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Diese Erfindung betrifft Pigmentdispersionen
und auch Schreibgeräte
und Drucker, die diese Dispersionen darin gelagert haben oder als
Vorrat enthalten. Insbesondere befasst sich diese Erfindung mit
Pigmentdispersionen, die eine niedrige Viskosität aufweisen und hervorragend
sind in der Fließfähigkeit
und brauchbar sind für
Schreibgeräte,
Drucker und dergleichen, und sie befasst sich auch mit Schreibgeräten und
Druckern, die die Dispersionen darin gelagert oder als Vorrat enthalten.
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Beschreibung des allgemeinen
Standes der Technik
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Eine Zeichen- oder Signiertinte zur
Verwendung in Schreibgeräten,
die Gebrauch machen von gebündelten
Faserspitzen oder Filzspitzen, wurde herkömmlicherweise aus einem Kunststoff,
einem Farbstoff und einem Lösungsmittel
hergestellt. Ein Farbstoff wird als Färbemittel eingesetzt, während ein
aromatisches Lösungsmittel
als Lösungsmittel
verwendet wird wegen seiner hervorragenden Lösungskraft oder Lösungseigenschaft
für die
Farbe. Aromatische Lösungsmittel
sind jedoch besonders schädlich
für unsere
Gesundheit und sind außerdem
Luftverschmutzungsmittel. Untersuchungen wurden an Zeichen- oder
Signiertinten durchgeführt,
die kein aromatisches Lösungsmittel
verwenden, aber bislang wurde keine Zeichen- oder Signiertinte gefunden,
die in der Dichte, Lichtechtheit und dem Übertragungswiderstand von geschriebenen
oder gezeichneten Schriftzeichen oder Markierungen oder Zeichen
zufriedenstellend war.
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Ink-Jet-Drucken oder Tintenstrahldrucken
ist Computer gesteuertes oder kontrolliertes digitales Drucken.
Die Druckinformation wird direkt von einem Computer auf einen Ink-Jet-Drucker oder Tintenstrahldrucker über ein
Kabel zugeführt,
um ein Bild oder eine Markierung oder ein Zeichen zu bilden, das
im Unterschied zu gewöhnlichen
oder herkömmlichen
oder allgemeinen Druckern das Herstellen einer (Druck-) Platte nicht
notwendig ist. Daher ist Ink-Jet-Drucken
oder Tintenstrahldrucken besonders geeignet zum Drucken von Darstellungen
oder Wiedergaben, die in der Regel in einer kleinen Anzahl von Kopien
gebraucht werden. Fortschritte bei den Ink-Jet-Druckern oder Tintenstrahldruckern
in den letzten Jahren machten es möglich, hochgenaues oder sehr
detailliertes Drucken in großer
Größe oder
von großem
Umfang durchzuführen.
Als Tinten für
ein solches Drucken werden solche benötigt, die geringe Viskosität und hervorragende
Stabilität
aufweisen. Ink-Jet-Druckertinten auf Lösungsmittelbasis, die Gebrauch
machen von Farben, sind bekannt, aber Ink-Jet-Druckertinten, die Gebrauch
machen von Pigmenten, werden als Tinten auf Wasserbasis verwendet wegen
technischer Schwierigkeiten, die bei der Herstellung von Ink-Jet-Druckertinten
auf Lösungsmittelbasis, die
Gebrauch von Pigmenten machen, auftreten.
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Bei einer Ink-Jet-Druckertinte auf
Wasserbasis steht jedoch weder eine gute Tintenadhäsion noch
eine gute Farbentwicklung zur Verfügung, da der Gehalt oder Anteil
an einem Kunststoff, der als Kunststoff-Bindemittel oder Träger in der
Tinte verwendet wird, sehr gering ist. Ferner weist die Ink-Jet-Druckertinte
auf Wasserbasis auch ein Problem in ihrer Adhäsion auf Kunststofffilmen auf.
Es gibt daher einen großen
Bedarf für die
Entwicklung von Ink-Jet-Druckertinten, von denen jede von einem
Pigment Gebrauch macht, kein aromatisches Lösungsmittel verwendet, aber
wünschenswerter
ein alkoholisches Lösungsmittel
einsetzt und eine gute Farbentwicklungseigenschaft aufweist. Gemäß der herkömmlichen
Technologie beruht die Dispersion oder Verteilung eines Pigments
in einer Lösung
eines Kunststoffs im Wesentlichen auf der Dispersionskraft oder
Verteilungskraft des Kunststoffs, wie es in Farben oder Anstrichfarben
oder dergleichen der Fall ist. Wenn die Dispersion des Pigments
nicht in einem ausreichendem Maß durch
bloßen
Rückgriff
auf den Kunststoff erreicht werden kann, wurde bisher ein Pigment-Dispergiermittel
(oberflächenaktiver
Stoff oder dergleichen) von relativ niedrigem Molekulargewicht auch
in Kombination verwendet. Wenn Carboxylgruppen in ein Polymer eingeführt werden,
um das Polymer mit einer Dispergierkraft für Pigmente zu versehen, wurde
ein Carboxyl enthaltendes Monomer, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure oder
Maleinsäure,
als zusätzliches
Monomer bei der Polymerisation verwendet.
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Verglichen mit allgemeinen Farben
oder Anstrichfarben benötigen
Pigmenttinten für
Schreibgeräte oder
Drucker eine sehr niedrige Viskosität und auch einen extrem hohen
Grad an Pigmentdispersion oder Pigmentverteilung. Mit herkömmlichen
Dispersionsverfahren oder Verteilungsverfahren, die Gebrauch machen von
polymeren Dispergiermitteln ist es daher extrem schwierig, Pigmenttinten
für Schreibgeräte oder
Drucker zu erhalten, wobei die Pigmenttinten in der Lage sind, die
benötigte
Leistung zu zeigen, weil die Dispersion oder Verteilung von Pigmenten
nicht zufriedenstellend ist, oder aufgrund unzureichender Verträglichkeit
oder Kompatibilität
zwischen den Pigmenten und den polymeren Dispergiermitteln finden
eine Desorption oder Ablösung
der polymeren Dispergiermitteln von den Pigmenten und/oder zeitabhängige Veränderungen
in der Tintenviskosität
statt.
