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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf oberflächen-funktionalisierte
Latexpartikel und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Hintergrund
der Erfindung
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Latexteilchen,
die durch eine Emulsionspolymerisation erhalten werden, können eine
Vielzahl von Anwendungen besitzen, einschließlich zur Verwendung als Modellkolloide
zur Kalibrierung von Instrumenten, die zur Messung einer Teilchengröße verwendet
werden, zur Immobilisierung von Biomolekülen (wie z. B. Proteinen oder
Peptiden) auf der Oberfläche
der Teilchen, zur Entwicklung neuer Typen von Immunversuchen und zur
Filmbildung für
Tintenstrahldruck-, Streich- und Beschichtungsanwendungen. Ein häufig eingesetztes
Verfahren zum Verbinden von biologischen Molekülen, Farbstoffmolekülen oder
dergleichen mit der Oberfläche von
Latexteilchen ist durch physische oder passive Adsorption. Resultierende
Kolloidsysteme neigen jedoch dazu, weniger stabil zu sein. Eine
derartige Instabilität
kann durch ein kovalentes Binden von Biomolekülen, Farbstoffmolekülen oder
dergleichen an Latexpartikel einer Emulsion vermieden werden. Während funktionalisierte
Latexpartikel in diesen und anderen Gebieten Anwendungen haben,
kann die Tintenstrahltintenbilderzeugungsanwendung verwendet werden,
um vorzugsweise einzigartige Vorteile der Erfindung darzustellen. Insbesondere
gibt es eine große
Verbesserung in dem Bereich von Wasserbeständigkeit von Tintestrahltinten durch
eine Beinhaltung bestimmter tintenstrahlkompatibler Latexpolymere.
Wenn eine Latexkomponente der Tinte als Teil einer Tintenstrahltinte
gedruckt wird, kann dieselbe einen Film auf einer Medienoberfläche bilden und
so das Farbmittel in den hydrophoben Druckfilm einschließen und
schützen.
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Da
dies der Fall ist, besteht weiterhin Bedarf, verbesserte Verfahren
zur Herstellung von Latexpartikeln, die funktionelle Gruppen auf
der Oberfläche
aufweisen, bereitzustellen, die wiederum für eine chemische Reaktion mit
Zielmolekülen
verwendet werden können.
Ein Beispiel einer derartigen funktionellen Gruppe ist eine Aminogruppe,
die ziemlich reaktiv ist. Um amino-funktionalisierte Latex-Polymerteilchen
herzustellen, wurden mehrere Mechanismen vorgeschlagen. Ein Mechanismus
war durch eine Copolymerisation von Methacrylaten, die Hydroxyl-
und Carbonyl-Gruppen beinhalten, die chemisch modifiziert werden,
um eine Aminogruppe auf der Oberfläche zu besitzen. Weitere Mechanismen
haben eine Post-Polymerisation von Copolymeren von Styren und Chloromethyl-Styren,
die Modifizierung von Carbonyl-Oberflächengruppen oder die Nitrierung
von Polystyren und Reduktion zu Aminogruppen beinhaltet. All diese
Verfahren können
zu Kolloidsystemen führen,
denen aufgrund von Veränderungen
an den Medienbedingungen eine Stabilität fehlt, was zum Teil aus einer
chemischen Reaktion herrührt,
die auftritt, um die funktionelle Aminogruppe bereitzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
wurde erkannt, dass es von Vorteil wäre, Herstellungsvorgänge für die Erzeugung
Oberflächen-funktionalisierter
Latexpartikel zu entwickeln, die für Tintenstrahltinten- und andere Anwendungen
verwendet werden können.
