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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines
Druckbildes mittels einer Tintenstrahl-Technologie, die eine Tinten-Formulierung
verwendet, welche insbesondere für
die Verwendung im Tintenstrahl-Druckverfahren geeignet ist, um ein
dauerhaftes Bild auf einem Substrat zu erzeugen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Tintenstrahl-Druckverfahren hat eine große Akzeptanz in der Druckindustrie
erlangt, da es eine relativ preiswerte Form des Druckens darstellt.
Das Tintenstrahl-Druckverfahren beinhaltet die Bildung von Zeichen
auf einem Substrat, indem Tinten-Tröpfchen aus einem Druckerkopf
mit einer oder mehreren Düsen
ausgestoßen
und auf die Oberfläche
des Substrates übertragen
werden. Das Substrat kann zum Beispiel ein Papier, ein Film oder
ein Stoff sein. Es gibt im Grunde zwei Arten eines Druck-Verfahrens
mit einem Tintenstrahl: das kontinuierliche Tintenstrahl-Druckverfahren
(continuous inkjet printing, CIJ) und das Drucken mit Tröpfchen nach
Bedarf (drop an demand printing, DOD). Beim Druckverfahren mit Tröpfchen nach
Bedarf werden die Tintentröpfchen
nur dann erzeugt, wenn sie benötigt
werden. Die Tinte wird aus einem Tinten-Vorratsbehälter in
einen Kapillarkanal in einem Druckerkopf gesaugt. Innerhalb des
Kanals trennt ein Energiepuls einen Teil der Tinte zu einem Tröpfchen,
das aus der Düse
des Druckerkopfs ausgestoßen
und auf ein Substrat übertragen
wird. Der Energiepuls kann durch ein piezoelektrisches Element geliefert
werden, welches schwingt, um den Puls zu erzeugen. In alternativer
Weise kann ein äußerer Anreiz
durch ein thermisches Element bereitgestellt werden, welches die
Tinte aufheizt und eine Blase bildet, die eine Druckwelle erzeugt
und ein Tintentröpfchen
aus dem Kanal und somit aus der Düse des Druckerkopfes treibt.
Beim kontinuierlichen Tintenstrahl-Druckverfahren gibt es eine fortlaufende
Erzeugung von Tröpfchen
mit sehr hoher Geschwindigkeit. Unabhängig von der Art des verwendeten
Tintenstrahl-Druckverfahrens muss die Tinte für den Tintenstrahl jedoch eine
gute Trocknungseigenschaft aufweisen, frei von Ausbluten und Aus laufen
sein, und eine verminderte Neigung zum Ausbleichen aufweisen. Es
gibt häufig
ein Problem mit dem Trocknen der Tinte in den Düsen des Druckerkopfes. Es gab
zahlreiche Tinten-Formulierungen für einen Tintenstrahl, die versucht
haben, diese Probleme zu überwinden.
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Das
US-Patent Nr. 5,344,483 betrifft
eine Tinten-Zusammensetzung, die für ein Tintenstrahl-Druckverfahren
geeignet ist, und die aus einer Basis eines Fettsäureesters
und aus einem Verdünnungsmittel
hergestellt wird, wobei die Basis im Wesentlichen aus einer Fettsäure, die
bei Raumtemperatur flüssig
ist, einem Polyalkylenglykol, und einem Farbstoff besteht, welches
Glykol mit der Fettsäure
umgesetzt wurde, um einen Ester zu bilden. Die Tinten-Zusammensetzung
ist im Wesentlichen frei von Wasser; das Wasser, das aus der Veresterung
herrührt,
wurde beseitigt, um die Veresterungsreaktion im Wesentlichen zu
vervollständigen.
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Das
US-Patent Nr. 5,514,207 betrifft
eine wässrige
Tinten-Zusammensetzung für
ein Tintenstrahl-Druckverfahren, die ein Pigment und ein wässriges
Trägermedium
umfasst, welches Sulfolan und ein Polyethylenglykol mit niedrigem
Molekulargewicht enthält.
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Das
US-Patent Nr. 5,888,287 betrifft
eine Tinten-Zusammensetzung für
ein Tintenstrahl-Druckverfahren,
welche eine verminderte Neigung zeigt, bei der Anwendung auf einem
Substrat zu schmieren, und welche einen Propylenglykol-Ether und/oder
ein Propylenglykol-Etheracetat, ein grenzflächenaktives Mittel und ein Färbemittel
umfasst. Das grenzflächenaktive
Mittel ist ein Silikon, ein fluorhaltiges grenzflächenaktives
Mittel oder eine Kombination derselben.
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Das
US-Patent Nr. 5,746,818 betrifft
eine Tinten-Zusammensetzung, welche ein Pigment, das in Wasser ohne
die Hilfe eines beliebigen Dispersionsmittels dispergierbar und/oder
löslich
ist, und einen Glykolether umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird,
welche aus Diethylenglykol-mono-n-butylether, Triethylenglykol-mono-n-butylether,
Propylenglykol-mono-n-butylether und Dipropylenglykol-mono-n-butylether
besteht, und ein Druckbild verwirklichen kann, das kein erhebliches
Ausbluten oder Auslaufen zeigt.
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Das
US-Patent Nr. 5,958,998 betrifft
eine Tinten-Zusammensetzung, die etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% Wasser,
etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% pigmentiertes Polymer, ein in Öl lösliches
Färbemittel,
und ggf. etwa 0,01 bis etwa 30 Gew.-% eines Glykols umfasst, wobei
das in Öl
lösliche
Färbemittel
in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 30 Gew.-% des pigmentierten
Polymers vorliegt.
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Das
US-Patent Nr. 5,985,014 betrifft
eine Tinte für
einen Tintenstrahldrucker, die mindestens ein Färbematerial, ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel
und Wasser enthält,
welche umfasst: a) 0,01 bis 5,0 Gew.-% eines Addukts aus Acetylenglykol
und Alkylenoxid, welches Addukt durch die gegebene Formel (A) dargestellt
wird, b) 6,0 bis 14,0 Gew.-% einer Verbindung, die aus der Gruppe
ausgewählt
wird, welche aus einem Polyalkohol mit drei Hydroxygruppen und aus
Alkylenglykolen, die durch die angegebene Formel (B) dargestellt
werden, besteht, c) 4,0–10,0
Gew.-% eines Ethers eines Alkylenglykols mit einer niederen Alkylgruppe,
welcher Ether durch die angegebene Formel (C) dargestellt wird,
d) 2,0 bis 8,0 Gew.-% eines Polyalkylenglykols mit einem Molekulargewicht
von 150 bis 600; und e) Wasser, wobei die Angaben Gewichtsprozent darstellen
und auf dem Gesamtgewicht der Tinte beruhen.
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Das
US-Patent Nr. 5,988,807 betrifft
eine fluoreszierende Tinte für
eine Düse
mit Ventil, die Wasser, wasserlösliche
organische Lösungsmittel,
welche Tinte nicht-gereinigte Farbstoffe enthält, die eine Konzentration
der Phosphate von weniger als 2450 ppm, eine Konzentration der Sulfate
von 100.000 ppm, eine Konzentration der Nitrate von weniger als
500 ppm, eine Konzentration des Fluorids von weniger als 2 ppm,
eine Konzentration des Chlorids von weniger als 5 ppm, eine Konzentration
des Bromids von weniger als 0,20 ppm und eine Konzentration des
Iods von weniger als 0,1 ppm aufwiesen, sowie ein Lösungsmittelsystem
mit einem Mittel zur Steigerung des Eindringens enthält, das
Isopropylalkohol in Verbindung mit einem grenzflächenaktiven Mittel enthält, welches
gegenüber
Materialien inert ist, die den Druckmechanismus ausüben.
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Das
US-Patent Nr. 6,004,389 betrifft
eine Tinten-Zusammensetzung, welche ein Pigment, einen Glykolether
und Wasser umfasst, wobei das Pigment in Wasser ohne die Hilfe eines
Dispersionsmittels dispergierbar und/oder löslich ist, wobei der Glykolether
ein Bestandteil oder eine Mischung von zwei oder mehreren Bestandteilen
ist, die aus der Gruppe ausgewählt
werden, welche aus Diethylenglykol-mono-n-butylether, Triethylenglykol-mono-n-butylether,
Propylenglykol-mono-n-butylether und Dipropylenglykol-mono-n-butylether besteht.