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Wenn Ethylalkohol oder ein anderes
Lösungsmittel,
das eine höhere
Toleranzgrenze für
die Vergiftung mit organischen Lösungsmitteln
aufweist, als Lösungsmittel
in einer Pigmenttinte für
Schreibgeräte
oder Drucker verwendet werden kann, ergibt ein solches Lösungsmittel
viel geringe schädliche
Effekte auf die Gesundheit eines Anwenders eines Schreibinstruments
oder Druckers und auch die Gesundheit von Leuten in demselben Raum
oder derselben Umgebung. Ferner kann der Nichtgebrauch oder die
Nichtverwendung von aromati schen Lösungsmitteln das Problem der
Luftverschmutzung verringern, und außerdem besitzen Pigmenttinten,
die Gebrauch machen von einer solchen Tinte, keine Nachteile der
Pigmenttinten auf Wasserbasis, d.h., Probleme einer niedrigen Trocknungsgeschwindigkeit
und Tintenwiderstandsfähigkeit
auf Kunststofffilmen.
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Außerdem ist ein Alkohol ein
Rohstoff, der in der Natur hergestellbar oder reproduzierbar ist,
und als ein Tintenlösungsmittel
bevorzugt. Dennoch ist es mit herkömmlicherweise bekannten alkohollöslichen
Kunststoffen sehr schwierig, Pigmenttinten für Schreibgeräte oder
Drucker zu erhalten, wobei die Pigmenttinten, niedrige Viskosität aufweisen,
hohe Pigmentdispersion und hohe Flüssigkeitsstabilität, wobei
all diese Eigenschaften notwendig sind für solche Tinten, selbst wenn
ein Dispergiermittel in Kombination oder zusammen für die Dispersion
oder Verteilung des Pigments verwendet wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Pigmentdispersion bereitzustellen unter Verwendung
eines polymeren Dispergiermittels, das in einem Alkohol oder einem
anderen Lösungsmittel,
das hohe Sicherheit aufweist, in einer ausreichenden Menge in Bezug
zu einem Pigment löslich
ist, wobei die Pigmentdispersion eine niedrige Viskosität aufweist
und einen hohen Dispersionsgrad oder Verteilungsgrad des Pigments,
und geeignet ist als eine Pigmenttinte für ein Schreibgerät oder Drucker,
und das geringere schädliche
Effekte auf die Gesundheit eines Anwenders des Schreibgeräts oder
Druckers verursacht und auch auf die Gesundheit von Leuten in demselben
Raum oder in derselben Umgebung.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
führten
umfangreiche Untersuchungen durch, um die oben beschriebene Aufgabe
zu lösen.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Verwendung eines Polymers,
das insbesondere Carboxylgruppen als Seitengruppen enthält, als
Pigment-Dispergiermittel oder -Verteilungsmittel und Träger es möglich macht,
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen.
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Unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung wird daher eine Pigmentdispersion bereitgestellt, die
zusammengesetzt ist aus einem Pigment, einem Polymer und einem Lösungsmittel,
wobei das Polymer an Seitenketten davon Carboxylgruppen aufweist,
die von einer zweibasigen Säure
stammen.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird auch ein Schreibgerät oder Drucker
mit der darin gelagerten oder aufbewahrten Pigmentdispersion oder
mit der Pigmentdispersion als Vorrat bereitgestellt.
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Die Pigmentdispersion der vorliegenden
Erfindung weist niedrige Viskosität und gute Stabilität auf und ist
hervorragend als eine Pigmentdispersion für Schreibgeräte oder
Drucker. Es wird erwartet, dass die Dispersion überragende Effekte erbringt,
wenn sie in anderen Ge bieten eingesetzt wird, wo Pigmentdispersionen,
die noch niedrigere Viskosität
und hervorragende Fließfähigkeit
aufweisen, benötigt
werden, z. B., wenn sie eingesetzt werden zum Tiefdrucken und Flexodrucken,
zum Färben
von Oberflächen
von Farbfiltern und gefärbtem
Glas, Färben
von Leder und dergleichen. Aufgrund der Verwendung der Pigmentdispersion
ergibt das Schreibgerät
oder der Drucker gemäß der vorliegenden
Erfindung niedrigere schädliche
Effekte auf die Gesundheit ihres Anwenders und auch auf die Gesundheit
von Leuten in demselben Raum oder in dergleichen Umgebung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
IN WEITEREN EINZELHEITEN UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das polymere Dispergiermittel (im
Folgenden einfach "Polymer" genannt) für die Verwendung
oder den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung weist an Seitenketten
davon Carboxylgruppen auf, die von einer zweibasigen Säure stammen
oder abgeleitet sind. Noch wünschenswerter
sind die Carboxylgruppen solche, die von einer zweibasigen Säure einer
cyclischen Verbindung stammen oder abgeleitet sind. Ein solches
Polymer kann erhalten werden durch einen der Prozesse oder Verfahren,
die im Folgenden hierin beschrieben sind. Ein erstes Verfahren besteht
darin, ein Monomer, das sowohl eine additionspolymerisierbare Gruppe
und eine Carboxylgruppe enthält,
in wünschenswerter
Weise ein Monomer, das eine Restgruppe einer gesättigten oder ungesättigten,
Carboxyl enthaltenden cyclischen Verbindung enthält, wobei die Restgruppe direkt
oder über
eine Verbindungsgruppe (siehe Formel 1 unten) an einen Rest oder
eine Gruppe gebunden ist, die eine additionspolymersierbare Gruppe
enthält,
mit einem anderen Monomer, das mit dem zuerst genannten Monomer
polymerisierbar ist, zu mischen, und um dann die erhaltene Mischung
zu copolymerisieren. Ein zweites Verfahren besteht darin, ein Säureanhdyrid
einer zweibasigen Säure,
z. B. Phthalsäureanhydrid
oder dergleichen, mit einem Polymer, das Gruppen enthält, die
mit einem Säureanhydrid
reaktionsfähig
sind, wie z. B. Hydroxylgruppen (siehe Formel 2 unten), umzusetzen.