In Unterstützung
dieser Erkenntnis kann ein Verfahren zum Erzeugen funktionalisierter
Latexpartikel in einer Kolloidsuspension folgende Schritte aufweisen:
a) Schützen
funktioneller Gruppen, die an polymerisierbaren Monomeren vorhanden
sind, mit photolabilen Gruppen, um geschützte Monomere zu bilden; b)
Polymerisieren der geschützten
Monomere, um ein geschütztes
Monomer zu bilden; und c) Aussetzen des geschütz ten Polymers gegenüber einer
Wellenlänge
von Licht, die die photolabilen Gruppen von den funktionellen Gruppen
entfernt, wodurch die funktionalisierten Latexpartikel gebildet
werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann ein Verfahren zum Herstellen einer Tintenstrahltinte die Schritte
eines Erzeugens funktionalisierter Latexpartikel in einer Kolloidsuspension,
wie zuvor beschrieben wurde, und eines darauffolgenden Beimischen
eines flüssigen
Trägermittels
eines Farbmittels zu der Kolloidsuspension aufweisen, wobei eine
tintenstrahlbare Tintenstrahltinte gebildet wird. Alternativ kann,
wenn eine tintenstrahlbare Deckschichtzusammensetzung zum Schützen eines
tintenstrahlerzeugten Bildes erzeugt wird, ein flüssiges Trägermittel,
ohne Farbmittel, der Kolloidsuspension beigemischt werden.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung, die beispielhaft Merkmale der Erfindung darstellt,
ersichtlich werden.
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Detaillierte Beschreibung
des/der bevorzugten Ausführungsbeispiels/e
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Bevor
die vorliegende Erfindung offenbart und beschrieben wird, wird darauf
verwiesen, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten hierin
offenbarten Verfahrensschritte und Materialien eingeschränkt ist,
da derartige Verfahrensschritte und Materialen etwas variierten
könnten.
Es wird außerdem
darauf verwiesen, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich
zu Zwecken einer Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird.
Die Ausdrücke
sollen nicht einschränkend
sein, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch
die beigefügten
Ansprüche
und Äquivalente
derselben eingeschränkt
sein soll.
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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 Kontext
gibt dies klar anderweitig vor.
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Konzentrationen,
Mengen und andere numerische Daten könnten hier in einem Bereichsformat
ausgedrückt
oder vorgelegt werden. Es wird darauf verwiesen, dass ein derartiges
Bereichsformat aus Bequemlichkeit und Kürze verwendet wird und so in
einer flexiblen Weise interpretiert werden sollte, um nicht nur
die numerischen Werte zu umfassen, die explizit als die Grenzen
des Bereichs genannt sind, sondern um auch alle einzelnen numerischen
Werte oder Teilbereiche zu umfassen, die innerhalb dieses Bereichs
beinhaltet sind, als ob jeder numerische Wert und Teilbereich explizit
genannt wäre.
Zur Darstellung soll ein Konzentrationsbereich von „0,1 Gewichtsprozent
bis 5 Gewichtsprozent" interpretiert
werden, um nicht nur die explizit genannte Konzentration von 0,1
Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent zu umfassen, sondern auch
einzelne Konzentrationen und die Teilbereiche innerhalb des angezeigten
Bereichs zu umfassen. So sind in diesem numerischen Bereich einzelne
Konzentrationen, wie z. B. 1 Gewichtsprozent, 2 Gewichtsprozent,
3 Gewichtsprozent und 4 Gewichtsprozent, und Teilbereiche, wie z.
B. von 0,1 Gewichtsprozent bis 1,5 Gewichtsprozent, 1 Gewichtsprozent
bis 3 Gewichtsprozent, 2 Gewichtsprozent bis 4 Gewichtsprozent,
3 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent, usw., beinhaltet. Das gleiche
Prinzip trifft auf Bereiche zu, die nur einen numerischen Wert nennen.
Ein Bereich z. B., der als „kleiner
als 5 Gewichtsprozent" genannt
ist, sollte interpretiert werden, um alle Werte und Teilbereiche
zwischen 0 Gewichtsprozent und 5 Gewichtsprozent zu umfassen. Ferner
soll eine derartige Interpretation unabhängig von der Breite des Bereichs
oder den Charakteristika, die gerade beschrieben werden, zutreffen.
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Eine „Photolabile
Gruppe" ist eine
beliebige Gruppe, die verwendet werden kann, um eine funktionelle Gruppe
zu bedecken oder zu schützen,
und die durch Belichtung, vorzugsweise ultraviolettes Licht, entfernt werden
kann.
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„Ultraviolettes
Licht (UV)" ist
Licht mit einer Wellenlänge
von 40 bis 400 Nanometern (nm).
