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Diese
Erfindung bezieht sich auf Bindemittel für wasserbeständige Tintenstrahl-Tinten. Genauer bezieht
sich sie diese Erfindung auf polymere Bindemittel zur Verwendung
in Tintenstrahlanwendungen, wobei das Bindemittel geeignete Teilchengröße, Ladung
und Glasübergangstemperatur
aufweist, so daß die
erhaltenen Tinten eine gute Druckfähigkeit haben, die Tintendruckköpfe nicht
verstopfen und beim Auftrag auf eine Druckoberfläche eine wasserbeständige Tinte
bilden.
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Bestimmte
Tintenstrahl-Tinten umfassen ein flüssiges Medium, ein Färbemittel,
wi ein Pigment oder einen Farbstoff, ein Bindemittel oder Harz zur Unterstützung der
Dispersion des Pigments in dem Medium und zum Fixieren des Färbemittels
auf der Druckoberfläche.
Um eine beständigere
Druckqualität,
insbesondere hinsichtlich der Farbechtheit und Wasser- und Abriebbeständigkeit
der Druckfarbe, zu erhalten, besteht inzwischen Interesse an der
Herstellung von Tintenstrahl-Tinten, in denen das Färbemittel
eher ein unlösliches
Pigment als ein wasserlöslicher
Farbstoff ist. Zwar werden wasserlösliche Farbstoffe im allgemeinen
von Papier oder anderem Druckmedium in gewissem Grad absorbiert,
doch aufgrund ihrer inhärenten
Wasserlöslichkeit
weisen sie keine gute Wasserbeständigkeit
auf. Auf Pigment basierende Tinten werden im allgemeinen auf der Oberfläche des
Druckmediums abgeschieden, was sie für die Entfernung durch Wasser
oder Abrieb anfällig
macht. Allerdings bestehen sie aus festen Teilchen und bilden keine
Filme. Trotzdem können
diese Tinten im Vergleich zu Farbstoffen eine verbesserte Wasserbeständigkeit
aufweisen, da sie eine inhärente
Wasserunlöslichkeit
aufweisen.
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Als
Ergebnis der physikalischen Eigenschaften von Pigmenten neigen auf
Pigment basierende Tintenzusammensetzungen zum Trockenverschmieren,
und sie weisen eine geringe Naßabriebbeständigkeit
sowie eine geringe Textmarkerbeständigkeit auf. Der Begriff „Trockenverschmieren", wie hierin verwendet,
bezeichnet das Aus üben
von Abriebdruck über
das gedruckte Substrat und die Messung von dadurch gebildeten Schmierflecken.
Der Begriff „Naßabrieb", wie hierin verwendet,
bezeichnet das Aufbringen eines Wassertropfens auf das gedruckte Substrat,
gefolgt von der Ausüben
von Abriebdruck über
das gedruckte Substrat und der Messung von dadurch gebildeten Schmierflecken;
Naßabrieb
unterscheidet sich aufgrund des Abriebs von der Wasserbeständigkeit.
Der Begriff „Textmarkerbeständigkeit", wie hierin verwendet,
bezeichnet die Ausübung von
Abriebdruck mit einem handelsüblichen
Textmarker über
das gedruckte Substrat und die Messung von dadurch gebildeten Schmierflecken;
ein Beispiel eines solchen Markers sind die Textmarker der Marke Sanford
Corp. Major Accent. Zum Lösen
des obigen Problems wurde die vorliegende Erfindung entwickelt,
um ein polymeres Bindemittel zur Verwendung mit einem Färbemittel
zum Bilden einer Tintenzusammensetzung, welche die Beständigkeit
der gedruckten Tinte gegen Trockenverschmieren und Naßabrieb
verbessert und eine bessere Textmarkerbeständigkeit gewährleistet,
wenn die Tinte auf das Substrat ausgestoßen wird, bereitzustellen.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel
sind in Tintenformulierungen verwendet worden, die beim Trockenverschmieren
und beim Naßabrieb
schmierbeständig
sein können
sowie eine erhöhte
Textmarkerbeständigkeit
aufweisen.
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Polymere
sind zu Tintenstrahl-Tintenzusammensetzungen zugegeben worden, um
die Beständigkeit
und Druckqualität
zu verbessern und den Farbverlauf sowie das Auslaufen der Tinte
zu verringern. Der Einschluß von
Polymeren hat jedoch zu vermehrten Problemen bei der Wartung der
Druckköpfe,
einschließlich
Verstopfen der Düsen
und Kogation, d. h. Filmbildung auf oder um das Heizelement, geführt. Außerdem bilden
Polymere auf der Düsenplatte
möglicherweise
leicht Filme. Die Zugabe von Polymeren zu Tintenzusammensetzungen
kann ebenso eine geringere Pigmentdispersionsstabilität und Störung durch
Blasenbeildung verursachen. Bisherige Erfindungen haben versucht,
den Problemen, wie Kogation, Verstopfen und anderem Versagen des Druckkopfes,
welche sich aus der Zugabe von Polymeren ergeben, zu entgegnen.
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Satake
et al., US-Patent Nr. 5,814,685 (im folgenden als „Satake" bezeichnet) offenbart
eine Tintenzusammensetzung, in welcher das Pigment und ein Harz
in einem wäßrigen Medium
dispergiert sind. Satake lehrt außerdem, daß das Harz ein polymeres Kern-/Hüllenmaterial
mit einer Tg des Kerns in dem Bereich von –100 bis 40 °C und einer
Tg der Hülle
in dem Bereich von 50 bis 150 °C
und einer mittleren Teilchengröße von 20
bis 200 nm ist. Satake lehrt, daß eine Teilchengröße über 200
nm vermehrte Wartungsprobleme verursacht.
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Kappele
et al., US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/987,185, offenbaren naßabriebbeständige Tintenzusammensetzungen.
Kappele lehrt eine Tintenzusammensetzung mit speziellen Copolymeren und/oder
Terpolymeren als Bindemittel, welche die Färbemittel einkapseln oder bedecken
und beim Ausstoß der
Tinte einen Film auf dem Substrat bilden.
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Sacripante
et al., US-Patent Nr. 5,679,724, offenbaren eine Tinte zum Tintenstrahldruck,
umfassend ein Pigment und ein emulgierbares Polymerharz. Außerdem offenbart
Sacripante einen Tg-Bereich von 10 bis 100 °C, vorzugsweise 35 bis 80 °C. Sacripante
lehrt, daß das
Druckmedium bei einer zu niedrigen Tg klebrig wird.