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Trotz
dieser Versuche, eine Tintenformulierung für eine Tintenstrahl-Technologie
zu erhalten, welche die mit dem Tintenstrahl-Druckverfahren einhergehenden
Probleme überwindet,
besteht nach wie vor ein Bedürfnis
für eine
Tinten-Formulierung, welche ein dauerhaftes Bild mit einer guten
Feuchtigkeits-Beständigkeit und
Lichtechtheit verwirklichen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Erzeugung eines
Druckbildes mittels einer Tintenstrahl-Technologie gerichtet, bei
der die Tröpfchen
nach Bedarf erzeugt werden, und die eine Tinten-Formulierung verwendet,
welche 0,5 bis 15 Gew.-% eines Pigments, 0,5 bis 30 Gew.-% Polypropyleriglykol
und 55 bis 99 Gew.-% Wasser umfasst, wobei die Prozentangaben auf
dem Gesamtgewicht der Formulierung beruhen.
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Die
vorliegende Erfindung ist ebenso auf ein Verfahren zur Erzeugung
eines Druckbildes mittels einer Tintenstrahl-Technologie gerichtet,
bei der die Tröpfchen
nach Bedarf erzeugt werden, und die eine Tinten-Formulierung verwendet,
welche ein Pigment, Polypropylenglykol und Wasser umfasst, wobei
das Mindestverhältnis
des Pigments zu dem Polypropylenglykol etwa 1:1 bis etwa 1:2,5 beträgt. Jedoch
ist das bevorzugte Mindestverhältnis
etwa 1:2.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Erzeugung eines Druckbildes mittels einer Tintenstrahl-Technologie
bereitzustellen, bei der die Tröpfchen
nach Bedarf erzeugt werden, und die eine Tinten-Formulierung verwendet,
welche ein feuchtigkeitsbeständiges
und lichtechtes Bild liefert.
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Ein
Vorteil des Verfahrens zur Erzeugung eines Druckbildes mittels einer
Tintenstrahl-Technologie,
bei der die Tröpfchen
nach Bedarf erzeugt werden, und die eine Tinten-Formulierung der vorliegenden Erfindung verwendet,
liegt darin, dass die Tinte ein Polypropylenglykol umfasst, im Gegensatz
zu anderen bekannten Tinten-Formulierungen, welche andere Glykole
und ihre Derivate umfassen. Die Tinten-Formulierung der vorliegenden
Erfindung liefert in überraschender
Weise eine gute Feuchtigkeits-Eigenschaft, zusätzlich zu einer guten Feuchtigkeits-Beständigkeit
und Lichtechtheit des gedruckten Bildes.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Tinten-Formulierung der vorliegenden Erfindung ist in besonderer
Weise für
das Tintenstrahl-Druckverfahren geeignet. Die Formulierung der vorliegenden
Erfindung kann dazu verwendet werden, um Bilder, wie zum Beispiel
alpha-numerische Zeichen und Symbole, auf beliebigen porösen oder
beschichteten nicht-porösen
Substraten zu drucken. Die Substrate umfassen ein Papier, einen
Film oder einen Stoff; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Im
Falle von Papier kann das Papier ein Normalpapier (plain paper), ein
Altpapier enthaltendes Papier, oder ein beschichtetes Papier sein.
Die Tinten-Formulierung der vorliegenden Erfindung ist für Anwendungen
geeignet, wie zum Beispiel Etiketten und fotografische Kennzeichen,
die eine hohe Dauerhaftigkeit erfordern. Die Tinten-Formulierung
der vorliegenden Erfindung kann ebenso zum Druck von Dokumenten
verwendet werden, die gute Eigenschaften für die Speicherung im Archiv
erfordern, da die Tinten-Formulierung der vorliegenden Erfindung
nicht anfällig
ist für
das Ausbleichen aufgrund ihrer günstigen
Lichtechtheit. Eine weitere Anwendung, für welche die vorliegende Erfindung
in besonderer Weise geeignet ist, stellt der Druck von Zeichen dar,
die magnetisch erkannt werden (magnetic character recognition printing,
MICR). Obwohl der MICR-Druck derzeit unter Verwendung von Offset-Druckmaschinen,
Laserdruckern und Anschlagdruckern durchgeführt wird, ist ein Tintenstrahl-Druck
möglich,
wobei die Tinte der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Die
Tinte der vorliegenden Erfindung trocknet rasch, um ein in hohem
Maße dauerhaftes
Bild zu erzeugen. Der Ausdruck "dauerhaft" bezeichnet im Zusammenhang
der vorliegenden Erfindung eine gute Feuchtigkeits-Beständigkeit
und eine gute Lichtechtheit. Der Ausdruck „gute Lichtechtheit" kann als die Fähigkeit
definiert werden, der Abnutzung zu widerstehen, ohne die Tinte zu
verwischen, zu verschmieren oder zu entfernen, wenn ein feuchtes
Bild berieben wird. Man kann sagen, dass ein Druckbild, welches
seine Unversehrtheit beibehält,
eine gute Feuchtigkeits-Beständigkeit
aufweist, wenn es 20 Reibezyklen mit einem feuchten Baumwollschwamm
erfahren hat. Ein Zyklus ist als diejenige Vorgehensweise definiert,
bei welcher der Baumwollschwamm rückwärts und vorwärts quer über das
zu testende Druckbild gewischt wird.
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Der
Ausdruck „gute
Lichtechtheit" wird
in Bezug auf die Blauwollskala (Blue Wool Scale, BWS) definiert.
Die Blauwollskala ist ein industrieller Standard für Lichtechtheit.
Die Skala erstreckt sich von 1 (sehr mangelhaft) bis 8 (sehr gut).
Als eine allgemeine Richtlinie würde
eine Bewertung von 1 bis 3 auf der Blauwollskala als mangelhaft
angesehen werden, eine Bewertung von 4 würde als mäßig angesehen werden, eine
Bewertung von 5 bis 6 würde
als gut angesehen werden, und eine Bewertung von 7 bis 8 würde als
ausgezeichnet angesehen werden. Zum Beispiel weist ein typischer
Satz von Farbstoffen die folgenden Bewertungen auf der Blauwollskala
auf: Gelb besitzt einen Wert von 3, Magenta besitzt einen Wert von
2, Cyan besitzt einen Wert von 4 bis 5 und Schwarz besitzt einen
Wert von 3. Im Falle von pigmentierten schwarzen Tinten weisen die Farben
Bewertungen auf, die ähnlich
zu jenen vorstehenden Bewertungen sind, jedoch weist die Farbe schwarz
eine Bewertung von 8 auf der Blauwollskala auf.
