DE60220829T2

DE60220829T2 - Tintenzusammensetzung

Info

Publication number: DE60220829T2
Application number: DE60220829T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Suwa-shi KATAOKA; Kazuhide Suwa-shi Kubota; Kazuaki Suwa-shi Watanabe; Kiyohiko Suwa-shi Takemoto
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2022-12-28
Also published as: EP1460112B1; DE60220829D1; WO2003055953A1; US7427641B2; US20040249018A1; CN100412143C; CN1608113A; EP1460112A4; EP1460112A1; ATE365194T1

Description

[Hintergrund der Erfindung]
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung, insbesondere eine wässrige Pigmenttintenzusammensetzung, die zum Drucken auf Spezialpapier für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet werden kann.
Stand der Technik
Die Tintenstrahlaufzeichnung ist ein Druckverfahren, bei dem Tröpfchen einer Tinte versprüht und dann auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. Papier, aufgebracht werden, um einen Ausdruck zu erzeugen. Die in der letzten Zeit erzielten Fortschritte bei der Tintenstrahlaufzeichnung haben es ermöglicht, dass Bilder mit einer Qualität hergestellt werden können, die mindestens so gut wie die Qualität von Bildern ist, die durch Silbersalzphotographie oder durch hochauflösenden Offsetdruck erhalten wurden. Es wurden Tintenstrahlaufzeichnungsmedien mit einem hohen Glanz entwickelt, der vergleichbar mit dem Glanz von photographischen Papieren, Kunstdruckpapieren oder dgl. ist, die bei der Silbersalzphotographie oder beim Offsetdruck verwendet werden, um die Herstellung solch qualitativ hochwertiger Bilder zu ermöglichen. Es wurden hauptsächlich Medien, die eine Tintenempfangsschicht mit einem porösen Pigment, wie z. B. Siliciumoxid, auf einem Substrat, wie z. B. einem Papier oder einem Film, umfassen, als hochglänzende Aufzeichnungsmedien verwendet.
Die Tinten, die zum Aufzeichnen von Buchstaben oder zum Aufzeichnen eines Bildes auf den zuvor genannten hochglänzenden Aufzeichnungsmedien verwendet werden, sind gewöhnlich wässrige Tinten, die Wasser als Hauptbestandteil sowie einen färbenden Bestandteil, eine Harzemulsion und verschiedenste andere Additive, die dem Wasser zugegeben wurden, enthalten. Der färbende Bestandteil kann ein Farbstoff oder ein Pigment sein. Pigmente zeichnen sich durch eine verbesserte Beständigkeit aus, wie z. B. durch eine gute Beständigkeit gegenüber Licht, Gasen, Wasser und Feuchtigkeit, verglichen mit anderen färbenden Bestandteilen. Deshalb wurden in den letzten Jahren insbesondere die Pigmenttinten weiterentwickelt. Es wurden ebenfalls wässrige Pigmenttinten verwendet, die eine Harzemulsion enthalten, die ein besseres Fixieren des Pigments auf einem Aufzeichnungsmedium ermöglicht.
Die Verwendung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Tintenempfangsschicht in Kombination mit einer Pigmenttintenzusammensetzung mit einer Harzemulsion ermöglicht die Herstellung eines Bildes mit einer guten Abriebbeständigkeit und einer guten Kratzbeständigkeit. Genauer gesagt, beim Aufbringen der Tintenzusammensetzung auf dem Aufzeichnungsmedium absorbiert die Tintenempfangsschicht das Lösungsmittel der Tinte, so dass die Pigmentteilchen und die feinen Teilchen des Polymers der Harzemulsion fest an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums anhaften. Der Grund dafür ist folgender. Da die Menge an Lösungsmittel an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verringert wird, nimmt die Dichte der feinen Teilchen des Polymers zu und die feinen Teilchen des Polymers bilden einen Film, der die Pigmentteilchen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums fixiert.
Tintenzusammensetzungen mit einem wasserlöslichen Harz wurden ebenfalls vorgeschlagen. Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 18467/1992 beschreibt z. B. eine wässrige Tinte, die einen spezifischen Ruß und ein wasserlösliches Harz mit einer Säurezahl von nicht weniger als 100 und einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht im Bereich von 3000 bis 7000 in einem wässrigen Medium umfasst. Der Vorteil dieser wässrigen Tinte ist angeblich der, dass keine Niederschläge in der Tinte ausfallen, selbst wenn die Tinte über einen langen Zeitraum hinweg gelagert wird. Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 70254/1995 beschreibt ein wasserlösliches Harz, das beim Neutralisieren eines Copolymers mit einer hohen Säurezahl, erhalten durch Copolymerisieren von 21 bis 99 Gew.% eines ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers mit einem anderen Monomer in Gegenwart von Polyvinylalkohol, erhalten wurde.
Es sind ebenfalls Tintenzusammensetzungen bekannt, zu denen verschiedenste Wachse gegeben wurden, um insbesondere das Fixieren auf einem Aufzeichnungsmedium und die Beständigkeit gegenüber Wasser zu verbessern. Die Offenlegungs schrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 370166/1992 beschreibt z. B. eine wässrige Tintenzusammensetzung, die ein Pigment, Polyvinylpyrrolidon und ein Wachs enthält. Wenn diese wässrige Tintenzusammensetzung verwendet wird, sollte nach dem Bedrucken eines Aufzeichnungsmediums eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt werden, die der Schmelztemperatur oder der Erweichungstemperatur des Wachses entspricht oder die darüber liegt.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Bildern, die mittels Tintenstrahlaufzeichnung hergestellt wurden. Es besteht ebenfalls ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen für die Tintenstrahlaufzeichnung, mit denen qualitativ hochwertige Bilder hergestellt werden können.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden nun heraus, dass sich eine Tintenzusammensetzung mit einem spezifischen alkalilöslichen Copolymer und mindestens einem Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, durch verschiedenste gute Eigenschaften auszeichnet, die für Tintenzusammensetzungen gefordert werden, und dass sich eine solche Tintenzusammensetzung z. B. kontinuierlich versprühen lässt, eine gute Haltbarkeit hat, beständig ist und gute Färbungseigenschaften aufweist, und dass sie zur Erzeugung eines Bildes mit einer hervorragenden Abriebbeständigkeit und Kratzbeständigkeit auf einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere auf einem Spezialpapier, verwendet werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Entdeckung gemacht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Tintenzusammensetzung bereit zu stellen, die sich durch verschiedenste gute Eigenschaften auszeichnet, die für Tintenzusammensetzungen gefordert werden, und die sich z. B. kontinuierlich versprühen lässt, eine gute Haltbarkeit hat, beständig ist und gute Färbungseigenschaften aufweist, und die zur Erzeugung eines Bildes mit einer hervorragenden Abriebbeständigkeit und Kratzbeständigkeit auf einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere auf einem Spezialpapier, verwendet werden kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung, umfassend: ein alkalilösliches Copolymer; Wasser; einen färbenden Bestandteil; und mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, wobei das alkalilösliche Copolymer ein Copolymer mit einer Säurezahl von nicht mehr als 40 ist, hergestellt durch Polymerisieren eines ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers und eines anderen Monomers, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer copolymerisiert werden kann, in Gegenwart einer wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe oder eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels, wobei der pH-Wert des Copolymers durch Zugabe einer anorganischen Base, ausgewählt aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, auf einen Wert eingestellt wurde, bei dem das Copolymer wasserlöslich ist.