Das Verfahren der Formel 1 ist besonders bevorzugt. Es sollte beachtet
werden, dass die folgenden Formeln nur zum Zweck der Veranschaulichung
dienen und es keineswegs beabsichtigt ist, dass sie die vorliegende
Erfindung beschränken.
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Beispiele des bei dem Verfahren 1
verwendeten Monomers (1), das eine Restgruppe einer gesättigten oder
ungesättigten,
Carboxylgruppen enthaltenden cyclischen Verbindung enthält, wobei
die Restgruppe direkt oder über
eine Verbindungsgruppe (siehe Formel 1 unten) an einen Rest gebunden
ist, der eine additionspolymerisierbare Gruppe enthält, kann
(Meth)acryloyloxyethylphthalat, (Meth)acryloyloxypropylphthalat, (Meth)acryloyloxybutylphthalat,
(Meth)acryloyloxyalkylhexahydrophthalate, (Meth)acryloyloxyalkyltetrahydrophthalate,
(Meth)acryloyloxyalkyl-3,6-endomethylen-1,2,3,6-tetrahydrophthalate
und Mono(meth)acryloyloxyalkyl-2,3-naphthalindicarboxylate einschließen. Um
ein Polymer unter Verwendung von einem dieser Hydroxyl enthaltenden
Monomere zu synthetisieren, wird das Carboxyl enthaltende Monomer
mit einem anderen Monomer, das mit dem Carboxyl enthaltenden Monomer
copolymerisierbar ist, vermischt, und die erhaltene Mischung wird
copolymerisiert. Das Carboxyl enthaltende Monomer kann in einem
Bereich von 0,2 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-%,
in Bezug auf die Gesamtmenge der bei der Copolymerisation verwendeten
Monomere eingesetzt oder verwendet werden.
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Beispiele eines anderen Monomers,
das bei der oben beschriebenen Copolymerisation geeignet oder brauchbar
ist, kann folgendes einschließen:
als (Meth)acrylatestermonomere: Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Octyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat,
Stearyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat,
Isobornyl(meth)acrylat und Tetrafurfuryl(meth)acrylat; als Hydroxyl
enthaltende (Meth)acrylatestermonomere: Hydroxyethyl(meth)acrylat,
Hydroxypropyl(meth)acrylat, Ester von Monoestern mit Diolen, wobei
die Monoester gebildet worden sind zwischen Hy droxyalkyl(meth)acrylaten
und zweibasigen Säuren,
z. B. ein Monoester zwischen (i) einem Monoester zwischen Bernsteinsäure oder
Succinsäure,
Phthalsäure
oder Cyclohexandicarbonsäure
und Hydroxyethyl- oder Hydroxypropyl(meth)acrylat und (ii) Ethylenglykol
oder Propylenglykol; und als Amido enthaltende (Meth)acrylatmonomere:
(Meth)acrylamid, N-substituierte
(Meth)acrylamide, z. B. (Meth)acrylbutoxymethylamid, N-tert-Butylacrylamid,
N-tert-Butylmethacrylamid, Diacetonacrylamid, N-Isopropylacrylamid,
N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Diethylacrylamid, N-Methylol(meth)acrylamid
und N-Alkyloxyethyl(meth)acrylamid. Andere geeignete Beispiele können (Meth)acrylmonomere
einschließen,
wie z. B. (Meth)acrylonitril. Andere geeignete Beispiele können Styrol
und Styrol-Derivate einschließen,
z. B. α-Methylstyrol;
Mono- oder Diester von zweibasigen Säuren, z. B. Dialkylmaleate,
Dialkylolfumarate und Dicycloalkylitaconate; und Vinylacetat.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist
es bevorzugt, als Lösungsmittel
in der Pigmentdispersion ein alkoholisches Lösungsmittel oder ein gemischtes
Lösungsmittel,
das ein alkoholisches Lösungsmittel
enthält
(im Folgenden einfach "alkoholisches
Lösungsmittel" genannt), zu verwenden.
Wenn ein alkoholisches Lösungsmittel
verwendet wird, muss das Polymer, das erhalten wird durch die oben
beschriebene Verfahren, in dem Lösungsmittel
löslich
sein. Um ein solches Polymer zu erhalten, kann das Hydroxyl oder
Amido enthaltende Monomer von den oben beschriebenen Monomeren in
einem Bereich von 10 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise von 20 bis 60
Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgehalt oder der Gesamtmenge der
verwendeten Monomere, verwendet werden.
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Das Polymerisationsverfahren zum
Erhalten oder zur Herstellung des Polymers zur Verwendung oder zum
Einsatz bei der vorliegenden Erfindung kann entweder eine Suspensionspolymerisation
oder Lösungspolymerisation
sein. Das Polymer kann ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von
2.000 bis 100.000, vorzugsweise von 2.000 bis 50.000, aufweisen.
Die Säurezahl
kann in einem Bereich von 0,5 bis 200 liegen, wobei ein Bereich
von 2 bis 60 bevorzugt ist. Bei der vorliegenden Erfindung können ein
oder mehrere andere Kunststoffe als die oben beschriebenen Polymere
auch in Kombination bei der Herstellung der Pigmentdispersion verwendet
werden.