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Um
die Bewertung zu bestimmen, wird eine Druckprobe einer Xenon-Bogenlampe
ausgesetzt, bis eine Farbveränderung
auf der zu testenden Probe beobachtet wird, die der Graustufen-Skala
3 entspricht. Die Xenon-Bogenlampe erzeugt eine Bandbreite von Wellenlängen an
Licht, welches Licht dem Sonnenlicht sehr ähnlich ist, jedoch eine höhere Intensität besitzt,
das heißt
sichtbares Licht und Ultraviolettes Licht (UV-Licht). Typischerweise
ist das UV-Licht für
den größten Anteil
des beobachteten Ausbleichens verantwortlich. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Bewertung auf der Blauwollskala, die einem ähnlichen
Grad der Farbveränderung
entspricht, notiert, und dies ist der Wert, der als die Bewertung
der Lichtechtheit angegeben wird. Beispiele für minimale Bewertungen auf
der Blauwollskala für
manche typische Anwendungen würden
eine BWS-Bewertung
von 1 bis 2 für
Papierfarben, eine BWS-Bewertung von 3 bis 4 für Dokumenten-Tinte oder Verpackungen, eine
BWS-Bewertung von 5 bis 6 für
hochwertige Verpackungen oder Anzeigenmaterialien oder Wandverkleidungen
von geringer Qualität,
und eine BWS-Bewertung von 7 bis 8 für Wandverkleidungen von hoher
Qualität und
Hochleistungs-Tinten für
Bilder ergeben. In der nachfolgenden Tabelle A ist die Blauwollskala
gezeigt, wie sie von Ciba Specialty Chemical Company bereitgestellt
wird, einem Hersteller von Farbstoffen. Tabelle A
| Blauwollskala | Tageslicht
in Basel (ungefähre
Tage) | Xenon-Lampe
mit 6 kW Leistung (ungefähre Stundenzahl) | kiloLangley
(ungefähr) |
| 1 | 1 | 3 | 0,247 |
| 2 | 2 | 5 | 0,493 |
| 3 | 6 | 13 | 1,479 |
| 4 | 24 | 80 | 5,916 |
| 5 | 42 | 120 | 10,353 |
| 6 | 88 | 240 | 21,692 |
| 7 | 236 | 600 | 58,174 |
| 8 | 925 | – | 228,012 |
- 1 Jahr Tageslicht in Basel = 90 kLy = 367
kW·Sek./cm2
- 1 Tag = 0,246 kLy
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Ein
Vorteil der Tinte der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie
zuverlässig
in einem Tintenstrahldrucker arbeitet, ohne die Düsen des
Druckerkopfes aufgrund des Eintrocknens zu verstopfen. Der Ausdruck „gute Zuverlässigkeit" kann als die Aufrechterhaltung
der optimalen Bildqualität
definiert werden, unabhängig von
der Einschaltdauer des Druckers (das heißt so dass die Tinte in dem
Drucker nicht die Zeit überschreitet, in
der sich keine Kappe auf dem Druckerkopf befindet („de-cap” time),
während
sie ungenutzt bleibt oder sich in normaler Verwendung befindet).
Unter keinen Umständen
sollte eine Düse
die Tinte entlassen und keinen Tropfen aufgrund des übermäßigen Trocknens
der Tinte in der Düse
erzeugen. Der Ausdruck „de-cap
time", das heißt diejenige
Zeitdauer, in der sich keine Kappe auf dem Druckerkopf befindet,
kann als diejenige Zeitdauer definiert werden, in der eine Düse an der
Atmosphäre
offen gelassen werden kann (in einem unverschlossen Zustand, das
heißt
ohne Kappe), solange kein Impuls zum Ausstoßen ein Tröpfchen aus dieser Düse erzeugt.
Der Ausdruck „Stehzeit" kann als die Zeitdauer
definiert werden, in der ein Drucker untätig bleiben kann, ehe die Druckqualität merklich
abnimmt. Ein typisches Stehzeit-Experiment beinhaltet die Aufnahme einer
Druckprobe, wobei man anschließend
den Drucker für
einen bestimmten Zeitraum untätig
sein läßt, die Erstellung
einer zweiten Druckprobe und deren Überprüfung, um zu gewährleisten,
dass keine Tröpfchen
fehlen. Die Zeitdauer des Untätigseins
schwankt von wenigen Minuten bis zu einigen Wochen, um die unterschiedlichen
Programme zur Aufrechterhaltung zu berücksichtigen, welche innerhalb
des Druckers ablaufen.
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Um
eine verlässliche
Druckerleistung zu erzielen, wird ein Bestandteil, wie zum Beispiel
ein Feuchthaltemittel, typischerweise zu einer Tinte gegeben, um
zu verhindern, dass die Tinte in den Düsen des Druckkopfes eintrocknet.
Ein Feuchthaltemittel ist typischerweise eine Flüssigkeit von einer geringen
Flüchtigkeit und
einem hohen Siedepunkt. Beispiele für Feuchthaltemittel sind Glykole,
Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykole, Glycerin, Triethylenglykol,
Propylenglykol, Dipropylenglykole, Tripropylenglykol, Polyethylenglykol,
Polypropylenglykole, 1,3-Propylenglykol, Isopropylenglykol, Isobutylenglykol,
1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin,
meso-Erythrit, Pentaerythrit,
Thiodiglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol,
2-Methyl-2,4-pentandiol, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Amide,
Ether, Carboxylsäuren,
Ester, Alkohole, Organosulfide, Organosulfoxide, Alkoholderivate,
Carbitol, Butylcarbitol, Cellosolve, Etherderivate, Aminoalkohole,
Ketone, N-Methylpyrrolidinon, 2-Pyrrolidon, Cyclohexylpyrrolidon,
Hydroxyether, Sulfoxide, wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, Lactone,
N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Glykolether,
wie zum Beispiel Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether,
Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethyletheracetat,
Diethylenglykol-monomethylether, Diethylenglykol-monoethylether,
Diethylenglykol-mono-n-propylether,
Ethylenglykolmono-iso-propylether, Diethylenglykol-mono-isopropylether,
Ethylenglykol-mono-n-butylether, Ethylenglykol-mono-t-butylether,
Diethylenglykolmono-t-butylether, 1-Methyl-1-methoxybutanol, Propylenglykol-monomethylether,
Propylenglykol-monoethylether, Propylenglykol-mono-t-butylether,
Propylenglykol-mono-n-propylether,
Propylenglykol-mono-isopropylether, Dipropylenglykol-monomethylether,
Dipropylenglykol-monoethylether, Dipropylenglykol-mono-n-propylether
und Dipropylenglykol-mono-isopropylether.
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Ein
Nachteil, der mit der Verwendung von Feuchthaltemitteln einhergeht,
liegt darin, dass sie typischerweise verhindern, dass ein Bild feuchtigkeitsbeständig wird.
In überraschender
Weise liefert die Verwendung von Propylenglykol als ein Feuchthaltemittel
in der Tinten-Formulierung der vorliegenden Erfindung jedoch sowohl
eine sehr zuverlässige
Druckerleistung und hält
auch eine sehr gute Feuchtigkeits-Beständigkeit und Lichtechtheit
des gedruckten Bildes aufrecht. Ein Polypropylenglykol mit einem
Molekulargewicht von mehr als 250 bis etwa 1000 Da ist bevorzugt.
Am meisten bevorzugt ist ein Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht
von 425.
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Beim
Tintenstrahldruck beruht derzeit der Großteil der Farben (gelb, magenta
und cyan) auf Farbstoffen, und infolge dessen besitzt er eine mangelhafte
Lichtechtheit. Farbstoffbasierte Systeme zeigen typischerweise eine
mangelhafte Feuchtigkeits-Beständigkeit.
Die Pigmente werden typischerweise nicht in Tintenstrahldruckern
verwendet, da eine pigmentierte Tinte üblicherweise weniger zuverlässig ist.
Die pigmentierten Tinten haben eine erhöhte Neigung, die Düsen des
Druckerkopfes zu verstopfen. Typischerweise trocknen Pigmente schneller,
da sie als feste Teilchen dispergiert werden, und infolge dessen
erzeugen sie eine große Oberfläche, von
der das Lösungsmittel
verdampfen kann. Sobald das Pigment einmal getrocknet ist, fordert die
erneute Dispersion viel mehr Energie und ist daher schwieriger als
das erneute Lösen
eines Farbstoffs. In der vorliegenden Erfindung ergibt jedoch die
Verwendung von Polypropylenglykol (PPG) in Verbindung mit einem
Pigment eine sehr zuverlässige
pigmentierte Tinte, die ebenso eine gute Feuchtigkeits-Beständigkeit beim
Drucken aufrechterhält.
Ein Nachteil der Verwendung von Feuchthaltemitteln, die von Polypropylenglykol verschieden
sind, liegt darin, dass die Verwendung solcher anderer Feuchthaltemittel
eine höhere
Konzentration des Feuchthaltemittels erfordert, welche typischerweise
die Menge des Pigments vermindern, die für eine gegebene Viskosität der Tinte
verwendet werden kann. Als ein Ergebnis wird die optische Dichte
(Stärke)
der gedruckten Farben herabgesetzt, und die Trocknungszeit kann
erhöht
werden. Darüber
hinaus werden solche anderen Feuchthaltemittel entweder eine zuverlässige Tinte
oder eine feuchtigkeitsbeständige
Tinte ergeben, jedoch nicht eine Tinte, die sowohl eine Feuchtigkeits-Beständigkeit
aufweist und eine verlässliche
Tinte darstellt. Somit ist die pigmentierte Tinten-Formulierung
der vorliegenden Erfindung in überraschender
Weise verlässlich
beim Tintenstrahl-Druckverfahren und produziert darüber hinaus
hochgradig feuchtigkeitsbeständige und
lichtechte Bilder.