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Der
Ausdruck „funktionelle
Gruppe" oder „funktionalisiert" kann sich auf Gruppen
beziehen, die reaktiv sind, wie z. B. Aminogruppen, Thiolgruppen
oder Hydroxylgruppen, und die an dem Polymerisationsvorgang nicht
wesentlich teilnehmen. Diese Gruppen können an polymerisierbaren Monomeren
sowie an Latexpartikeln vorhanden sein. Photolabile Gruppen können verwendet
werden, um diese funktionellen Gruppen, die an Monomeren vorliegen,
während
einer Polymerisation zu schützen,
und nach einer Polymerisation können
die photolabilen Gruppen entfernt werden, um die Latexpartikel gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zu funktionalisieren.
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Der
Ausdruck „geschützt" bezieht sich auf
den Zustand einer funktionellen Gruppe, die verschlossen oder an
eine photolabile Gruppe gebunden ist. Ein Monomer kann in Vorbereitung
für eine
Polymerisation geschützt
werden und ein Polymer- oder Latexpartikel kann vor einem Entdeckeln
oder einer Schutzentfernung der Partikel geschützt werden, wie z. B. auf eine
Belichtung hin, vorzugsweise mit ultraviolettem Licht.
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Wie „flüssiges Trägermittel" oder „Tintenträgermittel" hierin verwendet
wird, bezieht es sich auf das Fluid, in dem Farbmittel und Latexpartikel
der vorliegenden Erfindung dispergiert sein können (oder in dem Fall von
Farbstoffen solvatisiert), um Tintenstrahltinten gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zu bilden. Viele flüssige Trägermittel und Trägerkomponenten
sind in der Technik bekannt. Typische flüssige Trägermittel können eine Mi schung einer Vielzahl
unterschiedlicher Mischungen umfassen, wie z. B. Co-Lösungsmittel,
Puffer, Biozide, Maskierungsmittel, Viskositätsmodifizierer und Wasser.
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Ein „Farbmittel" kann Farbstoffe,
Pigmente und/oder andere Partikel umfassen, die gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung in einem flüssigen Trägermittel suspendiert oder
solvatisiert sein könnten.
Farbstoffen sind üblicherweise
wasserlöslich
und können
deshalb wünschenswert
zur Verwendung bei vielen Ausführungsbeispielen
sein. Pigmente jedoch können
auch verwendet werden. Pigmente, die verwendet werden können, umfassen
selbstdispergierte Pigmente und polymer-dispergierte Pigmente. Selbstdispergierte
Pigmente umfassen diejenigen, die chemisch mit einer Ladung oder
einer Polymergruppierung Oberflächen-modifiziert
wurden. Die chemische Modifizierung unterstützt das Pigment dabei, in einem
flüssigen Trägermittel
dispergiert zu werden und/oder im Wesentlichen so zu bleiben. Das
Pigment kann auch ein polymer-dispergiertes Pigment sein, das ein
Dispersionsmittel (das ein Polymer oder eine Oligomer oder ein oberflächenaktives
Mittel sein kann) in dem flüssigen
Trägermittel
und/oder in dem Pigment verwendet, das eine physische Beschichtung
einsetzt, um das Pigment dabei zu unterstützen, in einem flüssigen Trägermittel
dispergiert zu werden und/oder im Wesentlichen so zu bleiben.
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Unter
Berücksichtigung
von Obigem wurde erkannt, dass es von Vorteil wäre, ein praktisches Verfahren
für die
Erzeugung von Latexpolymerpartikeln zu entwickeln, die reaktive
funktionelle Gruppen auf der Oberfläche aufweisen. Die reaktiven
funktionellen Gruppen können
verwendet werden, um Farbstoffmoleküle, biologische Moleküle oder
andere nützliche
Moleküle
an die Latexpartikeloberfläche
anzufügen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann ein Verfahren zum Erzeugen funktionalisierter Latexpartikel
in einer Kolloidsuspension folgende Schritte aufweisen: a) Schützen funktioneller
Gruppen, die an polymerisierbaren Monomeren vorhan den sind, mit
photolabilen Gruppen, um geschützte
Monomere zu bilden; b) Polymerisieren der geschützten Monomere, um ein geschütztes Polymer
zu bilden; und c) Aussetzen des geschützten Polymers gegenüber einer
Wellenlänge
ultravioletten Lichts, die die photolabilen Gruppen von den funktionelle Gruppen
entfernt, wodurch die funktionalisierten Latexpartikel gebildet
werden. Die funktionelle Gruppe kann eine beliebige funktionelle
Gruppe sein, die mit einem vorbestimmten Molekül reaktiv sein kann, wie z.