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Anton
et al., US-Patent 5,912,280, offenbaren eine Tintenzusammensetzung
mit einem Kern/Hülle-Emulsionspolymer
mit einem Pigment als Färbemittel.
Außerdem
lehrt Anton zum Verbessern der Wasserbeständigkeit die Zugabe von Kern/Hülle-Emulsionspolymeren
in wirksamen Mengen zu Tinten, welche unlösliche Färbemittel enthalten. Anton
erläutert
ein Kern/Hülle-Emulsionspolymer,
das zwei verschiedene Phasen mit unterschiedlicher Tg enthält, d. h.
eine Phase mit einer Tg über
der Umgebungstemperatur und die andere Phase mit einer Tg unter
der Umgebungstemperatur.
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Fujisawa
et al., Europäische
Patentanmeldung Nr. 704 303 A1, offenbaren eine Tintenzusammensetzung,
umfassend ein Färbemittel,
ein thermoplastisches Harz und Wasser. Fujisawa lehrt, daß das thermoplastische
Harz eine Tg von 50 bis 150 °C aufweist.
Fujisawa lehrt außerdem,
daß der
Teilchendurchmesser des thermoplastischen Harzes weniger als 300
nm, vorzugsweise 50 bis 200 nm beträgt.
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Kubota
et al., Europäische
Patentanmeldung Nr. 887 391, offenbaren eine Tintenzusammensetzung,
welche ein Färbemittel,
ein anorganisches Oxidkolloid, ein Alkalimetallhydroxid und ein
wäßriges Lösungsmittel
umfaßt.
Kubota lehrt den Einschluß einer
Harzemulsion mit einer Teilchengröße von weniger als 150 nm,
vorzugsweise 5 bis 100 nm.
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Nichols
et al., Europäische
Patentanmeldung Nr. 869 160 A2, offenbaren eine Tintenzusammensetzung
mit einem Färbemittel,
Vehikel und Harzemulsion, enthaltend ionische Carboxylgruppen auf der
Oberfläche
der Harzemulsionsteilchen zum Bewirken der Dissoziation des Färbemittels
und der Harzteilchen. Das Harz weist 1 bis 40 Gew.-% „Carbonsäuregruppen" und eine Tg von
0 bis 120 °C
auf. Beispielhafte Ausführungsformen
des Harzes umfassen Copolymere von Butylacrylat, Methylmethacrylat und
(Meth)acrylsäure,
mit 3 bis 20 Gew.-% Säure,
einer Tg von 53 bis 95 °C
und einer Teilchengröße von 63
bis 235 nm, welche hohe Tgs und niedrige Teilchengrößen aufweisen.
Die Tinten sollen zwar eine gute Wasserbeständigkeit aufweisen, doch in
den Tests wurde nur der passive Wasserverlauf bewertet, und nicht
die für
den Handel kritische Naßabriebbeständigkeit
oder Textmarkerbeständigkeit.
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Wie
von Satake, Fujisawa und Kubota gezeigt wurde, lehrt die bisherige
Forschung auf diesem Gebiet, daß kleinere
Bindemittelteilchen, im allgemeinen solche mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von weniger als etwa 200 nm, bevorzugt sind; der Grund
dafür ist
vermutlich, daß mit
geringeren Wartungsproblemen wie Verstopfen der Tintenstrahldruckkopfdüsen zu rechnen
ist. Wie von Sacripante und Fujisawa gezeigt wurde, lehrt die bisherige Forschung,
daß die
scheinbare Tg des Bindemittels deutlich über der Umgebungstemperatur
liegen sollte (d. h. über
etwa 25 °C),
damit Wartungsprobleme wie Kogation verhindert werden können.
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Wie
von Kappele und Anton erläutert
wurde, lehrt die bisherige Forschung, daß Tinten unter Verwendung bestimmter
Polymerharze oder Kern/Hülle-Polymeremulsionen
Naßabriebbeständigkeit
verliehen werden kann.
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Wie
oben erklärt,
besteht die Herausforderung bzw. das Problem des Stands der Technik
in der Entwicklung eines Tintenstrahl-Tinten-Bindemittels, das in
der gesamten Tintenstrahl-Tinten-Formulierung dispergiert bleibt,
die Druckkopfdüse
oder andere Aspekte des Druckmechanismus nicht verstopft, einen
Film oder andere Mittel zum Zusammenbinden des Tintenstrahl-Pigments
und zu dessen Binden auf der Oberfläche des Papiers oder eines
anderen Druckmediums bildet und eine gedruckte Tinte bereitstellt,
die eine Naßabrieb-,
Trockenverschmier-, Kratz- und Textmarkerbeständigkeit aufweist. Die vorliegende
Erfindung löst
alle diese Probleme durch ein polymeres Bindemittel, wie im folgenden
beschrieben wird.
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Im
Gegensatz zu allgemein anerkannter Forschung und Wissen stellt die
vorliegende Erfindung ein polymeres Bindemittel für eine Tintenzusammensetzung
bereit, umfassend ein Färbemittel
und ein polymeres Bindemittel, wobei das polymere Bindemittel einen
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von mehr als 250 nm, eine
Tg unterhalb der Umgebungs-Tg in dem Bereich von –20 bis
25 °C und
einen Säurekomponentengehalt
von 1 Gew.-% bis 10 Gew-% des Bindemittels aufweist. Anders als
die obenbeschriebenen Bindemittel stellt die vorliegende Erfindung
Bindemittel für
Tintenstrahl-Tinten mit verbesserter Trockenverschmierbeständigkeit,
verbesserter Naßabriebbeständigkeit
und verbesserter Textmarkerbeständigkeit
bereit, ohne bei der Druckkopfwartung Kogations- und Verstopfungsprobleme zu
verursachen.