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Die
Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung umfasst etwa 0,5 bis
15 Gew.-% eines Pigments, etwa 0,5 bis 30 Gew.-% Polypropylenglykol,
und etwa 55 bis 99 Gew.-% Wasser, wobei die Prozentangaben auf dem
Gesamtgewicht der Formulierung beruhen. Vorzugsweise umfasst die
Tintenformulierung etwa 1,5 bis 7 Gew.-% Pigment, etwa 3 bis 14
Gew.-% Polypropylenglykol und etwa 60 bis 95,5 Gew.-% Wasser.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenformulierung, die ein
Pigment, Polypropylenglykol und Wasser umfasst, wobei das Mindestverhältnis des
Pigments zu dem Polypropylenglykol etwa 1:1 bis etwa 1:2,5 beträgt. Der
Ausdruck „Mindestverhältnis" ist als das kleinste
Verhältnis
des Pigments zu dem Polypropylenglykol definiert, das zu einer guten
Leistung in Bezug auf die Stehzeit führt. Das bevorzugte Mindestverhältnis des
Pigments zu dem Polypropylenglykol beträgt etwa 1:2. Jedoch liegt es
im Rahmen der Lehre der vorliegenden Erfindung, dass das Verhältnis des
Pigments zu dem Polypropylenglykol zum Beispiel 1:3, 1:4 und mehr
beträgt.
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Die
Pigmente, welche für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen
organische und anorganische Pigmente; sie sind jedoch nicht darauf
beschränkt.
Organische Pigmente, die für die
Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen
C.I. Pigment Gelb 1–6,
9, 10, 12–14, 16,
17, 24, 55, 61–63,
65, 73–75,
81, 83, 87, 93–95,
97, 100, 101, 104, 105, 108–111,
115, 116, 119, 120, 126–130,
133, 134, 136, 138, 139, 142, 147, 148, 150–155, 165–170, 172–176, 180–183, 185, 188, 190–200, 202–206; C.I.
Pigment Orange 1, 2, 5, 13, 16, 17, 19, 22, 24, 34, 36, 38, 39,
43, 46, 48, 49, 61, 62, 64, 65, 67–74, 77, 79; C.I. Pigment Rot
1–6, 8,
9, 12, 14, 15, 16, 17, 21, 22, 23, 31, 32, 37, 38, 41, 47–50, 52,
53, 57, 58, 60, 63, 64, 68, 69, 81, 83, 88, 90, 112, 114, 122, 123,
144, 146, 147, 149, 150, 151, 166, 168–170, 172–179, 181, 184, 185, 187, 188,
190, 193, 194, 200, 202, 206–211,
213, 214, 216, 220, 221, 224, 237, 238, 239, 242, 243, 245, 247,
249, 250, 251, 253, 254, 255–258,
260, 262, 263, 264, 266–274;
C.I. Pigment Violett 1–3,
5, 19, 23, 25, 27, 29, 31, 32, 37, 39, 42, 44, 50; C.I. Pigment
Blau 1, 9, 14, 15, 16, 17, 24, 25, 56, 60–63, 66, 68, 75, 76, 78, 79;
C.I. Pigment Grün
1, 2, 4, 7, 8, 13, 36, 45, 54; C.I. Pigment Braun 1, 22, 23, 25,
27, 30, 41, 42; und C.I. Pigment Schwarz 1, 31, 32; sie sind jedoch
nicht darauf beschränkt.
Anorganische Pigmente, die für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen
C.I. Pigment Gelb 31, 32, 34–37,
40–43, 48,
53, 157–164,
184, 189, 207, 208; C.I. Pigment Orange 20, 21, 23, 75, 78; C.I.
Pigment Rot 101, 104, 108, 109, 113, 230–233, 235, 236, 259, 265, 275,
276; C.I. Pigment Violett 14–16,
47, 49; C.I. Pigment Blau 27, 28, 29, 33, 35, 36, 71–74; C.I.
Pigment Grün
14, 15, 17–19,
26, 48, 50, 51, 55; C.I. Pigment Braun 6, 9, 11, 24, 29, 31, 33–35, 37,
39, 40, 43–45;
C.I. Pigment Schwarz 6, 7–14,
22–30,
33–35
und C.I. Pigment Weiß 4–7, 18–20, 22,
25–28,
31; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Bevorzugte Pigmente, die
für die
Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen
Pigmente, die speziell für
das Tintenstrahl-Druckverfahren hergestellt wurden, wie zum Beispiel
die Microlith-Produktreihe, die im Handel von Ciba Specialty Chemical Company
erhältlich
ist, die Hostafine-Produktreihe, die im Handel von Clariant erhältlich ist,
die AcryJet-Produktreihe, die im Handel von PolyTribo erhältlich ist,
und die Cab-O-Jet-Produktreihe, die im Handel von Cabot erhältlich ist;
sie sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Es
können
Zusatzstoffe in den Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung
vorhanden sein, und sie können
Co-Lösungsmittel,
Basen, grenzflächenaktive
Mittel, entgasende Mittel und Biozide umfassen; sie sind jedoch
nicht darauf beschränkt.
Beispiele für
geeignete Co-Lösungsmittel
sind Isopropylalkohol und 2-Pyrrolidinon. Ein Beispiel einer geeigneten
Base ist Morpholin. Beispiele von geeigneten grenzflächenaktiven
Mitteln sind Dynol 604 (ein ethoxyliertes acetylenisches Diol),
Surfadone LP100 und Surfynol DF75, die im Handel von der Fa. Air
Products erhältlich
sind.
-
Die
Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung, welche ein Pigment,
Polypropylenglykol und Wasser umfasst, kann durch verschiedene Verfahren
hergestellt werden. In einer Ausführungsform kann die Tintenformulierung
hergestellt werden, indem eine Dispersion aus einem Pigment, Polypropylenglykol
und Wasser erzeugt wird. Die Dispersion kann darüber hinaus Zusatzstoffe umfassen,
wie zum Beispiel ein grenzflächenaktives
Mittel, eine Base, ein Biozid oder ein Co-Lösungsmittel. Die Dispersion
kann durch herkömmliche Mittel
gemahlen werden, zum Beispiel mit einer Mahl-Einrichtung, wie zum
Beispiel einer Kugelmühle
oder einer Perlenmühle.
Jedoch würde
die Zeit für
das Mahlen von der Wirksamkeit der Mühle und der anfänglichen Form
des Pigments abhängen
(das heißt
falls die Teilchen anfänglich
miteinander verklumpt sind, oder in Form feiner Teilchen vorliegen).
Eine Lösung
eines Lösungsmittels
zum Absenken der Viskosität
(„letdown” solvent) kann
hergestellt und anschließend
verwendet werden, um die Dispersion auf die gewünschte Viskosität einzustellen,
um die vorstehende Tintenformulierung zu erhalten. Das Lösungsmittel
zum Absenken der Viskosität („letdown” solvent)
kann zum Beispiel ein Co-Lösungsmittel
und Wasser umfassen.