B. einem biologischen oder Farbstoffmolekül. Exemplarische funktionelle
Gruppen umfassen Amino-, Thiol- und Hydroxylgruppen, um nur einige
zu nennen.
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Um
ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zu schaffen, kann die Herstellung amino-funktionalisierter
Latexpartikel betrachtet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein aminohaltiges
Monomer vor einer Emulsionspolymerisation mit einer photolabilen
Schutzgruppe geschützt
werden. Nach der Polymerisation kann das Kolloidsystem mit einer
bestimmten Wellenlänge
von UV-Licht belichtet
werden. Auf eine UV-Belichtung hin kann die photolabile Gruppe in
die Lösung
zerfallen oder anderweitig in die Emulsion freigesetzt werden, was
zu funktionellen Aminogruppen auf der Oberfläche des Latexpartikels führt. Da
dieses Verfahren keine chemischen Substanzen zu dem Emulsionssystem
zugibt, kann die Latexemulsion üblicherweise
stabil bleiben.
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Formel
1 unten schafft eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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In
obiger Formel 1 kann Y eine brückenbildende
Gruppe sein, die die polymerisierbare Doppelbindung mit einer reaktiven
funktionellen Gruppe (XH) anbindet. Y kann z. B. ein gesättigtes
oder ungesättigtes
Nieder-Alkylen, heteroatom-haltiges Alkylen, substituiertes Benzen,
Ester, Ether, Carbonyl oder dergleichen sein. X kann NH, S oder
O sein (was zu NH2, SH oder OH führt). Die
Variable n kann die Anzahl von Monomereinheiten des Polymergerüsts darstellen
und kann bei einem Ausführungsbeispiel
von 2 bis 50.000 variieren. PLG stellt eine beliebige funktionelle
photolabile Deckgruppe dar. Beispiele umfassen photoempfindliches
Azo, photoempfindliches Ester oder Ether, photoempfindliches Amid
oder Imid, photoempfindliches Amin oder Imin, photoempfindliches
Thio-Ether oder Thio-Ester, photoempfindliche Isocyanamide, ein
photoempfindliches Hetero-Ring-System mit zumindest einem Heteroatom,
z. B. N, O, S, B, P, usw. Allgemein bekannte photolabile Gruppen
und entsprechende Wellenlängen,
die zur Zerlegung oder anderweitigen Entfernung der photolabilen Gruppe
verwendet werden können,
um eine funktionelle reaktive Gruppe freizusetzen, sind wie folgt
aufgelistet: α-Carboxy-2-Nitrobenzyl
(CNB, 260 nm), 1-(2-Nitrophenyl)Ethyl
(NPE, 260 nm), 4,5-Dimethoxy-2-Nitrobenzyl (DMNB, 355 nm), 1-(4,5-Dimethoxy-2-Nitrophenyl)Ethyl (DMNPE,
355 nm), (4,5-Dimethoxy-2-Nitrobenzoxy)Carbonyl (NVOC, 355 nm),
5-Carboxymethoxy-2-Nitrobenzyl (CMNB, 320 nm), ((5-Carboxymethoxy-2-Nitrobenzyl)Oxy)Carbonyl
(CMNCBZ, 320 nm), Desoxybenzoinyl (Desyl, 360 nm), Anthraquino-2-ylmethoxycarbonyl
(AQMOC, 350 nm).