[Genaue Beschreibung der Erfindung]
Das alkalilösliche Copolymer
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält ein alkalilösliches Copolymer. Das Copolymer hat eine Säurezahl von nicht mehr als 40 und wurde hergestellt durch Polymerisieren eines ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers und eines anderen Monomers, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer copolymerisiert werden kann, in Gegenwart einer wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe oder eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels, wobei der pH-Wert des Copolymers durch Zugabe einer anorganischen Base, ausgewählt aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, auf einen Wert eingestellt wurde, bei dem das Copolymer wasserlöslich ist.
Die Säurezahl des erfindungsgemäß verwendeten alkalilöslichen Copolymers beträgt nicht mehr als 40 und liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 40, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 40. Wenn die Säurezahl innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, können qualitativ hochwertige Bilder mit einer ausgezeichneten Abriebbeständigkeit und Kratzbeständigkeit erhalten werden. Dieser Effekt wird insbesondere auf Spezialpapieren für die Tintenstrahlaufzeichnung erreicht, die im Folgenden beschrieben werden.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des erfindungsgemäß verwendeten alkalilöslichen Copolymers ist nicht auf bestimmte Molekulargewichte beschränkt. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht beträgt bevorzugt nicht weniger als 8000 und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 9000 bis 100000, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10000 bis 50000. Wenn das Molekulargewicht innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, kann das Harz einfach gehandhabt werden und der zuvor beschriebene Effekt wird insbesondere erzielt. Ein Molekulargewicht von nicht weniger als 8000 ist insbesondere im Hinblick auf die Abriebbeständigkeit bevorzugt.
Die Glasübergangstemperatur des erfindungsgemäß verwendeten alkalilöslichen Copolymers ist nicht auf bestimmte Glasübergangstemperaturen beschränkt. Die Glasübergangstemperatur liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 50°C und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 40°C. Wenn die Glasübergangstemperatur innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, werden Bilder mit einer hervorragenden Biegebeständigkeit erhalten, die problemlos durch eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung transportiert werden können. Selbst wenn die Glasübergangstemperatur des erfindungsgemäß verwendeten alkalilöslichen Copolymers etwas höher liegt, ist die Filmbildungstemperatur der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung gewöhnlich gering.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das alkalilösliche Copolymer in Form eines wasserlöslichen Harzes, in Form einer Harzemulsion oder in Form von feinen Teilchen des Polymers zu der Tintenzusammensetzung gegeben wird.
Das alkalilösliche Copolymer wird zu der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung gewöhnlich in Form einer wässrigen Lösung gegeben. In diesem Fall liegt der Feststoffgehalt der wässrigen Lösung gewöhnlich im Bereich von 1 bis 40 Gew.% und bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 Gew.%. Diese wässrige Lösung kann ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel für eine Tintenzusammensetzung enthalten, das im Folgenden beschrieben wird. Der Feststoffgehalt an alkalilöslichem Copolymer liegt auch dann, wenn es in Form einer Harzemulsion oder in Form von feinen Teilchen des Polymers verwendet wird, gewöhnlich im Bereich von 1 bis 40 Gew.% und bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 Gew.%. Die Harzemulsion kann in Form einer wässrigen Emulsion verwendet werden.
Der pH-Wert des alkalilöslichen Copolymers in Form einer wässrigen Lösung liegt bevorzugt im Bereich von 8 bis 11 und besonders bevorzugt im Bereich von 9 bis 11. Wenn der pH-Wert innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, kann eine Tintenzusammensetzung erhalten werden, die problemlos versprüht werden kann und die sich durch eine hervorragende Dispersionsbeständigkeit auszeichnet.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass der pH-Wert der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dem pH-Wert der wässrigen Lösung des alkaliöslichen Copolymers entspricht.
Die Menge an alkalilöslichem Copolymer, die zu der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung gegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Feststoffgehalt bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Das alkalilösliche Copolymer wird bevorzugt in einer Menge im Bereich von 2 bis 200 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 5 bis 150 Gewichtsteilen und ganz besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 10 bis 100 Gewichtsteilen zugegeben, bezogen auf 100 Gewichtsteile des färbenden Bestandteils.
Das ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomer, das bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Monomere beschränkt, und Beispiele dafür umfassen: ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomere mit einer Carboxygruppe, wie z. B. Acrylsäure oder Methacrylsäure; ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomere mit mehreren Carboxygruppen, wie z. B. Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Butentricarbonsäure; partiell veresterte Monomere von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit mehreren Carboxygruppen, wie z. B. Monobutylfumarat, Monobutylmaleat oder Mono-2-hydroxypropylmaleat; Anhydride von Carbonsäuren mit mehreren Carboxygruppen, wie z. B. Maleinsäureanhydrid oder Citraconsäureanhydrid; und dgl. Diese Monomere können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Monomeren verwendet werden. Ethylenisch ungesättigte Monocarbonsäuren, wie z. B. (Meth)acrylsäure, werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet, wobei Methacrylsäure besonders bevorzugt verwendet wird.