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Als Pigment zur Verwendung in der
vorliegenden Erfindung können
herkömmlich
bekannte organische Pigmente und Kohleschwarz oder Ruß verwendet
werden. Geeignete oder brauchbare Beispiele können Azopigmente, kondensierte
Azopigmente, Anthrachinonpigmente, Perylen/Perinonpigmente, Indigo-Thioindigopigmente,
Isoindolinonpigmente, Azomethinpigmente, Azomethinazopigmente, Chinacridonpigmente,
Anilin-Schwarz-Pigmente,
Phthalocyanin-Blau- und -Grün-Pigmente,
Dioxazin-Violett und Kohleschwarz oder Ruß einschließen.
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Das Pigment zur Verwendung oder zum
Einsatz in der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise an Oberflächen davon
kationisch sein. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Ursprungs
dieser kationischen Eigenschaft. Die kationische Eigenschaft kann
das Pigment z. B. selbst inhärent
aufweisen, kann ihm aber auch verliehen werden durch Absorption
oder Abscheidung oder Ablagerung eines kationischen Pigmentbehandlungsmittels
auf dem Pigment, oder sie kann eine solche sein, die dem Pigment
an den Oberflächen
verliehen wird durch eine Reaktion oder Salzbildung mit einem kationischen
Pigmentbehandlungsmittel.
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Hervorragend als Pigmentbehandlungsmittel
ist ein kationisches Pigmentbehandlungsmittel, das als einen Rest,
der Verträglichkeit
oder Kompatibilität
mit dem Pigment aufweist, eine Struktur enthält, die ähnlich oder nahe dem des Pigments
ist, auf welches das Pigmentbehandlungsmittel angewendet wird. Geeignete oder
brauchbare Beispiele können
kationische Pigmentbehandlungsmittel einschließen, von denen jedes eine Verbindung
ist, die einen Anthrachinonring enthält, und die eine kationische
Gruppe gebunden an die Verbindung aufweist. Als Beispiele, die diese
Bedingungen erfüllen,
können
kationische Pigmentbehandlungsmittel genannt werden, die durch die
folgende Formel dargestellt werden:
wobei X und X' jeweils unabhängig für ein Wasserstoffatom
oder eine Benzoylaminogruppe stehen, R
1 bis
R
4 jeweils unabhängig für eine Methyl- oder Ethylgruppe
stehen, und n und m jeweils unabhängig für 2 oder 3 stehen.
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Beispiele der oben beschriebenen
kationischen Pigmentbehandlungsmittel können 2,4-Bis[4-benzoylaminoanthrachinonyl-(-1')-amino]-6-bis[(N,N-dimethylamino)propyl]imino-s-triazin und 2,4-Bis[5-benzoylaminoanthrachinonyl-(1')-amino]-6-bis[(N,N-dimethylamino)propyl]imino-s-triazin
einschließen.
Als andere Behandlungsmittel zur Verleihung kationischer Eigenschaft
für Pigmente
können
vorzugsweise Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate, z. B. Dimethylaminoethylmethacrylatpolymer,
verwendet werden.
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Veranschaulichend für das alkoholische
Lösungsmittel
zur Verwendung oder zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung sind
Ethylalkohol, Propylalkohol, Methoxypropanol, Ethoxypropanol und
Propyloxyethanol. Sie können
entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden. In Abhängigkeit
von dem Anwendungszweck der Pigmentdispersion gemäß der vorliegenden
Erfindung, z. B. wenn hohe Wasserfestigkeit oder Wasserbeständigkeit,
Witterungsbeständigkeit
und dergleichen benötigt
werden, oder Adhäsion
an Kunststofffilme benötigt
oder verlangt der gewünscht
wird, können
ein Lösungsmittel
vom Ester-Typ und/oder ein Lösungsmittel
vom Keton-Typ in Kombination verwendet werden.
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Beispiele von geeigneten oder brauchbaren
Lösungsmitteln
vom Ester-Typ können
Ethylacetat, Propylacetat, Cyclohexylacetat, Ethylbutyrat und Ethyllactat
einschließen.
Beispiele von geeigneten oder brauchbaren Lösungsmitteln vom Keton-Typ
können
Methylethylketon, Methylpropylketon und Ethylbutylketon einschließen. Wenn
nach einem Schreiben oder Aufnehmen die Vermeidung eines Weißwerdens
eines Bilds oder eines Zeichens während dem Trocknen benötigt wird,
kann Isophoron, Benzylalkohol oder dergleichen in einer geringen
Menge oder in einem geringen Anteil zugegeben werden. Ein oder mehrere
andere Lösungsmittel können auch
in Kombination verwendet werden, bis zu einem Ausmaß oder Grad
der nicht dem Geist oder dem Zweck der vorliegenden Erfindung oder
dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung entgegenläuft.
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Bevorzugte Ausführungsformen zum Erhalten oder
Bereitstellen der Pigmentdispersion der vorliegenden Erfindung unter
Verwendung des oben beschriebenen Polymers, Pigments, Pigmentbehandlungsmittels und
Lösungsmittels
können
die folgenden zwei Verfahren einschließen: (1) Nachdem das Pigment
zuvor mit dem Pigmentbehandlungsmittel behandelt worden ist, wird
das behandelte Pigment in einer Lösung des Polymers in dem Lösungsmittel
dispergiert oder verteilt; und (2) das unbehandelte Pigment und
das Pigmentbehandlungsmittel werden in der Lösung des Polymers gemischt
und werden dann durch einen Dispersionsmischer oder -mixer dispergiert
oder verteilt.
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Insbesondere das Dispergierverfahren
(1) kann durchgeführt
werden, wie es im Folgenden beschrieben wird.
- (a)
Nachdem das Pigment und Pigmentbehandlungsmittel in Schwefelsäure oder
dergleichen gelöst
wird, wird die erhaltene Schwefelsäurelösung in Wasser gegossen, um
das behandelte Pigment zu präzipitieren oder
zu kristallisieren. Das Präzipitat
oder Kristallisat wird dann neutralisiert, durch Filtration gesammelt,
mit Wasser gewaschen, getrocknet und pulverisiert, um das behandelte
Pigment zu erhalten.