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Obwohl
oben mehrere photolabile Gruppen aufgelistet sind, können auch
andere verwendet werden. Gemäß Formel
1 werden Betrachtungen zum Auswählen
einer photolabilen Gruppe zur Verwendung bei der Kombination mit
einem polymerisierbaren Monomer wie folgt bereitgestellt:
- (i) nach dem Schutzschritt kann das resultierende
polymerisierbare Monomer geeignet zum Bilden eines Latexpartikels
konfiguriert werden;
- (ii) nach dem Polymerisationsschritt kann die photolabile Gruppe
konfiguriert werden, um leicht entfernt, zerlegt oder anderweitig
unter bestimmter Belichtung aufgedeckt zu werden;
- (iii) nach dem Polymerisationsschritt kann das Polymergrundgerüst konfiguriert
werden, um stabil für
die Belichtung zu sein, die zur Zerlegung oder anderweitigen Entfernung
der photolabilen Gruppe verwendet wird;
- (iv) nach dem Belichtungsschritt kann die photolabile Gruppe
(aus dem Polymer entfernt) konfiguriert werden, um z. B. wasserlöslich oder
flüchtig
zu sein, zu dem Fluid der Emulsion zurückzukehren oder als ein Gas
abzusprudeln; und
- (v) nach dem Beschichtungsschritt kann die zerlegte photolabile
Gruppe konfiguriert werden, um den Latexpartikel, der in der Emulsion
vorhanden ist, nicht zu stören.
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Spezifischere
Beispiele gemäß dem, was
in der Formel 1 beschrieben ist, sind wie folgt als Formeln 2 und
3 dargestellt:
Formel
3
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In
den obigen Formeln 2 und 3 können
die Variablen PLG und n die gleichen wie diejenigen sein, die in
Bezug auf die Formel 1 beschrieben wurden. In der Formel 2 kann
Y auch gleich dem sein, was in der Formel 1 beschrieben wurde. In der
Formel 3 ist eine Estergruppe als das Monomer an der funktionelle
Gruppe anfügend
gezeigt und m kann von 0 bis 30 sein. Beide Formeln 2 und 3 veranschaulichen
eine funktionelle Aminogruppe, obwohl Ausführungsbeispiel mit funktionellen
Thiol- oder Hydroxylgruppen gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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Die
Herstellung von Latexpartikeln gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann zu einer Latexemulsion führen, die Latexpartikel mit
einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 10.000 Mw bis 5.000.000
Mw aufweist. Zusätzlich
können,
obwohl die Formeln 1 bis 3 eine Polymerisation unter Verwendung
eines einzelnen Monomers darstellen, auch Copolymer-Latexpartikel
gebildet werden. Block-Copolymere, zufällig zusammengesetzte Copolymere,
Copolymere, die Vernetzungsmittel umfassen, und dergleichen können gebildet
werden. Zusätzlich
können
Monomere mit funktionellen Gruppen mit anderen Monomeren mit oder
ohne funktionelle Gruppen in verschiedenen Verhältnissen copolymerisiert werden,
um verschiedene Ergebnisse bereitzustellen. Wenn ein Vernetzungsmittel
verwendet wird, um ein Polymer zu vernetzen, kann die Anwendung
einer Verwendung des resultierenden Latexpartikels betrachtet werden.
Wenn z. B. der Latexpartikel in einem Tintenstrahldrucksystem verwendet
werden soll, können
von 0,1 Gewichtsprozent bis 10 Gewichtsprozent des Vernetzungsmittels
mit dem mit einer photolabilen Gruppe abgedeckten Monomer oder einer
Mischung, die ein mit einer photolabilen Gruppe abgedecktes Monomer
beinhaltet, vorhanden sein und mit demselben copolymerisiert werden.