Das andere Monomer, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer co-polymerisiert werden kann und das bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Monomere beschränkt, und Beispiele dafür umfassen: aromatische Vinylmonomere, wie z. B. Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol oder Chlorstyrol; ethylenisch ungesättigte Carbonsäureestermonomere, wie z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, n-Amyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat oder Glycidyl(meth)acrylat; ethylenisch ungesättigte Nitrilmonomere, wie z. B. (Meth)acrylnitril; ethylenisch ungesättigte Glycidylethermonomere, wie z. B. Allylglycidylether; ethylenisch ungesättigte Amidmonomere, wie z. B. (Meth)acrylamid, N-Methylol(meth)acrylamid oder N-Butoxymethyl(meth)acrylamid; konjugierte Dienmonomere, wie z. B. 1,3-Butadien, Isopren, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien oder 1,3-Pentadien; und Vinylcarboxylate, wie z. B. Vinylacetat. Diese Monomere können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Monomeren verwendet werden. Ethylenisch ungesättigte Carbonsäureestermonomere werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet, wobei Methylmethacrylat und Ethylacrylat im Hinblick auf die Beständigkeit der erhaltenen Bilder gegenüber Licht und den Glanz der erhaltenen Bilder besonders bevorzugt verwendet werden.
Das Verhältnis von ethylenisch ungesättigtem Carbonsäuremonomer zu dem anderen Monomer kann geeignet gewählt werden. Da sich die Menge an verwendetem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer jedoch deutlich auf die Säurezahl des alkalilöslichen Copolymers auswirkt, wird das Verhältnis so gewählt, dass die Säurezahl nicht mehr als 40 beträgt.
Das alkalilösliche Copolymer kann hergestellt werden, indem das zuvor beschriebene Monomergemisch in Gegenwart einer wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe oder eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels polymerisiert wird.
Wenn eine wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet wird, ist es bevorzugt, dass diese Verbindung, zusammen mit dem Monomergemisch, in einem wässrigen Medium polymerisiert wird. Die gesamte Menge an wasserlöslicher Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und Monomergemisch kann in den Reaktor eingebracht werden, bevor mit der Polymerisation begonnen wird. Es kann aber auch ein Verfahren angewandt werden, bei dem ein Teil dieser Bestandteile vor Beginn der Polymerisation in den Reaktor eingebracht wird, und der restliche Teil wird dann portionsweise oder kontinuierlich nach Beginn der Polymerisation zugegeben. Wenn die Zugabe portionsweise oder kontinuierlich erfolgt, kann die Zugabegeschwindigkeit kontinuierlich sein oder in Abhängigkeit von dem Fortschritt der Polymerisation variiert werden.
Die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und das Monomergemisch können getrennt voneinander zugegeben werden, oder die wasserlösliche Polymerverbindung und das Monomergemisch können zusammen vorab mit Wasser vermischt werden, wobei eine Dispersion erhalten wird, die dann zugegeben wird. Wenn die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und die Monomere getrennt voneinander zugegeben werden, ist es bevorzugt, dass der Beginn der Zugabe dieser Bestandteile im wesentlichen zeitgleich erfolgt. Wenn das Monomergemisch in einer großen Menge zugegeben wird, bevor mit der Zugabe der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe begonnen wurde, besteht die Gefahr, dass sich Agglomerate bilden. Wenn andererseits die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe in einer großen Menge zugegeben wird, bevor mit der Zugabe der Monomere begonnen wurde, besteht die Gefahr, dass die Viskosität des Polymerisationssystems ansteigt oder dass Agglomerate gebildet werden. Um diese Nachteile zu vermeiden ist es bevorzugt, dass die Zugabe der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und die Zugabe des Monomergemisches im wesentlichen zeitgleich beendet werden, obwohl die Zugabe der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und die Zugabe des Monomergemisches nicht zeitgleich beendet werden müssen.
Im Hinblick auf eine gleichförmige Kettenverteilung des ethylenisch ungesättigten Säuremonomers in einer Polymerkette des alkalilöslichen Copolymers ist es bevorzugt, dass die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe und das Monomergemisch zusammen vorab mit Wasser vermischt werden, wobei eine Dispersion erhalten wird, und die erhaltene Dispersion dann nach Beginn der Polymerisation in den Reaktor eingebracht wird.
Die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist bevorzugt eine wasserlösliche Polymerverbindung mit 5 bis 25 alkoholischen Hydroxygruppen pro einem Molekulargewicht von 1000. Spezifische Beispiele für solche Polymerverbindungen umfassen: Vinylalkoholpolymere, wie z. B. Polyvinylalkohol oder verschiedenste modifizierte Produkte davon; Verseifungsprodukte eines Copolymers aus Vinylacetat und Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäureanhydrid; Cellulosederivate, wie z. B. Alkylcellulosen, Hydroxyalkylcellulosen oder Alkylhydroxyalkylcellulosen; Stärkederivate, wie z. B. Alkylstärken, Carboxymethylstärken oder Stärkeoxide; Akaziengummi und Tragantgummi; und Polyalkylenglycole. Vinylalkoholpolymere werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet, da entsprechende Produkte mit einer konstanten Qualität handelsüblich erhältlich sind.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe ist nicht auf bestimmte Molekulargewichte beschränkt. Das Molekulargewicht liegt gewöhnlich im Bereich von 1000 bis 500000. Es ist bevorzugt, dass das Molekulargewicht der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe im Bereich von 2000 bis 300000 liegt. Wenn das Molekulargewicht der wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, wird die Dispersion gut stabilisiert und die Viskosität während der Polymerisation wird in einem geeigneten Bereich gehalten.
Die Menge an wasserlöslicher Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe liegt gewöhnlich im Bereich von 0,05 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Monomere. Es ist bevorzugt, dass die Menge an wasserlöslicher Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe im Bereich von 1 Gew.% bis 10 Gewichtsteilen liegt. Wenn die Menge an wasserlöslicher Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, wird die Dispersion gut stabilisiert. In diesem Fall kann die Bildung von Agglomeraten verhindert werden und die Viskosität während der Polymerisation wird in einem geeigneten Bereich gehalten.
