noch nicht vollständig in allen chemischen Einzelheiten geklärt; es wird jedoch angenommen, daß hier überwiegend Bindungen über Haupt- und Nebenvalenzen zusammen mit Bindungen über Dipolkräften eine Rolle spielen. Auch bei den Reaktionsprodukten zwischen polaren bzw. ionischen Polymeren wie beispielsweise Zelluloseester, Polyacrylnitril oder Polyacrylsäure mit den reaktiven Stellen von Farb stoffen wie beispielsweise Amino-, Azo- oder Sulfonsäure gruppierungen scheinen die Bindungstypen über Haupt- und Nebenvalenzen sowie Dipole die ausschlaggebende Rolle zu spielen. Die sich bildenden Polymeren neigen zur Mizell bildung und hinsichtlich der weiteren Verarbeitbarkeit hat sich herausgestellt, daß in der Regel ketten- und fadenförmige Mizellen gegenüber knäuelförmigen zu bevorzugen sind.According to the invention, reaction is also preferably possible products made from various dyes known per se in the form of their metal complexes and polar and / or ionic Use polymers, these reaction products Eigen have in the textile dyeing under the Term substantivity can be summarized. Also at Dyeing of textile fibers more natural or synthetic Origin is the process of "pulling up" a dye on the fiber not yet completely in all chemical Details clarified; however, it is believed that here predominantly ties across major and minor valences together play a role with bonds via dipole forces. Also in the reaction products between polar or ionic Polymers such as cellulose esters, polyacrylonitrile or polyacrylic acid with the reactive sites of color substances such as amino, azo or sulfonic acid Groupings seem to tie types across main and Secondary valences and dipoles play the decisive role play. The polymers that form tend to micellar education and with regard to further processability it has been found that chain and filamentous micelles versus ball-shaped ones are to be preferred.
Als farbgebende Komponente können eine Reihe an sich bekannter Farbstoffe eingesetzt werden, bevorzugt werden jedoch die Metallkomplexe von Azo-, Phthalocyanin-, Azomethin- und Formazanfarbstoffen sowie Farbstoffe der Vinylsulfonylgruppe verwendet. Der Anteil der polymeren Farbstoffe oder der oben beschriebenen Reaktionsprodukte kann je nach Art der Farbstoffe und der gewünschten Farbtiefe etwa 1-20% betragen.As a coloring component, there can be a number of them known dyes are used, are preferred however the metal complexes of azo, phthalocyanine, Azomethine and formazan dyes and dyes of Vinylsulfonyl group used. The proportion of polymer Dyes or the reaction products described above can vary depending on the type of dyes and the desired Color depth is about 1-20%.
Als Verdickungsmittel werden den erfindungsgemäßen Tinten Kunststoffharze zugesetzt, und zwar etwa in Mengen von 0,5-20%. Bei der Benutzung von an sich polymeren Farb stoffen spielt die Art des als Verdickungsmittel einge setzten Polymers keine ausschlaggebende Rolle, wenn aber von Haus aus nichtpolymere Farbstoffe benutzt werden, die mit polaren und/oder ionogenen Polymeren umgesetzt werden sollen, werden vorzugsweise eben diese Polymere auch als Verdickungsmittel benutzt. Hierzu eignen sich Zellulose ester und -äther, PVC und dessen Copolymere, Polystyrol und dessen Copolymere, Acrylate und Methacrylate, auch als Mischpolymere, Polyacrylnitril und Alkydharze. Die Menge der Dickungsmittel können je nach der verwendeten Art schwanken und sollte auf jeden Fall so ausgelegt sein, daß die Tinte eine Viskosität von unter 100 mPas/sec besitzt.Inks according to the invention are used as thickeners Plastic resins added, approximately in amounts of 0.5-20%. When using polymeric paint per se The type of material is used as a thickener do not play a key role in polymers, but if so inherently non-polymeric dyes are used which be implemented with polar and / or ionogenic polymers should, these polymers are also preferably Thickener used. Cellulose is suitable for this esters and ethers, PVC and its copolymers, polystyrene and its copolymers, acrylates and methacrylates, too as copolymers, polyacrylonitrile and alkyd resins. The amount the thickener can, depending on the type used fluctuate and should be designed in such a way that the ink has a viscosity of less than 100 mPas / sec.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Aufzeichnungs materialien auch noch die üblichen Hilfsstoffe zur Ver besserung der elektrischen Leitfähigkeit wie beispielsweise in organischen Lösungsmitteln lösliche Elektrolyte, zusätzlich Pigmente und Konservierungsmittel, insbesondere Fungizide enthalten.If necessary, the recording according to the invention materials also the usual auxiliaries for ver improvement in electrical conductivity such as electrolytes soluble in organic solvents, additionally pigments and preservatives, in particular Contain fungicides.