-
BEISPIEL 1
-
Eine
Reihe von Dispersionen wurde hergestellt, wie in den Tabellen 1
bis 4 dargelegt. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent und beruhen
auf dem Gesamtgewicht der Dispersion. Tabelle 1: Dispersion Nr. 1
| 15,0
% | Microlith
Yellow 2R-WA (geliefert von Ciba) |
| 1,2
% | Dynol
604 (geliefert von Air Products) |
| 12,0
% | Isopropylalkohol
(IPA) (geliefert von Sigma-Aldrich) |
| 70,8
% | Wasser |
| 1,0
% | Morpholin
(geliefert von Sigma-Aldrich) |
Tabelle 2: Dispersion Nr. 2
| 15,0
% | Microlith
Magenta B-WA (geliefert von Ciba) |
| 1,2
% | Dynol
604 (geliefert von Air Products) |
| 12,0
% | Isopropylalkohol
(IPA) (geliefert von Sigma-Aldrich) |
| 70,8
% | Wasser |
| 1,0
% | Morpholin
(geliefert von Sigma-Aldrich) |
Tabelle 3: Dispersion Nr. 3
| 15,0
% | Microlith
Blue 4G-WA (geliefert von Ciba) |
| 1,2
% | Dynol
604 (geliefert von Air Products) |
| 12,0
% | Isopropylalkohol
(IPA) (geliefert von Sigma-Aldrich) |
| 70,8
% | Wasser |
| 1,0
% | Morpholin
(geliefert von Sigma-Aldrich) |
Tabelle 4: Dispersion Nr. 4
| 15,0
% | Microlith
Black C-WA (geliefert von Ciba) |
| 1,2
% | Dynol
604 (geliefert von Air Products) |
| 12,0
% | Isopropylalkohol
(IPA) (geliefert von Sigma-Aldrich) |
| 70,7
% | Wasser |
| 1,1
% | Morpholin
(geliefert von Sigma-Aldrich) |
-
Das
Verfahren, das für
die Herstellung jeder dieser Dispersionen herangezogen wurde, war
wie folgt. Die Lösungsmittel
wurden in ein Gefäß gegeben
und gemischt. Während
des Mischens wurde das Pigment langsam in das Gefäß gegeben,
um ein Verklumpen zu vermeiden. Die Mischung wurde für weitere
30 Minuten gemischt. Die physikalischen Eigenschaften wurden überprüft. Falls
Teilchen mit einer Größe von mehr
als 1 μm
vorhanden waren, wurde die Mischung für weitere 15 bis 30 Minuten
gemischt. Die Dispersionen wurden so hergestellt, dass die Teilchengröße weniger
als 1 μm
und der pH-Wert
8,3 bis 8,8 betrug. Die maximale Teilchengröße wurde unter Verwendung einer
Hegman-Eichung gemessen. Die verwendete Mischeinrichtung war ein
Mischgerät
der Fa. Silverson vom Typ L4R, der mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Scherung arbeitete, und ein installiertes Dispersionssieb
aufwies. Eine weitere Lösung
wurde hergestellt, die als „Letdown
D" bezeichnet wurde.
Die Lösung „Letdown
D" umfasste 6,6 Isopropylalkohol
(IPA) und 93,4 % Wasser. Eine Reihe von Tintenformulierungen wurde
hergestellt, wie in den Tabellen 5 bis 8 dargelegt, wobei die Dispersionen
und die Lösung „Letdown
D" verwendet wurden.
Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent und beruhen auf dem Gesamtgewicht
der Formulierung. Tabelle 5: Tintenformulierung Nr. 1a
| 26,7
% | Dispersion
Nr. 1 (gelb) |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 65,3
% | Lösung „Letdown
D" |
Tabelle 6: Tintenformulierung Nr. 2a
| 26,7
% | Dispersion
Nr. 2 (magenta) |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 65,3
% | Lösung „Letdown
D" |
Tabelle 7: Tintenformulierung Nr. 3a
| 26,7
% | Dispersion
Nr. 3 (cyan) |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 65,3
% | Lösung „Letdown
D" |
Tabelle 8: Tintenformulierung Nr. 4a
| 26,7
% | Dispersion
Nr. 4 (schwarz) |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 65,0
% | Lösung „Letdown
D" |
| 0,3
% | Surfynol
DF75 (hergestellt von Air Products) |
-
Für jede dieser
Tintenformulierungen wurde die Lösung „Letdown
D" zu der Dispersion
während
des Mischens gegeben. Das Polypropylenglykol und alle anderen Bestandteile
wurden während
des Mischens zugegeben. Die Mischung wurde für weitere 15 Minuten gemischt.
Die physikalischen Eigenschaften wurden überprüft, nämlich die Viskosität, der pH-Wert,
die Oberflächenspannung
und die Teilchengröße. Die
Tinte wurde auf eine Teilchengröße von 1 μm filtriert.
In jeder Formulierung betrug die Viskosität bei 25 °C 3,0 bis 3,5 Centipoise. Die
Viskosität
wurde bei einer Temperatur von 25 °C unter Verwendung eines Viscosimeters
nach Brookfield vom Typ DV-II+ mit einem UL-Adapter gemessen. Der
pH-Wert betrug 8,2 bis 8,7. Der pH-Wert wurde unter Verwendung eines
pH-Meters gemessen. Die Oberflächenspannung
betrug 30,0 bis 33,0 dyn/cm. Die Oberflächenspannung wurde unter Verwendung
einer Drehwaage zur Messung der Oberflächen- und Grenzflächen-Spannung
mit dem Modell OS der Fa. White Electrical gemessen. Die verwendete
Mischeinrichtung war ein Mischer der Fa. Silverson-vom Typ L4R,
der mit hoher Geschwindigkeit und hoher Scherung arbeitete und ein
installiertes Altzweck-Mischsieb aufwies. Die maximale Teilchengröße wurde
unter Verwendung einer Hegman-Eichung gemessen.
-
Somit
sind die fertigen Tintenformulierungen, die eine Kombination der
Dispersion und der „Letdown"-Formulierungen darstellen,
wie in den Tabellen 9 bis 12 dargelegt. Tabelle 9: Tintenformulierung Nr. 1b
| 4,00
% | Microlith
Yellow 2R-WA |
| 0,32
% | Dynol
604 |
| 7,51
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 79,89
% | Wasser |
| 0,28
% | Morpholin |
| 8,00
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
Tabelle 10: Tintenformulierung Nr. 2b
| 4,00
% | Microlith
Magenta B-WA |
| 0,32
% | Dynol
604 |
| 7,51
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 79,89
% | Wasser |
| 0,28
% | Morpholin |
| 8,00
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
Tabelle 11: Tintenformulierung Nr. 3b
| 4,00
% | Microlith
Blue 4G-WA |
| 0,32
% | Dynol
604 |
| 7,51
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 79,89
% | Wasser |
| 0,28
% | Morpholin |
| 8,00
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
Tabelle 12: Tintenformulierung Nr. 4b
| 4,00
% | Microlith
Black C-WA |
| 0,32
% | Dynol
604 |
| 7,49
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 79,59
% | Wasser |
| 0,30
% | Morpholin |
| 8,00
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 0,30
% | Surfynol
DF75 |
-
BEISPIEL 2
-
Eine
schwarze Tinte wurde hergestellt, welche die in der Tabelle 13 dargelegte
Formulierung aufwies (als Tintenformulierung Nr. 5 bezeichnet). Tabelle 13: Tintenformulierung Nr. 5a
| 33,1
% | Cab-O-Jet
300 (hergestellt von Cabot)* |
| 7,5
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 0,3
% | Dynol
604 |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 51,1
% | Wasser |
-
Der
* weist darauf hin, dass Cab-O-Jet 300, das im Handel von Cabot
erhältlich
ist, als eine wässrige Dispersion
mit 15 % Feststoffen (Rußpigment)
als solche geliefert wurde; die Tintenformulierung Nr. 5a wurde als
Tintenformulierung Nr. 5b umgerechnet, um den wirklichen Gehalt
des festen Pigments zu zeigen, und sie ist in Tabelle 14 gezeigt. Tabelle 14: Tintenformulierung Nr. 5b
| 5,0
% | Rußpigment |
| 7,5
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 0,3
% | Dynol
604 |
| 8,0
% | Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) |
| 79,2
% | Wasser |
-
Die
Tintenformulierung wurde hergestellt, indem die Lösungsmittel
in das Gefäß gegeben
und gemischt wurden. Während
des Mischens wurde das Pigment in das Gefäß gegeben. Die Mischung wurde
für weitere
15 Minuten gemischt. Die verwendete Mischeinrichtung war ein Mixer
der Fa. Silverson vom Typ L4R, der mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Scherung arbeitete und ein installiertes Allzweck-Mischsieb
aufwies. Die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen, nämlich die
Viskosität
und die Oberflächenspannung. Die
Viskosität
bei 25 °C
betrug 2,6 bis 3,0 Centipoise. Die Viskosität wurde bei einer Temperatur
von 25 °C unter
Verwendung eines Viskosimeters nach Brookfield vom Typ DV-II+ mit
einem UI-Adapter gemessen. Die Oberflächenspannung betrug 29,0 bis
31,0 dyn/cm. Die Oberflächenspannung
wurde mit einer Drehwaage zur Messung der Oberflächen- und Grenzflächen-Spannung
mit dem Modell OS der Fa. White Electrical gemessen.