Wenn die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe verwendet wird, ist es nicht erforderlich, dass zusätzlich ein gewöhnlich bei einer Emulsionspolymerisation verwendetes oberflächenaktives Mittel verwendet wird. Wenn die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe jedoch in Kombination mit einem oberflächenaktiven Mittel verwendet wird, beträgt die Menge an zugegebenem oberflächenaktiven Mittel bevorzugt weniger als 0,05 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Monomere, die bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass die Verwendung einer überschüssigen Menge an oberflächenaktivem Mittel vermieden wird, da sonst die Gefahr besteht, dass die Beständigkeit der Bilder gegenüber Wasser verschlechtert wird.
Das alkalilösliche Copolymer kann hergestellt werden, indem das ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomer mit dem anderen Monomer, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer copolymerisiert werden kann, in Gegenwart eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels polymerisiert wird, wobei bevorzugt eine Emulsionspolymerisation durchgeführt wird.
Das copolymerisierbare oberflächenaktive Mittel, das entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein oberflächenaktives Mittel, das eine polymerisierbare Vinylgruppe oder mehrere polymerisierbare Vinylgruppen pro Molekül enthält. Spezifische Beispiele für oberflächenaktive Mittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen: anionische polymerisierbare oberflächenaktive Mittel, wie z. B. Natriumpropenyl-2-ethylhexylsulfosuccinat, (Meth)acrylsäurepolyoxyethylensulfat, Ammoniumpolyoxyethylenalkylpropenylethersulfate oder (Meth)acrylsäurepolyoxyethylenesterphosphate; und nichtionische polymerisierbare oberflächenaktive Mittel, wie z. B. Polyoxyethylenalkylbenzolether(meth)acrylate oder Polyoxyethylenalkylether(meth)acrylate. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass Ammoniumpolyoxyethylenalkylpropenylethersulfate als copolymerisierbare oberflächenaktive Mittel verwendet werden, da in diesem Fall die Monomere gut in der Dispersion emulgiert werden können und gut miteinander copolymerisiert werden können.
Die Menge an copolymerisierbarem oberflächenaktiven Mittel liegt gewöhnlich im Bereich von 0,01 bis 5,0 Gewichtsteilen, bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 3,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Monomere, die bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet werden. Wenn die Menge an copolymerisierbarem oberflächenaktiven Mittel innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches liegt, können die Bildung einer großen Menge an Koagulaten und eine Schaumbildung während der Polymerisation verhindert werden, so dass das alkalilösliche Copolymer problemlos hergestellt werden kann.
Wenn das alkalilösliche Copolymer in Gegenwart eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels hergestellt wird, ist es bevorzugt, dass kein nichtpolymerisierbares oberflächenaktives Mittel verwendet wird. Wenn jedoch ein nichtpolymerisierbares oberflächenaktives Mittel in Kombination mit dem copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittel verwendet wird, beträgt die Menge an zugegebenem nichtpolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittel gewöhnlich weniger als 0,05 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der gesamten Monomere, die bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass die Verwendung einer überschüssigen Menge des oberflächenaktiven Mittels vermieden wird, da sonst die Gefahr besteht, dass die Beständigkeit der Bilder gegenüber Wasser verschlechtert wird.
Der Polymerisationsinitiator, der bei der Polymerisationsreaktion verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Polymerisationsinitiatoren beschränkt. Spezifische Beispiele dafür umfassen: anorganische Peroxide, wie z. B. Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Kaliumperphosphat oder Wasserstoffperoxid; organische Peroxide, wie z. B. Diisopropylbenzolhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, t-Butylhydroperoxid, 1,1,3,3-Tetramethylbutylhydroperoxid, Di-t-butylperoxid, Isobutyrylperoxid oder Benzoylperoxid; und Azoverbindungen, wie z. B. Azobisisobutyronitril, Azobis-2,4-dimethylvaleronitril oder Methylazobisisobutyrat. Diese Polymerisationsinitiatoren können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Polymerisations initiatoren verwendet werden. Persulfate, wie z. B. Kaliumpersulfat oder Ammoniumpersulfat, werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet.
Die Menge an verwendetem Polymerisationsinitiator hängt von der Art des Polymerisationsinitiators ab. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Menge an Polymerisationsinitiator im Bereich von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 4 Gewichtsteilen liegt, bezogen auf 100 Gewichtsteile des gesamten Monomergemisches, das bei der Herstellung der wässrigen Dispersion des alkalilöslichen Copolymers verwendet wird.
Diese Polymerisationsinitiatoren können in Kombination mit einem Reduktionsmittel ebenfalls als Redoxpolymerisationsinitiatoren verwendet werden. Das Reduktionsmittel, das in diesem Fall verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Reduktionsmittel beschränkt, und spezifische Beispiele dafür umfassen: Verbindungen mit einem Metallion in reduziertem Zustand, wie z. B. Eisen(II)sulfat oder Kupfer(I)naphthalat; Sulfonsäureverbindungen, wie z. B. Natriummethansulfonat; Aminverbindungen, wie z. B. Dimethylanilin; und dgl. Diese Reduktionsmittel können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Reduktionsmitteln verwendet werden. Die Menge an verwendetem Reduktionsmittel hängt von der Art des Reduktionsmittels ab. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Menge an Reduktionsmittel im Bereich von 0,03 bis 10 Gewichtsteilen liegt, bezogen auf einen Gewichtsteil des Polymerisationsinitiators.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann während der Polymerisation ein Kettenübertragungsmittel verwendet werden, um das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des alkalilöslichen Copolymers zu steuern. Beispiele für die Kettenübertragungsmittel umfassen: Mercaptane, wie z. B. t-Dodecylmercaptan oder n-Dodecylmercaptan; ein α-Methylstyroldimer; Sulfide, wie z. B. Dimethylxanthogendisulfid oder Diisopropylxanthogendisulfid; Nitrilverbindungen, wie z. B. 2-Methyl-3-butinnitril oder 3-Pentennitril; Thioglycolate, wie z. B. Methylthioglycolat, Propylthioglycolat oder Octylthioglycolat; β-Mercaptopropionate, wie z. B. Methyl-β-mercaptopropionat oder Octyl-β-mercaptopropionat; und dgl. Diese Kettenübertragungsmittel können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Kettenübertragungsmitteln verwendet werden. Thioglycolate werden erfindungs gemäß bevorzugt als Kettenübertragungsmittel verwendet, wobei Octylthioglycolat besonders bevorzugt verwendet wird.