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Die
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Latexe können
in den Tintenstrahltintentechniken verwendet werden, wie z. B. mit
einem Farbmittel, um eine Tinte zu bilden, oder ohne ein Farbmittel,
um eine Schutzbeschichtung für
ein tintenstrahlerzeugtes Bild zu bilden. Bei dem ersteren Ausführungsbeispiel
kann ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahltinte Schritte
eines Herstellens funktio nalisierter Latexpartikel in einer Kolloidsuspension,
wie zuvor beschrieben wurde, aufweisen. Nach einem Herstellen der
Kolloidsuspension funktionalisierter Latexpartikel, wie hierin beschrieben,
können
dann ein flüssiges
Trägermittel
und ein Farbmittel der Kolloidsuspension beigemischt werden, um
eine tintenstrahlbare Tintenstrahltinte zu erzeugen. So können bei
einem Ausführungsbeispiel
die Flüssigphase
der Kolloidsuspension und das flüssige
Trägermittel
beigemischt werden, um ein modifiziertes flüssiges Trägermittel zu bilden, das die
Latexpartikel und das Farbmittel beinhaltet. Wenn das Farbmittel
ein Farbstoff ist, wird der Farbstoff üblicherweise in dem flüssigen Trägermittel
solvatisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Gesamtmenge von Feststoffen in der Tintenstrahltinte durch
das Vorliegen von Latexpartikeln, die gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden, bedingt. Wenn jedoch das Farbmittel
ein selbstdispergiertes oder polymer-dispergiertes Pigment ist,
sollte der Gesamtfeststoffgehalt der Latexpartikel und Pigmente
betrachtet werden, wenn relative Mengen bestimmt werden, die zu
Strahlbarkeitszwecken vorhanden sein sollten, wie in der Technik
bekannt ist. Wenn ein Farbmittel zur Bildung einer Tintenstrahltinte
verwendet wird, kann das Verfahren ferner den Schritt eines Reagierens
des Farbmittels mit den funktionalisierten Latexpartikeln aufweisen,
um farbmittel-gebundene Latexpartikel zu bilden.
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Alternativ
kann, wenn kein Farbmittel verwendet wird, sondern stattdessen ein
flüssiges
Trägermittel der
Kolloidsuspension beigemischt wird, um eine tintenstrahlbare farblose
Lösung
zu bilden, ein tintenstrahlbares Schutzbeschichtungsmaterial gebildet
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann typischerweise eine Tintenstrahltinte auf ein Substrat ausgestoßen werden,
um ein Bild zu erzeugen, und die tintenstrahlbare farblose Lösung kann
in Bezug auf das gedruckte Bild zum Schutz durch Überdruck
aufgebracht werden. Die Latexpartikel können einen Film über dem
gedruckten Bild erzeugen und wenn die Latexpartikel funkti onalisiert sind,
können
die funktionellen Oberflächen
der Latexpartikel mit dem Farbmittel oder einer anderen Komponente
der gedruckten Tintenstrahltinte in Wechselwirkung stehen, um zusätzlichen
Schutz für
das Bild bereitzustellen.
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Eine
typische Formulierung eines flüssigen
Trägermittels,
die mit den hierin beschriebenen Latexen verwendet werden kann,
kann Wasser umfassen, und wahlweise abhängig von der Stiftarchitektur
eines oder mehrere Co-Lösungsmittel,
die insgesamt mit 0 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent vorhanden
sind. Ferner können
eines oder mehrere nichtionische, kationische und/oder anionische
oberflächenaktive
Mittel von 0 Gewichtsprozent bis 5,0 Gewichtsprozent variierend
vorhanden sein. Der Rest der Formulierung kann gereinigtes Wasser
sein oder andere Trägermittelkomponenten,
die in der Technik bekannt sind, wie z. B. Biozide, Viskositätsmodifizierer,
Materialien zur pH-Werteinstellung, Maskierungsmittel, Konservierungsstoffe
und dergleichen. Üblicherweise
ist das flüssige
Trägermittel
hauptsächlich
Wasser.
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Klassen
von Co-Lösungsmitteln
die verwendet werden können,
umfassen aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glycol-Ether,
Polyglycol-Ether, Caprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige
Alkohole. Beispiele derartiger Verbindungen umfassen primäre aliphatische
Alkohole, sekundäre
aliphatische Alkohole, 1,2-Alkohole, 1,3-Alkohole, 1,5-Alkohole,
Ethylen-Glycol-Alkyl-Ether, Propylen-Glycol-Alkyl-Ether, höhere Homologe
von Polyethylen-Glycol-Alkyl-Ethern, N-Alkyl-Caprolactame, nichtsubstituierte Caprolactame,
sowohl substituierte als auch nichtsubstituierte Formamide, sowohl
substituierte als auch nichtsubstituierte Acetamide und dergleichen.
