DE60213003T2

DE60213003T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit und ihre herstellung

Info

Publication number: DE60213003T2
Application number: DE60213003T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Chemical Corp. Masanobu Yokohama-shi YOKOYAMA; c/o Mitsubishi Chemical Corp. Hisao Yokohama-shi TAKEUCHI; c/o Mitsubishi Chemical Corp. Hideaki Yokohama-shi TANAKA; c/o Kawasaki Kasei Chem. Ltd. Kazuhiro Kawasaki-shi MARUYAMA; Kawasaki Kasei Chem. Ltd. Katsuhito Kawasaki-shi KANAZAWA
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-12-28
Also published as: DE60213003D1; EP1460111B1; US20050022695A1; EP1460111A4; EP1460111A1; US6918955B2; AU2002362191A1; WO2003055952A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, die sich zur Tintenstrahlaufzeichnung eignet, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, die ausgezeichnete Dispergierbarkeit sowie eine gute Druckleistung und Lagerstabilität aufweist, sowie das Verfahren zur Herstellung derselben.
Stand der Technik
Als Tinten zur Verwendung im Tintenstrahldruck waren in herkömmlicher Weise Tinten führend, deren Hauptkomponenten ein wasserlöslicher Farbstoff und ein flüssiges Medium sind. Allerdings weisen die dadurch aufgezeichneten Materialien z.B. keine genügend gute Wasser-, Licht- und Ozonbeständigkeit wegen der charakteristischen Eigenschaften des darin verwendeten wasserlöslichen Farbstoffs auf, so dass eine Tinte entwickelt worden ist, worin ein Pigment anstatt des wasserlöslichen Farbstoffs im wasserlöslichen Medium dispergiert ist.
Jedoch werden in einer derartigen Pigmenttinte ein Dispergiermittel und ein Dispersionsharz im Allgemeinen oft zur Dispergierung des Pigments in der Tinte verwendet. Das am häufigsten verwendete polymere Dispergiermittel weist inhärent das Problem einer Erniedrigung der Lagerstabilität der Tinte auf, so dass, wenn die zugegebene Menge überschüssig ist, der Druck in einem Aufzeichnungsverfahren wie dem Tintenstrahldruck wegen der Viskositätssteigerung der Tinte unmöglich wird, während, wenn die zugegebene Menge unzureichend ist, die Dispergierbarkeit des Pigments erniedrigt wird, so dass es zu Koagulation und Ausfällung des Pigments kommt. Deshalb ist die Verbesserung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit erwünscht, mit der deren Handhabung erleichtert werden kann.
Für eine derartige Verbesserung sind die folgenden Pigmente und Farbstoffe zur Verwendung in einer Aufzeichnungsflüssigkeit, in welcher das Pigment und der Farbstoff in Kombination verwendet werden, bekannt: (1) ein Pigment und ein Farbstoff, die chemisch durch Reaktion des Farbstoffs und einer funktionellen Gruppe auf der Oberfläche des Pigments adsorbiert werden (siehe Patentdokument 1), oder (2) ein Pigment und ein Farbstoff, die physikalisch adsorbiert werden (siehe Patentdokumente 2, 3, 4, 5 und 6).
Bezüglich der obigen ersteren Kombination (1), ist die Art des zu adsorbierenden Farbstoffs gemäß der Art der funktionellen Gruppe des verwendeten Pigments eingeschränkt, so dass die Kombination des Farbstoffs und Pigments eingeschränkt und daher zur Durchführung in der Praxis viele Einschränkungen zu überwinden sind.
Beispielsweise ist es, im Hinblick auf die entsprechende chemische Reaktion, wenn das Pigment eine basische funktionelle Gruppe auf seiner Oberfläche aufweist, notwendig, einen Farbstoff mit einer sauren Gruppe mit dem Pigment zu kombinieren, während es, wenn das Pigment eine saure funktionelle Gruppe auf seiner Oberfläche aufweist, notwendig ist, einen Farbstoff mit einer basischen Gruppe mit dem Pigment zu kombinieren. Allerdings ist die wässrige Aufzeichnungsflüssigkeit für den Tintenstrahldruck gewöhnlich ein basisches Medium, so dass der Farbstoff mit der sauren Gruppe ausgewählt wird, wobei dessen Dispergierbarkeit im Medium in Rechnung zu stellen ist. Daher tritt insofern das Problem auf, dass Pigmente mit sauren funktionellen Gruppen wie einer Carboxyl- und einer Sulfonsäuregruppe generell nicht verwendet werden können. Ferner stellt sich bei diesem Verfahren, wenn die chemische Adsorption 100 % erreicht hat, der Effekt der Dispersionsstabilität nur durch die funktionellen Gruppen ein, die im Farbstoff verbleiben. Allerdings muss, bei Erstellung einer in der Praxis wirksamen Dispersionsstabilität nur durch die funktionellen Gruppen, die im Farbstoff verbleiben, die Dichte der funktionellen Gruppen, die auf der Oberfläche des Pigments vorliegen, auf der der Farbstoff zu adsorbieren ist, über einem bestimmten Niveau liegen. In diesem Fall kann es jedoch vorkommen, dass die Adsorption 100 % nicht erreicht, z.B. wegen sterischer Hinderung zwischen den Farbstoffen selbst, was dazu führt, dass die funktionellen Gruppen aus dem Pigment und die funktionellen Gruppen aus dem Farbstoff, die sich bei der Polarität unterscheiden, auf der Oberfläche der Dispersionspartikel gemeinsam vorliegen. Ein derartiger Zustand kann eine Disperionsinstabilität jedes Partikels und eine Partikelassoziation verursachen, was als nicht besonders zuträglich für ein Dispersoid zur Verwendung in einer Tintenstrahltinte bezeichnet werden kann, die eine Lagerstabilität über längere Zeiträume aufweisen sollte.
Betreffend die letztere Kombination (2), ist zur Verbesserung der Wasser- und Lichtbeständigkeit des Farbstoffs und auch der Farbkraft des Pigments wegen seiner nur geringen Wasser- und Lichtbeständigkeit und seiner nur ungenügenden Farbkraft eine wässrige Aufzeichnungsflüssigkeit bekannt, umfassend ein Pigment, einen wasserlöslichen Farbstoff und ein hochpolymeres Dispergiermittel mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000, die in Kombination verwendet werden (siehe z.B. Patentdokument 2), ferner sind eine Aufzeichnungsflüssigkeit, umfassend einen Farbstoff mit einer Sulfonsäure- oder Sulfonatgruppe, ein flüssiges Medium, ein polymeres Material, das im flüssigen Medium löslich ist, und ein Pigment (siehe z.B. Patentdokument 3), und eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit bekannt, enthaltend einen Farbstoff, ein Pigment, ein wasserlösliches oberflächenaktives Mittel und Wasser (siehe z.B. Patentdokument 4).
Jedoch werden die in den Literaturstellen des Standes der Technik offenbarten Dispersionen, die ein Pigment und einen Farbstoff enthalten, durch Vermischen des Pigments mit dem Farbstoff zusammen mit dem polymeren Dispergiermittel oder einem polymeren Material oder durch Vermischen des Farbstoffs mit einer Dispersion des Pigments, das vorab durch Verwendung des oberflächenaktiven Mittels dispergiert worden ist, hergestellt. In solchen Herstellverfahren werden der Dispergiereffekt lediglich durch das Dispergiermittel wie das polymere Dispergiermittel und das oberflächenaktive Mittel, das auf dem Pigment adsorbiert wird, und der Farbtonsteigerungseffekt lediglich durch das gemeinsame Vorliegen des wasserlöslichen Farbstoffs bewerkstelligt und erhalten. Daher werden in diesen Literaturstellen der Zustand der Absorption des Farbstoffs auf dem Pigment, dessen Steuerung und die dadurch erhaltenen technischen Effekte weder erkannt noch nahegelegt.
Ferner werden im Fall einer Pigmentdispersion, die durch einfaches Vermischen eines Pigments, eines Farbstoffs und eines polymeren Dispergiermittels oder eines polymeren Materials hergestellt wird, ein Kompositmaterial aus dem Pigment und dem polymeren Dispergiermittel oder dem polymeren Material sowie ein Kompositmaterial aus dem Farbstoff und dem polymeren Dispergiermittel oder dem polymeren Material gleichzeitig gebildet, wodurch eine Heterogenität im System erzeugt wird. Insofern sollte eine derartige Heterogenität Probleme bei den physikalischen Eigenschaften in der Lösung einer Dispersion und einer Aufzeichnungsflüssigkeit, insbesondere bezüglich der Reproduzierbarkeit und Veränderungen von deren Viskositätseigenschaften im Zeitablauf, verursachen.
Außerdem wird, als das im obigen Patentdokument 2 offenbarte polymere Dispergiermittel, ein Dispergiermittel mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht so hoch wie 20.000 verwendet, so dass die im System verursachten Probleme bei Verwendung des oben genannten polymeren Dispergiermittels nicht gelöst werden können.
Ferner wird, betreffend die letztere Kombination (2), eine Aufzeichnungsflüssigkeit vorgeschlagen, worin ein Farbstoff als Dispergiermittel für das Pigment anstatt eines oberflächenaktiven Mittels oder eines Polymer verwendet ist, welche gewöhnlich zur Dispergierung von Pigmenten verwendet werden (siehe Patentdokumente 5 und 6). Allerdings ergibt, bei Herstellung einer Aufzeichnungsflüssigkeit durch Verwendung einer Pigmentdispersion, worin lediglich ein Farbstoff als Dispergiermittel verwendet ist, dieses Herstellverfahren große Einschränkungen bezüglich des organischen Lösungsmittels und der Additive, die in der Aufzeichnungsflüssigkeit zu verwenden sind, da die Dispersionsstabilität des Pigments in Abhängigkeit der eingesetzten organischen Lösungsmittel und Additive stark erniedrigt wird, so dass sich Probleme bei Anwendung in der Praxis einstellen.
Insbesondere wird im in Patentdokument 6 offenbarten Verfahren lediglich ein Farbstoff verwendet, der das gleiche basische Gerüst wie das des Pigments aufweist, und eine Stufe zur Beseitigung von unabsorbiertem Farbstoff aus dem Dispersoid des Pigments und des Farbstoffs durch Ultrafiltration oder Zentrifugation ist unabdingbar, so dass das Verfahren aus Gründen der freien Auswahl des Farbtons, komplexer Bedingungen, Kosten und weiterer entsprechender Faktoren Probleme bei der Anwendung in der Praxis mit sich bringt.