- (b) Das Pigmentbehandlungsmittel wird mit Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure oder
dergleichen in ein Salz überführt. Das
Salz wird mit dem Pigment in Wasser gemischt und, sofern es notwendig ist,
wird die erhaltene Mischung in eine Dispersionsmischung dispergiert
oder verteilt, so dass das Pigmentbehandlungsmittel an Oberflächen des
Pigments adsorbiert wird. Das behandelte Pigment lässt man
mit einem Alkali präzipitieren oder
kristallisieren. Das Präzipitat
oder Kristallisat wird dann durch Filtration gesammelt, mit Wasser
gewaschen, getrocknet und pulverisiert, um das behandelte Pigment
zu erhalten.
- (c) Das Pigmentbehandlungsmittel wird in einer flüssigen organischen
Säure,
wie z.B Essigsäure,
gelöst, in
welche das Pigment zugegeben wird, und sofern es notwendig ist,
wird die erhaltene Mischung in eine Dispersionsmischung dispergiert,
so dass das Pigmentbehandlungsmittel an Oberflächen des Pigments absorbiert
wird. Das behandelte Pigment wird in Wasser mit einem darin enthaltenen
Alkali gegossen, wobei das behandelte Pigment dazu gebracht wird,
zu präzipitieren
oder kristallisieren. Das Präzipitat
oder Kristallisat wird durch Filtration gesammelt, mit Wasser gewaschen,
getrocknet und pulverisiert, um das behandelte Pigment zu erhalten.
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Um eine Pigmentdispersion unter Verwendung
des oberflächenbehandelten
Pigments und dem, wie oben beschrieben Dispergierbarkeit verliehen
worden ist, zu erhalten, kann das Pigment ferner in einem festen Polymer
dispergiert oder verteilt werden, um Pigmentchips oder -schnitzel
oder -Splitter zu erhalten. Die Pigmentchips können dann in einem Lösungsmittel
gelöst
werden, und sofern es notwendig ist, kann weiteres Polymer zugegeben
werden, wobei eine Pigmentdispersion erhalten werden kann. Diese
Pigmentchips können, wie
es im Folgenden beschrieben wird, erhalten werden.
- (a) Das feste Polymer, das durch Suspensionspolymerisation oder
das durch eine durchgeführte
Lösungsmittelpolymerisation
und dann einem Entfernen eines Lösungsmittels
erhalten wurde, und das behandelte Pigment werden unter Wärme oder
Erwärmen
unter Verwendung von einem der folgenden Vorrichtungen geknetet:
einem Kneter, einem Banbury-Mixer,
einer Mischrolle und einer Drei-Rollen-Mühle oder zwei oder mehreren
von diesen in Kombination, so dass das Pigment in dem Polymer dispergiert
oder verteilt wird. Die erhaltene Masse wird gemahlen oder zerkleinert
oder in Pigmentchips geschnitten.
- (b) In einem Kneter werden eine Lösung des Polymers in einem
wasserlöslichen
Lösungsmittel
und ein Presskuchen des behandelten Pigments gemischt und bis zum
Erweichungspunkt des Polymers oder höher erwärmt, wobei Wasser eliminiert
wird. Nach einer weiteren Dispersion oder Verteilung der erhaltenen Masse
durch eine Drei-Rollen-Mühle
oder einem Extruder, sofern es notwendig ist, wird die Masse gemahlen
oder zerkleinert oder in Pigmentchips geschnitten.
- (c) Ein Presskuchen des Pigments und des festen Polymers werden
einem Spülen
oder Flushing am Erweichungspunkt oder der Erweichungstemperatur
des Polymers oder höher
unterworfen.
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Gemäß dem Dispergierverfahren (2)
werden andererseits das unbehandelte Pigment und das Pigmentbehandlungsmittel
einer Lösung
des Polymers in dem Lösungsmittel
zugegeben, und sofern es notwendig ist, wird die erhaltene Mischung
einem Vormischen unterwor fen. Die auf diese Weise erhaltene Mischung wird
dann in einem Dispersionsmischer verteilt oder dispergiert, wobei
sie in eine Pigmentdispersion überführt wird.
Keine besondere Beschränkung
wird dem Dispersionsmischer auferlegt, der bei der vorliegenden
Erfindung geeignet oder brauchbar ist, und ein Kneter, ein Attritor,
eine Kugelmühle,
eine Sandmühle
oder ein horizontaler Disperser oder Dispergator oder Verteiler,
der Gebrauch macht von Glaskügelchen,
Zirkonkügelchen oder
dergleichen, eine Kolloidmühle
oder dergleichen kann z. B. verwendet werden.
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Die Konzentration des Pigments in
der Pigmentdispersion gemäß der vorliegenden
Erfindung ist verschieden in Abhängigkeit
von dem Typ des Pigments, kann aber im Bereich von 0,5 bis 50 Gew.-%,
vorzugsweise von 0,5 bis 30 Gew.-%, basierend oder in Bezug auf
die Dispersion, liegen. Der Gehalt oder Anteil des Polymers kann
in einem Bereich liegen von 5 bis 600 Gew.-Teile, vorzugsweise 20
bis 500 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Pigments. Die Viskosität der Dispersion
kann im Bereich liegen von 1 bis 50 mPa·s, vorzugsweise von 2 bis
30 mPa·s.
Ferner kann die mittlere Partikelgröße des Pigments in der Dispersion
0,5 μm oder kleiner
sein, vorzugsweise 0,2 μm
oder kleiner. Es ist besonders wichtig, dass die Viskosität der Pigmentdispersion
hervorragende Stabilität über einen
größeren Zeitraum
besitzt.