Spezifische Beispiele von Lösungsmitteln,
die verwendet werden können,
umfassen Trimethylolpropan, 2-Pyrrolidinon und 1,5-Pentandiol.
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Eines
oder mehrere der vielen oberflächenaktiven
Mittel können
ebenso verwendet werden, wie Fachleuten auf dem Gebiet der Tintenformulierung
bekannt ist, und könnten
Alkyl-Polyethylen-Oxide,
Alkyl-Phenyl-Polyethylen-Oxide, Polyethylen-Oxid-Block-Copolymere,
Acetylen-Polyethylen-Oxide, Polyethylen-Oxid-(Di)Ester, Polyethylen-Oxid-Amine,
protonierte Polyethylen-Oxid-Amine, protonierte Polyethylen-Oxid-Amide, Dimethicon-Copolyole,
substituierte Amin-Oxide und dergleichen sein. Die Menge an oberflächenaktivem
Mittel, die zu der Formulierung dieser Erfindung zugegeben wird,
könnte
von 0 Gewichtsprozent bis 5,0 Gewichtsprozent variieren. Es wird
angemerkt, dass das oberflächenaktive
Mittel, das als in dem flüssigen
Trägermittel
verwendbar beschrieben ist, nicht das gleiche ist wie das oberflächenaktive
Mittel, das als an der Oberfläche
der latexeingeschlossenen Partikel haftend beschrieben ist, obwohl
viele der gleichen oberflächenaktiven
Mittel zu beiden Zwecken verwendet werden können.
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Konsistent
mit der Formulierung dieser Erfindung könnten verschiedene andere Zusatzstoffe
eingesetzt werden, um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung
für spezifische
Anwendungen zu optimieren. Beispiele dieser Zusatzstoffe sind diejenigen,
die zugegeben werden, um das Wachstum schädlicher Mikroorganismen zu
hemmen. Diese Zusatzstoffe könnten
Biozide, Fungizide oder andere mikrobielle Mittel sein, die häufig in
Tintenformulierungen verwendet werden. Beispiele geeigneter mikrobieller
Mittel umfassen Nuosept (Nudex. Inc.), Ucarcide (Union carbide Corp.)
Vancide (R. T. Vanderbilt Co.), Proxel (ICI America) und Kombinationen
derselben, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Maskierungsmittel,
wie z. B. EDTA (Ethylen-Diamin-Tetra-Essigsäure), könnten beinhaltet sein, um die nachteiligen
Wirkungen von Schwermetallverunreinigungen zu beseitigen, und Pufferlösungen könnten verwendet
werden, um den pH-Wert der Tinte zu steuern. Von 0 Gewichtsprozent
bis 2,0 Gewichtsprozent können z.
B. verwendet werden. Viskositätsmo difizierer
und Puffer könnten
ebenso vorhanden sein, sowie weitere Zusatzstoffe, die Fachleuten
auf dem Gebiet bekannt sind, um Eigenschaften der Tinte wie erwünscht zu
modifizieren. Derartige Zusatzstoffe können mit 0 Gewichtsprozent
bis 20,0 Gewichtsprozent vorhanden sein.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele stellen Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar, die gegenwärtig
bekannt sind. So sollten diese Beispiele nicht als Einschränkungen
der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, sondern liegen lediglich
vor, um zu lehren, wie die am besten bekannten Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung basierend auf gegenwärtigen experimentellen Daten
herzustellen sind. So ist eine repräsentative Anzahl von Zusammensetzungen
und deren Verfahren zur Herstellung hierin offenbart.
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Beispiel 1 – Herstellung
eines durch eine photolabile Gruppe geschützten polymerisierbaren Monomers
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Ethanolamin
wurde mit Di-t-Buthyl-Dicarbonat behandelt, um ein amin-geschütztes Ethanolamin
zu erhalten. Die Alkoholgruppe des Ethanolamins wurde mit Methacryloyl-Chlorid
bei Vorliegen von Triethylamin reagiert, um ein Methacryloyloxyethylamin
zu erhalten, das durch eine Tert-Butyloxycarbonyl-Gruppe (BOC) geschützt wird.