Patentdokument 1: JP-A-9-151 344
Patentdokument 2: JP-B-60-45 667
Patentdokument 3: JP-A-5-247 391
Patentdokument 4: JP-A-8-218 019
Patentdokument 5: WO 99/61 534
Patentdokument 6: JP-A-2000-273 383

Offenbarung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben als Ergebnis ihrer umfänglichen Studien bezüglich der oben dargelegten Umstände und Bedingungen herausgefunden, dass eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit mit ausgezeichneter Dispergierbarkeit und ausgezeichneter Druckleistung und Lagerstabilität durch Auswahl einer Kombination eines Pigments mit einem Farbstoff mit einem besonderen physikalischen Adsorptionsvermögen auf dem Pigment sowie durch Mitverwendung einer Kombination eines nicht-ionischen mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel erhältlich ist. Eine solche Aufzeichnungsflüssigkeit ist leicht durch Anwendung eines besonderen Dispergierverfahrens zugänglich, das die Stufen umfasst, in denen man ein Pigment und einen Farbstoff vorab in einem wässrigen Medium dispergiert und dann die Dispersion einem zweiten Dispergierverfahren in der Gegenwart oberflächenaktiver Mittel unterzieht. In diesem Verfahren wird der Farbstoff auf der Oberfläche des Pigments in stabiler Weise adsorbiert, um dadurch einen Pigment-Dispergiereffekt durch den Farbstoff zu erhalten, und ein Teil des adsorbierten Farbstoffs wird teilweise durch ein besonderes oberflächenaktives Mittel ersetzt, was für die Flüssigkeitseigenschaften der Aufzeichnungsflüssigkeit von Vorteil ist, weil dadurch eine Sekundäraggregation eines Dispersoids in der Aufzeichnungsflüssigkeit unterdrückt und die Aufzeichnungsflüssigkeit selbst mit ausgezeichneter Stabilität des Dispergiervermögens und mit weiteren Vorteilen hergestellt werden können. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Erkenntnisse erfolgreich abgeschlossen worden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, die ein wässriges Medium sowie ein Pigment, einen Farbstoff und oberflächenaktive Mittel umfasst, welche alle in das wässrige Medium eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass (1) das Pigment und der Farbstoff zumindest teilweise ein Pigment und einen darauf reversibel adsorbierten Farbstoff umfassen, ohne dass eine chemische Reaktion beteiligt ist, dass (2) der auf dem Pigment ohne Beteiligung jedweder chemischen Reaktion reversibel adsorbierte Farbstoff einen Farbstoff mit einer Farbstoffadsorption von 0,02 g/g oder mehr gemäß der folgenden Formel (1) umfasst:
(worin das Farbstoffadsorptionsverhältnis ein Wert ist, erhalten durch Zubereitung einer Dispersion durch Verwendung des Pigments (4,1 g) und des Farbstoffs (0,4 g) in der Abwesenheit der oberflächenaktiven Mittel, durch Erhalt einer Überstandsflüssigkeit unter Beseitigung von Farbstoffkomponenten aus der Dispersion, Messung der Konzentration des Farbstoffs in jeder der Überstandsflüssigkeit und der flüssigen Lösung des Farbstoffs (0,4 g) durch Hochleistungs-Flüssigchromatografie und durch Bestimmen des Verhältnisses der erhaltenen Peakflächen), und dass (3) ein nicht-ionisches und ein anionisches oberflächenaktives Mittel gemeinsam als das oberflächenaktive Mittel vorliegen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, die ein Pigment, auf dem ein Farbstoff ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion reversibel adsorbiert ist, und ein nicht-ionisches und ein anionisches oberflächenaktives Mittel umfasst, die gemeinsam als oberflächenaktive Mittel vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment, der Farbstoff und/oder eine wässrige Lösung des Farbstoffs sowie ein wässriges Medium vermischt werden, um das Pigment und den Farbstoff einem ersten Dispergierprozess zu unterziehen, um eine Dispersion zu erhalten, und dass das nicht-ionische und das anionische oberflächenaktive Mittel und/oder eine wässrige Lösung dieser oberflächenaktiven Mittel zur Dispersion gegeben werden, um diese einem zweiten Dispergierprozess zu unterziehen.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nun noch detaillierter wie folgt erläutert.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung umfasst ein wässriges Medium sowie ein Pigment, einen Farbstoff und oberflächenaktive Mittel, die in das wässrige Medium eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass (1) das Pigment und der Farbstoff zumindest teilweise ein Pigment und einen darauf ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion reversibel adsorbierten Farbstoff umfassen, dass (2) der auf dem Pigment ohne Beteiligung jedweder chemischen Reaktion reversibel adsorbierte Farbstoff einen Farbstoff mit einer Farbstoffadsorption von 0,02 g/g oder mehr gemäß der folgenden Formel (1) umfasst:
(das Farbstoffadsorptionsverhältnis ist wie oben definiert), und dass (3) ein nicht-ionisches und ein anionisches oberflächenaktives Mittel gemeinsam als das oberflächenaktive Mittel vorliegen.
Das oben genannte Merkmal (1), dass nämlich der Farbstoff reversibel auf dem Pigment ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion adsorbiert wird, bedeutet, dass der Farbstoff nicht irreversibel auf dem Pigment durch eine chemische Reaktion wie eine kovalente Bindung, sondern reversibel auf dem Pigment z.B. durch physikalische Adsorption oder Wasserstoff-Bindung adsorbiert wird, so dass es erforderlich ist, dass die Kombination des Pigments mit dem Farbstoff so ausgewählt ist, dass ein derartiger adsorbierter Zustand erzeugt wird.
Die reversible Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion kann beispielsweise wie folgt bestätigt werden. In spezifischer Weise wird zu einer zubereiteten Aufzeichnungsflüssigkeit eine überschüssige Menge an Dimethylformamid (DMF) (z.B. ca. das 9-fache Gewicht) gegeben, und die Mischung wird genügend gut durch einen Ultraschall-Dispergierprozess oder dgl. vermischt, worauf das Pigment aus der Mischung durch Filtrieren oder dgl. so entfernt wird, dass die Menge des Farbstoffs im Filtrat bestimmt wird. Die Menge des Farbstoffs, die nicht auf dem Pigment in der Aufzeichnungsflüssigkeit zum Zeitpunkt der Zubereitung der Aufzeichnungsflüssigkeit adsorbiert ist, wird vorab bestätigt, und es wird der Anstieg der Menge des nach der Behandlung in der Aufzeichnungsflüssigkeit enthaltenen Farbstoffs bestätigt, wodurch belegt werden kann, dass der Farbstoff reversibel auf dem Pigment adsorbiert wird.
Die Aufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann auch noch andere als das Pigment, das den Farbstoff ohne Beteiligung jedweder chemischen Reaktion reversibel adsorbiert, z.B. ein Pigment enthalten, dem ein Selbst-Dispergiervermögen durch Oberflächenbehandlung oder dgl. verliehen worden ist, solange der Farbstoff dann keine nachteiligen Effekte auf das Leistungsvermögen der Aufzeichnungsflüssigkeit ausübt. Die Gehaltsmenge dieser Pigmente beträgt gewöhnlich 30 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 20 Gew.-% oder weniger, bevorzugter 10 Gew.-% oder weniger, noch mehr bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger und ganz besonders bevorzugt 1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge der Pigmente.
Das oben angegebene Merkmal (2) zeigt an, dass es gut ist, einen Farbstoff mit hohem Adsorptionsvermögen auf dem Pigment selektiv als den auf dem Pigment zu adsorbierenden Farbstoff zu verwenden, und dass der Farbstoff dadurch gekennzeichnet ist, dass die Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment (nachfolgend bezeichnet als die "Farbstoffadsorption") gemäß der Formel (1) 0,02 g/g oder mehr beträgt. Das "Farbstoffadsorptionsverhältnis" in der Formel (1) ist diesbezüglich ein solcher Wert, der mit dem folgenden Verfahren bestimmt werden kann.
Farbstoffadsorptionsverhältnis:
Bei 23°C wird zum Pigment der Menge von 4,1 g, ausgedrückt als Feststoffgehalt, und zum Farbstoff der Menge von 0,4 g, ausgedrückt als Feststoffgehalt, Wasser gegeben, um die entsprechende Gesamtmenge auf 50 g einzustellen. Die Mischung wird einem Dispergierprozess zusammen mit 75 g 0,5 mm ∅ Zirkonoxid-Perlen in einem Farb-Schüttler 6 h lang unterzogen, um eine Dispersion zu erhalten. Diese Dispersion wird mit einer Zentrifugalkraft von 17.968 × g (g ist die Erdbeschleunigung) bei 23°C 3 h lang zentrifugiert, wobei eine Überstandsflüssigkeit erhalten wird.
Eine wässrige Lösung mit 0,87 Gew.-% Farbstoff (d.h. eine wässrige Lösung des Farbstoffs mit der Konzentration (0,4/45,9 × 100 = 0,87 Gew.-%) des Farbstoffs (0,4 g) in Wasser (45,5 g) plus dem Farbstoff (0,4 g)) wird erhalten, entsprechend dem Fall, bei dem alles Pigment in der Dispersion einer Zentrifugalsedimentation unterzogen worden und kein Farbstoff auf dem Pigment adsorbiert sind.
Die obige Überstandsflüssigkeit und die obige wässrige Lösung mit den 0,87 Gew.-% Farbstoff werden einer Hochleistungs-Flüssigchromatografie unterzogen, um die jeweilige aus dem Farbstoff abgeleitete HPLC-Peakfläche zu erhalten, so dass das Farbstoffadsorptionsverhältnis aus der folgenden Formel (2), bezogen auf die erhaltenen aus dem Farbstoff abgeleiteten HPLC-Peakflächen, erhalten wird:
Messbedingungen für die HPLC:

Nachweiswellenlänge: 254 nm

Säulentemperatur: 40°C

Eluat: Acetonitril/Wasser

(Die Konzentration des Acetonitril wird so eingestellt, dass der Hauptpeak innerhalb einer 60-minütigen Messzeit nachgewiesen werden kann)

Puffer: Tetrabutylammoniumbromid; 1,0 Gew.-%/H₂O Natriumdihydrogenphosphat; 0,25 Gew.-%/H₂O