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Die
vorliegende Erfindung umfaßt
ein polymeres Bindemittel, das für
Tintenstrahl-Tintenformulierungen
geeignet ist und eine Tg von –20 °C bis 25 °C, einen
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 250 bis 400 nm, eine
derartige Teilchengrößenverteilung,
daß die
Teilchen einen Durchmesser in dem Bereich von 130 bis 450 nm aufweisen,
und eine Säurekomponente
von 1 bis 10 Gewichtsprozent des Bindemittels aufweist. Zur Verwendung
in herkömmlichen
Druckern liegt die Tg vorzugsweise in dem Bereich von –10 bis
20 °C. Vorzugsweise
ist die Säurekomponente
mit einem Gehalt von 1 bis 3 Gewichtsprozent des Bindemittels vorhanden.
In einer Ausführungsform
umfaßt
das Bindemittel ein Einstufenpolymer mit einer engen Teilchengrößenverteilung (PSD),
vorzugsweise einer PSD mit Teilchendurchmessern in dem Bereich von
130 bis 450 nm. Bei Verwendung als Tinten-Bindemittel weist das
erfindungsgemäße Polymer
die außergewöhnlichen
und unerwarteten Ei genschaften auf, eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
bereitzustellen, welche erfolgreich an das Substrat haftet, ohne
daß Naßabrieb
oder Trockenverschmieren auftritt, welche eine erhöhte Textmarkerbeständigkeit
aufweist und welche keine vermehrten Druckkopfwartungsprobleme aufgrund
von Verstopfen, Kogation und anderem Versagen der Düsen verursacht.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein polymeres Bindemittelsystem, das zur
Verwendung in Tintenstrahl-Tintenformulierungen, in denen das Färbemittel
entweder ein Farbstoff oder ein Pigment ist, geeignet ist. Die Erfindung
findet besondere Anwendung in wäßrigen Tintenstrahl-Tintenformulierungen,
wo das Färbemittel
ein Pigment, beispielsweise ein unlösliches organisches oder anorganisches
Pigment, ist. Die Pigmente können
in einem Dispergiermittel dispergiert sein oder als ein selbstdispergiertes
Pigmentsystem gebildet werden.
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Das
Bindemittel umfaßt
ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur
(Tg) in dem Bereich von –20
bis 25 °C,
einer durchschnittlichen Teilchengröße (Durchmesser) von 250 bis
400 nm, einer derartigen Teilchengrößenverteilung, daß die Teilchen
einen Durchmesser in dem Bereich von 130 bis 450 nm aufweisen, und
einem Säuregehalt
von 1 bis 10 Gewichtsprozent (Gew.-%) des Bindemittelpolymers. In einer
bevorzugten Ausführungsform
liegt der Säuregehalt
in dem Bereich von 1 bis 7 Gewichtsprozent des Bindemittelpolymers,
stärker
bevorzugt 1 bis 3 Gewichtsprozent des Bindemittelpolymers. Vorzugsweise
weist das Bindemittelpolymer eine Tg in dem Bereich von –10 bis
20 °C und
eine durchschnittliche Teilchengröße von 275 bis 350 nm auf.
In Verbindung mit den Zusammensetzungsparametern des Bindemittels
definiert dieser Bereich der Tg und der Teilchengröße ein wirksames
Bindemittel zur Verwendung in Tintenstrahl-Tintenformulierungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Polymer ein Einstufenpolymer mit einem durchschnittlichen Durchmesser
in dem Bereich von 250 bis 400 nm und einer derartigen Teilchengrößenverteilung,
daß im wesentlichen
alle Teilchen einen Durchmesser in dem Bereich von 130 bis 450 nm
aufweisen.
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Das
polymere Bindemittel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Polymer
oder Copolymer, das aus Monomerklassen gebildet ist, umfassend: Acrylatester,
Methacryla tester, Styrole, substituierte Styrole, Vinylacrylate,
Vinylacetate, Fluormethacrylate, Acrylamide, substituierte Acrylamide,
Methacrylamide, substituierte Methacrylamide und Kombinationen davon,
ist aber nicht darauf beschränkt.
Von den Estern von Acrylsäure
und Methacrylsäure
umfassen bevorzugte Monomere Alkylester, umfassend Methylacrylat,
Ethylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, Laurylacrylat, Methylmethacrylat,
Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, Laurylmethacrylat,
Isobutylenmethacrylat, sind aber nicht darauf beschränkt. In
einer Ausführungsform
umfaßt
das Bindemittel ein Copolymer von Methylmethacrylat und Alkylacrylat,
wie Butylacrylat.
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Das
polymere Bindemittel umfaßt
ferner eine Säurekomponente.
Die Säurekomponente
kann Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Vinylsulfonsäure,
Maleinsäuren
oder Kombinationen davon umfassen oder von Salzen oder Anhydriden
von solchen Säuren,
wie Methacrylsäure-
oder Maleinsäureanhydrid
oder Natrium-Vinylsulfonat oder Acrylamidopropansulfonat, abgeleitet
sein. Eine bevorzugte Säurekomponente
ist Methacrylsäure
allein oder in Kombination mit einer anderen Säure.
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Das
Bindemittel umfaßt
in bezug auf das Gesamtgewicht des polymeren Bindemittels 1 bis
10 Gewichtsprozent (Gew.-%), vorzugsweise 1 bis 7 Gew.-%, stärker bevorzugt
1 bis 3 Gew.-% Säurekomponente.
Wenn die Säurekomponente
als Methacrylsäure
vorliegt, beträgt
der Säuregehalt
vorzugsweise 1,1 bis 1,5 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 1,3 Gew.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Bindemittel ein Copolymer von 20 bis 40 Gew.-% Methylmethacrylat
und 60 bis 80 Gew.-% Butylacrylat. Stärker bevorzugt umfaßt das Bindemittel
27 bis 33 Gew.-% Methylmethacrylat und etwa 66 bis 72 Gew.-% Butylacrylat.
In einer anderen Ausführungsform
umfaßt
das Bindemittel 10 bis 50 Gew.-% Methylmethacrylat, 50 bis 85 Gew.-%
Butylacrylat und 3 bis 10 Gew.-% Methacrylsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht
des polymeren Bindemittels; beispielsweise 14,5 Gew.-% Methylmethacrylat,
80,5 Gew.-% Butylacrylat und 5 Gew.-% Methacrylsäure. Das vorhergehende stellt
nur Beispiele geeigneter Bindemittelzusammensetzungen dar. Die erfindungsgemäßen Bindemittel
umfassen, bezogen auf das Gesamtgewicht des polymeren Bindemittels,
Polymer oder Copolymere mit 1 bis 10 Gew.-% Säurekomponente.