Wenn ein Kettenübertragungsmittel verwendet wird, liegt die zugegebene Menge an Kettenübertragungsmittel im Hinblick auf die Viskosität nach dem Neutralisieren sowie im Hinblick auf die Steuerung des Molekulargewichts gewöhnlich im Bereich von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen und bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 4 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Monomere, die bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers verwendet werden. Das Verfahren zum Zugeben des Kettenübertragungsmittels ist nicht auf bestimmte Verfahren beschränkt. Die gesamte Menge an Kettenübertragungsmittel kann mit einem Mal zugegeben werden, oder das Kettenübertragungsmittel kann portionsweise oder kontinuierlich zu dem Polymerisationssystem gegeben werden.
Die Polymerisationstemperatur bei der Herstellung des alkalilöslichen Copolymers liegt gewöhnlich im Bereich von 0 bis 100°C und bevorzugt im Bereich von 30 bis 90°C. Die Umwandlung während der Polymerisation beträgt gewöhnlich nicht weniger als 90 Gew.% und bevorzugt nicht weniger als 95 Gew.%.
Der Neutralisationsgrad (das molare Äquivalent an anorganischer Base bezogen auf das molare Äquivalent an ethylenisch ungesättigtem Carbonsäuremonomer) des Neutralisationsproduktes des alkalilöslichen Copolymers ist nicht auf bestimmte Neutralisationsgrade beschränkt. Der Neutralisationsgrad beträgt jedoch gewöhnlich nicht weniger als 70% und bevorzugt nicht weniger als 95%.
Die anorganischen Basen, die zum Neutralisieren des alkalilöslichen Copolymers verwendet werden können, sind nicht auf bestimmte Basen beschränkt. Beispiele dafür umfassen: Alkalimetallhydroxide, wie z. B. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid; und Erdalkalimetallhydroxide, wie z. B. Calciumhydroxid oder Magnesiumhydroxid. Diese anorganischen Basen können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen anorganischen Basen verwendet werden. Natriumhydroxid wird erfindungsgemäß bevorzugt als anorganische Base verwendet. Wenn die zuvor beschriebenen Metallbasen verwendet werden, wird eine haltbare Tintenzusammensetzung (deren pH-Wert z. B. im Laufe der Zeit konstant bleibt) erhalten, die problemlos versprüht werden kann.
Von den zuvor beschriebenen alkalilöslichen Copolymeren sind solche bevorzugt, die durch Polymerisation in Gegenwart einer wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe erhalten wurden, da die Harzzusammensetzung, deren pH-Wert eingestellt wurde, über einen langen Zeitraum hinweg gelagert werden kann, ohne dass sich die Viskosität verändert, und eine hervorragende Halbtonreproduktion ermöglicht.
Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Gewichtsverhältnis von alkalilöslichem Copolymer zu dem mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wachsen, Mitteln zum Einstellen der Viskosität und Feuchthaltemitteln, der im Folgenden beschrieben wird, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3 : 1. Die untere Grenze dieses Gewichtsverhältnisses beträgt besonders bevorzugt 0,6, und die obere Grenze dieses Gewichtsverhältnisses beträgt besonders bevorzugt 2.
Das Wachs
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein Wachs enthaften. Dieses Wachs kann ein Wachs sein, das in Wasser löslich oder kaum löslich ist. Beispiele für wasserlösliche Wachse umfassen Wachse mit einer hydrophilen Gruppe, wie z. B. einer Hydroxy-, Carboxy-, Ethylenoxy- oder Amingruppe, und die Wachse, die in Wasser kaum löslich sind, werden bevorzugt in Form einer Wachsemulsion verwendet. Spezifische Beispiele für die Wachse umfassen pflanzliche und tierische Wachse, wie z. B. Carnaubawachs, Candelillawachs, Bienenwachs, Reiswachs und Lanolin, Erdölwachse, wie z. B. Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Polyethylenwachs, Polyethylenoxidwachs und Petrolactam, Mineralwachse, wie z. B. Montanwachs oder Ozokerit, synthetische Wachse, wie z. B. Kohlenstoffwachs, Hoechst-Wachs, Polyethylenwachs und Stearamid, Emulsionen von Wachsen von natürlichen oder synthetischen Wachsen, wie z. B. α-Olefin-Maleinsäure-Copolymeren, und gemischte Wachse. Diese Wachse können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Wachsen verwendet werden. Beispiele für bevorzugte Wachse umfassen Polyalkylenwachse, insbesondere Polyethylenwachse. Emulsionen von Polyalkylenwachsen werden besonders bevorzugt, und Emulsionen von Polyethylenwachsen wer den ganz besonders bevorzugt. Latexmaterialien, Kolloidlösungen, Suspensionen und dgl. können ebenfalls verwendet werden.
Handelsüblich erhältliche Wachse können ebenfalls verwendet werden, und spezifische Beispiele dafür umfassen AQUACER 498 (ein Paraffinwachs, Schmelzpunkt 58°C, Feststoffgehalt 50%, hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.), AQUACER 535 (ein gemischtes Wachs, Schmelzpunkt 95°C, Feststoffgehalt 30%, hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.) und CERAFLOUR 990 (ein Polyethylenwachs, Schmelzpunkt 105°C, hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.).
Die Menge an Wachs in der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Wachs eine Harzemulsion enthalten. Wenn das alkalilösliche Copolymer in Form einer Harzemulsion zugegeben wird, wird eine Emulsion eines anderen Typs eines Harzbestandteils zugegeben.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist diese Harzemulsion bevorzugt eine Polyalkylenemulsion, besonders bevorzugt eine Polyethylenemulsion oder eine Polypropylenemulsion.
Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt eine Emulsion eines Polyalkylens verwendet, das mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid modifiziert wurde.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das Polyalkylenharz in Form einer Emulsion unter Anwendung eines bekannten Verfahrens verwendet werden.
