DE3744635C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung auf Basis eines organischen Lösungsmittels, eines wasserlöslichen oder -dispergierbaren, in dem organischen Lösungsmittel praktisch unlöslichen Farbstoffes und Wasser. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Tintenzusammensetzung zur Herstellung von Markierungsstiften und Filzschreibern, die zur Anwendung bei saugfähigen Schreib- und Zeichnungsträgern, vor allem Papier geeignet sind. Insbesondere bezieht sich die erfindungsgemäße Verwendung auf sogenannte Layout-Marker, welche es ermöglichen, auf einen Zeichnungsträger flächig unterschiedliche Farben aufzutragen.

Die zur Zeit auf dem Markt befindlichen Layout-Marker enthalten eine Tintenzusammensetzung auf Toluol- oder insbesondere Xylol-Basis mit einem öllöslichen bzw. in organischen Lösungsmitteln löslichen Farbstoff. Anwendungstechnisch sind derartige Marker durchaus brauchbar, da sie in verschiedenen Farbtönen zur Verfügung stehen und auch größere Flächen behandelt werden können, ohne daß es zu einem Wellen des Zeichnungsträgers kommt. Xylol und auch Toluol weisen jedoch schwerwiegende gesundheitliche Nachteile auf. Die Lösungsmitteldämpfe haben einen penetranten Geruch, erregen deshalb häufig Übelkeit oder Schwindelgefühle und führen zu einer starken Reizung der Schleimhäute insbesondere im Nasen-, Mund- und Rachenraum sowie in den Augen. Ferner reagieren viele Menschen mit Allergien (Hautentzündung) auf diese Lösungsmittel. Beim Einatmen von Xyloldämpfen über längere Zeiträume, insbesondere bei einer professionellen Anwendung derartiger Marker, könnte es sogar zu pathologischen Veränderungen des Knochenmarks kommen.

In der DE-AS 23 35 955 wird zur Überwindung dieses Problems eine Tintenzusammensetzung für einen Markierungsstift vorgeschlagen, welche in einem alicyclischen Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel bestimmte modifizierte Farbstoffe sowie harzartige Bindemittel enthält. Derartige Tintenzusammensetzungen konnten jedoch anwendungstechnisch nicht voll befriedigen, da die damit gefüllten Marker bei höherer Flüchtigkeit des Lösungsmittels rasch eintrocknen; bei Verwendung von höher siedenden Lösungsmitteln dauert der Trocknungsvorgang auf dem Zeichnungsträger zu lange. Es kommt ferner hinzu, daß die Herstellung kompliziert ist, weil handelsübliche Farbstoffe nicht als solche eingesetzt werden können, sondern zuvor chemisch modifiziert werden müssen.

Aus der DE-PS 29 24 861 ist eine Strahldrucktinte bekannt, welche einen Farbstoff oder ein Pigment in einer Trägerflüssigkeit enthält, welche aus einem ein- oder mehrwertigen Alkohol oder einem Alkanolamin, einem stickstoffhaltigen fünfgliedrigen Ringketon oder einem niederen Mono- oder Dialkylether eines Alkylenglykols, gegebenenfalls Wasser sowie einem aliphatischen Kohlensäureester besteht. Bei dem Farbstoff kann es sich um einen wasserlöslichen oder wasserunlöslichen Farbstoff handeln, oder es können auch Pigmente verwendet werden, welche in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Zur Verwendung in einem Markierungsstift oder Filzschreiber sind derartige Stahldrucktinten überwiegend ungeeignet.

Dasselbe gilt für die Strahldrucktinten der DE-OS 36 26 567 aus einem gering wasserlöslichen Farbstoff, Wasser und einem organischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von mehr als 120°C, bei welchen es sich vornehmlich um bestimmte Ether handelt. Für die Zwecke der Erfindung ist vor allem die geringe Löslichkeit des Farbstoffes in Wasser nachteilig, welche in der Regel bei Zumischen des organischen Lösungsmittels noch weiter abnimmt.

In der DE-OS 34 25 512 sind organische Carbonate enthaltende flüssige Farbstoffzubereitungen beschrieben. Es ist ausdrücklich angegeben, daß die organischen Carbonate nur als Zusatz zu im wesentlichen wasserfreien Farbstoffzubereitungen oder als alleiniges Lösungsmittel verwendet werden. Konkret beschrieben sind Lösungen verschiedener Farbstoffe in Mischungen von Alkylencarbonaten oder Alkylcarbonaten mit anderen organischen Lösungsmitteln. Diese vorbekannten Farbstofflösungen eignen sich zum Färben von Lösungsmitteln, Mineralölprodukten, Überzügen und Druckfarben. Zur Verwendung als Tinte und insbesondere zur Herstellung von Markierungsstiften und Filzschreibern sind sie nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenzusammensetzung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die zur Herstellung von Markierungsschreibern oder Filzstiften geeignet und frei von Toluol und Xylol ist, aber trotzdem alle Anwendungsvorteile der bekannten Tintenzusammensetzungen auf Toluol- oder Xylol-Basis aufweist.