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Bei der vorliegenden Erfindung können der
Pigmentdispersion auch eine Vielzahl von Additiven oder Zuschlagstoffen
zugegeben werden. Veranschaulichend für brauchbare oder geeignete
Additive oder Zuschlagstoffe sind Mittel zur Verbesserung der Beständigkeit
oder (Farb-) Echtheit, wie z. B. Ultraviolett-Absorber und Antioxidantien;
Anti-Absetzhilfsmittel; Trennmittel und Beschleuniger für Ablösbarkeit;
Parfums oder Geruchsstoffe, antimikrobielle Mittel und Antiformmittel
(Engl.: antimolds); Weichmacher und Trocknungsinhibitoren oder Trocknungsverzögerer. Wenn
es notwendig ist, können
ein oder mehrere weitere Farbstoffe zugegeben werden. Die auf diese
Weise erhaltene Pigmentdispersion kann so verwendet werden, wie
sie ist. Es ist unter dem Gesichtspunkt der Bereitstellung eines
Schreibgeräts
oder Druckers mit erhöhter
Zuverlässigkeit bevorzugt,
grobe Partikel, die in einer Spurenmenge vorliegen können, zu
entfernen, z. B. durch eine Separatorzentrifuge oder einen Zentrifugalseparator,
einen Ultrazentrifugalseparator oder einen Filter.
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Um die auf diese Weise erhaltene
Pigmentdispersion der vorliegenden Erfindung als eine Tinte für ein Schreibgerät zu verwenden,
wird die Pigmentdispersion in ein Behältnis gefüllt, das ausgestattet ist mit
einer porösen
Spitze. Unter Verwendung des Schreibgeräts, das so erhalten wird, ist
ein Schreiben durchführbar. Keine
besondere Beschränkung
wird dem Behältnis
auferlegt, insofern es eine Größe und Form
hat, die zum Schreiben geeignet ist. Das Material des Behältnisses,
einschließlich
seiner Kappe, kann ein Metall, ein Kunststoff oder ein Kompositmaterial
davon sein, sofern es praktisch keine Lösungsmittelpermeation oder
Lösungsmitteldurchdringung
aufweist.
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Keine Beschränkung wird der Struktur oder
dem Material der porösen
Spitze auferlegt, insofern sie erlaubt, dass die Tinte (Pigmentdispersion)
sich vom Inneren des Behältnisses
zu dem freien Ende der Spitze bewegt, wenn ein Schreiben von Statten
geht oder fortgeführt
wird. Dennoch werden gute Schreibeigenschaften, Haltbarkeit und
Lösungsmittelbeständigkeit
benötigt.
Brauchbare Beispiele von Fasern von gebündelten Faserspitzen oder Filzspitzen
können
synthetische Fasern einschließen,
wie z. B. Polyester, Polypropylen, Nylon, Polyacrylnitril und Vinylonfasern;
Cellulose und regenerierte Fasern, die von Cellulose abstammen;
und natürliche
Fasern, wie z. B. Wolle, Seide und Baumwolle. Geeignete Beispiele
für offenzellige
Schaumstoffprodukten können
feste (oder starre) oder flexible Urethan-Kunststoffschäume sein, Schäume von
acetalisiertem Polyvinylalkohol und Schäume von regenerierten Fasern.
Brauchbare Beispiele von Tinte okkludierenden oder einschließenden Elementen
oder (Bau-) Teilen können
gebündelte
Fasern, gefilzte Fasern, gestrickte Fasern und offenzellige Kunststoffschaumprodukte
einschließen.
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Pigmentdispersionen gemäß der vorliegenden
Erfindung sind nicht nur als Tinten für Schreibgeräte und Tinten
für Drucker
geeignet, sondern auch als Flexodruckfarben oder Flexodrucktinten,
Tiefdruckfarben oder Tiefdrucktinten, Farben- oder Anstrichfarbmaterialien,
Lederfarbmaterialien oder Lederfarbmittel, Farbfilterfarbmaterialien
oder Farbfilterfarbmittel und Oberflächenfarbmaterialien für Glasschichten
oder -platten oder Glasfolien oder Kunststofffilme.
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Die vorliegende Erfindung wird nun
in Einzelheiten durch Polymerisationsbeispiele und Beispiele beschrieben,
bei denen die Bezeichnungen "Teil" oder "Teile" und "%" alle auf Gewicht bezogen sind.
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Ferner ist das Pigmentbehandlungsmittel
1, das für
eine Behandlung zum Kationisieren von Pigmentoberflächen eingesetzt
wurde: 2,4-Bis[4-benzoylaminoanthrachinonyl(-1')-amino]-6-bis[(N,N-dimethylamino)propyl]imino-s-triazin
(siehe Formel A unten).
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Das Pigmentbehandlungsmittel 2 ist
[CuPc-]-{-NH-Triazin-(-N[-CH2CH2CH2-N(-CH3)2]2)2}4 (siehe Formel
B unten).
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Polymerisationsbeispiel
1
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Unter Verwendung von Propylenglykolmonomethylether
(1.500 Teile) als Polymerisationslösungsmittel wurden bei 115°C nach dem
Monomer-Tropfverfahren α-Methylstyrol
(40 Teile), Isobornylacrylat (360 Teile), Diacetonacrylamid (300
Teile), Laurylmethacrylat (150 Teile), Methacryloyloxyethylphthalat
(150 Teile) und Azobisisobutyronitril (30 Teile) polymerisiert.
Das auf diese Weise erhaltene Polymer hatte eine Viskosität von 245
mPa·s
bei 25°C,
ein Molekulargewicht von 8.600 und eine Säurezahl von 30,2.
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Polymerisationsbeispiele
2 bis 4
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Jede der Polymerisationsmischungen,
die unten in Tabelle 2 gezeigt sind, wurde erhalten durch Durchführung einer
Polymerisation mit der entsprechenden Monomerzusammensetzung in
Tabelle 1 unter den entsprechenden Polymerisationsbedingungen in
Tabelle 2 in einer ähnlichen
Art und Weise wie in Polymerisationsbeispiel 1. Außerdem ist
die Polymerisationsmischung (Polymerisationsmischung 1) von Polymerisationsbeispiel
1 auch in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt.