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Ein
kritisches Element des erfindungsgemäßen Bindemittels ist seine
Tg in dem Bereich von –20 °C bis 25 °C. Entgegen
den Erwartungen der Technik eignet sich das polymere Bindemittel
bei Temperaturen unter der Umgebungstemperatur (d. h. unter etwa 25 °C) zur Verwendung
in herkömmlichen
(d. h. thermischen oder piezoelektrischen) Tintenstrahldruckern,
beispielsweise in den Druckern Lexmark 7000, Lexmark 5700, Lexmark
Z51 und Lexmark 2050, dem Drucker Epson Stylus 3000 sowie dem Drucker
Hewlett-Packard Deskjet 694C. Die Tgs der Polymere oder Copolymere,
die aus den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Monomeren
gebildet sind, sind bekannt und lassen sich leicht aus Standardreferenzen
bestimmen. Vorzugsweise liegt die Tg des Bindemittels in dem Bereich
von –10
bis 20 °C;
stärker
bevorzugt –10
bis 10 °C.
Bei diesen Glasübergangstemperaturen
soll das Bindemittel einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen
Haftfilm zwischen dem Pigment/Farbstoff und dem Papier oder anderem
Druckmedium bilden, indem das wäßrige Tintenmedium
durch Verdampfen, Aufnahme durch das Druckmedium oder anderweitig
verbraucht wird. Wenn das Haftpolymer nicht kontinuierlich ist und
somit kein echter Film gebildet werden kann, kann die Haftwirkung
durch „Punktschweißnähte", in denen genügend Polymer
dafür vorhanden
ist, daß ein
oder mehrere Färbemittelteilchen
an den Druckmedien haften, erreicht werden.
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Die
Polymerteilchen, umfassend das Bindemittel, weisen einen durchschnittlichen
Durchmesser in dem Bereich von 250 bis 400 nm, vorzugsweise 275
bis 350 nm, stärker
bevorzugt 275 bis 300 nm auf. Entgegen dem allgemeinen Prinzip,
daß kleinere Polymerteilchen,
besonders Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von
weniger als 230 nm, weniger wahrscheinlich Probleme bei der Druckkopfwartung
verursachen, haben wir festgestellt, daß Bindemittel mit Polymerteilchen
in dem Bereich von 250 bis 400 nm eine bessere Gesamtdruckfähigkeit als
Bindemittel mit kleineren Teilchengrößen bereitstellten.
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Die
Teilchengrößenverteilung
des Bindemittelpolymers kann unimodal, bimodal oder polymodal sein,
insofern die Teilchengrößenverteilung
(PSD) der polymeren Bindemittelteilchen so ist, daß im wesentlichen
alle Teilchen einen Durchmesser in dem Bereich von 130 bis 450 nm
aufweisen. In einer erfindungsgemäßen Ausführungs form weist das Bindemittelpolymer
eine bimodale Teilchengrößenverteilung
auf, wobei die kleinen Teilchen vorzugsweise einen durchschnittlichen
Durchmesser in dem Bereich von 175 bis 260 nm und die großen Teilchen
einen durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von 260 bis
400 nm aufweisen, und die durchschnittliche Teilchengröße innerhalb
des Bereichs von etwa 250 bis 400 nm liegt. In einer anderen Ausführungsform der
Erfindung weist das Bindemittelpolymer eine unimodale Teilchengrößenverteilung
mit einem durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von 250 bis
400 nm auf. Vorzugsweise weist das Bindemittel eine unimodale Teilchengrößenverteilung
mit einem durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von 275
bis 350 nm, stärker
bevorzugt 275 bis 300 nm auf, und weist eine derartige Teilchengrößenverteilung
auf, daß im
wesentlichen alle Teilchen in dem Bereich von 130 bis 450 nm liegen.
Die durchschnittliche Teilchengröße und die
Teilchengrößenverteilung
können
mit der in der Technik bekannten hydrodynamischen Kapillarfraktionierung
(CHDF) bestimmt werden.
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Das
Molekulargewicht des polymeren Bindemittels ist nicht kritisch.
Man hat jedoch festgestellt, daß das
Molekulargewicht der Bindemittelpolymere vorzugsweise in dem Bereich
von 10.000 bis 2.000.000 Da, stärker
bevorzugt 50.000 bis 1.000.000 Da liegt. Das Molekulargewicht, wie
hierin verwendet, ist als das Gewichtsmittel des Molekulargewichts
definiert und kann in THF als Lösungsmittel gelpermeationschromatographisch
bestimmt werden. Die Oberflächenspannung
der erfindungsgemäßen Bindemittel
liegt allgemein in dem Bereich von 30 bis 60 Dyn/cm oder etwas darüber. Für die meisten
Anwendungen ist die Oberflächenspannung
vorzugsweise ziemlich hoch, d. h. in dem Bereich von 35 bis 55 Dyn/cm.
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Das
erfindungsgemäße Bindemittel
kann ferner zusätzliche
Komponenten umfassen, welche die obenbeschriebenen Merkmale im wesentlichen
nicht verändern,
einschließlich,
aber ohne Einschränkung, Verfahrenshilfsmittel
wie oberflächenaktive
Mittel (Emulgatoren), Schutzkolloide und andere dem Fachmann vertraute
Stabilisatoren, basische Komponenten und biozide Komponenten. Geeignete oberflächenaktive
Mittel umfassen beispielsweise Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdioctylsulfosuccinat,
und Ammoniumperfluoralkylsulfonate, Triton X-100, Triton X-405,
und polyoxyethylenierte Polyoxypropylenglykole.
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Das
Bindemittel kann mit einem in der Technik bekannten herkömmlichen
Persulfatinitiierten thermischen Verfahren wie einem diskontinuierlichen Verfahren,
halbkontinuierlichen Verfahren, einem Verfahren durch stufenweise
Zugabe oder kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden. Alternativ
können
andere geeignete Initiatoren verwendet werden. Die Monomere werden
vorzugsweise bis zu einer Umwandlung von mehr als 99 % polymerisiert,
und dann wird die Reaktionstemperatur nach Zugabe der angemessenen
Menge an Neutralisierungsbase zum Kontrollieren des pH auf Raumtemperatur
(20 bis 25 °C)
abgekühlt.