Fließgeschwindigkeit: 1,0 mL/min

Injektionsmenge: 2,0 μL (unverdünnt)
Bei dieser Messung bestehen keine besonderen Einschränkungen bezüglich der Säule, solange mit ihr die wasserlöslichen Farbstoffe nachzuweisen sind. Allerdings ist eine Säule mit Umkehrphasen-Trennmodus bevorzugt, die allgemein gebräuchlich ist. Auch bestehen keine besonderen Einschränkungen bezüglich des Chromato-Pack, solange damit die Daten aus dem HPLC-Detektor zu verarbeiten sind.
Ferner können in der Aufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung 2 oder mehr Arten von Pigmenten und/oder 2 oder mehr Arten von Farbstoffen in Kombination ebenfalls zur Anwendung gelangen. Bei Zubereitung einer Aufzeichnungsflüssigkeit vom gemischten Farbstoff-Typ wird der Farbstoff in der Dispersion als Mischung von Farbstoffen mit einem Mischungsverhältnis zubereitet, das dem Mischungsverhältnis der Farbstoffe in der Aufzeichnungsflüssigkeit entspricht. Ebenso wird, bei Zubereitung einer Aufzeichnungsflüssigkeit vom gemischten Pigment-Typ, das Pigment in der Dispersion als Mischung von Pigmenten zubereitet. Bei Zubereitung einer Aufzeichnungsflüssigkeit vom gemischten Farbstoff- und vom gemischten Pigment-Typ werden der Farbstoff und das Pigment in der Dispersion jeweils als Mischung der Farbstoffe mit einem Mischungsverhältnis, das demjenigen der Farbstoffe in der Aufzeichnungsflüssigkeit entspricht, sowie als Mischung der Pigmente mit einem Mischungsverhältnis, das demjenigen der Pigmente in der Aufzeichnungsflüssigkeit entspricht, zubereitet. Im Fall der Aufzeichnungsflüssigkeit vom gemischten Farbstoff-Typ wird der Farbstoff durch die wässrige Lösung der Formel (2) mit den 0,87 Gew.-% Farbstoff als eine Mischung von Farbstoffen mit einem Mischungsverhältnis zubereitet, das dem Mischungsverhältnis der Farbstoffe in der Aufzeichnungsflüssigkeit entspricht.
In der Aufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung wird der Farbstoff mit der durch die obige Formel (1) dargestellten Farbstoffadsorption (g/g) angewandt, die gewöhnlich 0,02 g/g oder mehr, vorzugsweise 0,03 g/g oder mehr und noch bevorzugter 0,04 g/g oder mehr beträgt. Beträgt die Adsorption weniger als 0,02 g/g, sind der Dispergiereffekt des Pigments oder eine genügend gute Dispersionsstabilität nur schwierig zu erhalten. Je größer die Farbstoffadsorption auf dem Pigment ist, umso bevorzugter ist dies. Allerdings gibt es, in der Theorie, eine Obergrenze für die Farbstoffadsorption, so dass mit steigender Farbstoffmenge bei konstant Behaltender Pigmentmenge die Farbstoffadsorption konstant wird, wenn die zugefügte Farbstoffmenge ihre vorbestimmte Menge erreicht (diese Adsorption wird nachfolgend bezeichnet als "gesättigte Adsorption"). Daher ergibt sich die Obergrenze der Farbstoffadsorption durch diese gesättigte Adsorption.
Die gesättigte Adsorption hängt von den eingesetzten Arten des Pigments und des Farbstoffs ab, so dass der spezifische Wert nicht ohne Randbedingungen angegeben werden kann, wobei aber die gesättigte Adsorption im Allgemeinen ca. 0,01 bis 0,1 g/g beträgt.
In der Aufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann auch ein Farbstoff mit einer Adsorption auf dem Pigment, die weniger als 0,02 g/g beträgt, zumindest teilweise verwendet werden, solange sich dadurch der Farbstoff nicht nachteilig auf das Leistungsvermögen der Aufzeichnungsflüssigkeit auswirkt. Die Menge eines solchen Farbstoffs beträgt gewöhnlich 30 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 20 Gew.-% oder weniger, bevorzugter 10 Gew.-% oder weniger, noch mehr bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger und ganz besonders bevorzugt 1 Gew.-% oder weniger.
Das oben angegebene Merkmal (3), dass nämlich ein nichtionisches und ein anionisches oberflächenaktives Mittel vorgesehen sind, um gemeinsam vorzuliegen, lässt sich durch Verwendung eines nicht-ionischen und eines anionischen oberflächenaktiven Mittels in Kombination als das oberflächenaktive Mittel bewerkstelligen, wobei die Komponenten der Aufzeichnungsflüssigkeit wie das Pigment, der Farbstoff, verschiedene Additive, ein wässriges organisches Medium und weitere Faktoren in Rechnung zu stellen sind.
(Pigment)
Als Pigment zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein Pigment selektiv zu verwenden, das ein Gerüst vom Typ eines aromatischen Rings aufweist, der keine funktionellen Gruppen mit hoher Reaktivität zu einer funktionellen Gruppe des Farbstoffmoleküls oder solche funktionellen Gruppen so wenig wie möglich enthält, was später noch genauer beschrieben wird. Weist das Pigment viele reaktive funktionelle Gruppen auf, kann eine Adsorption unter Beteiligung einer chemischen Reaktion mit einer funktionellen Gruppe des Farbstoffs auftreten, so dass es zu einer Sekundäragglomeration des Pigments kommen kann, die durch einen hydrophoben Teil des adsorbierten Farbstoffs oder durch unreagierte funktionelle Gruppen verursacht werden kann, und der Partikeldurchmesser der Dispersion steigt an. Als Ergebnis neigt die Lagerstabilität der Aufzeichnungsflüssigkeit zur Erniedrigung.
Ferner kann, wie oben bereits erwähnt, bei chemischer Adsorption des Farbstoffs auf der Oberfläche des Pigments durch eine chemische Reaktion des Farbstoffs mit einer funktionellen Gruppe des Pigments, der Farbstoff nicht hinreichend gut durch das oberflächenaktive Mittel ersetzt werden, wenn er dem Dispergierprozess mit dem oberflächenaktiven Mittel unterzogen wird, so dass die Dispersionsstabilität lediglich durch elektrostatische Abstoßung aufrecht erhalten wird. In einer Aufzeichnungsflüssigkeit, die ein organisches Lösungsmittel enthält, gibt es keine sterische Abstoßung, so dass die Lagerstabilität dazu neigt, gering zu werden, weshalb eine solche chemische Adsorption nicht bevorzugt ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Gerüststruktur des Farbstoffmoleküls, die später beschrieben wird, der Gerüststruktur des Pigmentmoleküls ähnelt, weil dadurch viel Farbstoff auf der Oberfläche des Pigments in stabiler Weise adsorbiert werden kann.
Als das oben genannte Pigment sind die bevorzugten Pigmente z.B. Chinacridon-, Xanthen-, Perylen-, Anthanthron-, Monoazo-, Disazo-, Phthalocyanin-, Isoindolinon-, Anthrachinon- und Chinophthalon-Pigmente. Unter diesen Pigmenten sind die Chinacridon-, Monoazo-, Disazo- oder Phthalocyanin-Pigmente bevorzugt.
Unter den oben genannten Pigmenten sind spezifische Beispiele bevorzugter roter Pigmente Chinacridon-Pigmente wie C.I. Pigment Rot-122, -202, -206, -207 und -209 und C.I. Pigment Violett-19, Xanthen-Pigmente wie C.I. Pigment Rot-81 und -173, Perylen-Pigmente wie C.I. Pigment Rot-123, Anthanthron-Pigmente wie C.I. Pigment Rot-168 und Monoazo-Pigmente wie C.I. Pigment Rot-5, -7, -12, -112, -146 und -147. Die folgenden sind die Strukturformeln repräsentativer Chinacridon-, Xanthen-, Perylen-, Anthanthron- und Monoazo-Pigmente: Chinacridon-Pigmente
Xanthen-Pigmente
Perylenpigmente C.I. Pigment Rot-123
Anthanthron-Pigmente C.I. Pigment Rot-168
Monoazo-Pigmente
Unter den oben genannten Pigmenten sind spezifische Beispiele bevorzugter gelber Pigmente Monoazo-Pigmente wie C.I. Pigment Gelb-1, -2, -3, -10, -60, -73, -74, -75, -120, -151 und -175, Disazo-Pigmente wie C.I. Pigment Gelb-12, -13, -14, -16, -17, -81, -83, -93, -95, -126, -128, -174 und -180, Isoindolinon-Pigmente wie C.I. Pigment Gelb-109, -110, -139 und -185, Anthrachinon-Pigmente wie C.I. Pigment Geb-23, -108 und -147 sowei Chinophthalon-Pigmente wie C.I. Pigment Gelb-138. Die folgenden sind die Strukturformeln repräsentativer Monoazo-, Disazo-, Isoindolinon-, Anthrachinon- und Chinophthalon-Pigmente: Monoazo-Pigmente:

Disazo-Pigmente C.I. Pigment Gelb-12
C.I. Pigment Gelb-13
C.I. Pigment Gelb-14
C.I. Pigment Gelb-16
C.I. Pigment Gelb-17
C.I. Pigment Gelb-81
C.I. Pigment Gelb-83
C.I. Pigment Gelb-93
C.I. Pigment Gelb-95
C.I. Pigment Gelb-126
C.I. Pigment Gelb-128
C.I. Pigment Gelb-174
C.I. Pigment Gelb-180
Isoidolinon-Pigmente
Anthrachinon-Pigmente
C.I. Pigment Gelb-147
Chinophthalon-Pigmente C.I. Pigment Gelb-138
Unter den oben genannten Pigmenten sind Chinacridon-, Monoazo- und Disazo-Pigmente besonders bevorzugt, z.B. im Hinblick auf ihre gute Farbentwicklung zu weiteren Pigmenten.
Insbesondere im Hinblick auf den Farbton sind C.I. Pigment Rot-122 und -209 sowie C.I. Pigment Gelb-1, -3, -16, -17, -74, -120, -128, -151 und -175 besonders bevorzugt.
Ferner sind unter den obigen Pigmenten C.I. Pigment Rot-122 und C.I. Pigment Gelb-1, -74, -120, -151 und -175 besonders bevorzugt, weil sie Nicht-Halogenverbindungen sind und sich auf die Umwelt nur wenig auswirken.
Die Pigmente zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung weisen einen mittleren Partikeldurchmesser von 500 nm oder weniger und vorzugsweise von 200 nm oder weniger auf, und zwar im Hinblick auf die Druckleistung, die Farbeigenschaften der Druckmaterie und deren Wetterbeständigkeit.
Die Untergrenze davon beträgt gewöhnlich 20 nm oder mehr. Liegt diese Untergrenze darunter, kann sich die Wetterbeständigkeit erniedrigen.
Es besteht keine besondere Einschränkung beim Molekulargewicht der Pigmente. Allerdings beträgt, im Hinblick auf die Dispergierbarkeit und weitere Faktoren, das Molekulargewicht gewöhnlich 200 oder mehr, vorzugsweise 300 oder mehr und ganz allgemein 2.000 oder weniger und vorzugsweise 1.500 oder weniger.
(Farbstoff)
Bezüglich des zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Farbstoffs ist es notwendig, einen Farbstoff auszuwählen, der so beschaffen ist, dass er auf dem Pigment mit hoher Adsorbierbarkeit, zumindest ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion, in der zur Verwendung in einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit vorgesehenen Dispersion des Pigments reversibel adsorbiert wird.
Als ein derartiger Farbstoff sind Farbstoffe, deren Gerüststruktur derjenigen des Pigments ähnelt, besonders bevorzugt, da dann die physikalische Adsorption leicht erfolgt. Als Ähnlichkeit der Gerüststruktur sind eine Ähnlichkeit, die aus einer Ringstruktur abgeleitet ist, durch welche eine Planarität in den chemischen Strukturen des Moleküls des Farbstoffs und des Moleküls des Pigments erzeugt wird, und eine Ähnlichkeit anzusehen, die aus der gegenseitigen Stapelung der π-Elektronen im Molekül des Farbstoffs und im Molekül des Pigments oder aus der elektrischen Anziehung von deren funktionellen Gruppen als Kombination zur Erzeugung einer stärkeren physikalischen Adsorption abgeleitet ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Anzahl dissoziativer Gruppen wie von Hydroxy-, Amino- und Carboxylgruppen oder dgl. und von Sulfonsäuregruppen oder dgl. 1 oder mehr bzw. 4 oder weniger pro 1 Molekül Farbstoff beträgt. Des weiteren liegt der Farbstoff vorzugsweise in der Form einer freien Säure vor, die eine dissoziative Gruppe aufweist, die mindestens entweder durch -COOH oder -SO₃H dargestellt ist, und besonders bevorzugt beträgt die Anzahl solcher dissoziativer Gruppen 1 oder mehr bzw. 2 oder weniger pro 1 Molekül Farbstoff.
Weist das Farbstoffmolekül eine solche dissoziative Gruppe nicht auf, ist der Dispergiereffekt des Pigments in einem wässrigen Medium, welcher durch die Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment entwickelt werden sollte, nur schwer zu erhalten. Enthält andererseits der Farbstoff 3 oder mehr durch -COOH oder -SO₃H dargestellte dissoziative Gruppen, lässt sich der Farbstoff leichter im Medium der Aufzeichnungsflüssigkeit auflösen, als dass er auf der Oberfläche des Pigments adsorbiert wird, so dass der Dispergiereffekt, der sich durch die Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment einstellt, nur schwierig zu erhalten ist. Ferner ist die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gewöhnlich neutral bis alkalisch bezüglich ihrer Flüssigkeitseigenschaft, so dass es geeignet ist, dass das Pigment eine anionische Gruppe bis zu einem solchen Ausmaß aufweist, dass das Pigment in einem alkalischen wässrigen Lösungsmittel dissoziiert und eine Affinität zum Wasser zu gewährleisten vermag.
Bezüglich einer entsprechend geeigneten Kombination des Pigments mit dem Farbstoff kann eine verbindliche Aussage nicht getroffen werden, da die Kombination im Hinblick darauf auszuwählen ist, dass sie aus der Ringstruktur zur Erzeugung der Planarität und aus der elektrischen Anziehung, wie oben bereits erwähnt, abgeleitet ist und nicht nur von der Ähnlichkeit des Teilgerüsts zwischen den beiden abhängt. Bei Verwendung von z.B. Chinacridon-Pigmenten werden allerdings Xanthen- oder Anthrachinon-Farbstoffe bevorzugt in entsprechender Kombination verwendet, weil diese Farbstoffe eine Gerüststruktur aufweisen, die einer Gerüststruktur vom aromatischen kondensierten polycyclischen Ring-Typ ähnelt, der sich zur physikalischen Adsorption eignet. Bei Verwendung von Azo-Pigmenten werden Azo-Farbstoffe bevorzugt in entsprechender Kombination verwendet. Wird in ganz spezifischer Weise z.B. ein Pigment mit einem Acetoacetoanilid-Gerüst wie das Pigment Gelb-74 verwendet, wird ein Farbstoff mit dem gleichen Acetoacetoanilid-Gerüst vorzugsweise in Kombination damit verwendet, da das Acetoacetoanilid-Gerüst eine Gerüststruktur darstellt, die sich zur physikalischen Adsorption mit dem Pigment eignet.
In der zur Verwendung in der Aufzeichnungsflüssigkeit in der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Pigmentdispersion wird der durch die Adsorption des Farbstoffs auf der Oberfläche des Pigments erzeugte Dispergiereffekt genutzt, so dass der Farbstoff nicht unbedingt die gleiche Farbe wie die des Pigments aufweist, und die Farbe des Farbstoffs kann in geeigneter Weise so ausgewählt werden, dass die erhaltene Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit die gewünschte Farbe annimmt. Insbesondere um einen Effekt auf den Farbton des Pigments auszuüben, wird ein Farbstoff des gleichen Typs von Farbe wie dem des Pigments in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise von 60 Gew.-% oder mehr, bevorzugter von 70 Gew.-% oder mehr, noch mehr bevorzugt von 80 Gew.-% oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 90 Gew.-% oder mehr und am meisten bevorzugt von 95 Gew.-% oder mehr verwendet.
Hierbei sind, als rote Farbstoffe, Farbstoffe, die einen roten Farbton, angegebenen mit 5RP (rot purpur), bis 2,5YR (gelb rot) im Munsell-Farbtonring, ergeben, bevorzugt. Als gelbe Farbstoffe sind Farbstoffe, die einen gelben Farbton, angegeben mit 5YR (gelb rot), bis 2,5Y (gelb grün) im Munsell-Farbtonring, ergeben, bevorzugt.
Spezifische Arten von Farbstoffen werden ausgewählt, wobei die Pigmente, die mitverwendet werden, einbezogen werden, wie dies bereits oben erwähnt wurde. Spezifische Beispiele der bevorzugten roten und gelben Farbstoffe sind die folgenden. Diese Farbstoffe sind so beschaffen, dass die Anzahl dissoziativer Gruppen wie von -COOH oder -SO₃H 2 oder weniger in der Form der freien Säure pro 1 Molekül Farbstoff beträgt.
Rote Farbstoffe

Xanthen-Farbstoffe: C.I. Säure Rot-51, -87, -91, -92, -94, -95 und -98 und dgl.;
Anthrachinon-Farbstoffe: C.I. Säure Rot-80 und -83, C.I. Säure Violett-34, -39 und -43 und dgl.;
Monoazo-Farbstoffe: C.I. Säure Rot-1, -4, -8, -13, -14, -15, -26, -35 und -37, C.I. Direkt Rot-20 und -51, C.I. Säure Violett-7 und dgl.;
Disazo-Farbstoffe: C.I. Säure Rot-73, -C.I. Direkt Rot-1, -2, -8, -13, -28, -31, -33, -37, -39, -59, -81, -90 und -110 und dgl.,

Gelbe Farbstoffe

Monoazo-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-4, -17, -29, -36, -66 und -99, C.I. Direkt Gelb-27 und -157, C.I. Speise Gelb-3, C.I. Grell Gelb-10, -18 und -57 und dgl.;
Disazo-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-38, -42 und -44, C.I. Direkt Gelb-4, -12 und -132 und dgl.;
Nitro-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-1 und dgl.;
Aminoketon-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-7, C.I. Grell Gelb-23 und dgl.;
Xanthen-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-73 und -74 und dgl.;
Chinolin-Farbstoffe: C.I. Säure Gelb-2 und -5 und dgl.;

Xanthen-Farbstoffe
Anthrachinon-Farbstoffe
Monoazo-Farbstoffe
C.I. Direkt Rot-20
C.I. Direkt Rot-51
C.I. Säure Violett-7
Disazo-Farbstoffe C.I. Säure Rot-73
C.I. Direkt Rot-1
C.I. Direkt Rot-2
C.I. Direkt Rot-8
C.I. Direkt Rot-13
C.I. Direkt Rot-28
C.I. Direkt Rot-31
C.I. Direkt Rot-33
C.I. Direkt Rot-37
C.I. Direkt Rot-39
C.I. Direkt Rot-59
C.I. Direkt Rot-81
C.I. Direkt Rot-90
C.I. Direkt Rot-110
Monoazo-Farbstoffe

Disazo-Farbstoffe C.I. Säure Gelb-38
C.I. Säure Gelb-42
C.I. Säure Gelb-44
C.I. Direkt Gelb-4
C.I. Direkt Gelb-12
C.I. Direkt Gelb-132
Nitro-Farbstoffe C.I. Säure Gelb-1
Aminoketon-Farbstoffe C.I. Säure Gelb-7
C.I. Grell Gelb-23
Xanthen-Farbstoffe
Chinolin-Farbstoffe
Das Molekulargewicht des zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Farbstoffs ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt aber im Hinblick auf die Adsorption an den Pigmenten, die Dispergierbarkeit und auf weitere Faktoren gewöhnlich 200 oder mehr, vorzugsweise 250 oder mehr und ganz allgemein 1.500 oder weniger und vorzugsweise 1.000 oder weniger.
Im Handel verfügbare Pigmente und Farbstoffe enthalten gewöhnlich verschiedene Verunreinigungen, so dass bei deren Verwendung in diesem Zustand diese Verunreinigungen oft eine Beeinträchtigung der charakteristischen Eigenschaften der Aufzeichnungsflüssigkeit, z.B. einen unsauberen Druck unter Ausstoßerniedrigung der Aufzeichnungsflüssigkeit beim Druck mit einem Tintenstrahldrucker sowie nachteilige Auswirkungen auf die Lagerstabilität der Aufzeichnungsflüssigkeit und auf weitere Faktoren, verursachen. Daher ist es erwünscht, dass diese Verunreinigungen von den Pigmenten und Farbstoffen durch eine vorab durchgeführte Reinigung vor deren Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung entfernt werden. Als entsprechende Verunreinigungen, die in den Pigmenten und Farbstoffen enthalten sind, können z.B. Reaktionsreagenzien und Katalysatoren, die in den jeweiligen Herstellprozessen verwendet wurden, aus den Vorrichtungen und dgl. eluierte Materialien sowie weitere Materialien genannt werden. Diese schließen verschiedene Metallkomponenten wie Ca, Mg, Zn, Fe, Cu, Al und Si ein. Als entsprechende Verfahren zur Beseitigung dieser Verunreinigungen können herkömmliche Verfahren zur Anwendung gelangen, wie sie als Reinigungsverfahren für Pigmente und Farbstoffe angewandt werden. Beispielsweise können die Beseitigung von Metallionen durch Anwendung eines Ion-Austauschharzes oder dgl., die Beseitigung anorganischer Ionen durch Anwendung eines Umkehrosmose-Membranverfahrens oder dgl., die Beseitigung unlöslicher Komponenten durch Anwendung einer Membranfilter-Filtration oder dgl. sowie die Beseitigung organischer Verunreinigungen durch Umkristallisation oder dgl. genannt werden. Diese Reinigungsverfahren werden gewöhnlich auch in Kombination angewandt. Nach der Reinigung sind der Gehalt der Verunreinigungen im Pigment und Farbstoff, z.B. der Gehalt an Metallionen in jedem Pigment und Farbstoff, im Normalfall auf ca. 100 ppm verringert.
Die Gesamtmenge des Pigments und Farbstoffs in der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung beträgt gewöhnlich 0,1 % oder mehr, vorzugsweise 0,3 % oder mehr und noch bevorzugter 0,5 % oder mehr, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit. Liegt die Gesamtmenge von Pigment und Farbstoff im Überschuss vor, kann der Fall auftreten, dass sich Probleme bei der Dispersionsstabilität einstellen, so dass die entsprechende Gesamtmenge im Normalfall 15 % oder weniger und vorzugsweise 10 % oder weniger beträgt.
Was das Verhältnis der Gesamtmenge des Farbstoffs zum Pigment betrifft, agglomeriert, wenn die Menge des Farbstoffs zum Pigment zu gering ist, das Pigment und die Dispersionsstabilität erniedrigt sich deutlich, so dass die Menge des Farbstoffs, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Pigments, 2 Gew.-Teile oder mehr, vorzugsweise 3 Gew.-Teile oder mehr, bevorzugter 4 Gew.-Teile oder mehr, noch mehr bevorzugt 5 Gew.-Teile oder mehr und ganz besonders bevorzugt 6 Gew.-Teile oder mehr beträgt. Allerdings wird, bei überschüssiger Menge des Farbstoffs, die aus dem Farbstoff abgeleitete Echtheit des gedruckten Materials signifikant erniedrigt, und die Dispersionsstabilität der Pigmentdispersion neigt ebenfalls zur Erniedrigung, so dass die Anwendung einer überschüssigen Menge des Farbstoffs nicht bevorzugt ist. Daher beträgt die Menge des Farbstoffs gegenüber dem Pigment gewöhnlich 100 Gew.-Teile oder mehr, vorzugsweise 50 Gew.-Teile oder weniger und noch bevorzugter 33 Gew.-Teile oder weniger.
Andererseits besteht, wie oben bereits erwähnt, eine Grenze bei der Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment, so dass sogar bei mit einer bestimmten Konzentration relativ zum Pigment gesteigerter Farbstoffkonzentration die Adsorption des Farbstoffs auf dem Pigment konstant wird. Daher hängt die Menge des Farbstoffs, die relativ zur Menge des Pigments eingesetzt wird, auch von der gesättigten Adsorption ab, so dass bei der Minimalmenge des zu verwendenden Farbstoffs, welche die gesättigte Adsorption zum Pigment mit einer besonderen Konzentration ergibt und als "gesättigte Farbstoffadsorption" definiert ist, die zugefügte Menge des Farbstoffs vorzugsweise so festgelegt wird, dass sie in einem Bereich von 1/10 oder mehr und vorzugsweise von 1/3 oder mehr bis zum 20-Fachen oder weniger vorzugsweise 10-Fachen oder weniger und noch bevorzugter bis zum 5-Fachen oder weniger der gesättigten Farbstoffadsorption fällt. Liegt die Menge des Farbstoffs darunter, erniedrigt sich die Dispersionsstabilität des Pigments deutlich, während bei einer entsprechend höheren Menge des Farbstoffs eine erhöhte Möglichkeit besteht, dass der Farbstoff, der nicht auf dem Pigment adsorbiert wird (nachfolgend ist dieser Farbstoff bezeichnet als "freier Farbstoff"), eine Ausflockung des Pigments verursacht, weshalb die Verwendung des Farbstoffs in einer solchen Menge nicht bevorzugt ist.
(Oberflächenaktive Mittel)
In der vorliegenden Erfindung ist die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit mit ausgezeichneter Dispergierbarkeit und ausgezeichneter Druckleistung und Lagerstabilität durch die Verwendung eines Pigments, eines Farbstoffs mit besonderer Adsorptivität auf dem Pigment und sowohl eines nicht-ionischen als auch eines anionischen oberflächenaktiven Mittels in Kombination erhältlich.
In der vorliegenden Erfindung ist insbesondere durch die Verwendung des nicht-ionischen als auch des anionischen oberflächenaktiven Mittels in Kombination die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit mit ausgezeichneter Dispergierbarkeit und Lagerstabilität erhältlich. Allerdings sind die Details, warum diese ausgezeichneten Effekte erhältlich sind, nicht unbedingt aufgeklärt worden. Jedoch ist die Flüssigkeitseigenschaft der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gewöhnlich alkalisch bis neutral, und bei Verwendung eines wässrigen Medium, das durch Vermischen von Wasser mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel zubereitet wird, wird die Flüssigkeitseigenschaft so eingestellt, dass die Benetzbarkeit der Färbematerialien auf Papier und deren Eindringen in das Papier erhöht und die Feuchtigkeitsrückhalteeigenschaft der Oberfläche einer Druckkopfdüse gesteigert werden und das Leistungsvermögen in der Start-Phase des Druckers beibehalten bleibt. In der vorliegenden Erfindung wird bei der Verwendung eines anionischen und eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels in Kombination davon ausgegangen, dass dadurch in synergistischer Weise ein Beitrag zur Dissoziation im wässrigen Medium und zur Gewährleistung der Affinität für Wasser und der Dispergierbarkeit darin sowie auch zur Gewährleistung der Affinität für organische Lösungsmittel und der Dispergierbarkeit darin geleistet wird.
Die anionischen oberflächenaktiven Mittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind nicht besonders eingeschränkt, es können aber z.B. Fettsäuresalze, Alkylsulfate, Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Alkylsulfosuccinate, Alkyldiphenylethersulfonate, Alkylphosphate, Polyoxyethylenalkylsulfate, Polyoxyethylenalkylarylsulfate, Alkansulfonate, Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensate, Polyoxyethylenalkylphosphate und α-Olefinsulfonate herangezogen und eingesetzt werden. In spezifischer Weise können z.B. Polyoxyethylenstearyl-, Dodecyl- und Dodecylbenzolsulfonat genannt werden.
Unter diesen anionischen oberflächenaktiven Mitteln sind z.B. Alkylsulfate, Polyoxyethylenalkylsulfate, Polyoxyethylenalkylarylsulfate und Alkylbenzolsulfonate bevorzugt.
Die nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel sind nicht besonders eingeschränkt, es können diesbezüglich aber Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenderivate, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitylfettsäureester, Glycerinfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Polyoxyethylenalkylamine genannt werden.
Unter diesen nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln sind z.B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenylether und Polyoxyethylenalkylarylether bevorzugt.
Die oben aufgeführten nicht-ionischen und anionischen oberflächenaktiven Mittel weisen gewöhnlich ein Molekulargewicht von ca. 2.000 oder weniger und vorzugsweise von ca. 1.500 oder weniger auf. Ist das Molekulargewicht übermäßig hoch, wird die Flüssigkeitsviskosität der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit bei Verwendung derartige oberflächenaktiver Mittel gesteigert, weshalb sich deren Ausstoßleistung bei Durchführung der Tintenstrahlaufzeichnung erniedrigen kann.
Das Verhältnis (Gewichtsverhältnis) des anionischen zum nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel hängt von den Flüssigkeitseigenschaften der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit ab, die Menge des anionischen oberflächenaktiven Mittels liegt aber gewöhnlich im Bereich von 1 Gew.-Teil oder mehr, vorzugsweise von 2 Gew.-Teilen oder mehr, bevorzugter von 3 Gew.-Teilen oder mehr, noch mehr bevorzugt von 5 Gew.-Teilen oder mehr und ganz besonders bevorzugt von 10 Gew.-Teilen oder mehr pro 100 Gew.-Teile nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel. Bei Vorliegen einer überschüssigen Menge des anionischen oberflächenaktiven Mittels besteht allerdings die Möglichkeit, dass die Dispersionsstabilität beeinträchtigt wird, so dass die Menge des anionischen oberflächenaktiven Mittels gewöhnlich das 5-Fache oder weniger und vorzugsweise das 2,5-Fache oder weniger der Menge des nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels ausmacht, ausgedrückt in Gew.-Teilen.
Die oberflächenaktiven Mittel sind insgesamt in einem Mengenbereich von 0,01 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise von 0,1 Gew.-% oder mehr und bevorzugter von 0,2 Gew.-% oder mehr bis 5 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 3 Gew.-% oder weniger und noch bevorzugter von 2 Gew.-% oder weniger enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufzeichnungsflüssigkeit.
In der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann, solange das Pigment, der Farbstoff und die oberflächenaktiven Mittel, welche alle zu verwenden sind, in einem Zustand gehalten werden, in welchem der Farbstoff auf dem Pigment adsorbiert ist, wie oben bereits erläutert und dargelegt, und das anionische und das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel gemeinsam vorliegen, wodurch die Effekte der vorliegenden Erfindung wie die Dispersions- und Lagerstabilität erhalten werden, die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit erforderlichenfalls Pigmente, Farbstoffe und oberflächenaktive Mittel enthalten, die sich von den oben angegebenen und genannten Pigmenten, Farbstoffen und oberflächenaktiven Mitteln unterscheiden. Auch in einem solchen Fall ist es bevorzugt, dass das Pigment, der Farbstoff und die oberflächenaktiven Mittel, die den oben genannten Zustand erzeugen, als deren jeweilige Hauptkomponente in der Aufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung und bevorzugter in einer Menge von 70 % oder mehr oder besonders bevorzugt in einer Menge von 80 % oder mehr, bezogen auf die jeweilige Komponente, enthalten sind.
(Verfahren zur Herstellung der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit)
Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist erhältlich, indem man das Pigment, den Farbstoff und/oder eine wässrige Lösung des Farbstoffs und ein wässriges Medium vermischt, das Pigment und den Farbstoff einem ersten Dispergierprozess unterzieht, um eine Dispersion zu erhalten, und man zur erhaltenen Dispersion das nichtionische und das anionische oberflächenaktive Mittel und/oder eine wässrige Lösung dieser oberflächenaktiven Mittel gibt, um einen zweiten Dispergierprozess durchzuführen, wobei das Ganze vorteilhaft und leicht zugänglich und in industriellem Maßstab durchführbar ist.
In spezifischer Weise werden, gemäß der vorliegenden Erfindung, zu allererst das Pigment und der Farbstoff im wässrigen Medium dispergiert (erster Dispergierprozess), worauf diese einem weiteren Dispergierprozess unter Verwendung der oberflächenaktiven Mittel unterzogen werden (zweiter Dispergierprozess), wodurch der Farbstoff auf der Oberfläche des Pigments in stabiler Weise adsorbiert wird, um den Dispergiereffekt des Pigments durch den Farbstoff zu erzielen. Ferner wird ein Teil des Farbstoffs durch oberflächenaktives Mittel mit geeigneter Flüssigkeitseigenschaft für die Aufzeichnungsflüssigkeit ersetzt, wodurch eine Sekundäragglomeration der Dispersion in der Aufzeichnungsflüssigkeit gesteuert werden kann, so dass eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit der ausgezeichneten Dispergierbarkeit und Lagerstabilität erzeugbar ist.
Im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Farbstoff und/oder die wässrige Lösung des Farbstoffs und das wässrige Medium vermischt, um den ersten Dispergierprozess auszuführen, wodurch eine Dispersion, worin ein Farbstoffadsorbiertes Pigment dispergiert ist, erhalten wird.
Die Gesamtmenge des Pigments und des Farbstoffs in der Pigment/Farbstoff-Dispersion beträgt gewöhnlich 1 bis 30 und vorzugsweise 3 bis 20 %, bezogen auf das Gewichtsverhältnis der gesamten Dispersion. Beträgt diese Gesamtmenge weniger als 1 %, kann die Konzentration ungenügend werden, wenn die Dispersion als Aufzeichnungsflüssigkeit zum Einsatz gelangt, während sich, wenn die Gesamtmenge 30 % übersteigt, die Dispersionsstabilität erniedrigen kann, weshalb eine derartige Menge nicht bevorzugt ist.
Als Mühle zur Ausführung des Dispergierprozesses können verschiedene Arten von Mühlen, die gewöhnlich zur Dispergierung von Pigmenten herangezogen werden, in entsprechend geeigneter Weise zur Anwendung gelangen. Die Mühlen sind nicht besonders eingeschränkt. Es können z.B. ein Farb-Schüttler, eine Kugelmühle, Sandmühle, Reibvorrichtung, Perlmühle, Co-Kugelmühle, ein Homomixer, ein Homogenisierer, eine Nasstyp-Stahlmühle und ein Ultraschall-Homogenisierer angewandt werden. Gelangen Medien in der Mühle zum Einsatz, können Perlen aus Glas, Zirkonium- oder Aluminiumoxid, magnetische Perlen und Styrol-Perlen verwendet werden. Diesbezüglich beruht eine bevorzugte Vorschrift für den Dispergierprozess auf einem entsprechenden Verfahren mit Perlen als Medien in einer Mühle, worauf in einem Ultraschall-Homogenisierer dispergiert wird.
Es besteht keine besondere Einschränkung beim Verfahren zum Erhalt der Pigment/Farbstoff-Dispersion mit bevorzugten Partikeldurchmessern. Allerdings können zum Erhalt einer Pigment/Farbstoff-Dispersion mit bevorzugten Partikelgrößen verschiedene Verfahren oder entsprechende technische Vorgehensweisen in Kombination angewandt werden, wie eine Verringerung der Größe der Dispersionsmedien in der Mühle, eine Steigerung der Konzentration des Pigments in der Dispersion, eine Verlängerung der Zeit für den Dispergierprozess, eine Klassierung der Dispersion mit einem Filter oder einem Zentrifugalseparator oder dgl. nach der Dispergierung.
Es sind keine besonderen Vorkehrungen vorgesehen, aber im Fall ungünstiger Phänomene wie einer Viskositätssteigerung der Dispersion oder einer Schäumung der Dispersion, die durch die bei der Dispergierung erzeugte Wärme verursacht werden können, ist es erwünscht, den Dispergierprozess unter Kühlung durchzuführen.
Die Dispersion wird durch Zugabe des oben genannten anionischen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels und/oder einer wässrigen Lösung dieser oberflächenaktiven Mittel zur so zubereiteten Pigment/Farbstoff-Dispersion, so wie sie ist, oder zu einer mit entionisiertem oder reinem Wasser verdünnten Pigment/Farbstoff-Dispersion gebildet, um eine gemischte Flüssigkeit zuzubereiten, worauf diese gemischte Flüssigkeit dem zweiten Dispergierprozess unterzogen wird.
Werden der Farbstoff auf dem Pigment nach der Adsorption oberflächenaktiver Mittel oder eines polymeren Dispergiermittels oder oberflächenaktive Mittel oder polymere Dispergiermittel und der Farbstoff gleichzeitig auf dem Pigment adsorbiert, um dieselben einem Dispergierprozess zu unterziehen, wie dies in herkömmlicher Weise geschieht, ist die Adsorption des Farbstoffs im Vergleich mit der Dispersion erniedrigt, die mit dem oben genannten Verfahren der vorliegenden Erfindung zubereitet ist, und die Partikeldurchmesser sind im Vergleich mit der erfindungsgemäß zubereiteten und hergestellten Dispersion erhöht und die Dispersionsstabilität erniedrigt, so dass das herkömmliche Verfahren nicht bevorzugt ist. Die einschlägigen Gründe dafür sind bisher noch nicht gänzlich aufgeklärt worden, aber es wird davon ausgegangen, dass, wenn das Pigment und das oberflächenaktive Mittel zuerst vermischt werden, letzteres zuerst auf dem Pigment adsorbiert wird, so dass die Adsorption des später zugegebenen Farbstoffs auf dem Pigment gehindert ist und sich daher ein hinreichend guter Dispergiereffekt nicht entwickelt.
Ferner kann, vor einer Dispergierung oberflächenaktiver Mittel in der Pigment/Farbstoff-Dispersion, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel zur Pigment/Farbstoff-Dispersion gegeben werden. Das wasserlösliche organische Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt, es können aber als Beispiele Ethylenglykol, Diethylenglykol und Ethanol genannt werden. Als Mühle für diesen Dispergierprozess können z.B. eine Kugelmühle, Sandmühle, Reibvorrichtung, Perlmühle, Co-Kugelmühle, ein Homomixer, Homogenisierer, Magnetrührer und ein Ultraschall-Homogenisierer eingesetzt werden, obwohl die Mühlen nicht auf diese eingeschränkt sind. In Mühlen unter Verwendung von Medien können Perlen aus Glas, Zirkon- oder Aluminiumoxid, magnetische Perlen und Styrol-Perlen verwendet werden.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung umfasst die oben erhaltene Dispersion, das wässrige Medium und weitere verschiedene Arten von Additiven, die, falls nötig, zugefügt werden.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, nämlich die Tinte, können mit der oben hergestellten und zubereiteten Pigmentdispersion, wie sie ist und das Pigment, den Farbstoff, die oberflächenaktiven Mittel und das wässrige Medium umfasst, oder durch Verdünnen der Pigmentdispersion mit Wasser und anschließendes Vermischen der verdünnten Pigmentdispersion mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel hergestellt werden, wobei weitere Additive damit vermischt werden können. Der Mischvorgang für die Tinte kann beispielsweise mit einem Magnetrührer oder einem Rührer mit herkömmlichen Blättern oder mit einer Hochgeschwindigkeitsmühle, Ultraschall-Mühle, einem Homogenisierer oder dgl. durchgeführt werden, obwohl der Mischvorgang nicht darauf eingeschränkt ist.
Ein geeignetes wässriges Medium zur Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. Das Wasser, das hierbei zu verwenden ist, ist in erwünschter Weise entionisiertes oder reines Wasser in der gleichen Weise wie in dem Medium für die Dispersion, und kein Wasser zum Allgemeingebrauch, das verschiedene Ionen enthält.
Beispiele des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind polyhydrische Alkohole wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Trimethylolpropan, 1,5-Pentandiol, 1,2,6-Hexantriol und Glycerin, polyhydrische Alkoholderivate wie Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Triethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonobutylether und Dipropylenglykolmonobutylether, Stickstoff-haltige Lösungsmittel wie Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, Cyclohexylpyrrolidon, Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin, Alkohole wie Ethanol, Isopropyl-, Butyl- und Benzylalkohol, Schwefel-haltige Lösungsmittel wie Thiodiethanol, Thiodiglycerin, Sulfolan und Dimethylsulfoxid, Propylencarbonat und Ethylencarbonat, obwohl das wasserlösliche organische Lösungsmittel nicht auf diese eingeschränkt ist.
Die Gehaltsmenge des oben genannten Wassers in der Aufzeichnungsflüssigkeit liegt gewöhnlich im Bereich von 30 Gew.-% oder mehr und bevorzugt von 50 Gew.-% oder mehr bis gewöhnlich 95 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 90 Gew.-% oder weniger.
Die Gehaltsmenge des oben genannten wasserlöslichen organischen Lösungsmittels liegt, obwohl nicht besonders darauf eingeschränkt, gewöhnlich im Bereich von 0,1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt von 1 Gew.-% oder mehr und noch bevorzugter von 5 Gew.-% oder mehr bis gewöhnlich 60 Gew.-% oder weniger, bevorzugt 40 Gew.-% oder weniger und besonders bevorzugt 30 Gew.-% oder weniger.
Was insbesondere das Anwendungsverhältnis des oben genannten Wassers zum wasserlöslichen organischen Lösungsmittel anbelangt, ist es bevorzugt, dass die eingesetzte Menge des Wassers die gleiche wie diejenige des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels ist oder mehr bzw. das 19-Fache oder weniger der Menge des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels beträgt, bezogen auf Gew.-Teile.
Als Additive kann jedes geeignete Additiv verwendet werden, das gewöhnlich aus verschiedenen Arten von Additiven, die zur Herstellung von Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten eingesetzt werden, falls nötig, in einem solchen Bereich selektiv ausgewählt wird, der die Stabilität der Dispersion nicht beeinträchtigt. Beispiele dieser Additive sind Oberflächenspannungs-Einstellmittel, pH-Einstellmittel, antiseptische Mittel, Chelat-bildende Mittel, wasserdispergierbare Harze, Leitfähigkeits-Einstellmittel und Anti-Schäumungsmittel, die aber nicht auf diese besonders eingeschränkt sind. Die folgenden sind spezifische Beispiele der Additive.
Das Oberflächenspannungs-Einstellmittel wird hauptsächlich zur Einstellung des Eindringeffekts der Aufzeichnungsflüssigkeit in das Papier herangezogen, und als derartiges Oberflächenspannungs-Einstellmittel werden anionische, kationische und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel und auch polymere oberflächenaktive Mittel eingesetzt.
Als anionisches oberflächenaktives Mittel können z.B. Fettsäuresalze, Alkylsulfate, Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Alkylsulfosuccinate, Alkyldiphenylethersulfonate, Alkylphosphate, Polyoxyethylenalkylsulfate, Polyoxyethylenalkylarylsulfate, Alkansulfonate, Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensate, Polyoxyethylenalkylphosphate und α-Olefinsulfate verwendet werden, obwohl das anionische oberflächenaktive Mittel nicht auf diese besonders eingeschränkt ist.
Als nicht-ionische oberflächenaktive Mittel können z.B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenderivate, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitylfettsäureester, Glycerylfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Polyoxyethylenalkylamine genannt werden, obwohl das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel auf diese nicht besonders eingeschränkt ist.
Als kationische oberflächenaktive Mittel können z.B. Tetraalkylammonium-, Alkylamin-, Benzalkonium-, Alkylpyridinium- und Imidazoliumsalze genannt werden, obwohl das kationische oberflächenaktive Mittel nicht auf diese besonders eingeschränkt ist.
Ferner können oberflächenaktive Mittel vom Silicon-Typ wie Polysiloxanoxyethylen-Addukte, oberflächenaktive Mittel vom Fluor-Typ wie Perfluoralkylcarboxylat, Perfluoralkylsulfonat und Oxyethylenperfluoralkylether und oberflächenaktive Mittel vom Bio-Typ wie Rhamnolipid und Lysolecithin verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bezüglich der oben genannten oberflächenaktiven Mittel bevorzugt, dieselbe Art von oberflächenaktivem Mittel wie diejenigen, die zur Herstellung der Dispersion verwendet wird, im Hinblick auf die Dispersionsstabilität heranzuziehen. In spezifischer Weise ist es bevorzugt, ein oberflächenaktives Mittel zu verwenden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den anionischen und den nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel besteht. Insbesondere ist es noch bevorzugter, oberflächenaktive Mittel mit ähnlicher oder gleicher Struktur zu verwenden.
Die zugefügte Menge dieser oberflächenaktiven Mittel beträgt insgesamt 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 3 Gew.-% und noch bevorzugter 0 bis 2 Gew.-% in der Aufzeichnungsflüssigkeit.
Ein Mehltau-Schutzmittel wird zur Verhinderung des Wachstums von Mehltau und Keimen in der Aufzeichnungsflüssigkeit zugefügt. Es besteht keine besondere Einschränkung beim Mehltau-Schutzmittel, als entsprechende Mittel können z.B. Natriumdehydroacetat und Natriumbenzoat verwendet werden. Diese sind bevorzugt in der Aufzeichnungsflüssigkeit in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% enthalten.
Das Chelat-bildende Mittel wird verwendet, um Metalle in der Aufzeichnungsflüssigkeit zu behindern und ihrer Abscheidung in der Düse vorzubeugen. Für die Chelat-bildenden Mittel bestehen keine besonderen Einschränkungen, es können aber z.B. das Natriumsalz und das Diammoniumsalz von Ethylendiamintetraessigsäure verwendet werden. Diese gelangen in der Aufzeichnungsflüssigkeit in einer Menge von 0,005 bis 0,5 Gew.-% zur Anwendung.
Zur Einstellung des pH-Wertes der Aufzeichnungsflüssigkeit zu deren Stabilisierung oder zum Erhalt stabiler Verhältnisse beim Hindurchleiten der Aufzeichnungsflüssigkeit in der und durch die Aufzeichnungsvorrichtung können ein pH-Einstellmittel wie Natriumhydroxid, Salpetersäure und Ammoniak sowie ein Puffer wie Phosphat angewandt werden. Gewöhnlich wird der pH-Wert der Aufzeichnungsflüssigkeit auf einen Bereich von ca. 6 bis 11 eingestellt.
Ferner kann zur Vorbeugung einer Schaumbildung in der Aufzeichnungsflüssigkeit ein Antischaummittel zugefügt sein.
In der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann ein Wasser-Dispergierharz innerhalb eines solchen Bereiches, bei welchem der entsprechende Einsatz die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt, verwendet werden, um die Fixierleistung der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Papier und die Wasserbeständigkeit eines mit Tinte überzogenen Films zu verbessern. Für das Wasser-Dispergierharz bestehen keine besonderen Einschränkungen, es können aber z.B. ein Polyester-, Polyamid-, Polyurethan-, Epoxi-, Butadien-, Petroleum-, Fluorharz, eine Polyaminosäure, Dextrin, Pectin, Arginin, Glycogen, Chitin, eine Polynucleinsäure, Carboxymethylcellulose, Carboxymethyldextran und wasserlösliche Vinylharze wie Acryl-, Styrolacryl-, Polyvinylalkohol-, Vinylacetat-, Polyvinylpyrrolidon-, Polyvinylamin-, Polyvinylallylamin-, Polyvinylpyridin-, Polyvinyldiallyldimethylammoniumchlorid-Harze genannt werden.
Das Wasser-dispergierbare Harz wird in der Aufzeichnungsflüssigkeit gewöhnlich in einer Menge von 0,1 bis 10 und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-% verwendet.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun noch detaillierter unter Bezug auf Beispiele erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die folgenden Beispiele eingeschränkt, solange die vorliegende Erfindung deren Inhalt und Umfang nicht überschreitet.
Ferner ist in den Beispielen und Vergleichsbeispielen die Prozent-Angabe auf das Gewicht bezogen, wenn nichts Anderes angegeben ist. Die Messung des Partikeldurchmessers der Pigmentdispersionen und die Bewertung von deren Lagerstabilität und der Adsorption der Farbstoffe auf den Pigmenten in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden mit den folgenden Verfahren durchgeführt.
Aus jedem der Farbstoffe, die in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet sind, wurden vor deren Gebrauch unlösliche Komponenten wie anorganische Salze und Metallsalze durch Membranfilter-Filtration oder dgl. und organische Verunreinigungen durch Kristallisation beseitigt, so dass die Gehaltsmenge eines jeden Metallions von Ca, Mg, Zn, Fe, Cu und von Al auf 100 ppm oder weniger herabgesetzt war. Somit wurden die Farbstoffe mit herabgesetzter Gehaltsmenge an Verunreinigungen verwendet.
(1) Partikeldurchmesser
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit wurde mit entionisiertem Wasser 10.000-fach verdünnt, und die Partikeldurchmesser wurden mit einem He-Ne-Laser mittels eines DLS7000 (Otsuka Electronics Co., Ltd.) gemessen, und der Wert des mittleren Partikeldurchmessers wurde im Kumulierverfahren berechnet.
(2) Lagerstabilität
Die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit wurde in einer Kammer bei konstanter Temperatur von 23°C und relativer Feuchte von 50 % 1 Woche lang stehen gelassen, und die Partikeldurchmesser der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit wurden aus einem unteren Teil eines Behältnisses davon entnommen und mit den Partikeldurchmessern der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit verglichen, die unmittelbar nach ihrer Herstellung und Zubereitung vorlag, wodurch deren Lagerstabilität bewertet wurde.
(3) Farbstoffadsorption
Die Messung der Farbstoffadsorption wurde mit dem folgenden Verfahren durchgeführt. In spezifischer Weise wurden bei 23°C 4,1 g Pigment, ausgedrückt als Feststoffgehalt (die Menge des Pigments in der Dispersion), und 0,4 g Farbstoff, ausgedrückt als Feststoffgehalt (die Gesamtmenge des Farbstoffs in der Dispersion), eingewogen und Wasser zugegeben, um das entsprechende Gesamtgewicht auf 50 g einzustellen. Die Mischung wurde einem Dispergierprozess zusammen mit 75 g Zirkoniumoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ in einem Farb-Schüttler (Paint Shaker PC von Asada Iron Works, Co., Ltd., Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang unterzogen, wodurch eine Dispersion erhalten wurde. Die erhaltene Dispersion wurde einer Zentrifugierbehandlung bei Raumtemperatur in einer Inverter Micro Centrifuge 1120 (von Kubota Corporation) bei 14.000 U/min (Zentrifugalkraft: 17.968 × g) 3 h lang unterzogen, wodurch eine Überstandsflüssigkeit erhalten wurde.
Die obige Überstandsflüssigkeit und eine wässrige Farbstofflösung mit der gleichen Konzentration wie der des gesamten Farbstoffs in der obigen Dispersion, d.h. eine wässrige Farbstofflösung von 0,87 Gew.-% (nachfolgend abgekürzt als die wässrige Lösung des Farbstoffs), wurden unter den folgenden Bedingungen mittels einer HPLC-Vorrichtung (Detektor: L-7420-Typ, Pumpe: L-7110-Typ) gemessen, um das Farbstoffadsorptionsverhältnis und die Farbstoffadsorption auf der Grundlage der erhaltenen HPLC-Peakfläche, abgeleitet aus dem Farbstoff gemäß der unten angegebenen Formel, zu ermitteln.
[Messbedingungen für HPLC]

Nachweiswellenlänge: 245 nm
Säule: Inertsil-ODS 5 μm (4,6 mm ∅ × 250 mmL) (GL Sciences Inc.)
Säulentemperatur: 40°C
Eluat: Acetonitril/Wasser (die Konzentration des Acetonitrils ist so eingestellt, dass der Hauptpeak innerhalb einer 60-minütigen Messzeit nachweisbar ist)
Puffer: Tetrabutylammoniumbromid; 1,0 Gew.-%/H₂O Natriumdihydrogenphosphat; 0,25 Gew.-%/H₂O
Fließgeschwindigkeit: 1,0 mL/min
Injektionsmenge: 2,0 μL (unverdünnt)
Chromato-Pack: CR-6A (Shimadzu Corporation)

(4) Drucktest
Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 Bezüglich der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4, wurde eine Tinte in eine Kartusche für schwarze Farbe gefüllt, und es wurde der Druck auf ebenem Papier (Xerox Corporation XX4024) mit einem DeskJet 990Cxi-Drucker (von Hewlett-Packard Development Company) und mit einem BJ-F870- Drucker (von Canon Inc.) durchgeführt, wodurch das Druckvermögen bewertet wurde.
Bewertung:

O:

nahezu keine unbedruckten Kratzstellen

X:

unleserlich wegen heftiger unbedruckter Kratzstellen

Bezüglich der Beispiele 1 bis 4, wurden die eingefüllte Tinte 1 Woche lang in der Kartusche aufbewahrt und dann deren Druckvermögen bewertet.
Bewertung:

O:

der Druck ist sogar nach 1 Woche möglich

X:

der Druck ist nach 1 Woche unmöglich

Beispiele 5 bis 8 und Vergleichsbeispiele 5 bis 9 Bezüglich der Beispiele 5 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 5 bis 9, wurden eine Tinte in eine Kartusche für schwarze Farbe gefüllt und der Druck auf ebenem Papier (Xerox Corporation XX4024) mit einem DeskJet 990Cxi-Drucker (von Hewlett-Packard Development Company) durchgeführt. Die eingefüllte Tinte wurde in der Kartusche 1 Woche lang aufbewahrt, worauf deren Druckvermögen erst dann bewertet wurde.
Bewertung:

Beispiel 1
13,8 g Chinacridon-Rot-Pigment PR-122 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; ECR-187; Paste; Feststoffgehalt: 29,7 %), 4 g 10%ige wässrige Lösung des Xanthen-Farbstoffs AR-51 (C.I. Säure Rot-51: Aldrich Co.) und 32,2 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion betrug 0,07 g/g.
40,9 g des obigen RP-122, 13,5 g der obigen 10%igen wässrigen Lkösung des AR-51 und 95,6 g entionisiertes Wasser wurden eingewogen und in einen 200 mL-Becher gegeben. Der Becher wurde in Eiswasser gestellt, worauf die Mischung darin in einem Ultraschall-Homogenisierer (Nihonseiki Seisakusho Ltd.; US-300T; angewandte Spitzen: 26 mm ∅) 3 min lang dispergiert wurde. Nach Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit auf 20°C wurde die 3-minütige Dispergierung so lange wiederholt, bis die Gesamtdispergierzeit 60 min betrug, wodurch eine Dispersion (a) erhalten wurde.
Sofort nach Zubereitung der Dispersion (a) wurden zu 7,4 g der Dispersion (a) 0,1 g nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel Brij76 (Polyoxyethylen(10)stearylester (Molekulargewicht = 711,04); Aldrich Co.) und 0,1 g anionisches oberflächenaktives Mittel SDS (Dodecylnatriumsulfat (Molekulargewicht = 288,38); Wako Pure Chemical Industries Ltd.) gegeben und die Mischung mit einem Magnetrührer (1.000 U/min) 15 min gerührt und einem Ultraschall-Dispergierprozess 15 min lang unterzogen, wodurch eine Dispersion ((b) erhalten wurde.
Die erhaltene Dispersion (b) wurde zu einer Tinte mit der folgenden Formulierung zubereitet. (Zubereitung der Tinte):

Dispersion (b) 7,6 g

entionisiertes Wasser 4,6 g

Triethylenglykolmonobutylether 2,0 g

Diethylenglykol 1,8 g

Glycerin 2,0 g

Triethanolamin 0,2 g

Harnstoff 1,8 g
Die obigen Komponenten wurden vermischt und mit einem Magnetrührer (1.000 U/min) 15 min lang gerührt und einem Ultraschall-Dispergierprozess 15 min unterzogen. Der pH-Wert der Mischung wurde dann auf 9,6 mit einer wässrigen Lösung von NaOH eingestellt, wodurch eine Tinte erhalten wurde. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Beispiel 2
Mit der Dispersion (a) aus Beispiel 1 wurde eine Dispersion (c) in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel in der Dispersion (b) durch Brij78 (Polyoxyethylen(20)stearylether (Mw = 1151,57); Aldrich Co.) ersetzt wurde.
Mit der erhaltenen Dispersion (c) wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Beispiel 3
4,1 g Chinacridon-Rot-Pigment PR-122 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; ECR-184), 4 g 10%ige wässrige Lösung des Anthrachinon-Farbstoffs AV-43 (C.I. Säure Violett-43: Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) und 41,9 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um eine Dispersion (d) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (d) betrug 0,06 g/g.
Mit der Kombination des obigen PR-122 und des obigen AV-43 wurde eine Dispersion mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie dem für die Dispersion (a) des Beispiels 1 erhalten. Sofort nach Zubereitung der Dispersion wurde mit der Dispersion eine Dispersion mit den gleichen oberflächenaktiven Mitteln und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in der Dispersion (b) des Beispiels 1 erhalten. Mit dieser Dispersion wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Beispiel 4
4,1 g PR-122 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; ECR-184), 4 g 10%ige wässrige Lösung des Xanthen-Farbstoffs AR-87 (C.I. Säure Rot-87: Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) und 41,9 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (e) betrug 0,04 g/g.
Mit der Kombination des obigen PR-122 und des obigen AR-87 wurde eine Dispersion mit den gleichen Zubereitungsverfahren wie dem für die Dispersion (a) aus Beispiel 1 erhalten. Sofort nach Zubereitung der Dispersion wurde mit dieser Dispersion eine Dispersion mit den gleichen oberflächenaktiven Mitteln und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in der Dispersion (b) aus Beispiel 1 erhalten. Mit dieser Dispersion wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und den gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
Mit der Dispersion (a) aus Beispiel 1 wurde eine Dispersion (f) mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die oberflächenaktiven Mittel in der Dispersion (b) gänzlich durch das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel Brij76 ersetzt wurden.
Mit der erhaltenen Dispersion (f) wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
Mit der Dispersion (a) aus Beispiel 1 wurde eine Dispersion (g) mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die oberflächenaktiven Mittel in der Dispersion (b) gänzlich durch das anionische oberflächenaktive Mittel SDS ersetzt wurden.
Mit der erhaltenen Dispersion (g) wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Vergleichsbeispiel 3
4,1 g PR-122 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; ECR-184), 4 g 10%ige wässrige Lösung des Monoazo-Farbstoffs AR-8 (C.I. Säure Rot-8: Sumitomo Chemical Co., Ltd.) und 41,9 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (h) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (h) betrug 0,01 g/g.
Sofort nach Zubereitung der Dispersion (h) wurde mit der Dispersion (h) eine Dispersion (i) mit den gleichen oberflächenaktiven Mitteln und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie für die Dispersion (b) des Beispiels 1 erhalten. Mit der erhaltenen Dispersion (i) wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Unterschiede in der molekularen Gerüststruktur zwischen dem Pigment und dem Farbstoff die Farbstoffadsorption verringerten und deren physikalische Adsorption verschlechterten.
Vergleichsbeispiel 4
4,1 g PR-122 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; ECR-184), 4 g 10%ige wässrige Lösung des roten Farbstoffs (mit der folgenden Formel 1), beschrieben in Beispiel 1 von JP-A-8-218 019, und 41,9 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (j) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (j) betrug 0,01 g/g.
Sofort nach Zubereitung der Dispersion (j) wurde mit der Dispersion (j) eine Dispersion (k) mit den gleichen oberflächenaktiven Mitteln und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie für die Dispersion (b) des Beispiels 1 erhalten. Mit der erhaltenen Dispersion (k) wurde eine Tinte mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Tinte sind in Tabelle 1 und 2 angegeben. (Formel 1)
Tabelle 1: Ergebnisse der Bewertung der Tinten
Tabelle 2: Ergebnisse der Drucktests
Beispiel 5
18,6 g gelbes Monoazo-Pigment C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 4,0 g 10 gew.-%ige Lösung von C.I. Direkt Gelb-132 (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) und 27,2 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einen Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (1) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion betrug 0,05 g/g.
Sofort nach Zubereitung der Dispersion (1) wurden zu 7,4 g der Dispersion (1) 0,1 g nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel Brij76 (Polyoxyethylen(10)stearylether (Molekulargewicht = 711,04); Aldrich Co.) und 0,1 g anionisches oberflächenaktives Mittel SDS (Dodecylnatriumsulfat (Molekulargewicht = 288,38); Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) gegeben und die Mischung mit einem Magnetrührer (1.000 U/min) 15 min lang gerührt und einem Ultraschall-Dispergierprozess 15 min lang unterzogen, wodurch eine Dispersion (m) erhalten wurde.
Die erhaltene Dispersion (m) wurde zu einer Tinte mit der folgenden Formulierung zubereitet. (Zubereitung der Aufzeichnungsflüssigkeit):

Dispersion (m) 7,6 g

entionisiertes Wasser 6,4 g

Triethylenglykolmonobutylether 2,0 g

Diethylenglykol 2,2 g

Glycerin 1,7 g

Triethanolamin 0,1 g
Die obigen Komponenten wurden vermischt und mit einem Magnetrührer (1.000 U/min) 15 min lang gerührt und einem Ultraschall-Dispergierprozess 15 min lang unterzogen. Der pH-wert der Mischung wurde dann auf 9,6 mit einer wässrigen Lösung von NaOH eingestellt, wodurch eine Aufzeichnungsflüssigkeit erhalten wurde. Die Ergebnisse der Bewertung der Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Beispiel 6
18,6 g gelbes Monoazo-Pigment C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 0,4 g C.I. Direkt Gelb-27 (Aldrich Co.; Pulver) und 31 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (n) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion betrug 0,06 g/g.
Mit der erhaltenen Dispersion (n) wurde eine Dispersion (o) durch Zugabe der gleichen oberflächenaktiven Mittel und durch Vermischen der Mischung wie in der Dispersion (m) des Beispiels 5 erhalten.
Mit der erhaltenen Dispersion (o) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und den gleichen Zubereitungsverfahren wie im Beispiel 1 zubereitet. Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Beispiel 7
18,6 g C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 0,4 g C.I. Säure Gelb-36 (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.; Pulver) und 31 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, wodurch eine Dispersion (p) erhalten wurde. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (p) betrug 0,07 g/g.
Mit der erhaltenen Dispersion (p) wurde eine Dispersion (q) durch Zugabe der gleichen oberflächenaktiven Mittel und durch Vermischen der Mischung wie in der Dispersion (m) des Beispiels 5 erhalten.
Mit der erhaltenen Dispersion (q) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und den gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 zubereitet. Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Beispiel 8
18,6 g C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 4 g 10%ige wässrige Lösung von C.I. Säure Gelb-99 (Ciba-Geigy Corp.) und 27,4 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (r) betrug 0,09 g/g.
Mit der erhaltenen Dispersion (r) wurde eine Dispersion (s) durch Zugabe der gleichen oberflächenaktiven Mittel und durch Vermischen der Mischung wie in der Dispersion (m) des Beispiels 5 erhalten.
Mit der erhaltenen Dispersion (s) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 zubereitet. Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 5
Mit der Dispersion (1) des Beispiels 5 wurde eine Dispersion (t) mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die oberflächenaktiven Mittel in der Dispersion (m) des Beispiels 1 gänzlich durch das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel Brij76 ersetzt wurden.
Mit der erhaltenen Dispersion (t) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und den gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 zubereitet. Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 6
Mit der Dispersion (1) des Beispiels 5 wurde eine Dispersion (u) mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die oberflächenaktiven Mittel in der Dispersion (m) des Beispiels 1 gänzlich durch das anionische oberflächenaktive Mittel SDS ersetzt wurden.
Mit der erhaltenen Dispersion (u) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 1 zubereitet. Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 7
18,6 g C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 4 g 10%ige wässrige Lösung von C.I. Säure Gelb-17 (Aldrich Co.) und 27,4 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und dann zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (v) zu erhalten. Die erhaltene Dispersion (v) war so viskos, dass es unmöglich war, die Dispersion von den Zirkonoxid-Perlen abzutrennen, weshalb die Dispersion nur schwierig zu gewinnen war. Die Farbstoffadsorption davon betrug 0,002 g/g. Dieses Ergebnis zeigt, dass wegen der Unterschiede in der molekularen Gerüststruktur zwischen dem Pigment und dem Farbstoff die Farbstoffadsorption ausgesprochen klein war, so dass das Pigment nicht wirkungsvoll dispergiert wurde und das Vorliegen der überschüssigen Menge des freien Farbstoffs die Ausflockung des Pigments verursachen konnte.
Vergleichsbeispiel 8
18,6 g C.I. Pigment Gelb-74 (Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.; Paste; Feststoffgehalt: 22,1 %), 4 g 10%ige wässrige Lösung von C.I. Direkt Gelb-50 (Aldrich Co.) und 27,4 g entionisiertes Wasser wurden vermischt und zusammen mit Zirkonoxid-Perlen von 0,5 mm ∅ als Medien in einem Farb-Schüttler (Asada Iron Works, Co.: Paint Shaker PC, Frequenzzahl: 535 U/min (50 Hz)) 6 h lang dispergiert, um dadurch eine Dispersion (w) zu erhalten. Die Farbstoffadsorption der erhaltenen Dispersion (w) betrug 0,01 g/g.
Sofort nach Zubereitung der Dispersion (w) wurde mit der Dispersion (w) eine Dispersion (x) mit den gleichen oberflächenaktiven Mitteln und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie für die Dispersion (m) des Beispiels 1 erhalten. Mit der Dispersion (x) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 5 erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 9
Mit der Dispersion (1) des Beispiels 5 wurde eine Dispersion (y) mit dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 5 erhalten, mit der Ausnahme, dass die oberflächenaktiven Mittel in der Dispersion (m) des Beispiels 5 gänzlich durch ein polymeres Dispergiermittel Polyethylenglykol (PEG) (Molekulargewicht = 2.000; Sigma-Aldrich Japan Company) ersetzt wurden.
Mit der erhaltenen Dispersion (y) wurde eine Aufzeichnungsflüssigkeit mit den gleichen Additiven und dem gleichen Zubereitungsverfahren wie in Beispiel 5 erhalten.
Die Ergebnisse der Bewertung der erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit sind in Tabelle 3 und 4 angegeben. Tabelle 3: Ergebnisse der Bewertung der Aufzeichnungsflüssigkeiten
Tabelle 4: Ergebnisse der Drucktests
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch Auswahl einer Kombination aus Pigment und Farbstoff mit einer besonderen Adsorptivität auf dem Pigment sowie mit einem nicht-ionischen und einem anionischen oberflächenaktiven Mittel in Kombination der Dispergierprozess zum Zeitpunkt der Zubereitung einer Aufzeichnungsflüssigkeit steuerbar und eine Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit mit ausgezeichneter Dispergierbarkeit und ausgezeichneter Druckleistung und Lagerstabilität erhältlich.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit, umfassend ein wässriges Medium und ein Pigment, einen Farbstoff und ein Tensid, die in dem wässrigen Medium enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass (1) das Pigment und der Farbstoff zumindest teilweise ein Pigment und einen Farbstoff enthalten, der reversibel ohne eine chemische Reaktion darauf adsorbiert ist, (2) der Farbstoff, der reversibel ohne eine chemische Reaktion auf dem Pigment adsorbiert ist, einen Farbstoff umfasst, der eine Farbstoff-Adsorption von 0,02 g/g oder mehr besitzt, die durch die folgende Formel (1) dargestellt wird,
(wobei das Farbstoffadsorptionsverhältnis ein Wert ist, der bestimmt wird durch Hochleistungsflüssig-Chromatographie (HPLC) eines flüssigen Überstandes, der durch Entfernen der festen Bestandteile aus einer unter Verwendung des Pigments (4,1 g) und des Farbstoffs (0,4 g) in Abwesenheit des Tensids hergestellten Dispersion erhalten wird, und einer wässrigen Lösung des Farbstoffs (0,4 g), um die Konzentrationen des Farbstoffs zu bestimmen, und durch Bestimmung der daraus erhaltenen Verhältnisse der Peak-Flächen) und (3) das Tensid, eine Kombination aus einem nicht-ionischen Tensid und einem anionischen Tensid umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment und der Farbstoff, die reversibel ohne eine chemische Reaktion darauf adsorbiert sind, durch Mischen des Pigments und des Farbstoffs in der Weise so erhalten werden, dass sie in Abwesenheit eines Tensids miteinander in Kontakt gebracht werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff, der reversibel ohne eine chemische Reaktion auf dem Pigment adsorbiert ist, einen Farbstoff umfasst, der 1 bis 4 dissoziierbare Gruppen enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff, der reversibel ohne eine chemische Reaktion auf dem Pigment adsorbiert ist, einen Farbstoff umfasst, der 1 bis 2 dissoziierbare Gruppen, dargestellt durch COOH und SO₃H in der Form der freien Säure, umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment, auf dem der Farbstoff ohne eine chemische Reaktion adsorbiert ist, ein rotes Pigment ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment, auf dem der Farbstoff ohne eine chemische Reaktion adsorbiert ist, ein Chinacridonpigment umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff, der reversibel ohne eine chemische Reaktion auf dem Pigment adsorbiert ist, einen roten Farbstoff umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment, auf dem der Farbstoff ohne eine chemische Reaktion adsorbiert ist, ein gelbes Pigment ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment, auf dem der Farbstoff ohne eine chemische Reaktion adsorbiert ist, ein Monoazopigment und/oder ein Diazopigment umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff, der reversibel ohne eine chemische Reaktion auf dem Pigment adsorbiert ist, einen gelben Farbstoff umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pigment mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 500 nm oder kleiner verwendet wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von nicht-ionischem Tensid : anionischem Tensid im Bereich von 1:0,01 bis 1:5 liegt.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-ionische Tensid und das anionische Tensid ein Molekulargewichts-Gewichtsmittel von 2000 oder weniger haben.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis der Gesamtmenge an Pigment Gesamtmenge des Farbstoffs in der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit im Bereich von 1:0,2 zu 1:1 liegt.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit weiterhin ein in Wasser dispergierbares Harz umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der pH der Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit auf 6 bis 11 eingestellt ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Medium ein Lösungsmittelgemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel ist, und dass das Gewichtsverhältnis von Wasser zum wasserlöslichen organischen Lösungsmittel von 95:5 bis 50:50 beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit umfassend ein Pigment, auf dem der Farbstoff reversibel ohne eine chemische Reaktion adsorbiert ist, und einem nichtionischen Tensid und einem anionischen Tensid, die als Tenside coexistieren, gekennzeichnet durch Mischen des Pigments, des Farbstoffes und/oder einer Lösung des Farbstoffes in einem wässrigen Medium und eines wässrigen Mediums, um das Pigment und den Farbstoff einem ersten dispergierenden Verfahren zu unterwerfen, wodurch eine Dispersion erhalten wird, und Zugabe des nicht-ionischen Tensids und des anionischen Tensids zur Dispersion, und/oder einer Lösung dieser Tenside in einem wässrigen Medium, um die Dispersion einem zweiten dispergierenden Verfahren zu unterwerfen.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches wässriges Medium und/oder ein zusätzliches Additiv zur Dispersion nach dem zweiten dispergierenden Verfahren hinzugegeben wird.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche wässrige Medium ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel umfasst, und dass das Gewichtsverhältnis von Wasser wasserlöslichem organischem Lösungsmittel von 95:5 bis 50:50 liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliches Additiv ein Oberflächenspannungs-einstellendes Mittel, ausgewählt aus der Gruppe aus einem nicht-ionischen Tensid und/oder einem anionischen Tensid, hinzugegeben wird.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 19 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-ionische Tensid und/oder das anionische Tensid, welche(s) als zusätzliche(s) Additiv(e) hinzugegeben werden/wird, zumindest eine Tensidart sind/ist, die aus den Tensiden, die im zweiten dispergierenden Verfahren verwendet werden, ausgewählt wird.