Die Aufgabe wird durch die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Erfindungsgemäß wird die Tintenzusammensetzung zur Herstellung von Markierungsstiften oder Filzschreibern verwendet.

Angesichts der entgegengesetzten Angaben in der DE-OS 34 25 512 war es nicht zu erwarten, daß Alkylencarbonate oder Gemische aus Alkylencarbonaten und Alkylcarbonaten besonders vorteilhaft in einer wasserhaltigen Tintenzusammensetzung und in Kombination mit einem wasserlöslichen oder -dispergierbaren, aber in dem organischen Lösungsmittel praktisch unlöslichen Farbstoff eingesetzt werden können. Es ist überraschend, daß für die Herstellung von Markierungsstiften und Filzschreibern eine geeignete und anwendungstechnisch befriedigende Tintenzusammensetzung ohne den Einsatz aromatischer Lösungsmittel auf relativ einfache Art und Weise erhalten werden kann. Überraschend sind auch das gute Lösungsvermögen des erfindungsgemäßen Lösungsmittelsystems für wasserlösliche Farbstoffe sowie die vorteilhaften Eigenschaften bei Anwendung der Tinte auf Papier, d. h. relativ rasches Antrocknen und Konturschärfe. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die wäßrige Farbstofflösung soll salzfrei sein, um die Mischbarkeit mit dem organischen Lösungsmittel sicherzustellen. Überraschend lassen sich die Farbstoffe in dem Wasser bis zu ihrer maximalen Löslichkeit lösen, ohne daß Ausfällungsphänomene auftreten, wenn das organische Lösungsmittel zugesetzt wird. Durch die Anwesenheit des organischen Lösungsmittels trocknen die erfindungsgemäß hergestellten Schreiber bzw. Marker selbst bei längerem Liegenlassen ohne Kappe nicht ein. Das Verhalten bei Anwendung auf saugfähigen Schreib- und Zeichnungsträgern, insbesondere Papieren unterschiedlichen Leimungsgrades, ist hervorragend: Während das Wasser rasch verdampft, zieht das organische Lösungsmittel durch Kapillaren in den Träger ein, d. h. die Beschriftung bzw. Färbung "trocknet" scheinbar schnell. Da der Farbstoff in dem organischen Lösungsmittel nicht löslich ist, fällt er beim Verdampfen des Wassers an der Oberfläche des Trägers aus und setzt sich dort fest, wird aber nicht in den Zeichnungsträger hineintransportiert, so daß es zu keinem Verlaufen der Konturen kommt.

Die erfindungsgemäß als organisches Lösungsmittel ausgewählten Carbonate unterscheiden sich insofern vorteilhaft von Glykolen und anderen mehrwertigen Alkoholen; während letztere in Zeichnungsträger kaum einziehen, so daß die Färbung oder Beschriftung nicht wischfest wird, dringen die Alkyl- und Alkylencarbonate rasch in den Träger ein. Wenn man sie allein auf einen derartigen Träger aufbringt, entsteht demgemäß der Eindruck, daß ein Fettfleck gebildet wird.

Ein weiterer Vorteil gegenüber Glykolen besteht darin, daß die Alkyl- und Alkylencarbonate nicht hygroskopisch sind. Dies trägt ebenfalls dazu bei, daß die mit den erfindungsgemäßen Markern hergestellten farbigen Flächen oder Beschriftungen schneller trocknen (wischfest werden).

Andererseits kann der Wassergehalt der erfindungsgemäß eingesetzten Tintenzusammensetzungen verhältnismäßig niedrig gehalten werden, so daß kein unerwünschtes Wellen des Zeichnungs- oder Schreibträgers eintritt, selbst wenn größere Flächen farbig angelegt werden müssen. Vorzugsweise findet nur so viel Wasser Anwendung, wie zur Lösung einer ausreichenden Menge an Farbstoff jeweils erforderlich ist.

Als Lösungsmittel besonders bevorzugt sind cyclische Alkylencarbonate, insbesondere 1,3-Dioxolan-2-on und 4-Methyl- 1,3-dioxolan-2-on. Geeignete Alkylcarbonate sind insbesondere solche mit gerad- oder verzweigtkettigen Alkylresten mit 1 bis 8 C-Atomen, wobei die beiden Alkylreste gleich oder verschieden sein können, vorausgesetzt, daß ihr Siedepunkt ausreichend hoch und ihr Dampfdruck ausreichend niedrig ist. Da Alkylcarbonate allein mit Wasser nicht mischbar sind, werden erfindungsgemäß entweder Alkylencarbonate allein oder Gemische aus Alkylencarbonaten und Alkylcarbonaten eingesetzt, wobei das Mischungsverhältnis so gewählt wird, daß die Wassermischbarkeit noch erhalten bleibt.