Das Amin wurde durch ein Behandeln des BOC-geschützten Methacryloyloxyethylamins
mit Tetrafluoro-Essigsäure
freigesetzt. Das resultierende Amino-Derivat wurde mit Natrium-Hydrid,
gefolgt durch 2-Nitro-4,5-Methoxybenzylbromid
behandelt. Dieses Verfahren resultierte in der Erzeugung eines polymerisierbaren
Monomers mit Amingruppen, das durch photolabile Gruppen geschützt war,
die empfindlich gegenüber
350-nm-Licht sind.
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Beispiel 2 – Herstellung
durch eine photolabile Gruppen geschützter Latexpartikel
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Das
durch eine photolabile Gruppe geschützte polymerisierbare Monomer
(10 Gewichtsprozent) aus dem Beispiel 1 wurde mit Methyl-Methacrylat
(42 Gewichtsprozent), Hexyl-Acrylat (42 Gewichtsprozent) und Methacrylsäure (6 Gewichtsprozent)
gemischt, um eine Monomermischung zu bilden. Obwohl bei diesem Beispiel
kein Vernetzungsmittel verwendet wurde, wird angemerkt, dass ein
Vernetzungsmittel verwendet werden kann, z. B. Ethylen-Glycol-Dimethacrylat
(0,5 bis 10 Gewichtsprozent). Die Monomermischung (etwa 35 Gewichtsprozent)
wurde mit dem oberflächenaktiven
Mittel Rhodafac RS 710 (2,5 Gewichtsprozent in Bezug auf die Monomere)
und einem Rest Wasser emulgiert. Die Monomeremulsion wurde tropfenweise
zu heißem
Wasser zugegeben, das einen wasserlöslichen Kalium-Persulfat-Initiator
(etwa 0,4 Gewichtsprozent in Bezug auf die Monomere) beinhaltete.
Das Erwärmen
wurde für
einen Zeitraum von zwei Stunden fortgesetzt und dann auf Umgebungstemperatur
abgekühlt.
Der Latex wurde mit einer Kalium-Hydroxid-Lösung neutralisiert, um die Latexpartikel
zu erhalten, an denen photolabile Gruppen konfiguriert sind. Die
Partikel lagen in einer Emulsion vor.
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Beispiel 3 – Herstellung
eines aminogruppen-funktionalisierten Latex
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Die
Emulsion aus dem Beispiel 2, die einen durch eine photolabile Gruppe
geschützten
Latexpartikel beinhaltete, wurde mit 350-nm-Licht etwa 5 Minuten
lang belichtet. Während
der Belichtung wurde die Verbindung zwischen den Amingruppen und
der 2-Nitro-4,5-Methoxybenzyl-Gruppe gespalten, um Latexpartikel
mit Oberflächenaminogruppen
auf denselben zu erzeugen.
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Beispiel 4 – Herstellung
einer Tintenstrahltinte
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Die
Latexemulsion, die gemäß dem Beispiel
3 hergestellt wurde (äquivalent
zu 2,5 g Feststoff-Polymer), wurde mit einem Farbmittel Sunsperse
LFD 4343 (5 g) gemeinsam mit einem Lösungsmittelträgermittel (20
g) gemischt. Das Lösungsmittelträgermittel
umfasste 2-Pyrrolidon und Ethylen-Glycol. Wasser wurde dann zugegeben,
um die Konzentration des Farbmittels auf 3 Gewichtsprozent zu bringen
(kollektiv bilden das Lösungsmittelträgermittel
und das Wasser ein exemplarisches flüssiges Trägermittel, wie es hierin beschrieben ist).
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde erzeugt, die Latexpartikel
umfasste, die gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
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Beispiel 5 – Deckschichtzusammensetzung
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Die
Latexemulsion, die gemäß dem Beispiel
3 hergestellt wurde (äquivalent
zu 2,5 g Feststoff-Polymer), wurde mit einem Lösungsmittelträgermittel
(20 g) gemischt. Das Lösungsmittelträgermittel
umfasste 2-Pyrrolidon und Ethylen-Glycol. Wasser wurde dann in einer ähnlichen
Menge zugegeben, wie im Beispiel 4 beschrieben ist. Eine Beschichtungszusammensetzung
wurde erzeugt, die Latexpartikel umfasste, die gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