Der pH wird mit einem Neutralisierungsmittel, wie beispielsweise
Ammoniak, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, oder Kombinationen dieser
Neutralisierungsmittel auf zwischen 7 und 10, stärker bevorzugt zwischen 8 und
9 eingestellt. Vorzugsweise wird Natriumhydroxid als Neutralisierungsmittel
verwendet.
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Die
verwendeten Herstellungsverfahren haben sich für die Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel
als gut geeignet erweisen. Sie ermöglichen eine kontrollierte
Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung
(PSD) bei geringem Säuregehalt und
eine geeignete Glasübergangstemperatur
des erhaltenen Bindemittels.
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Das
Bindemittel kann in einer Tintenstrahl-Tintenformulierung, die beispielsweise
Pigment, Bindemittel und ein wäßriges Medium
umfaßt, eingeführt werden.
Vorzugsweise ist das Bindemittel mit einem Gehalt von 0,1 bis 10
Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenformulierung, vorhanden.
Der wäßrige Trägerstoff kann
Wasser, vorzugsweise deionisiertes Wasser, sein. In einer Ausführungsform
liegt der wäßrige Trägerstoff
mit einem Gehalt von 40 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 55 bis 80 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 70 bis 80 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vor. Die Wahl
eines geeigneten Gemisches für
die Tintenzusammensetzung mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel hängt von
den Anforderungen der im einzelnen Fall formulierten Tinte, wie
der gewünschten
Oberflächenspannung
und Viskosität,
dem verwendeten Pigment, der Trocknungszeit der pigmentierten Tinte und
der Art des Papiers, auf das die Tinte gedruckt wird, ab.
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Die
Tintenzusammensetzung mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel kann ebenfalls
mit Wasser mischbare Stoffe, die in der Technik bekannt sind, wie
Feuchthaltemittel, Dispergiermittel, Eindringungsmittel, Chelatbildner,
Puffer, Biozide, Fungizide, Bakteriozide, oberflächenaktive Mittel, Mittel gegen
Kräuseln,
Mittel gegen Auslaufen und Mittel zur Veränderung der Oberflächenspannung
umfassen. Nützliche
Feuchthaltemittelumfassen Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol,
1,4-Cyclohexandimethanol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, 1,2-Propandiol,
1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht von 200, 300, 400, 600, 900, 1000, 1500 und 2000,
Dipropylenglykol, Polypropylenglykol mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht von 425, 725, 1000 und 2000, 2-Pyrrolidon, 1-Methyl-2-pyrrolidon,
1-Methyl-2-piperidon, N-Ethylacetamid, N-Methylpropionamid, N-Acetylethanolamin,
N-Methylacetamid, Formamid, 3-Amino-1,2-propandiol, 2,2-Thiodiethanol,
3,3-Thiodipropanol, Tetramethylensulfon, Butadiensulfon, Ethylencarbonat, Butyrolaceton,
Tetrahydrofurfurylalkohol, Glycerol, 1,2,4-Butentriol, Trimethylpropan,
Sorbital, Pantothenol, Liponic EG-1. Bevorzugte Feuchthaltemittel
sind Polyethylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 400 bis 1000, 2-Pyrrolidon 2,2-Thiodiethanol und 1,5-Pentandiol.
Bevorzugte Eindringungsmittel sind 1,2-Alkyldiole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
die das Alkyl bilden, wie 1,2-Hexandiol, und andere wie N-Propanol,
Isopropylalkohol und Hexylcarbitol, sowie andere, wie sie in US-Patent
Nr. 5,364,461 von Beach et al., dessen Offenbarung hierin durch
Verweis aufgenommen wird, ausführlicher
offenbart werden.
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Beispiele
für Pigmente,
die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich sind,
umfassen organische Pigmente wie Azoverbindungen, Phthalocyaninpigmente,
Chinacridonpigmente, Anthrachinonpigmente, Dioxazinpigmente, Indigo,
Thioindigopigmente, Perynonpigmente, Perylenpigmente, Isoindolen,
und allgemein alle für
das Tintenstrahldrucken nützliche
organische Pigmente. Nützlich
sind ebenso anorganische Pigmente wie Kohlenschwarz, Titandioxid,
Eisenoxid, Metallpulver, und allgemein alle für das Tintenstrahldrucken nützliche
anorganische Pigmente. Die Menge an Pigment wird gewöhnlich von
den gewünschten
Eigenschaften der herzustellenden Tinte bestimmt. Im allgemeinen
beträgt die
Menge der verwendeten Pigmente weniger als 10 Gew.-% und gewöhnlich 3
bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der
Tinte. Die Pigmentteilchengröße muß klein
genug sein, damit die Pigmentteilchen nicht die Düsen der
Druckvorrichtung, in der die Tinte verwendet werden soll, verstopfen.
Typische Düsenöffnungen
bei thermischen Tintenstrahldruckern weisen einen Durchmesser von
30 bis 60 Mikrometer auf. Vorzugsweise beträgt die Pigmentteilchengröße 0,05
bis 5 Mikrometer, stärker
bevorzugt nicht mehr als 1 Mikrometer und am stärksten bevorzugt nicht mehr
als 0,3 Mikrometer.
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Geeignete
Tintenstrahl-Tintenformulierungen können ein Dispergiermittelumfassen.
Das Dispergierpolymer enthält
gewöhnlich
einen hydrophilen Teil zur Wasserlöslichkeit und einen hydrophoben Teil,
da die Oberfläche
von vielen Pigmenten relativ unpolar ist. In der Technik sind viele
verschiedene Dispergiermittelzusammensetzungen, die den Bedarf für eine stabile
pigmentierte Tintenstrahl-Tinte erfüllen, bekannt, wie beispielsweise
US 5,821,283 (Rohm and Haas),
US 5,221,334 (DuPont),
US 5,712,338 (DuPont) und
US 5,714,538 (Lexmark).
Alternativ dazu kann ein selbstdispergiertes Pigmentsystem verwendet
werden. Für
den Zweck dieser Erfindung ist die Art der polymeren Dispergiermittelzusammensetzung
nicht kritisch, sofern bei ihrer Verwendung eine stabile und druckfähige Tinte
erhalten wird. Die Polymerdispergiermittel werden gewöhnlich bei
0,1 bis 5 % der Tintenenendformulierung, bezogen auf das Gesamtgewicht
aller Komponenten der Tinte, verwendet. Die Zugabe höherer Polymeranteile
(bis zu 20 %) ist zwar möglich,
aber allgemein wird dadurch eine Tinte mit einer Viskosität erhalten,
die sich für
die meisten herkömmlichen
Anwendungen als ungeeignet erweist. Die Pigmentdispersionen können dadurch
hergestellt werden, daß Pigment, Dispergiermittel,
Wasser und gegebenenfalls Zusatzstoffe gemischt werden und dann
in einer geeigneten Vorrichtung zum Verringern der Pigmentteilchengröße gemahlen
werden. Solche Vorrichtungen können Horizontalmedien-Mühlen, Vertikalmedien-Mühlen, Reibmühlen und
dergleichen umfassen.
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In
der Tintenformulierung können
verschiedene Zusatzstoffe zum Modifizieren der Tinteneigenschaften
verwendet werden, um die Tinte für
den Tintenstrahldruckvorgang geeignet zu machen. Solche Zusatzstoffe
umfassen Feuchthaltemittel, Eindrin gungsmittel, Hilfslösungsmittel,
Viskositätsmodifizierer,
oberflächenaktive
Mittel, Entschäumer,
Biozide und dergleichen. Die Zusatzstoffe werden gewöhnlich durch
die Anforderungen an die spezielle Tinte bestimmt und zum Modifizieren
solcher Eigenschaften der Tinte wie Oberflächenspannung und Viskosität sowie
zur Vorbeugung einer Verstopfung der Düsen am Druckkopf verwendet.
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Bei
der Herstellung der Tinte wird vorzugsweise ein Feuchthaltemittel
verwendet, um zu verhindern, daß die
Tinte während
der Anwendung austrocknet. Die Menge an verwendetem Feuchthaltemittel
ergibt sich aus den Eigenschaften der Tinte und kann von 1 bis 30
Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
aller Komponenten der Tinte, betragen. Beispiele für bei der Herstellung
der Tinte häufig
verwendete nützliche Feuchthaltemittel
sind Glykole, Polyethylenglykole, Glycerol, Ethanolamin, Diethanolamin,
Alkohole und Pyrrolidone. Es können
auch andere in der Technik bekannte Feuchthaltemittel verwendet
werden.
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Die
Verwendung geeigneter Eindringungsmittel ist von der speziellen
Tintenanwendung abhängig.
Geeignete Beispiele umfassen Pyrrolidon und N-Methyl-2-pyrrolidon.
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Die
Menge an Entschäumer
in der Tinte, sofern welcher verwendet wird, beträgt gewöhnlich 0,05 bis
0,5 Gew.-% und gewöhnlicher
0,1 Gew.-%. Die erforderliche Menge hängt von dem Verfahren bei der Herstellung
der Pigmentdispersionskomponente der Tinte ab. Entschäumer, die
sich bei der Herstellung wäßriger Pigmentdispersionen
eignen, sind in der Technik bekannt, und im Handel erhältliche
Beispiele umfassen Surfynol 104H und Surfynol DF-37 (Air Products,
Allentown, PA) und Deefo PI-35 (Ultra Additives, Patterson, NJ).
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Der
Rest der Tinte besteht im allgemeinen aus Wasser. Die Wassermenge
beträgt
vorzugsweise 65 bis 90 Gew.-%, stärker bevorzugt 75 bis 85 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der Tinte.
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Die
Tintenzusammensetzungen mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln können durch
jedes Verfahren, das in der Technik für die Herstellung solcher Zusammensetzungen
bekannt ist, hergestellt werden, wie beispielsweise durch Mischen,
Rühren oder
Schütteln
der zusammengeführten
Inhaltsstoffe unter Verwendung irgendeines Verfahrens, das in der Technik
zum Bilden einer wäßrigen Tinte
anerkannt ist. Das Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
ist nicht eingeschränkt,
mit der Maßgabe,
daß sie
homogen ist.
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Erwartungsgemäß würden die
Tintenzusammensetzungen mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln alle Zusatzstoffe
umfassen, welche zum Erhalt der erwünschten physikalischen Eigenschaften, die
beim Endgebrauch der Tintenzusammensetzung erforderlich sind, nötig sind.
Diese oben erwähnten Zusatzstoffe
umfassen Chelatbildner, Puffer, Biozide, Fungizide, Bakteriozide,
oberflächenaktive
Mittel, Mittel gegen Kräuseln,
Mittel gegen Auslaufen und Mittel zum Modifizieren der Oberflächenspannung. Typische
Tintenzusammensetzungen umfassen die folgenden Formulierungen:
- Tintenzusammensetzung 1:
4 % Färbemittel
(1,2 % selbstdispergiertes Kohlenschwarz und 2,8 % Kohlenschwarz-Dispergiermittelgemisch)
0,5
% polymeres Bindemittel (Tg –10 °C, durchschnittliche
Teilchengröße 285 nm,
1,3
% Säuregehalt)
15
% Feuchthaltemittel (7,5 % Polyethylenglykol 400 und 7,5 % 2-Pyrrolidon)
0,75
% Terpolymerdispergiermittel
0,75 % Eindringungsmittel (Hexylcarbitol)
Rest
deionisiertes Wasser
- Tintenzusammensetzung 2:
4 % Färbemittel-Dispergiermittel-Gemisch
(Gemisch aus Kohlenschwarz und Terpolymerdispergiermittel)
3
% polymeres Bindemittel (Tg –10 °C, durchschnittliche
Teilchengröße 285 nm,
1,3
% Säuregehalt)
15
% Feuchthaltemittel (5 % Polyethylenglykol 1000, 5 % 2,2-Thiodiethanol
und
5 % 2-Pyrrolidon)
1 % Eindringungsmittel (1,2-Hexandiol)
Rest
deionisiertes Wasser
- Tintenzusammensetzung 3:
2,25 % Färbemittel-Dispergiermittel-Gemisch
(Toyo Cyanpigment und Terpolymerdispergiermittel)
3 % polymeres
Bindemittel (Tg –10 °C, durchschnittliche
Teilchengröße 285 nm,
1,3
% Säuregehalt)
20
% Feuchthaltemittel (10 % Polyethylenglykol 400 und 10 % 2,2-Thiodiethanol)
1
% Eindringungsmittel (1,2-Hexandiol)
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Rest deionisiertes
Wasser
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Die
Naßabriebbeständigkeit
und die Beständigkeit
gegen Textmarkerverschmierungen von Tintenzusammensetzungen, welche
die erfindungsgemäßen polymeren
Bindemittel umfassen, wurde im Vergleich zu der Beständigkeit
von Tintenzusammensetzungen, die das herkömmliche Bindemittel umfassen,
bewertet. Die Naßabriebbeständigkeit
wurde durch einen visuellen Vergleich oder unter Verwendung eines
handelsüblichen
Densitometers zum Messen der optischen Dichte der Resttinte auf
einem nassen Tuch, mit dem über
das gedruckte Substrat gerieben wurde, bestimmt. Die Beständigkeit
gegen Textmarkerverschmierungen wurde in ähnlicher Weise durch Bestimmen
der optischen Dichte der Hinterkante einer Textmarker-Marke nachdem er über das bedruckte
Substrat in einen unbedruckten Bereich des Substrats geführt wurde,
gemessen. Die Erhaltung des Druckkopfausstoßes wurde nach dem Druck von
90 Seiten anhand der Anzahl verstopfter Druckkopfdüsen bewertet.
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Alle
hierin offenbarten Bereiche sind inklusive, und die Mindestwerte
und Maximalwerte der zueinander passenden Bereiche sind kombinierbar.
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Die
Erfindung kann in bestimmten Ausführungsformen durch die folgenden
Beispiele erläutert werden:
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Beispiel 1
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Eine
Bindemittelprobe mit der allgemeinen Zusammensetzung aus Ethylacrylat
(EA), Styrol (STY) und Methacrylsäure (MAA) wurde folgendermaßen hergestellt.
Nach Erhitzen des Reaktionsgefäßes, enthaltend
400 ml deionisiertes, gepuffertes Wasser (0,06 mmol Puffer/gm Wasser)
und 2,1 g Natriumlaurylsulfat (SLS), auf 88 °C, wurden 4 % eines Gemisches
aus 488 g Wasser, 6 g SLS, 714 g EA, 234 g STY und 12,2 g MAA mit
2,7 g Natriumpersulfat (NaPS) in 12 g Wasser zugegeben. Diese Kombination
wurde 10 Minuten bei 88 °C
gehalten. Dann wurde das restliche Monomergemisch über einen
Zeitraum von 180 Minuten zugegeben, und 1,0 g Natriumpersulfat in
50 ml Wasser wurde bei einer derartigen Geschwindigkeit beigemischt,
daß die
Dauer der Zugabe 185 Minuten betrug.
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Nach
Beendigung der Beimischungszugabe wurde das Gefäß 30 Minuten bei 88 °C gehalten
und dann abgekühlt.
Das Produkt wurde dann durch ein 100-Maschen- und ein 325-Maschen-Sieb
gefiltert. Das gefilterte Produkt wurde durch Kombinieren von 865
g nicht-neutralisiertem Produkt mit 735,2 g deionisiertem Wasser
neutralisiert und mit 10 % Kaliumhydroxid auf einen pH von 8,5 neutralisiert.
Die durchschnittliche Teilchengröße betrug
280 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 175 nm bis 400 nm. Die berechnete Tg betrug etwa
13 °C.
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Beispiel 2
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Eine
Probe aus Butylacrylat (BA), Methylmethacrylat (MMA) und MAA-Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel 1 hergestellt, außer
daß das
Monomergemisch aus 28,1 g MAA, 663,1 g MMA, 1468,8 g BA und 10,5
g SLS bestand. In diesem Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser (0,06 mmol Puffer/g Wasser)
und 4,0 g SLS, auf 81 °C
erhitzt. Dann wurden 115,0 g des Monomergemischs mit 20 g Wasserspülung zu
dem Gefäß zugegeben,
gefolgt von 5,6 g NaPS, das in 25 g Wasser aufgelöst war. Diese
Kombination wurde 10 Minuten bei 81 °C gehalten, und dann wurde das
Restmonomergemisch über
180 Minuten zugegeben, zusammen mit einer zusätzlichen Zugabe von 16,5 g
SLS und einer Beimischung von 2,2 g NaPS in 100 g Wasser (zugegeben über 185
Minuten). Nach Beendigung der Beimischung wurde die Reaktion 30
Minuten bei 81 °C
gehalten. Dann wurde das Produkt abgekühlt, gefiltert und neutralisiert,
wobei die Neutralisierung durch Kombinieren von 1760 g nicht-neutralisiertem
Produkt mit 1470 g deionisiertem Wasser erreicht wurde, und mit
KOH auf einen pH von 8,5 gebracht. Das so erhaltene Polymer wies
eine durchschnittliche Teilchengröße von 286 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 174 nm bis 408 nm auf. Die berechnete Tg betrug 0 °C. Bei der
Bewertung der Druckfähigkeit
wurde eine Probentinte, die 3,0 Gew.-% des Polymers enthielt, zum
Druck von 90 Seiten mit einem Lexmark-Dektopdrucker verwendet. Bei
diesem Drucktest, der viermal wiederholt wurde, hatten auf der 90sten
Seite im Durchschnitt 3 Düsen
in der Tintenpatrone versagt. Bezüglich des Verschmierens durch
Naßabrieb
oder der Beständigkeit
gegen Verschmieren durch Textmarkerstifte war die Leistung ausgezeichnet,
wobei nur geringes oder kein Verschmieren ersichtlich war.
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Beispiel 3
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Acrylsäure(AA-)Polymer wurde
gemäß dem Verfahren
in Beispiel 2 hergestellt, außer
daß das
Monomergemisch aus 23,5 g AA, 667,7 g MMA, 1468,8 g BA und 10,5
g SLS bestand. In diesem Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser und 3,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt.
Das Gefäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
17,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 348 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 231 nm bis 480 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 0 °C.
Bezüglich
des Verschmierens durch Naßabrieb
oder der Beständigkeit gegen
Verschmieren durch Textmarkerstifte war die Leistung ausgezeichnet,
wobei nur geringes oder kein Verschmieren ersichtlich war.
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Beispiel 4
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Methacrylsäure(MAA-)Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel 2 mit dem gleichen Monomergemisch, das aus 28,1 g MAA,
663,1 g MMA, 1468,8 g BA und 10,5 g SLS bestand, hergestellt. In
diesem Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend 1130 g deionisiertes,
gepuffertes Wasser und 3,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt. Das Gefäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
17,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 301 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 184 nm bis 430 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 0 °C.
Bei der Bewertung der Druckfähigkeit
wurde eine Probentinte, die 3,0 Gew.-% des Polymers enthielt, zum Druck
von 90 Seiten mit einem Lexmark-Desktopdrucker
verwendet. Bei diesem Drucktest, der dreimal wiederholt wurde, hatten
auf der 90sten Seite im Durchschnitt 22 Düsen in der Tintenpatrone versagt. Bezüglich des
Verschmierens durch Naßabrieb
oder der Beständigkeit
gegen Verschmieren durch Textmarkerstifte war die Leistung ausgezeichnet,
wobei nur geringes oder kein Verschmieren ersichtlich war.
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Beispiel 5
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Methacrylsäure(MAA-)Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel 2 mit dem gleichen Monomergemisch, das aus 28,1 g MAA,
663,1 g MMA, 1468,8 g BA und 10,5 g SLS bestand, hergestellt. In
diesem Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend 1130 g deionisiertes,
gepuffertes Wasser und 5,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt. Das Gefäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
15,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 254 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 165 nm bis 341 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 0 °C.
Bezüglich
des Verschmierens durch Naßabrieb
oder der Beständigkeit
gegen Verschmieren durch Textmarkerstifte war die Leistung gut,
wobei geringes Verschmieren und kein Verstopfen der Druckkopfdüsen beobachtet
wurde.
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Beispiel 6
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Methacrylsäure(MAA-)Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel 2 mit einem Monomergemisch, das aus 43,2 g MAA, 648,0 g
MMA, 1468,8 g BA und 10,5 g SLS bestand, hergestellt. In diesem
Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser und 5,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt.
Das Gefäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
15,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 238 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 133 nm bis 340 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 0 °C.
Bezüglich
des Verschmierens durch Naßabrieb
oder der Beständigkeit gegen
Verschmieren durch Textmarkerstifte war die Leistung gut, wobei
nur geringes Ver schmieren und nur äußerst geringes Verstopfen der
Druckkopfdüsen beobachtet
wurde.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und MAA-Polymer
wurde hergestellt, indem ein Monomergemisch, das aus 28,1 g MAA,
663,1 g MMA, 1468,8 g BA und 15,5 g SLS bestand, zur Reaktion gebracht
wurde. Ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser (0,06 mmol Puffer/g Wasser)
wurde auf 81 °C
erhitzt. Dann wurden 115,0 g des Monomergemischs mit 20 g Wasserspülung zu
dem Gefäß zugegeben,
gefolgt von 5,6 g NaPS, das in 25 g Wasser aufgelöst war.
Diese Kombination wurde 10 Minuten bei 81 °C gehalten, und dann wurde das
Restmonomergemisch über
180 Minuten zusammen mit einer zusätzlichen Zugabe von 15,5 g
SLS und einer Beimischung von 2,2 g NaPS in 100 g Wasser (zugegeben über 185
Minuten) zugegeben. Nach Beendigung der Beimischung wurde die Reaktion
30 Minuten bei 81 °C
gehalten. Dann wurde das Produkt abgekühlt, gefiltert und neutralisiert,
wobei die Neutralisierung durch Kombinieren von 1760 g nicht-neutralisiertem
Produkt mit 1470 g deionisiertem Wasser erreicht wurde, und mit
KOH auf einen pH von 8,5 gebracht. Das so erhaltene Polymer war
bimodal mit Modalwerten der durchschnittlichen Teilchengröße von 177
nm und 398 nm und mit einer Gesamtteilchengrößenverteilung im Bereich von
87 nm bis 508 nm. Die berechnete Tg betrug 0 °C. Bei der Bewertung der Druckfähigkeit
wurde eine Probentinte, die 3,0 Gew.-% des Polymers enthielt, zum
Druck von 90 Seiten mit einem Lexmark-Desktopdrucker verwendet.
Bei diesem Drucktest, der dreimal wiederholt wurde, hatten auf der
90sten Seite im Durchschnitt 202 Düsen in der Tintenpatrone versagt.
Diese Leistung wurde als unannehmbar betrachtet.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Methacrylsäure(MAA-)Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß das Monomergemisch aus 28,1
g MAA, 1591,9 g MMA, 540,0 g BA und 10,5 g SLS bestand. In diesem
Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser und 4,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt.
Das Gemäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
16,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 316 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 181 nm bis 471 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 50 °C.
Bei der Bewertung der Druckfähigkeit
wurde die Leistung einer Tinte, die 3,0 Gew.-% dieses Polymers enthielt, angesichts
der geringen Anzahl fehlender Düsen nach
dem Druck von 90 Seiten als akzeptabel, aber bezüglich des Verschmierens durch
Naßabrieb
oder der Beständigkeit
gegen Verschmieren durch Textmarkerstifte als unannehmbar beurteilt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Eine
Probe aus Butylacrylat- (BA-), Methylmethacrylat- (MMA-) und Methacrylsäure(MAA-)Polymer
wurde gemäß dem Verfahren
im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß das Monomergemisch aus 28,1
g MAA, 1915,9 g MMA, 216,0 g BA und 10,5 g SLS bestand. In diesem
Fall wurde ein Reaktionsgefäß, enthaltend
1130 g deionisiertes, gepuffertes Wasser und 4,0 g SLS, auf 81 °C erhitzt.
Das Gemäß wurde
nach der Anfangszugabe des Gemischs mit dem Restmonomergemisch,
NaPS sowie zusätzlichen
16,5 g SLS beschickt. Nach der Neutralisierung wies das erhaltene
Polymer eine durchschnittliche Teilchengröße von 317 nm mit einer Teilchengrößenverteilung
im Bereich von 174 nm bis 408 nm auf. Die berechnete Tg dieses Polymers
betrug 70 °C.
Bei der Bewertung der Druckfähigkeit
wurde die Leistung einer Tinte, die 3,0 Gew.-% dieses Polymers enthielt, angesichts
der geringen Anzahl fehlender Düsen nach
dem Druck von 90 Seiten als akzeptabel, aber bezüglich des Verschmierens durch
Naßabrieb
oder der Beständigkeit
gegen Verschmieren durch Textmarkerstifte als unannehmbar beurteilt.