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Tabelle
1
Monomerzusammensetzungen von Polymeren und Zusammensetzungen
von Polymerisationslösungsmitteln
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Beispiel 1
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Die Polymerisationsmischung 1 (30
Teile), Ethylalkohol (59,58 Teile), Ethylcyclohexan (4 Teile), das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,42 Teile) und C.I.-Pigment Rot 17 (6 Teile) wurden in einem
horizontalen Disperser mit einem Schleudermittel, das darin enthalten
ist, dispergiert bis die mittlere Partikelgröße des Pigments auf 0,098 μm oder kleiner
verringert war. Grobe Partikel wurden durch einen Zentrifugalseparator
entfernt, wobei die Pigmenttinte (Pigmentdispersion) 1 erhalten
wurde. Die Viskosität
der Tinte betrug 3,98 mPa·s. Nachdem
die Tinte 1 Monat lang bei 50°C
aufbewahrt wurde, wurde ihre Viskosität gemessen. Es wurde gefunden,
dass die Viskosität
4,06 mPa·s
betrug. Die Tinte wurde in ein Filzstiftbehältnis oder ein Filzfüllerbehältnis gefüllt, und
mit dem Filzstift, der so erhalten wurde, wurde Schreiben auf einem
Polyethylenfilm durchgeführt.
Ein gutes Schreiben war durchführbar.
Ferner wurden Ethylalkohol (10 Teile) und Propylenglykolmonomethylether
(10 Teile) zu der Pigmenttinte 1 (30 Teile) gegeben, gefolgt von
einem Rühren.
Unter Verwendung der so zubereiteten Tinte (Pigmentdispersion) wurde
ein Drucken auf einem Polyethylenfilm mit einem Ink-Jet-Drucker
oder Tintenstrahldrucker durchgeführt. Gutes Ink-Jet-Drucken war durchführbar.
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Beispiel 2
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Die Polymerisationsmischung 2 (35
Teile), Ethylalkohol (58,58 Teile), Ethylcyclohexan (4 Teile), das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,42 Teile), das Pigmentbehandlungsmittel 1 (0,42 Teile) und
C.I.-Pigment Schwarz 7 (6 Teile) wurden in einem horizontalen Disperser
mit einem Schleudermittel, das darin enthalten war, dispergiert
bis die mittlere Partikelgröße des Pigments
auf 0,095 μm
oder kleiner verringert war. Grobe Partikel wurden durch einen Zentrifugalseparator
entfernt, wobei die Pigmenttinte (Pigmentdispersion) 2 erhalten
wurde. Die Viskosität
der Tinte betrug 4,06 mPa·s.
Nachdem die Tinte 1 Monat lang bei 50°C aufbewahrt wurde, wurde ihre
Viskosität
gemessen. Es wurde gefunden, dass die Viskosität 4,18 mPa·s betrug. Die Pigmenttinte
2 wurde in ein Filzstift- oder Faserstiftbehältnis gefüllt, und mit dem so erhaltenen
Filz- oder Faserstift wurde Schreiben auf einem oberflächenbehandelten
Polypropylenfilm durchgeführt.
Ein gutes Schreiben war möglich
oder durchführbar.
Ferner wurden Ethylalkohol (10 Teile) und Propylenglykolmonoethylether
(10 Teile) zu der Pigmenttinte 2 (30 Teile) gegeben, gefolgt von
einem Rühren.
Unter Verwendung der so zubereiteten Tinte (Pigmentdispersion) wurde
ein Drucken auf einem oberflächenbehandelten
Polyethylenfilm mit einem Ink-Jet-Drucker oder Tintenstrahldrucker
durchgeführt.
Gutes Ink-Jet-Drucken
war möglich.
Die Adhäsion
oder Haftung des Pigments war gut.
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Beispiel 3
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Rohes Kupferphthalocyanin-Blau (10
Teile) und das Pigmentbehandlungsmittel 2 (0,5 Teile) wurden in 98%
Schwefelsäure
(100 Teile) gelöst.
Unter Rühren
wurde die erhaltene Lösung
in Wasser (10.000 Teile) gegossen. Die so erhaltene Mischung wurde
mit Ätznatron
oder Natronlauge neutralisiert, gefolgt von einer Filtration bei
70°C. Der
erhaltene Presskuchen oder Filterkuchen wurde mit warmem Wasser
von 70°C
gewaschen und wurde dann getrocknet, wobei ein behandeltes Pigment
erhalten wurde. Die Polymerisationsmischung 1 (30 Teile), Ethylalkohol
(64 Teile) und das behandelte Pigment (6 Teile) wurden in einem
horizontalen Disperser mit einem Schleudermittel, das darin enthalten
war, dispergiert bis die mittlere Partikelgröße des Pigments auf 0,092 μm oder kleiner
verringert worden war. Grobe Partikel wurden durch einen Zentrifugalseparator
entfernt, wobei die Pigmenttinte (Pigmentdispersion) 3 erhalten
wurde. Die Viskosität
der Tinte betrug 4,12 mPa·s.
Nachdem die Tinte 1 Monat lang bei 50°C aufbewahrt wurde, wurde ihre
Viskosität
gemessen. Es wurde gefunden, dass die Viskosität 4,19 mPa·s betrug. Die Pigmenttinte
3 wurde in ein Filz- oder Faserstiftbehältnis gefüllt, und mit dem so erhaltenen
Filz- oder Faserstift wurde Schreiben auf einem Polyesterfilm durchgeführt. Ein
gutes Schreiben war möglich.
Ferner wurden Ethylalkohol (10 Teile) und Propylenglykolmonomethylether
(10 Teile) zu der Pigmenttinte 3 (30 Teile) gegeben, gefolgt von
einem Rühren.
Unter Verwendung der so zubereiteten Tinte (Pigmentdispersion) wurde
ein Drucken auf einem Polyesterfilm mit einem Ink-Jet-Drucker oder
Tintenstrahldrucker durchgeführt.
Gutes Ink-Jet-Drucken war möglich.