-
BEISPIEL 3
-
Die
folgenden Feuchthaltemittel wurden getestet, indem sie mit 5 Gew.-%
zu einer Tintenformulierung gegeben wurden (als Tintenformulierung
Nr. 6 bezeichnet, wie in Tabelle 15 dargelegt). Tabelle 15: Tintenformulierung Nr. 6
| 5,00
% | Microlith
Blue 4G-WA |
| 0,40
% | Dynol
604 |
| 12,27
% | Isopropylalkohol
(IPA) |
| 78,00
% | Wasser |
| 4,33
% | Morpholin |
-
Für die Leistung
bezüglich
der Stehzeit in einem Tintenstrahldrucker vom Typ SourceJet 5000C,
der im Handel von Source Technologies, Inc. erhältlich ist, ist die Leistung
bezüglich
der Stehzeit in der Tabelle 16 dargelegt. Der angegebene numerische
Wert bezieht sich auf den Prozentanteil der Düsen, die nach dem Verstreichen
der Stehzeit funktionsbereit blieben. Es wurden 100 % funktionsbereite
Düsen gewünscht. Tabelle 16
| Stehzeit | 1
Min. | 2
Min. | 3
Min. | 10
Min. |
| Kein
Feuchthaltemittel | 10
% | 1
% | 0
% | 0 |
| 1,2-Propandiol | 80
% | 85
% | 70
% | 30
% |
| Polypropylenglykol
(PPG) (Molekulargewicht 425) | 100
% | 100
% | 100
% | 100 |
| N-Methylpyrrolidon
(NMP) | 80% | 50
% | 40
% | 2 |
| 2-Pyrrolidon | 50
% | 60
% | 25
% | 0 |
| Glycerin | 50
% | 50
% | 25
% | 4 |
| Polyethylenglykol
(PEG) (Molekulargewicht 300) | 70
% | 80
% | 55
% | 4 |
-
BEISPIEL 4
-
Das
Verhältnis
des Pigments zu dem verwendeten Polypropylenglykol wurde optimiert.
Die Tabelle 17 stellt die Optimierung des Verhältnisses des Pigments zu dem
Polypropylenglykol (PPG) dar. Tabelle 17
| Stehzeit | Tintenformulierung
Nr. 7 | Tintenformulierung
Nr. 8 | Tintenformulierung
Nr. 9 | Tintenformulierung
Nr. 10 |
| Verhältnis des
Pigments zu PPG | 1:3 | 1:2 | 1:1,5 | 1:1 |
| Microlith
Blue 4G-WA | 3,38
% | 3,38
% | 3,38
% | 3,38
% |
| PPG
425 | 10
% | 6,75
% | 5,06
% | 3,38
% |
| Wasser | 71,37
% | 74,07
% | 75,48
% | 76,88 |
| Morpholin | 3,92
% | 4,06
% | 4,13
% | 4,20
% |
| IPA | 11,07
% | 11,47
% | 11,68
% | 11,89
% |
| Dynol
604 | 0,27
% | 0,27
% | 0,27
% | 0,27 |
| Viskosität (cPs) | 4,3 | 3,7 | 3,5 | 3,0 |
| Leistung
nach 30 Min. | Gut | Gut | An
der Grenze | Mangelhaft |
-
Der
Ausdruck „gut" bedeutet, dass alle
Düsen funktionsbereit
waren. Der Ausdruck „an
der Grenze" bedeutet,
dass manche Düsen
anfänglich
nicht starteten, jedoch evtl. funktionsbereit waren. Der Ausdruck „mangelhaft" bedeutet, dass manche
Düsen anfänglich nicht
starteten und niemals funktionsbereit waren. Das optimale Verhältnis des
Pigments zu PPG wurde zu 1:2 bestimmt.
-
BEISPIEL 5
-
Die
Tests zur Feuchtigkeits-Beständigkeit
wurden auf einem beschichteten nicht-porösen Substrat durchgeführt. Die
Probenbilder wurden auf ein Etikettenmaterial vom Vinyl-Typ gedruckt,
das im Handel von Electronic Label Technology erhältlich ist,
und mit Xen-Coat01
beschichtet ist, einer Lösung
zum Beschichten im Tintenstrahl-Verfahren, die im Handel von Source
Technologies, Inc. erhältlich
ist. Die Proben wurden anschließend
in Bezug auf die Feuchtigkeits-Beständigkeit getestet, wobei ein
Baumwoll-Tupfer verwendet wurde, der in destilliertes Wasser getaucht
wurde, und der rückwärts und
vorwärts
quer über
das Bild gerieben wurde, bis die Farbstärke auf < 10 % der ursprünglichen Stärke abgenommen hat, wie durch
Inaugenscheinnahme bestimmt wurde. Die Tintenformulierung Nr. 11
mit einer Viskosität
von 3,15 Centipoise bei 25 °C
und einer Oberflächenspannung
von 30,0 dyn/cm wurde verwendet. Die Tintenformulierung Nr. 11 ist
in der Tabelle 18 dargelegt. Tabelle 18: Tintenformulierung Nr. 11
| 5,00
% | Microlith
Black C-WA |
| 0,40
% | Dynol
604 |
| 12,27
% | Isopropylalkohol |
| 78,00
% | Wasser |
| 4,33
% | Morpholin |
-
Die
Tintenformulierung Nr. 12 mit einer Viskosität von 2,71 Centipoise bei 25 °C wurde ebenso
verwendet und sie ist in Tabelle 19 dargelegt. Tabelle 19: Tintenformulierung Nr. 12
| 4,00
% | Microlith
Black C-WA |
| 0,32
% | Dynol
604 |
| 7,51
% | Isopropylalkohol |
| 79,87
% | Wasser |
| 0,30
% | Morpholin |
| 8,00
% | Polyethylenglykol
(PEG) (Molekulargewicht 300) (geliefert von Sigma-Aldrich) |
-
Die
Ergebnisse der Tests zur Feuchtigkeits-Beständigkeit sind nachfolgend in
der Tabelle 20 dargestellt. Tabelle 20
| | Tintenformulierung
Nr. 11: (kein Feuchthaltemittel) | Tintenformulierung
Nr. 4b: (PPG) | Tintenformulierung
Nr. 12: (PEG) |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit | 40
Zyklen | 50
Zyklen | 10
Zyklen |
-
BEISPIEL 6
-
Die
Tests in Bezug auf die Feuchtigkeits-Beständigkeit wurden auf einem porösen Substrat
ohne eine Beschichtung durchgeführt.
Die Probenbilder wurden auf weißes
Kopierpapier vom Typ 20 lb (75 g/m2) gedruckt,
das im Handel von Office Depot erhältlich ist. Die Proben wurden
anschließend
in Bezug auf die Feuchtigkeits-Beständigkeit getestet, wobei ein
Baumwolf-Tupfer verwendet wurde, der in destilliertes Wasser getaucht
wurde, und rückwärts und
vorwärts
quer über
das Bild gerieben wurde, bis die Farbstärke auf < 10 % der ursprünglichen Stärke abgenommen hat, wie durch
Inaugenscheinnahme bestimmt wurde. Die Tintenformulierungen Nr.
1b, 2b, 3b und 4b wurden verwendet. Jede Tintenformulierung wies
die folgende Viskosität bzw.
Oberflächenspannung
auf.