Die Menge an Harzemulsion in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 2 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 1 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Beispiele für die Polyalkylenemulsionen, die erfindungsgemäß bevorzugt verwendet werden, umfassen Emulsionen von Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit mittlerer Dichte, Polyethylen mit geringer Dichte, Polypropylen, Polybuten, Poly-4-methylpenten-1, Ethylen-α-Olefin-Copolymeren, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren (EPDM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Butylkautschuk, Butadienkautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymeren mit einer geringen Kristallinität, Propylen-Buten-Copolymeren und Ethylen-Vinylester-Copolymeren. Diese Emulsionen können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Emulsionen verwendet werden.
Das mittlere Molekulargewicht des Harzbestandteils in der Polyalkylenemulsion liegt gewöhnlich im Bereich von 1000 bis 50000 und bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000.
Diese Polyalkylenharze können durch thermisches Zersetzen eines Polyalkylens mit einem hohen Molekulargewicht, das die gleichen sich wiederholenden Einheiten enthält, oder durch gewöhnliche Telomerisation (Homo- oder Copolymerisation eines α-Olefins) erhalten werden. Ein Polyalkylenharz, das durch thermisches Zersetzen eines Polyolefins mit einem hohen Molekulargewicht erhalten wurde, wird im Hinblick auf den hohen Gehalt an endständigen Doppelbindungen bevorzugt verwendet. Der Gehalt an Doppelbindungen in dem Polyalkylenharz ist nicht auf bestimmte Gehalte beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Gehalt nicht weniger als 0,5 pro 1000 Kohlenstoffatomen beträgt.
Beispiele für die ungesättigten Carbonsäuren oder Anhydride davon, die erfindungsgemäß zum Modifizieren verwendet werden können, umfassen: Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Zimtsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Fumarsäure und dgl.; und ungesättigte Carbonsäureanhydride, wie z. B. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid und Citraconsäureanhydrid. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid werden besonders bevorzugt verwendet.
Das Modifizieren des Polyalkylens mit der ungesättigten Carbonsäure oder einem Anhydrid davon kann unter Anwendung eines bekannten Verfahrens erfolgen, wie z. B. unter Anwendung eines Verfahrens, bei dem die Umsetzung unter dem Einfluss von Wärme durchgeführt wird oder bei dem die Umsetzung in Gegenwart eines organischen Peroxids durchgeführt wird. Das Polyalkylen wird gewöhnlich bei 120 bis 220°C geschmolzen oder gelöst, z. B. in einer inerten Gasatmosphäre, in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels, wie z. B. eines aromatischen und/oder chlorierten Lösungsmittels, und in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Katalysators, der Radikale erzeugt (wie z. B. eines Peroxids, wie z. B. Di-t-butylperoxid, t-Butylhydroperoxid, Dicumylperoxid, Benzoylperoxid oder t-Butylperoxidbenzoat; oder eines Azonitrils, wie z. B. Azobisisobutyronitril, Azobisisovaleronitril oder Azobisisopropionitril), um die ungesättigte Carbonsäure oder ein Anhydrid davon mit dem Polyalkylen umzusetzen. Der Gewichtsanteil der Einheiten aus der ungesättigten Carbonsäure oder dem Anhydrid davon kann geeignet gewählt werden. Dieser Anteil liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 Gew.%.
Das Mittel zum Einstellen der Viskosität
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein Mittel zum Einstellen der Viskosität enthalten, und spezifische Beispiele für bevorzugte Mittel zum Einstellen der Viskosität umfassen verschiedenste synthetische polymerartige Verdickungsmittel (d. h., synthetische polymerartige Mittel zum Einstellen der Viskosität). Ein spezifisches Beispiel für ein bevorzugtes synthetisches polymerartiges Mittel zum Einstellen der Viskosität ist ein Polymer, hergestellt durch Polymerisieren eines Gemisches, umfassend (a) Methacrylsäure, (b) einen Methacrylsäureester und (c) einen Vinylester einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure. Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 23180/1980 (US-Patent Nr. 4226754) beschreibt z. B. ein Polymer, hergestellt durch Polymerisieren eines Gemisches, umfassend:

(a) 15 bis 40 Gew.% (bevorzugt 20 bis 35 Gew.%) Methacrylsäure,
(b) 5 bis 70 Gew.% (bevorzugt 10 bis 50 Gew.%) mindestens eines Methacrylsäureesters, dargestellt durch die allgemeine Formel (I) CH₂C(CH₃)C(O)OR (I) worin R eine gegebenenfalls (bevorzugt mit einer Hydroxygruppe) substituierte gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen (bevorzugt mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen) (bevorzugt eine Alkylgruppe) ist, und
(c) 5 bis 80 Gew.% (bevorzugt 20 bis 60 Gew.%) eines Polymers, umfassend Einheiten, abgeleitet von mindestens einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit 2 bis 11 Kohlenstoffatomen (bevorzugt mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen), und Einheiten, abgeleitet von einer Vinylverbindung. Dieses Polymer wird erfindungsgemäß bevorzugt verwendet.

Beispiele für die Methacrylsäureester (b) umfassen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, n-Amylmethacrylat, sek-Amylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Ethylhexylmethacrylat, Crotylmethacrylat, Cinnamylmethacrylat, Oleylmethacrylat, Ricinoleylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat und Hydroxypropylmethacrylat. Methylmethacrylat ist bevorzugt.
Beispiele für die Vinylester einer aliphatischen Carbonsäure umfassen Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutylat, tert-Vinylbutylat, Vinylcaprylat, Vinylstearat, Vinyllaurat und Vinyloleat. Vinylacetat ist bevorzugt.
Das Polymer zum Einstellen der Viskosität enthält eine ausreichende Anzahl an Carbonsäuregruppen, und das Polymer wird mit einer wasserlöslichen Base neutralisiert und wasserlöslich gemacht. Aus diesem Grund wird das Polymer zum Einstellen der Viskosität auch "in einem alkalischen Medium quellbares oder lösliches Verdickungsmittel" genannt. Das Mittel zum Einstellen der Viskosität kann ein handelsüblich erhältliches Produkt sein, wie z. B. RHEOLATE 350 (Handelsname) von Rheox International Inc. (U.S.A.).
Es gibt ebenfalls Polymere zum Einstellen der Viskosität, hergestellt durch Einbringen einer hydrophoben Gruppe in die Polymerhauptkette eines in einem alkalischen Medium quellbaren oder löslichen Verdickungsmittels. Das US-Patent Nr. 4384096 beschreibt z. B. ein polymeres Reaktionsprodukt aus einem α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, einem nichtionischen Vinylmonomer und 1 bis 30% eines spezifischen oberflächenaktiven Mittels vom Vinylester-Typ [z. B. ein Alkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethylacrylat mit einer endständigen C₈-C₁₆-Alkylphenyl gruppe]. Das US-Patent Nr. 4138381 beschreibt ein Reaktionsprodukt aus einer ungesättigten Carbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, einem Alkylacrylat oder einem Alkylmethacrylat und einem Ester mit einer Alkylphenylgruppe (in der der Alkylrest 8 bis 20 Kohlenstoffatome enthält). Diese polymeren Mittel zum Einstellen der Viskosität können ebenfalls in der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Ein Mittel zum Einstellen der Viskosität auf der Basis einer Emulsion eines Acrylcopolymers, hergestellt durch Emulsionspolymerisation eines Gemisches, umfassend Acrylsäure oder Methacrylsäure, ein Alkylacrylat oder ein Alkylmethacrylat, einen ethoxylierten Ester von Acrylsäure oder Methacrylsäure, der eine hydrophobe Gruppe enthält, und ein polyethylenisch ungesättigtes Monomer (siehe z. B. das Europäische Patent Nr. 13836), kann ebenfalls in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung verwendet werden. Ein Produkt, hergestellt durch Zugeben eines oberflächenaktiven Mittels vom Alkylpolyethylenoxyether-Typ zu einem Assoziationspolymer mit einer Polyacrylamidhauptkette (siehe "Proceedings of the ACS Division of Polymeric Materials", Band 57, Seiten 476–481 (1987)), kann ebenfalls in der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Ein Copolymer, das ein Reaktionsprodukt aus verschiedensten Monomeren, umfassend Methacrylsäure, Ethylacrylat, ein copolymerisierbares ethylenisch ungesättigtes Monomer und eine geringe Menge eines polyethylenisch ungesättigten Monomers (siehe z. B. US-Patent Nr. 4421902), ist, kann ebenfalls in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung verwendet werden.
In den letzten Jahren wurde bekannt, dass ein wasserlösliches Copolymer, das kein Erdöl enthält, verwendet werden kann, um die Viskosität eines Systems einzustellen (siehe z. B. US-Patent Nr. 4668410). Das Polymer, das in dem US-Patent Nr. 4668410 beschrieben wird, ist ein Reaktionsprodukt aus sechs Bestandteilen. Die Bestandteile umfassen Methacrylsäure, einen Methacrylsäureester oder einen Acrylsäureester eines Alkohols, einen Vinylester und ein oberflächenaktives Mittel auf der Basis eines ungesättigten Esters. Wenn dieses Polymer teilweise oder vollständig neutralisiert wird, wird es wasserlöslich oder es kann in kolloidaler Form in Wasser dispergiert werden, so dass es als Verdickungsmittel verwendet werden kann. Ein ähnliches Copolymer, hergestellt durch Kondensieren eines mehrwertigen Alkohols an ein monoethylenisch ungesättigtes Monoisocyanat, ist ebenfalls bekannt (siehe z. B. US-Patent (reissue) Nr. 33008) und z. B. von Rheox International Inc. (U.S.A.) unter den Handelsnamen RHEOLATE 210 und RHEOLATE 216 handelsüblich erhältlich.
Ein Mittel zum Einstellen der Viskosität für eine wässrige Zusammensetzung (siehe Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 225618/1996), hergestellt durch Umsetzen mindestens eines α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen (wie z. B. Acrylsäure oder Methacrylsäure) (15 bis 80 Gew.%), mindestens eines copolymerisierbaren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Vinylmonomers (wie z. B. Ethylacrylat, Vinylacetat oder Methylmethacrylat) (15 bis 85 Gew.%) und eines hydrophoben Phenolmonomers, d. h., eines nichtionischen Poly(alkylenoxy)vinylmonomers mit einer endständigen Aralkyl-substituierten phenolischen hydrophoben Gruppe (0,5 bis 25 Gew.%), kann ebenfalls in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung verwendet werden.
Diese Mittel zum Einstellen der Viskosität können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen Mitteln zum Einstellen der Viskosität verwendet werden.
Der Gehalt des Mittels zum Einstellen der Viskosität liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Das Feuchthaltemittel
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein Feuchthaltemittel enthalten. Spezifische Beispiele für die Feuchthaltemittel umfassen mehrwertige Alkohole, Saccharide und tertiäre Amine. Mehrwertige Alkohole oder Gemische von mehrwertigen Alkoholen und Sacchariden werden besonders bevorzugt verwendet.
Die Zugabe dieser Feuchthaltemittel führt dazu, dass der Wassergehalt der Tintenzusammensetzung im wesentlichen konstant bleibt, was dazu führt, dass das Pigment keine Koagulate bildet und die Viskosität der Tintenzusammensetzung nicht ansteigt, wenn die Tintenzusammensetzung über einen langen Zeitraum hinweg gelagert wird. Mit anderen Worten, er wird eine Tintenzusammensetzung mit einer hervorragenden Haltbarkeit erhalten. Es wird eine Tintenzusammensetzung erhalten, deren Fließverhalten über einen langen Zeitraum hinweg konstant bleibt und in der sich Niederschläge, die gebildet wurden, wieder auflösen, selber wenn die Tintenzusammensetzung offen gelagert wird, d.h., wenn sie bei Raumtemperatur offen gelagert wird und mit der Luft in Kontakt kommt. Die Zugabe eines Feuchthaltemittels führt ebenfalls dazu, dass die Tintenzusammensetzung die Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes während des Druckens oder nach einer Unterbrechung des Druckens nicht verstopft, so dass die Tintenzusammensetzung haltbar ist und problemlos versprüht werden kann.