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Beispiel 4
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Die Polymerisationsmischung 2 (35
Teile), Ethylacetat (40 Teile), Butylacetat (15,6 Teile), das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,4 Teile) und C.I.-Pigment Rot 177 (6 Teile) wurden in einem
horizontalen Disperser mit einem Schleudermittel, das darin enthalten
war, dispergiert bis die mittlere Partikelgröße des Pigments auf 0,105 μm oder kleiner
verringert war. Grobe Partikel wurden durch einen Zentrifugalseparator
entfernt, wobei die Pigmenttinte (Pigmentdispersion) 4 erhalten
wurde. Die Viskosität
der Tinte betrug 4,07 mPa·s.
Nachdem die Tinte 4 einen Monat lang bei 50°C aufbewahrt wurde, wurde ihre
Viskosität
gemessen. Es wurde gefunden, dass die Viskosität 4,19 mPa·s betrug. Die Pigmenttinte
4 wurde in ein Filz- oder
Faserstiftbehältnis
gefüllt,
und mit dem so erhaltenen Filz- oder Faserstift wurde Schreiben
auf einem oberflächenbehandelten
Polyesterfilm durchgeführt.
Ein gutes Schreiben war möglich.
Ferner wurden Ethylacetat (10 Teile) und Butylacetat (10 Teile) zu
der Pigmenttinte 4 (30 Teile) gegeben, gefolgt von einem Rühren. Unter
Verwendung der so zubereiteten Tinte (Pigmentdispersion) wurde ein
Drucken auf einem Polyesterfilm mit einem Ink-Jet-Drucker durchgeführt. Gutes
Ink-Jet-Drucken war möglich.
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Beispiel 5
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Ein wässeriger Presskuchen oder Filterkuchen
(21,2 Teile, 6 Teile in Form von Pigment) von C.I.-Pigment Rot 48
: 3, die Polymerisationsmischung 4 (10 Teile), das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,2 Teile) und das Pigmentbehandlungsmittel 3 (0,2 Teile) wurden
in ei nen Kneter gefüllt
und dann geknetet, während
die Mischung auf 80°C
erwärmt
wurde. Abgetrenntes Wasser wurde entfernt. Als sie zu einer innigen
Masse verarbeitet wurden, wurde dreimal Kneten mit einer Drei-Rollen-Mühle durchgeführt, wobei
die Temperatur davon auf 130°C
kontrolliert wurde, während
das Lösungsmittel
und das verbleibende Wasser verdampft wurden. Die auf diese Weise
geknetete Masse (10 Teile) wurde zu der Polymerisationsmischung
4 (25 Teile) gegeben, Ethylalkohol (40 Teile) und Ethylacetat (35
Teile), gefolgt von einem Rühren
und Auflösen.
Grobe Partikel wurden durch einen Zentrifugalseparator entfernt,
wobei die Pigmenttinte (Pigmentdispersion) 5 erhalten wurde. Die
Viskosität
der Tinte betrug 4,18 mPa·s.
Nachdem die Tinte 5 einen Monat lang bei 50°C aufbewahrt wurde, wurde ihre
Viskosität
gemessen. Es wurde gefunden, dass die Viskosität 4,22 mPa·s betrug. Die Pigmenttinte 5
wurde in ein Filz- oder Faserstiftbehältnis gefüllt, und mit dem so erhaltenen
Filzstift wurde Schreiben durchgeführt. Ein gutes Schreiben war
möglich.
Ferner wurden Ethylalkohol (10 Teile) und Propylenglykolmonomethylether
(10 Teile) zu der Pigmenttinte 5 (30 Teile) gegeben, gefolgt von
einem Rühren.
Unter Verwendung der so zubereiteten Tinte (Pigmentdispersion) wurde
ein Drucken mit einem Ink-Jet-Drucker durchgeführt. Gutes Ink-Jet-Drucken war möglich.
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Vergleichsbeispiel 1
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Unter Verwendung von Propylenglykolmonomethylether
(1.500 Teile) als Polymerisationslösungsmittel wurden α-Methylstyrol
(40 Teile), Isobornylacrylat (400 Teile), Diacetonacrylamid (360
Teile), Laurylmethacrylat (150 Teile), Acrylsäure (50 Teile) und Azobisisobutyronitril
(30 Teile) bei 115°C
nach dem Monomer-Tropfverfahren polymerisiert. Das so erhaltene
Polymer hatte eine Viskosität
von 310 mPa·s
bei 25°C,
ein Molekulargewicht von 10.200 und eine Säurezahl von 35,4. Das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,42 Teile) wurde zu einer Mischung aus der Polymerisationsmischung
(30 Teile), Ethylalkohol (59,58 Teile) und Ethylcyclohexan (4 Teile)
gegeben, gefolgt von einem Rühren.
Das Polymer wurde geliert oder gelierte, wobei es nicht möglich war,
eine Pigmenttinte (Pigmentdispersion) zuzubereiten.
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Vergleichsbeispiel 2
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Unter Verwendung von Propylenglykolmonomethylether
(1.500 Teile) als Polymerisationslösungsmittel, wurden α-Methylstyrol
(40 Teile), Isobornylacrylat (400 Teile), Diacetonacrylamid (360
Teile), Laurylmethacrylat (150 Teile), Methacrylsäure (50
Teile) und Azobisisobutyronitril (30 Teile) bei 115°C nach dem
Monomer-Tropfverfahren polymerisiert. Das so erhaltene Polymer hatte
eine Viskosität
von 305 mPa·s
bei 25°C,
ein Molekulargewicht von 9.950 und eine Säurezahl von 32,6. Das Pigmentbehandlungsmittel
1 (0,42 Teile) wurde zu einer Mischung aus der Polymerisationsmischung
(30 Teile), Ethylalkohol (59,58 Teile) und Ethylcyclohexan (4 Teile)
gegeben, gefolgt von einem Rühren.
Das Polymer wurde geliert oder gelierte, wobei es nicht möglich war,
eine Pigmenttinte (Pigmentdispersion) zuzubereiten.