Tintenformulierung Nr. 1b: 3,27 cPs, 31,5 dyn/cm
Tintenformulierung
Nr. 2b: 3,26 cPs, 31,5 dyn/cm
Tintenformulierung Nr. 3b: 3,19
cPs, 32,0 dyn/cm
Tintenformulierung Nr. 4b: 3,27 cPs, 32,0
dyn/cm
-
Die
Ergebnisse der Tests in Bezug auf die Feuchtigkeits-Beständigkeit
sind in der Tabelle 21 dargelegt. Tabelle 21: Feuchtigkeits-Beständigkeit
| | Cyan – Tintenformulierung
Nr. 3b | Magenta – Tintenformulierung
Nr. 2b | Gelb – Tintenformulierung
Nr. 1b | Schwarz – Tintenformulierung
Nr. 4b |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit | > 20 * Zyklen | > 20 * Zyklen | > 20 * Zyklen | > 20 * Zyklen |
-
Der
* weist darauf hin, dass das Papiersubstrat bei 20 Zyklen zerstört wurde;
jedoch gab es kein Anzeichen eines Ausblutens oder einer Entfernung
der Tinte. Eine zweite Probe, die unter laufendes Leitungswasser
gehalten wurde und anschließend
für 24
Stunden eingeweicht wurde, zeigte keinen Verlust an Tinte, kein
Ausbluten oder Schmieren (das heißt eine sehr gute Feuchtigkeits-Beständigkeit).
-
BEISPIEL 7
-
Es
wurden Polypropylenglykole mit unterschiedlichen Molekulargewichten
getestet. Polypropylenglykole mit verschiedenen Molekulargewichten
wurden anstelle des Polypropylenglykols mit einem Molekulargewicht
von 425 in der Tintenformulierung Nr. 2b eingesetzt. Die Druckproben,
wurden mit einem Etikettenmaterial auf Vinyl-Basis von Graphic Technology,
Inc. hergestellt, das mit XenCoatLC03 beschichtet war, welches im
Handel von Source Technologies, Inc. erhältlich ist. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 22 dargelegt. Tabelle 22
| Molekulargewicht | 425
(Tintenformulierung Nr. 2b) | 725 | 1000 | 2000 | 2700 | 3500 |
| Leistung
nach 20 Min. Stehzeit | Gut | Gut | An
der Grenze | Mangelhaft | Mangelhaft | Mangelhaft |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit
(Zyklen) | 100 | 75 | 25 | 80 | 100 | 100 |
-
BEISPIEL 8
-
Eine
Tintenformulierung wurde hergestellt, die nachfolgend als Tintenformulierung
Nr. 13a bezeichnet wird. Tabelle 23: Tintenformulierung Nr. 13a
| 33,1
g | (42,0
%) | Cab-O-Jet
300 * |
| 8,0
g | (10,1
%) | Polypropylenglykol
(Molekulargewicht 425) |
| 37,8 g | (47,9
%) | Wasser |
-
Der
* weist darauf hin, dass Cab-O-Jet 300, das im Handel von Cabot
erhältlich
ist, als eine wässrige Dispersion
mit 15 % Feststoffen (Rußpigment)
geliefert wurde. Als solche wurde die Tintenformulierung Nr. 13a als
Tintenformulierung Nr. 13b umgerechnet, um den wirklichen Gehalt
des festen Pigments zu zeigen, und sie ist in Tabelle 24 gezeigt. Tabelle 24: Tintenformulierung Nr. 13b
| 6,3
% | Rußpigment |
| 10,1
% | Polypropylenglykol
(Molekulargewicht 425) |
| 83,6
% | Wasser |
-
Die
Druckproben wurden wie in Beispiel 7 hergestellt. Die Feuchtigkeits-Beständigkeit
der Proben wurde getestet, und die Ergebnisse, die nachfolgend in
Tabelle 25 dargelegt sind, zeigen eine gute Feuchtigkeits-Beständigkeit. Tabelle 25
| | Cab-O-Jet/PPG/Wasser |
| Leistung
nach 20 Min. Stehzeit | Gut |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit
(Zyklen) | 50 |
-
VERGLEICHSBEISPIEL 1
-
Diethylenglykolmono-n-butylether
wurde anstelle des Polypropylenglykols mit einem Molekulargewicht
von 425 in der Tintenformulierung Nr. 2b verwendet. Die Druckproben
wurden wie in Beispiel 7 hergestellt. Die Feuchtigkeits-Beständigkeit
und die Leistung in Bezug auf die Stehzeit der Proben wurden getestet und
mit der Tintenformulierung Nr. 2b verglichen. Die Tintenformulierung
Nr. 2b wies eine gute Leistung in Bezug auf die Stehzeit auf, während die
Formulierung mit Diethylenglykolmono-n-butylether eine mangelhafte Leistung
in Bezug auf die Stehzeit zeigte. Die Vergleichsergebnisse sind
nachfolgend in Tabelle 26 dargelegt. Tabelle 26
| | PPG
425 (Tintenformulierung Nr. 2b) | Diethylenglykolmono-n-butylether |
| Leistung
nach 20 Mm. Stehzeit | Gut | Mangelhaft |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit
(Zyklen) | 100 | 90 |
-
VERGLEICHSBEISPIEL 2
-
Diethylenglykolmono-n-butylether
wurde anstelle von Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von
425 in der Tintenformulierung Nr. 2b verwendet. Die Druckproben
wurden wie in Beispiel 7 hergestellt. Die Leistung in Bezug auf
die Stehzeit und die Feuchtigkeits-Beständigkeit der Proben wurden
bei einem Gehalt von 8 % Diethylenglykolmono-n-butylether getestet
und mit der Tintenformulierung Nr. 2b verglichen. Es wurden weitere
8 % Diethylenglykolmono-n-butylether zu der Tinte gegeben, die bereits
8 % Diethylenglykolmono-n-butylether enthielt, um eine Tinte herzustellen,
die insgesamt 16 % Diethylenglykolmono-n-butylether enthielt. Die
Tintenformulierung Nr. 2b wies eine gute Feuchtigkeits-Beständigkeit
und eine gute Leistung in Bezug auf die Stehzeit auf, während die
Formulierung mit 8 % Diethylenglykolmono-n-butylether eine mangelhaft Leistung
in Bezug auf die Stehzeit zeigte, und die Formulierung mit 16 Diethylenglykolmono-n-butylether
eine grenzwertige Leistung in Bezug auf die Stehzeit zeigte. Die
Vergleichsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 27 dargelegt. Tabelle 27
| | PPG
425 Tintenformulierung Nr. 2b | 8
% Diethylen-glykolmono-n-butylether | 16
% Diethylen-glykolmono-n-butylether |
| Leistung
nach 20 Min. Stehzeit | Gut | Mangelhaft | An
der Grenze |
| Feuchtigkeits-Beständigkeit
(Zyklen) | 100 | 90 | 100 |
-
VERGLEICHSBEISPIEL 3
-
Es
wurden Experimente durchgeführt,
um die Lichtechtheit der Tintenformulierungen Nr. 1b, 2b, 3b und
4b mit den im Handel erhältlichen
Tinten für
den Tintenstrahldruck der Fa. Epson zu vergleichen, nämlich eine
Kartusche S020187 und eine Farbkartusche S020191. Die Druckproben
wurden unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers der Fa. Epson
und eines Tintenstrahldruckers SourceJet 5000C der Fa. Source Technologies,
Inc. auf Papier der Fa. Document Control Solutions (Art. Nr. 170173
mit WaterGuard beschichtet – hellweiß) aufgenommen.
Jede der Farbformulierungen in cyan, magenta, gelb und schwarz wurde
getestet, wobei eine Hälfte
des Farbstreifens freigelegt und eine Hälfte als Referenz bedeckt war.