Die erfindungsgemäßen Tinten zeichnen sich durch eine Affinität zu allen üblichen Aufzeichnungsträgern, hohe Farbdichte, gute Bildfixierung und aufgrund der Nicht flüchtigkeit der verwendeten Lösungsmittel insbesondere dadurch aus, daß ein Verstopfen der Durchlaßöffnungen des Aufzeichnungsgerätes praktisch auch bei längerem Lagern oder bei Unterbrechung der Aufzeichnung nicht eintritt. Dies ist besonders wichtig im Zusammenhang mit maschinellen Aufzeichnungsverfahren mit hoher Auf zeichnungsgeschwindigkeit. Ein weiterer bedeutender Vorzug besteht darin, daß eine sehr hohe Bildschärfe erreicht und ein Durchschlagen der Farbkomponenten auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers mit Sicherheit verhindert wird, da das flüssige schwerflüchtige Lösungs mittel zwar in die Matrix des Aufzeichnungsträgers migrieren kann, hingegen die farbgebende Komponente aufgrund ihrer molekularen Komplexität und Größe zurück gehalten wird und somit kein Auslaufen oder Durchschlagen der Farbe möglich ist.The inks according to the invention are characterized by a Affinity for all common record carriers, high Color density, good image fixation and due to the no volatility of the solvents used in particular characterized in that a clogging of the passage openings the recorder practically even for a long time Do not store or interrupt the recording entry. This is particularly important in the context with high recording machine recording methods drawing speed. Another significant one The advantage is that the image sharpness is very high reached and a streaking through of the color components the back of the record carrier with certainty is prevented because the liquid non-volatile solution medium in the matrix of the record carrier can migrate, however, the coloring component due to their molecular complexity and size is held and therefore no leakage or penetration the color is possible.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beispiele näher erläutert:In the following the invention is illustrated by the examples explained in more detail:
4 g eines Mischpolymerisates aus Acryl- und Methacrylsäure mit einem Molekulargewicht zwischen 500 000 bis 1 000 000 werden in einer Mischung 100 g Dioxolan-2 und 50 g Wasser gelöst. Anschließend wird der Wassergehalt im Lösungsmittel gemisch auf 5 g reduziert. Getrennt werden 3 g des Farb stoffes C.I. Solvent Blue 66 in 100 g 4-Methyldioxolan-2 gelöst, dann werden beide Lösungen vermischt. Der restliche Wassergehalt wird durch Verdampfen oder Trocknen über Natriumsulfat entfernt und die verbleibende Lösung filtriert.4 g of a copolymer of acrylic and methacrylic acid with a molecular weight between 500,000 to 1,000,000 are in a mixture 100 g of dioxolane-2 and 50 g of water solved. Then the water content in the solvent mixture reduced to 5 g. 3 g of the color are separated C.I. Solvent Blue 66 in 100 g 4-methyldioxolan-2 solved, then both solutions are mixed. The rest Water content is increased by evaporation or drying Removed sodium sulfate and the remaining solution filtered.
1,8 g Zelluloseacetat werden in einer Mischung aus 30 g 4-Methyldioxolan-2 und 61,3 g Dioxolan-2 gelöst. Anschließend wird die Lösung mit 2,9 g o-Acetylsalizylsäure und nach deren Lösung mit 4 g C.I. Solvent Blue 66 versetzt.1.8 g of cellulose acetate are made in a mixture 30 g of 4-methyldioxolan-2 and 61.3 g of dioxolane-2 dissolved. Then the solution with 2.9 g of o-acetylsalicylic acid and after their solution with 4 g C.I. Solvent Blue 66 transferred.
20 g Dextran mit einem mittleren Molekulargewicht von 70 000 sowie 114 g Na₂SO₄ × 10H₂O, 14 g Na₂CO₃ × 10H₂O und 8 g 32,5%ige NaOH werden in einem Liter Wasser gelöst. Getrennt werden 10 g des Farbstoffes C.I. Reaktive Blau 19 in einem Liter Wasser gelöst. Beide Lösungen werden dann vereint, gut gemischt und 24 Stunden bei 40°C gehalten. Das ausgefallene Reaktionsprodukt wird abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Nach dem Trocknen werden 4 g dieses Reaktionsproduktes in einer Mischung aus 32 g 4-Methyl dioxolan-2 und 64 g Dioxolan-2 gelöst.20 g dextran with an average molecular weight of 70,000 and 114 g Na₂SO₄ × 10H₂O, 14 g Na₂CO₃ × 10H₂O and 8 g of 32.5% NaOH are dissolved in one liter of water. 10 g of the dye C.I. Reactive blue 19th dissolved in a liter of water. Then both solutions united, well mixed and kept at 40 ° C for 24 hours. The precipitated reaction product is separated off, washed and dried. After drying, 4 g of this Reaction product in a mixture of 32 g of 4-methyl dioxolan-2 and 64 g of dioxolan-2 dissolved.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |