DE60119752T2

DE60119752T2 - Wässrige tintenstrahldrucktinten für handelsmässiges offsetdruckmedium und offsettinte

Info

Publication number: DE60119752T2
Application number: DE60119752T
Authority: DE
Inventors: Shunqiong San Diego YUE; George M. San Diego Sarkisian; Mark L. San Diego CHOY; Yi-Hua San Diego Tsao; Howard A. San Diego Doumaux
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: WO2002026901A3; AU2001296416A1; WO2002026901A2; KR20030034235A; EP1320574B1; JP2004510028A; EP1320574A2; DE60119752D1; JP5268219B2; CN1466615A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf wässrige Tintenstrahltintenzusammensetzungen zur Verwendung bei kommerziellen Offset-Medien und Offset-Tinte.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren hat sich die Computerdruckertechnologie zu einem Punkt entwickelt, an dem Bilder mit sehr hoher Auflösung auf verschiedene Medien, einschließlich Papiere unterschiedlicher Typen, übertragen werden können. Ein bestimmter Typ Drucken beinhaltet die Platzierung kleiner Tropfen eine Fluidtinte ansprechend auf ein digitales Signal auf eine Oberfläche. Üblicherweise wird die Fluidtinte ohne physischen Kontakt zwischen der Druckvorrichtung und der Oberfläche auf der Oberfläche platziert oder auf dieselbe ausgestoßen. Das spezifische Verfahren, für das die Tinte auf die Druckoberfläche aufgebracht wird, variiert von System zu System. Zwei Hauptverfahren jedoch umfassen eine kontinuierliche Tintenaufbringung und eine Tropfen-auf-Befehl-Tintenaufbringung.
In Bezug auf kontinuierliche Drucksysteme basieren verwendete Tinten üblicherweise auf Lösungsmitteln, einschließlich Methyl-Ethyl-Keton und/oder Ethanol. Im Wesentlichen funktionieren kontinuierliche Drucksysteme wie ein Strom von Tintentröpfchen, die durch eine Druckerdüse ausgestoßen und gerichtet werden. Die Tintentröpfchen werden zusätzlich mit der Unterstützung einer elektrostatischen Ladevorrichtung in enger Nähe zu der Düse gerichtet. Wenn die Tinte nicht auf der erwünschten Druckoberfläche verwendet wird, wird die Tinte zur späteren Verwendung rückgeführt. In Bezug auf Tropfen-auf-Befehl-Drucksysteme basieren die Tintenstrahltinten üblicherweise auf Wasser und Glycolen. Im Wesentlichen werden mit diesen Systemen Tintentröpfchen durch Wärme oder durch eine Druckwelle aus einer Düse ausgestoßen. Zusätzlich werden alle Tintentröpfchen verwendet, um das gedruckte Bild zu erzeugen, und werden bei Bedarf ausgestoßen.
Allgemein sind Tintenstrahltinten entweder auf Farbstoff- oder auf Pigmentbasis. Tinten auf Farbstoffbasis verwenden typischerweise ein flüssiges Farbmittel, das üblicherweise auf Wasserbasis ist, um dem Medium eine spezifische Farbe zu verleihen. Aufgrund ihres Aufbaus sind Tinten auf Farbstoffbasis üblicherweise nicht wasserfest und neigen dazu, durch UV-Licht stärker beeinflusst zu werden. Dies führt zu dem Farbverblassen oder -verändern über die Zeit. Für ein optimales Verhalten hat es dieser Typ Tinte oft erforderlich gemacht, dass das geeignete Medium oder Substrat gemäß der Anwendung ausgewählt wird. In vielen Fällen hat die Tinte, wenn das Medium zu dicht oder hydrophob ist, Schwierigkeit einzudringen, und bildet Tropfen auf der Oberfläche. Umgekehrt ist, wenn das Medium zu stark absorbierend ist, der Punktgewinn zu hoch, was ein verschwommenes Bild erzeugt.
Pigmentierte Tinten verwenden typischerweise ein Feststofffarbmittel, um eine Farbe zu erhalten. In vielen Fällen sind die Linienqualität und Genauigkeit von Darstellungen, die durch Tinten auf Pigmentbasis erzeugt werden, üblicherweise denjenigen von Tinten auf Farbstoffbasis überlegen. Mit pigmentierten Tinten haften Feststoffteilchen an der Oberfläche des Substrats. Sobald das Wasser in der Lösung verdampft ist, gehen die Teilchen allgemein nicht wieder in Lösung und sind deshalb wasserfester. Zusätzlich sind pigmentierte Tinten viel UV-resistenter als Tinten auf Farbstoffbasis, was bedeutet, dass es viel länger dauert, bis ein merkliches Verblassen auftritt.
Obwohl pigmentierte Tinten in einigen Bereichen überlegene Charakteristika zeigen, neigen Farbstoffe dazu, sauberer zu laufen, einen besseren Ertrag zu schaffen, eine bessere Teilchengröße zu bieten und leichter zu filtern zu sein. So wurden Tinten auf Farbstoffbasis für übliche Anwendungen häufiger verwendet. Zusätzlich haben Tinten auf Farbstoffbasis dazu geneigt, chromatischer zu sein und stärker gesättigte Farben bereitzustellen.
Es gibt mehrere Gründe dafür, dass Tintenstrahldrucken eine beliebte Weise zum Aufzeichnen von Bildern auf Oberflächen, insbesondere Papier, geworden ist. Einige dieser Gründe umfassen ein geringes Druckerrauschen, die Fähigkeit einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und eine Mehrfarbaufzeichnung. Zusätzlich können diese Vorteile bei einem relativ niedrigen Preis bereitgestellt werden. Obwohl es große Verbesserung beim Tintenstrahldrucken gibt, steigen, diese Verbesserung begleitend, jedoch Druckanforderungen, z. B. höhere Geschwindigkeit, höhere Auflösung, Vollfarbbilderzeugung usw. So sind mehrere Merkmale zu berücksichtigen, wenn eine Druckertinte in Verbindung mit einer Druckoberfläche oder einem Substrat bewertet wird. Derartige Merkmale umfassen Kantenschärfe und optische Dichtes des Bilds auf der Oberfläche, Trockenzeit der Tinte auf dem Substrat, Haftung an dem Substrat, fehlende Abweichung von Tintentröpfchen, Vorhandensein aller Punkte, Beständigkeit der getrockneten Tinte gegenüber Wasser und anderen Lösungsmitteln, Langzeit-Lagerstabilität und Langzeitzuverlässigkeit ohne Korrosion oder Düsenverstopfung. Obwohl die obige Liste von Merkmalen ein zu erzielen lohnendes Ziel schafft, gibt es Schwierigkeiten, die einer Erfüllung aller der obigen Merkmale zugeordnet sind. Oft kann die Beinhaltung einer Tintenkomponente, die beabsichtigt ist, um eine der obigen Charakteristika zu erfüllen, verhindern, dass eine weitere Charakteristik erfüllt wird. So stellen die meisten kommerziellen Tinten zur Verwendung in Tintenstrahldruckern einen Kompromiss in einem Versuch dar, zumindest ein ange messenes Ansprechen bei der Erfüllung einiger oder aller der oben aufgelisteten Anforderungen zu erzielen.
Papiere, die zum Tintenstrahldrucken verwendet werden, haben üblicherweise qualitativ hochwertige oder holzfreie Papiere beinhaltet, die entworfen sind, um ein hohes Tintenabsorptionsvermögen zu besitzen, oder Papiere, die eine beschichtete poröse Oberfläche aufweisen. Diese Papiere sind funktionell gut zum Tintenstrahldrucken, da die Tinten ohne weiteres absorbiert werden können und schnell trocknen. Derartige Papiere erlauben jedoch oft kein klares oder scharfes Bild.
Umgekehrt könnte bei kommerziellem Offset-Papier eine nichtporöse glatte Oberfläche eine gute Druckoberfläche für ein klares Bild schaffen. Kommerzielle beschichtete Offset-Papiere unterscheiden sich jedoch deutlich von einfachen Büropapieren oder Photo/Hochglanzpapieren, die speziell für Tintenstrahlmedien entworfen sind. Üblicherweise umfasst bei kommerziellen Offset-Papieren die glatte nichtporöse Oberfläche eine Beschichtung, die mehr Zeit benötigt, bis wässrige Fluide eindringen können, als Standardpapier. Dies ist so, da eine Diffusionstyp-Adsorption allgemein bei Offset-Papieren auftreten muss, im Vergleich zu einer Kapillartyp-Absorption, die typischerweise in Bezug auf Standardbüropapier und einige Tintenstrahlspezialpapiere auftritt. Zusätzlich beinhalten Offset-Beschichtungen Polymere, die stärker hydrophob sind, z. B. auf Styren-Butadien-Basis, als Papierbeschichtungen, die speziell für Tintenstrahltinte entworfen sind, z. B. wasserlösliche Polymere, wie z. B. Polyvinyl-Alkohol. So neigen diese Beschichtungen, da Offset-Beschichtungen typischerweise hydrophob sind, ein schlechtes Eindringen besitzen und glatt und nichtporös sind, dazu, schlecht mit Tinten auf Wasserbasis in Wechselwirkung zu stehen. Zusätzlich neigen klassische Tintenstrahllösungsmittel, wie z. B. Glycole und Diole, dazu, auf diesen Beschichtungen schlecht zu arbeiten, was lange Trockenzeiten und schlechte Verteilungscharakteristika zeigt.
Die offensichtliche Inkompatibilität zwischen Offset-Medien/-Tinte und Tintenstrahltinten auf Wasserbasis stammt aus der Tatsache, dass Offset-Medien, wie z. B. kommerzielles Offset-Papier, hauptsächlich zur Verwendung mit Tinten auf Ölbasis entwickelt wurden. Beschichtete Offset-Medien z. B. umfassen oft eine hydrophobe Komponente, wie z. B. ein Latex-Bindemittel und/oder verschiedene hydrophobe Polymere. Zur Darstellung können derartige bei Offset-Medien verwendete Polymere Polymere, Copolymere und/oder Terpolymere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polystyren, Polyolefinen (Polypropylen, Polyethylen, Polybutadien), Polyestern (PET), Polyacrylat, Polymethacrylat und Poly-(Maleinsäure-Anhydrid) besteht.
Da kommerzielles Offset-Papier eine glatte Oberfläche zum Drucken schafft und eine bequeme und billige Alternative zu Spezial-Papieren bieten würde, wäre es nützlich, Tintenstrahltinten auf Wasserbasis bereitzustellen, die mit kommerziellen Offset-Medien, einschließlich Papieren und Offset-Tinten, verwendet werden können. Derartige Formulierungen wären besonders nützlich, wenn sie eine Reduzierung beim Tintenaustrocknen in Tintenstrahldüsen zeigen würden.
Zusätzlich wären diese Tintenstrahltinten auch wünschenswert, wenn sie Druckeigenschaften auf Offset-Medien zeigen würden, einschließlich hervorragende Text- und Flächenausfüllung, minimale Koaleszenz bei Halbtonbildern, hervorragende optische Dichte (OD) und Kantenschärfe, gute Wasserfestigkeit, gute Schmier- und Reibebeständigkeit und gute Lichtechtheit.
Die US-A-5,973,026 offenbart eine Tintenstrahlzusammensetzung, die einen Farbstoff oder ein Pigment, ein Polymer-Bindemittel, ein Tintenträgermittel, das aus Wasser und einem Lösungsmittel besteht, und Mischungen ethoxylierter Sekundäralkohol-Oberflächenaktivmittel aufweist.
Die US-A-5,626,655 offenbart eine Tintenstrahlzusammensetzung, die einen Farbstoff und nichtionische oberflächenaktive Mittel aufweist.
Die EP-A-0690107 offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die einen Farbstoff und nichtionische oberflächenaktive Mittel aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wässrige Tintenzusammensetzung, die geeignet zum Tintenstrahldrucken auf Offset-Medien ist, wobei die Tintenzusammensetzung folgende Merkmale aufweist:

a) ein Tintenfarbmittel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent;
b) zumindest zwei nichtionische oberflächenaktive Mittel, wobei die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden sind und die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel einen HLB-Wert von 4 bis 14 aufweisen; und
c) ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Polymer-Bindemittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem die Verwendung einer wässrigen Tintenzusammensetzung zum Tintenstrahldrucken auf Offset-Medien, wobei die Tintenzusammensetzung folgende Merkmale aufweist:

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bevor die vorliegende Erfindung offenbart und beschrieben wird, soll darauf verwiesen werden, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich zu dem Zweck eines Beschreibens bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird. Die Ausdrücke sollen nicht einschränkend sein, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt sein soll.
Es muss angemerkt werden, dass die Singularformen „einer/e/es" und „der/die/das", wie sie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, Pluralbezugnahmen umfassen, es sei denn, der Inhalt gibt dies klar anderweitig vor.
Ein „oberflächenaktives Mittel" ist eine Verbindung, die ein hydrophiles und ein hydrophobes Segment beinhaltet. So kann, wenn ein oberflächenaktives Mittel zu Wasser oder einem weiteren bestimmten Lösungsmittel zugegeben wird, die Oberflächenspannung des Systems reduziert werden. Allgemein können oberflächenaktive Mittel zu mehreren Zwecken verwendet werden, einschließlich eines Benetzens, Emulgierens, Dispergierens, Schäumens, Spülens oder Schmierens eines Systems.
„HLB" oder „Hydrophil/Lipophil-Gleichgewicht" ist eine Wiese zum Klassifizieren oberflächenaktiver Mittel. Insbesondere variiert die HLB-Skala von 0 bis 40, wobei die Produkte mit einem geringen HLB besser öllöslich sind und Produkte mit einem höheren HLB besser wasserlöslich sind. Das HLB ist eine numerisch berechnete Zahl basierend auf der molekularen Struktur oberflächenaktiver Mittel und ist so kein gemessener Parameter.
In Anbetracht dessen ist eine wässrige Tintenzusammensetzung zum Tintenstrahldrucken auf Offset-Medien und Offset-Tinte offenbart.
Die nichtionischen oberflächenaktiven Mittel können jeweils mit 0,01 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,01 bis 5 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten etwa 0,01 bis 2 Gewichtsprozent vorhanden sein. Geeignete nichtionische oberflächenaktive Mittel zur Verwendung können alkoxylierte Octylphenole, Alky-Phenoxypoly(Ethylenoxy)Ethanole, Silikon-Glycol-Copolymere, einschließlich Polyalkylen-Oxid-modifizierte Polydimethylsiloxane, alkoxylierte Tetramethyl-Decyndiole, Sekundäralkohol-Alkoxylate, alkoxylierte Trimethylnonanole, Polyoxyethylen-Ether, Ethylen-Oxid/Propylen-Oxid-Copolymere, oberflächenaktive Fluormittel und nichtionische alkoxylierte oberflächenaktive Mittel umfassen. Bevorzugte Alkoxylate für oben sind Ethoxylate und Propoxylate.
Nichtionische oberflächenaktive Mittel können aus mehreren Quellen erhalten werden, einschließlich denjenigen mit den Markennamen TRITONS^TM, IGEPALS^TM, SILWETS^TM, SURFYNOLS^TM, TERGITOLS^TM, BRIJS^TM, PLURONICS^TM, FLUORADS^TM und ZONYLS^TM.
Wie dies der Fall bei vielen Tintenstrahltinten ist, ist das Tintenfarbmittel vorzugsweise aus der Gruppe ausge wählt, die aus Pigmenten und Farbstoffen besteht. Das Tintenfarbmittel ist mit etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Acrylat-Bindemittel (wasserlösliches oder wasserdispergierbares Acrylat-Polymer) oder ein weiteres funktionsmäßig äquivalentes Bindemittel verwendet werden, wie z. B. eine Acrylsäure oder eine Methacrylat-Säure, einschließlich deren Ester. Das Bindemittel ist mit etwa 0,01 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden und ein bevorzugter Molekulargewichtsbereich kann von etwa 1.000 bis 15.000 betragen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können zwei oder mehr der zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel einen HLB-Wert von etwa 4 bis 14 aufweisen.
Entweder Pigmente und/oder Farbstoffe können in der Formulierung verwendet werden. Ein geeignetes Tintenfarbmittel z. B. kann das selbstdispergierte Kohlenstoff-Pigment sein, das als CABOJET^TM 300 bekannt ist. Zusätzlich können auch Tintenfarbmittel, wie z. B. diejenigen, die in den U.S.-Patenten 5,356,464 und 5,709,737 beschrieben sind, verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Bindemittel vorzugsweise ein Acrylat-Bindemittel, eine Acrylsäure, eine Methacrylat-Säure, einschließlich deren Ester, und Kombinationen derselben sein. JONCRYL^TM ist ein kommerziell erhältliches Acrylat-Bindemittel, das zur Verwendung akzeptabel ist. Zusätzlich können andere wasserunlösliche Monomere für das Bindemittel verwendet werden. Das Bindemittel kann z. B. Comonomere umfassen, wie z. B. ein Styren und ein Butyl-Methacrylat. Weitere geeignete Bindemittel, die verwendet werden können, umfassen Polyamide, Vinylalkohole, Vinyl-Acetate, Polyvinylpyrrolidone, Zelluloseerzeugnisse und Urethane. Das Bindemittel sollte mit etwa 0,01 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden sein. Zusätzlich können Molekulargewichte für das Bindemittel von etwa 1.000 bis 15.000 betragen. Obwohl diese Tinten und Bindemittel besonders erläutert werden, können auch andere Tintenfarbmittel oder Bindemittel, die für thermische Tintenstrahltinte optimiert sind, verwendet werden.
Lösungsmittel können außerdem für gute Ergebnisse zu den Formulierungen zugegeben werden. Derartige Lösungsmittel können Alkohole und polyhydroxylierte Lösungsmittel umfassen, einschließlich Glycerole, Glycole, Glycol-Ether, Propylen-Glycol-Ether, Pentandiole, Ethylen-Glycole, Polyethylen-Glycole, Pyrrolidone und Kombinationen derselben. Wenn eines dieser oder anderer Lösungsmittel verwendet wird, sollte das Lösungsmittel mit 0,5 bis 50 Gewichtsprozent vorhanden sein. Zusätzlich können das oder die oberflächenaktiven Mittel, wie zuvor in Bezug auf andere Ausführungsbeispiele angemerkt wurde, aus der Gruppe ausgewählt sein, die alkoxylierte Octylphenole, Alkyl-Phenoxypoly(Alkylenoxy)Ethanole, Silikon-Copolymere, einschließlich Polyalkylen-Oxid-modifizierte Polydimethylsiloxane, alkoxylierte Tetramethyl-Decyndiole, alkoxylierte Trimethylnonanole, Polyoxyethylen-Ether, Ethylen-Oxid/Propylen-Oxid-Copolymere, oberflächenaktive Fluormittel und nichtionische alkoxylierte oberflächenaktive Mittel umfasst.
Da Wasser in typischen Tintenstrahltintenformulierungen die Hauptkomponente ist, haben im Stand der Technik Offset-Beschichtungen dazu geneigt, schlecht mit wässrigen Tinten in Wechselwirkung zu stehen. Zusätzlich neigen klassische Tintenstrahllösungsmittel, wie z. B. Glycole und Diole, dazu, alleine schlecht auf diesen Beschichtungen zu arbeiten, was lange Trockenzeiten und schlechte Verteilungscharakteristika zeigt. Vor der vorliegenden Erfindung wurden Offset-Medien typischerweise unter Verwendung wasserunlöslicher Lösungsmittel (Xylen oder Toluen) und Öle (Leinsamen oder Sojabohne) in der Tintenformulierung bedruckt. Da diese Komponenten mit Wasser nicht kompatibel sind, ist es schwierig, dieselben aus einem Tintenstrahlstift auszustoßen. Durch ein Zugeben der nichtionischen oberflächenaktiven Mittel zu Tinten auf Wasserbasis, wie hierin vorgegeben ist, können die Trockenzeit und Verteilung auf den Offset- Medien und der Offset-Tinte verbessert werden. Zusätzlich können derartige Formulierungen in einem Tintenstrahlstift mit guter Zuverlässigkeit verwendet werden. Die Verwendung nichtionischer oberflächenaktiver Mittel, wie hierin offenbart ist, reduziert außerdem die Menge an Erwärmung, die zum Trocknen der Tinten erforderlich ist. Da Offset-Papiere oft hydrophob beschichtet sind, könnten massive Wärmemengen andernfalls erforderlich sein, um Tinten zu trocknen, was dazu führt, dass die Kosten und Größe einer bestimmten Druckvorrichtung erhöht werden. Durch ein Verbessern des Eindringens der Tinte in die Beschichtungen durch die Verwendung nichtionischer oberflächenaktiver Mittel ist zur Entfernung des Fluids an der Oberfläche des Papiers weniger Wärme erforderlich. So wird eine Reduzierung einer Tintenübertragung von Blatt zu Blatt bewirkt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung sind Kosteneinsparungen und Bequemlichkeit für Verbraucher. Kommerzielle Offset-Papiere sind oft viel billiger und sind besser verfügbar als spezielle Medienpapiere, die speziell für bestimmte Tintenstrahltinten entworfen sind. Da die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung eine verminderte Trockenzeit auf kommerziellem Offset-Papier besitzen, kann auch die Gesamtdruckgeschwindigkeit auf einem akzeptablen Pegel gehalten werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele stellen verschiedene Formulierungen zum Herstellen der Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung dar und bieten Daten, die die Wirksamkeit verschiedener nichtionischer oberflächenaktiver Mittel verglichen miteinander, sowie verglichen mit anderen oberflächenaktiven Mitteln zeigen. Die folgenden Beispiele sollten nicht als Einschränkungen der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, sondern sollen lediglich lehren, wie die bekanntesten Tintenformulierungen basierend auf gegenwärtigen experimentellen Daten herzustellen sind.
Beispiel 1
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,4% eines ethoxylierten Trimethylnonanols, 0,4% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 2% eines Propylen-Glycol-n-Propyl-Ethers, 8% 2-Pyrrolidon, 5% Ethylen-Glycol, 4% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 2% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 2
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,9% eines nichtionischen ethoxylierten oberflächenaktiven Mittels, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 2% eines Propylen-Glycol-n-Propyl-Ethers, 8% 2-Pyrrolidon, 5% Ethylen-Glycol, 4% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1,5% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 3
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,5% eines ethoxylierten Trimethylnonanols, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 0,15% eines alternativen ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 8% 2-Pyrrolidon, 5% Ethylen-Glycol, 5% Polyethylen-Glycol, 4% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 2,5% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 4
Zu Vergleichszwecken wird eine Tintenstrahltinte durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 3% Polyethylen-Glycol, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser. Zu diesem Beispiel wurde kein oberflächenaktives Mittel zugegeben.
Beispiel 5
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,3% eines ethoxylierten Trimethylnonanols, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 3% Polyethylen-Glycol, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 6
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,3% eines Silikon-Glycol-Copolymers, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 3% Polyethylen-Glycol, 1% eines Propylen-Glycol-n-Propyl-Ethers, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 7
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,3% eines ethoxylierten oberflächenaktiven Mittels, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 1% eines Propylen-Glycol-n-Propyl-Ethers, 3% Polyethylen-Glycol, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 8
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,3% eines oberflächenaktiven Fluormittels, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 1% eines Propylen-Glycol-n-Propyl-Ethers, 3% Polyethylen-Glycol, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
Beispiel 9
Eine Tintenstrahltinte wird durch ein Mischen der folgenden Inhaltsstoffe nach Gewicht hergestellt: 0,3% eines ethoxylierten Trimethylnonanols, 0,3% eines ethoxylierten Tetramethyl-Decyndiols, 6% 2-Pyrrolidon, 2% 1,6-Hexandiol, 3% eines selbstdispergierten Kohlenstoffpigments, 1% eines Acrylat-Bindemittels und der Rest in entionisiertem Wasser.
In Bezug auf die Beispiele 1–3 und 5–9 ermöglichen diese Kombinationen oberflächenaktiver Mittel mit Pigment, Lösungsmitteln und Bindemittel mehrere Vorteile zur Verwendung auf Offset-Medien und Offset-Tinte. Einige der sich zeigenden Vorteile umfassen eine hervorragende 600 × 600- und 600 × 300-dpi-Text- und -Flächenfüllung auf Offset-Medien, minimale Koaleszenz in Halbtonbildern auf Offset-Medien, hervorragende optische Dichte und Kantenschärfe auf beschichteten Offset-Medien, gute Trockenzeit, jedoch mit Reduzierung beim Tintenaustrocknen in Tintenstrahldüsen, gute Wasserechtheit, gute Schmier- und Reibebeständigkeit und gute Lichtechtheit.
Beispiel 10
Die Tabellen 1–3 zeigen verschiedene Druckcharakteristika, die sich auf verschiedenen Medien zeigen, einschließlich CAROLINA^TM Cover, LUSTRO^TM Laser Hochglanz (von S. D. Warren), KROMCOTE^TM (von Champion-Papieren) und UTOPIA^TM Dull (Appleton Papers). Die Beispiele 4–9 sind in diesen Tabellen berücksichtigt.
Tabelle 1 – Druckqualität von Tinten auf Carolina Cover und gedruckter Offset-Tinte auf Lustro Laser
In Tabelle 1 oben wurde ein visuelles Einstufungssystem von 1–10 verwendet, wobei 1 eine sehr schlechte Abdeckung anzeigt und 10 eine hervorragende Abdeckung anzeigt. Oberhalb etwa 6 ist eine akzeptable Abdeckung. Beispiel 4 stellt eine Tintenstrahltintenformulierung dar, bei der kein nichtionisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird. Tintenstrahltinten, die zwei oder mehr nichtionische oberflächenaktive Mittel beinhalteten, zeigten eine viel bessere Druckqualität als diejenigen Tinten, in denen kein oberflächenaktives Mittel vorlag.
Tabelle 2 – Trockenzeit von Tinten auf bedruckten Offset-Medien
Wie in Tabelle 2 oben zu sehen ist, war die Trockenzeit auf sowohl 40% als auch 100% bedruckten Offset-Medien viel besser bei Tinten, die zwei nichtionische oberflächenaktive Mittel beinhalteten, als bei denjenigen Tinten, die kein oberflächenaktives Mittel beinhalteten.
Tabelle 3 – Entdeckelung von Tinten, die nichtionische oberflächenaktive Mittel beinhalten, verglichen mit ionischen oberflächenaktiven Mitteln
Wenn ein Tintenstrahlstift 30 Sekunden oder länger aufgedeckt bleibt, können oft anfängliche Tropfen fehlen. Ein Entdeckelungslesen wird verwendet, um akzeptable Parameter für derartige Bedingungen zu bestimmen. Unterhalb etwa 6 ist kein akzeptabler Entdeckelungspegel. Die Beispiele 5–9 zeigen Tintenstrahltinten, die in diesen akzeptablen Bereich fallen.
Beispiel 11
Eine Pipette, die 10-Mikroliter-Tropfen erzeugt, wurde verwendet, um oberflächenaktivmittelhaltige Lösungen auf verschiedenen kommerziellen Offset-beschichteten Papieroberflächen zu platzieren. Nachdem der Tropfen erzeugt wurde, wurde visuell die anfängliche Benetzung/Verteilung und anfängliche Punktgröße gemessen. Zusätzlich wurde auch die Zeit zum Trocknen gemessen. Trockenzeit ist als die Zeitmenge definiert, die erforderlich ist, wenn der Tropfen auf dem Medium platziert wird, bis zu der Zeit, zu der das gesamte Fluid sichtbar von der Medienoberfläche durch Eindringen oder Verdampfung verschwunden ist. Die drei Offset-beschichteten Papiere, die verwendet wurden, sind LUSTRO^TM Laser Hochglanz KROMCOTE^TM und UTOPIA^TM Dull. Messungen wurden bei Umgebungsbedingungen ausgeführt.
In den folgenden Tabellen wurden die oberflächenaktiven Mittel in, nach Gewicht, verschiedenen organischen 30%-Lösungsmitteln mit 3% aktivem oberflächenaktiven Mittel überprüft. Lösungen, die nur Wasser und 30% Lösungsmittel, ohne dass ein oberflächenaktives Mittel vorhanden war, beinhalteten, wurden ebenso als eine Vergleichsprobe eingeschlossen. Wie aus den Tabellen ersichtlich ist, zeigten viele der nichtionischen Oberflächenaktivmittellösungen mit niedrigerem HLB bessere Trockenergebnisse als die Vergleichsprobe und Proben mit nichtionischem oberflächenaktivem Mittel mit höheren HLB-Werten. Ferner verhalten sich, wie gezeigt ist, in einer bestimmten Oberflächenaktivmittelfamilie die Homologe mit niedrigerem HLB allgemein besser als diejenigen Formulierungen, bei denen anionische (an), amphotere (amp) und kationische (cat) oberflächenaktive Mittel verwendet wurden.
Tabelle 4 – Beispiele nichtionischer oberflächenaktiver Mittel, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% Dimethylpropionamid und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Nichtionische oberflächenaktive Mittel:

1A, 1B – Polyoxyethylen-Ether
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F – alkoxylierte Trimethylnonanole
3A, 3B – alkoxylierte Octylphenole
4A, 4B – Alkyl-Phenoxypoly(Alkylenoxy)Ethanole
5A, 5B, 5C – Silikon-Glycol-Copolymere
6A, 6B, 6C, 6D – alkoxylierte Tetramethyl-Decyndiole

Tabelle 5 – Beispiele eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% Propylen-Glycol-n-Propyl-Ether-Lösungen und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Nichtionische oberflächenaktive Mittel:

Wie aus den Tabellen 4 und 5 ersichtlich ist, sind viele Typen, wie z. B. anionische, kationische oder amphotere oberflächenaktive Mittel, für Trocknen und Punktgewinn nicht so effektiv wie viele nichtionische oberflächenaktive Mittel mit niedrigerem HLB. Das Alkyl-Sulfonat (Na-C¹⁴-C¹⁶-Olefin-Sulfonat), Alkyl-Benzen-Sulfonat (Na-N-Hexadecyl-Diphenyloxid-Disulfonat), Amphoter-Betamin (Amin-Oxid) und propoxyliertes Amin (Diethylammonium) sowie Formulierungen, bei denen kein oberflächenaktives Mittel zugegeben wurde, sind allgemein weniger wirksam als Formulierungen, bei denen nichtionische oberflächenaktive Mittel mit niedrigerem HLB verwendet werden.
Tabelle 6 – Beispiele eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% 2-Pyrrolidon und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Tabelle 7 – Beispiele eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% 1,5-Pentandiol und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Tabelle 8 – Beispiele eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% Diethylen-Glycol und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Tabelle 9 – Beispiele eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die in Lösungen überprüft werden, die nach Gewicht 30% Glycerol und 3% oberflächenaktives Mittel aufweisen
Wie in den Tabellen 6–9 dargestellt ist, zeigten zwei spezifische nichtionische oberflächenaktive Mittel mit HLB-Werten von weniger als 12 eine verbesserte Trockenzeit und einen akzeptablen Punktgewinn gegenüber Tintenformulierungen, bei denen kein nichtionisches oberflächenaktives Mittel zugegeben wurde.

Claims

Verwendung einer wässrigen Tintenzusammensetzung zum Tintenstrahldrucken auf Offset-Medien, wobei die Tintenzusammensetzung folgende Merkmale aufweist: a) ein Tintenfarbmittel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent; b) zumindest zwei nichtionische oberflächenaktive Mittel, wobei die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden sind und die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel einen HLB-Wert von 4 bis 14 aufweisen; und c) ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Polymer-Bindemittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1, bei der das Tintenfarbmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Pigmenten und Farbstoffen besteht.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1, bei der das erste nichtionische oberflächenaktive Mittel und das zweite nichtionische oberflächenaktive Mittel jeweils mit 0,01 bis 2 Gewichtsprozent vorhanden sind.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1, bei der das Bindemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylaten, Polyamiden, Vinyl-Alkoholen, Vinyl-Azetaten, Polyvinylpyrrolidonen, Zelluloseerzeugnissen, Urethanen und Kombinationen derselben besteht.
Die Verwendung gemäß Anspruch 4, bei der das Bindemittel ein Acrylat-Bindemittel ist.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1, bei der das nichtionische oberflächenaktive Mittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus alkoxylierten Octylphenolen, Alkyl-Phenoxypoly-(Alkylenoxy-)Ethanolen, Silikon-Glycol-Copolymeren, Polyalkylen-Oxid-modifizierten Polydimethylsiloxanen, alkoxylierten Tetramethyl-Decyndiolen, Sekundäralkohol-Alkoxylaten, alkoxylierten Trimethylnonanolen, Polyoxyethylen-Ethern, Ethylen-Oxid/Propylen-Oxid-Copolymeren, Fluoro-Oberflächenaktivmitteln und Kombinationen derselben besteht.
Eine wässrige Tintenzusammensetzung, die geeignet zum Tintenstrahldrucken auf Offset-Medien ist, wobei die Tintenzusammensetzung folgende Merkmale aufweist: a) ein Tintenfarbmittel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent; b) zumindest zwei nichtionische oberflächenaktive Mittel, wobei die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden sind und die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel einen HLB-Wert von 4 bis 14 aufweisen; und c) ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Polymer-Bindemittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der das Tintenfarbmittel ein Pigment ist.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der das Tintenfarbmittel ein Farbstoff ist.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der das Bindemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylaten, Polyamiden, Vinyl-Alkoholen, Vinyl-Azetaten, Polyvinylpyrrolidonen, Zelluloseerzeugnissen, Urethanen und Kombinationen derselben besteht.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der die zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel jeweils mit 0,01 bis 2 Gewichtsprozent vorhanden sind.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, die ferner ein Lösungsmittel aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Propylen-Glycol-Ethern, Pentandiolen, Pyrrolidonen, Ethylen-Glycolen, Polyethylen-Glycolen, Glycerolen und Kombinationen derselben besteht, wobei das Lösungsmittel mit 0,5 bis 50 Gewichtsprozent vorhanden ist.
Die wässrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der jedes der zumindest zwei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus alkoxylierten Octylphenolen, Alkyl-Phenoxypoly-(Alkylenoxy-)Ethanolen, Silikon-Glycol-Copolymeren, Polyalkylen-Oxid-modifizierten Polydimethylsiloxanen, alkoxylierten Tetramethyl-Decyndiolen, Sekundäralkohol-Alkoxylaten, alkoxylierten Trimethylnonanolen, Polyoxyethylen-Ethern, Ethylen-Oxid/Propylen-Oxid-Copolymeren, Fluoro-Oberflächenaktivmitteln und Kombinationen derselben besteht.
Die wässrige Tintenstrahlzusammensetzung gemäß Anspruch 7, bei der das Bindemittel ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 1.000 bis 15.000 aufweist.