Geeignete wasserlösliche Farbstoffe bzw. wasserdispergierbare Pigmentfarbstoffe sind dem Fachmann in großer Zahl bekannt. Verwiesen wird beispielsweise auf die in den oben diskutierten DE-OS 36 26 567, Seite 4, Zeile 53 bis Seite 5, Zeile 3 und DE-PS 29 24 861, Seite 8 enthaltenen Aufzählungen. Besonders bevorzugt sind anionische oder kationische Farbstoffe und Direktfarbstoffe.

Der Farbstoffgehalt in der Tintenzusammensetzung beträgt vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%. Der Wassergehalt muß mindestens zur vollständigen Lösung bzw. Dispergierung des Farbstoffes ausreichen. In der Regel genügen hierzu etwa 10 bis 30, vorzugsweise etwa 10 bis 25 Gew.-% Wasser. Die Menge an Alkyl- und/oder Alkylencarbonat dient zur Ergänzung der Tintenzusammensetzung auf 100 Gew.-% und beträgt vorzugsweise 50 bis 90, insbesondere 50 bis 75 Gew.-%.

Der Tintenzusammensetzung können ferner übliche Zusätze zugefügt werden. Hierzu gehören insbesondere übliche Netzmittel, vorzugsweise nicht ionische oder anionische Netzmittel, z. B. Nonylphenylpolyglykolether, Alkylpolyglykolether, Fettsäurepolyglykolester oder Fettalkoholethoxylate. Geeignete Konservierungsmittel sind beispielsweise ortho-Phenolphenyl und dessen Natriumsalz, ortho-Hydroxydiphenyl, 6-Acetoxy-2,4-dimethyl-m-dioxan und andere.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfolgenden Beispiele dienen, wobei folgende Tintenzusammensetzungen für Layout-Marker hergestellt wurden (Angaben in Gew.-Teilen):

Beispiel 1
1,3-Dioxolan-2-on
52,0
4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on	10,0
H₂O	30,6
Acid Red 87 (Farbstoff)	7,0
Mergal® K 7 (Konservierungsmittel)	0,2
Nonylphenolpolyglykolether (10%ig in H₂O (Arkopal® N 090)	0,2
	100,0

Beispiel 2
1,3-Dioxolan-2-on
72,0
4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on	2,0
H₂O	20,8
Direct Blue 86 (Farbstoff)	5
ortho-Phenylphenol (Preventol® D 3)	0,2
	100,0

Beispiel 3
1,3-Dioxolan-2-on
70,0
4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on	5,0
H₂O	19,5
Pigmentfeinteilig COLANYL® grün CG	5,0
Mergal® K 7	0,2
Nonylphenolpolyglykolether (10%ige Lsg. in H₂O) Arkopal® N 300	0,3
	100,0

Ein Marker mit einer dieser Tintenzusammensetzungen trocknet auch nach längerem Liegenlassen in geöffnetem Zustand nicht ein. Bei Anwendung auf Papier liefert er konturenscharfe Linien und ermöglicht ein streifenfreies Zeichnen, so daß auch größere Flächen gleichmäßig eingefärbt werden können. Ein Wellen des Papiers tritt dabei nicht auf. Auch größere Flächen trocknen rasch ab, so daß ohne längeres Warten weiter- und übergezeichnet werden kann.

Claims (4)

1. Tintenzusammensetzung auf Basis eines höhersiedenden organischen Lösungsmittels, eines wasserlöslichen oder -dispergierbaren, in dem organischen Lösungsmittel praktisch unlöslichen Farbstoffes und Wasser, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß die Tintenzusammensetzung als organisches Lösungsmittel Alkylencarbonate oder Gemische aus Alkylencarbonaten und Alkylcarbonaten mit einem Siedepunkt bei Normaldruck von mindestens 200°C und mit einem Dampfdruck bei 20°C von weniger als 0,05 mbar enthält, und wobei die Zusammensetzung 1 bis 20 Gew.-% Farbstoff oder Pigmentfarbstoff, mindestens eine zur vollständigen Auflösung oder Dispersion des Farbstoffes ausreichende Menge Wasser und Alkylencarbonat sowie gegebenenfalls Alkylcarbonat zur Ergänzung auf 100 Gew.-% enthält.

2. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als organisches Lösungsmittel 1,3-Dioxolan-2- on und/oder 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on enthält.

3. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Netz- und/oder Konservierungsmittel enthält.

4. Verwendung der Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung von Markierungsstiften oder Filzschreibern.