Die Proben wurden einer Xenon-Bogenlampe für 100 Stunden ausgesetzt und
alle 20 Stunden in Bezug auf das erste nachweisbare Ausbleichen überprüft, welches
durch Inaugenscheinnahme bestimmt wurde. Die Ergebnisse des Tests
sind in Tabelle 28 dargelegt. Es kann aus den Ergebnissen ersehen
werden, dass die Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung
kein Ausbleichen oder nur ein leichtes Ausbleichen zeigten, im Vergleich
mit den Epson-Tinten, bei denen das Ausbleichen bei allen Farben
erheblich war. Tabelle 28: Lichtechtheit
| Dauer
der Exposition | Tintenformulierungen
Nr. 1b, 2b, 3b, 4b | Epson-Tinten |
| 20
Stunden | Kein
Ausbleichen | Erhebliches
Ausbleichen aller Farben |
| 40
Stunden | Kein
Ausbleichen | Erhebliches
Ausbleichen aller Farben |
| 60
Stunden | Kein
Ausbleichen | Erhebliches
Ausbleichen aller Farben |
| 80
Stunden | Leichtes
Ausbleichen nachgewiesen Nur magneta | Erhebliches
Ausbleichen aller Farben |
| 100
Stunden | Leichtes
Ausbleichen nachgewiesen Nur magneta | Erhebliches
Ausbleichen aller Farben |
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BEISPIEL 9
-
Jede
der nachfolgenden Tintenformulierungen wurde hergestellt, indem
die Lösungsmittel
in ein Gefäß gegeben
und gemischt wurden. Während
des Mischens wurde das Pigment in das Gefäß gegeben. Die Mischung wurde
für weitere
15 Minuten gemischt.
-
Die
verwendete Mischeinrichtung war ein Mischgerät der Fa. Silverson vom Typ
L4R, der mit einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Scherung
arbeitete und ein installiertes Allzweck-Mischsieb aufwies. Tabelle 29: Tintenformulierung Nr. 14a
| Cab-O-Jet
Cyan *1 | 21,58 |
| Ethylenglykol | 26,00 |
| PPG
425 | 4,60 |
| 2-Pyrrolidinon | 2,00 |
| Surfadone
LP100 | 1,00 |
| Dynol
604 | 0,20 |
| Wasser | 44,62 |
Tabelle 30: Tintenformulierung Nr. 15a
| Cab-O-Jet
Magenta *1 | 25,49 |
| Ethylenglykol | 26,00 |
| PPG
425 | 4,60 |
| 2-Pyrrolidinon | 2,00 |
| Surfadone
LP100 | 1,00 |
| Dynol
604 | 0,20 |
| Wasser | 40,71 |
Tabelle 31: Tintenformulierung Nr. 16a
| Cab-O-Jet
Gelb *1 | 18,60 |
| Ethylenglykol | 30,00 |
| PPG
425 | 4,60 |
| 2-Pyrrolidinon | 2,00 |
| Surfadone
LP100 | 1,00 |
| Dynol
604 | 0,20 |
| Wasser | 43,60 |
-
Der
*
1 weist darauf hin, dass das Färbemittel
Cab-O-Jet, das im Handel von Cabot erhältlich ist, als eine wässrige Dispersion
mit 10 % Feststoffen (Pigment) geliefert wurde. Als solche wurden
die Tintenformulierungen Nr. 14a, 15a und 16a umgerechnet als Tintenformulierungen
Nr. 14b, 15b bzw. 16b, um den wirklichen Gehalt des festen Pigments
zu zeigen, wie es in den Tabellen 32, 33 und 34 gezeigt ist. Tabelle 32: Tintenformulierung Nr. 14b
| 2,16
% | Cyan-Pigment |
| 4,6
% | Polypropylenglykol
(Molekulargewicht 425) |
| 64
% | Wasser |
| 26
% | Ethylenglykol |
| 2
% | 2-Pyrrolidinon |
| 1
% | Surfadone
LP100 |
| 0,2
% | Dynol
604 |
Tabelle 33: Tintenformulierung Nr. 15b
| 2,55
% | Magenta-Pigment |
| 4,6
% | Polypropylenglykol
(Molekulargewicht 425) |
| 63,6
% | Wasser |
| 26
% | Ethylenglykol |
| 2
% | 2-Pyrrolidinon |
| 1
% | Surfadone
LP100 |
| 0,2
% | Dynol
604 |
Tabelle 34: Tintenformulierung Nr. 16b
| 1,86
% | Gelb-Pigment |
| 4,6
% | Polypropylenglykol
(Molekulargewicht 425) |
| 60,3
% | Wasser |
| 30
% | Ethylenglykol |
| 2
% | 2-Pyrrolidinon |
| 1
% | Surfadone
LP100 |
| 0,2
% | Dynol
604 |
-
BEISPIEL 10
-
Die
Leistung in Bezug auf die Stehzeit der Tintenformulierungen Nr.
14a, 15a und 16a, umgerechnet als Tintenformulierungen Nr. 14b,
15b bzw. 16b, wurden in einem thermischen Tintenstrahldrucker vom
Typ SourceJet 6000 getestet, bei dem die Tröpfchen nach Bedarf erzeugt
werden, wie in Tabelle 35 gezeigt ist. In jedem Fall beziehen sich
die angegebenen numerischen Werte auf den Prozentanteil der Düsen, die
funktionsbereit blieben, nachdem die Stehzeit (Leerlauf) abgelaufen
war. Es wurden 100 % funktionsbereite Düsen gewünscht. Tabelle 35
| Stehzeit | 1
Min. | 15
Min. | 30
Min. | 1
Stunde | 8
Stunden | 24
Stunden |
| Tintenformulierung
Nr. 14b: Cyanfarbene Tinte | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% |
| Tintenformulierung
Nr. 15b: Magentafarbene Tinte | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100 |
| Tintenformulierung
Nr. 16b: Gelbe Tinte | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% | 100
% |
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BEISPIEL 11
-
Die
Tests zur Feuchtigkeits-Beständigkeit
wurden auf einem beschichteten, nichtporösen Substrat durchgeführt. Es
wurden Probenbilder auf ein Etikettenmaterial vom Vinyl-Typ (ST Vinyl) gedruckt,
das im Handel von Source Technologies, Inc. erhältlich ist. Das Testverfahren
verwendete ein Gewebe, das in Wasser eingeweicht wurde und Seite
auf Seite in einer ständigen
Bewegung mit 25 Wischvorgängen
gerieben wurde. Die Proben wurden anschließend visuell betrachtet und
wie folgt bewertet:
- – Ausgezeichnet – Keine
erkennbare Entfernung der Tinte oder Beschichtung;
- – Zufriedenstellend – Sehr geringe
Entfernung der Tinte oder Beschichtung, manchmal tritt ein Verschmieren
auf;
- – An
der Grenze liegend – Ein
bestimmter Teil der Tinte oder Beschichtung wurde entfernt oder
verschmiert;
- – Mangelhaft – Ein erheblicher
Teil der Tinte oder Beschichtung wurde entfernt oder verschmiert;
- – Unannehmbar – Der größte Teil
der Tinte oder Beschichtung wurde entfernt oder verschmiert.
-
Die
Tintenformulierungen Nr. 14b, 15b und 16b wurden verwendet. Die
Viskosität
und die Oberflächenspannung
einer jeden Formulierung wurden ebenso gemessen. Die Viskosität wurde
bei einer Temperatur von 25 °C
unter Verwendung eines Viskosimeters nach Brookfield vom Typ DV-II+
mit einem UI-Adapter gemessen. Die Oberflächenspannung wurde unter Verwendung
einer Drehwaage zur Messung der Oberflächen- und Grenzflächenspannung mit dem Modell
OS der Fa. White Electrical gemessen. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Tintenformulierung
Nr. 14b: 2,9 cPs, 31 dyn/cm
Tintenformulierung Nr. 15b: 3,2
cPs, 31 dyn/cm
Tintenformulierung Nr. 16b: 3,2 cPs, 31 dyn/cm
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Die
Ergebnisse des Tests zur Feuchtigkeits-Beständigkeit sind in der Tabelle
36 dargelegt. Tabelle 36: Feuchtigkeits-Beständigkeit
| Tinte | Feuchtigkeits-Beständigkeit |
| Tintenformulierung
Nr. 14b: Cyan | Ausgezeichnet |
| Tintenformulierung
Nr. 15b: Magenta | Ausgezeichnet |
| Tintenformulierung
Nr. 16b: Gelb | Ausgezeichnet |
-
Es
wird daher für
einen Fachmann leicht nachvollziehbar sein, dass die vorliegende
Erfindung eine breite Brauchbarkeit und einen großen Anwendungsbereich
aufweist.