Beispiele für die mehrwertigen Alkohole umfassen Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Pentamethylenglycol, Trimethylenglycol, 2-Buten-1,4-diol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, Glycerin, Dipropylenglycol, Tetraethylenglycol und Triethylenglycol. Glycerin ist bevorzugt. Mehrwertige Alkohole mit einem Siedepunkt von 200°C oder darüber werden besonders bevorzugt verwendet.
Spezifische Beispiele für die Saccharide umfassen Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide (einschließlich Trisacchariden und Tetrasacchariden) und Polysaccharide, und Beispiele für bevorzugte Saccharide umfassen Glucose, Mannose, Fructose, Ribose, Xylose, Arabinose, Galactose, Aldonsäure, Glucit, Sorbit, Maltose, Cellobiose, Lactose, Sucrose und Trehalose. Spezifische Beispiele für die Polysaccharide umfassen Maltotriose, Isomaltotriose, Panose, Maltotetraose und Maltopentaose. Beispiele für Derivate dieser Saccharide umfassen reduzierende Zucker der zuvor genannten Saccharide (wie z. B. Zuckeralkohole der allgemeinen Formel HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH, worin n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 5 ist), oxidierte Zucker (wie z. B. Aldonsäure oder Uronsäure), Aminosäuren und Thiozucker. Zuckeralkohole sind besonders bevorzugt, und spezifische Beispiele dafür umfassen Maltit, Sorbit und Panit. Handelsüblich erhältliche Produkte, wie z. B. HS-300 und HS-500 (hergestellt von HAYASHIBARA SHOJI, INC Group Corporation), können ebenfalls verwendet werden.
Die zugegebene Menge an Saccharid liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Spezifische Beispiele für die tertiären Amine umfassen Trimethylamin, Triethylamin, Triethanolamin, Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Triisopropenolamin, Butyldiethanolamin, 1-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und 2-Pyrrolidon. Diese tertiären Amine können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen tertiären Aminen verwendet werden.
Die zugegebene Menge an tertiärem Amin liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst, wie zuvor beschrieben wurde, mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel. Von diesen drei Bestandteilen können zwei oder mehrere in Kombination miteinander zu der Tinte gegeben werden.
Der färbende Bestandteil
Der färbende Bestandteil, der entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht auf bestimmte färbende Bestandteile beschränkt. Es können z. B. wasserlösliche Farbstoffe oder Pigmente, die nicht in Wasser löslich sind, verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass wasserunlösliche Pigmente verwendet werden, da sich die in diesem Fall erhaltenen Ausdrucke durch eine hervorragende Bilddichte auszeichnen und beständig gegenüber Licht und Wasser sind.
Die Pigmente, die erfindungsgemäß verwendet werden können, können anorganische Pigmente oder organische Pigmente sein. Beispiele für die anorganischen Pigmente, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen, zusätzlich zu Titanoxid und Eisenoxid, Ruße, die unter Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens, wie z. B. eines Kontaktverfahrens, eines Ofenverfahrens oder eines thermi schen Verfahrens, erhalten wurden. Beispiele für die organischen Pigmente, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Azopigmente (einschließlich Azolackpigmenten, unlöslichen Azopigmenten, kondensierten Azopigmenten und Chelatazopigmenten), polycyclische Verbindungen (wie z. B. Phthalocyanin-, Perylen-, Perinon-, Anthrachinon-, Chinacridon-, Dioxazin-, Thioindigo-, Isoindolinon- oder Chinophthalonpigmente), Chelatpigmente vom Farbstoff-Typ (wie z. B. basische Chelatpigmente vom Farbstoff-Typ oder sauer Chelatpigmente vom Farbstoff-Typ), Nitropigmente, Nitrosopigmente und Anilinschwarz.
Beispiele für die Ruße, die erfindungsgemäß insbesondere für schwarze Tinten verwendet werden können, umfassen: Rußmaterialien, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation, wie z. B. Nr. 2300, Nr. 900, HCF 88, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA 7, MA 8, MA 100 und Nr. 2200 B; Rußmaterialien, hergestellt von Columbian Carbon Co., Ltd., wie z. B. Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000, Raven 3500, Raven 1255 und Raven 700; Rußmaterialien, hergestellt von Cabot Corporation, wie z. B. Regal 400 R, Regal 330 R, Regal 660 R, Mogul L, Monarch 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300 und Monarch 1400; und Rußmaterialien, hergestellt von Degussa, wie z. B. Color Black FW 1, Color Black FW 2, Color Black FW 2 V, Color Black FW 18, Color Black FW 200, Color Black S 150, Color Black S 160, Color Black S 170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140 U, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4 A und Special Black 4.
Beispiele für die Pigmente, die in gelben Tinten verwendet werden können, umfassen C.I. Pigment Yellow 1, C.I. Pigment Yellow 2, C.I. Pigment Yellow 3, C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14 C, C.I. Pigment Yellow 16, C.I. Pigment Yellow 17, C.I. Pigment Yellow 73, C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 75, C.I. Pigment Yellow 83, C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 95, C.I. Pigment Yellow 97, C.I. Pigment Yellow 98, C.I. Pigment Yellow 114, C.I. Pigment Yellow 128, C.I. Pigment Yellow 129, C.I. Pigment Yellow 151 und C.I. Pigment Yellow 154.
Beispiele für die Pigmente, die in magentafarbenen Tinten verwendet werden können, umfassen C.I. Pigment Red 5, C.I. Pigment Red 7, C.I. Pigment Red 12, C.I. Pigment Red 48 (Ca), C.I. Pigment Red 48 (Mn), C.I. Pigment Red 57 (Ca), C.I. Pigment Red 57 : 1, C.I. Pigment Red 112, C.I. Pigment Red 123, C.I. Pigment Red 168, C.I. Pigment Red 184, C.I. Pigment Red 202 und C.I. Pigment Violet 19.
Beispiele für die Pigmente, die in cyanfarbenen Tinten verwendet werden können, umfassen C.I. Pigment Blue 1, C.I. Pigment Blue 2, C.I. Pigment Blue 3, C.I. Pigment Blue 15 : 3, C.I. Pigment Blue 15 : 34, C.I. Pigment Blue 16, C.I. Pigment Blue 22, C.I. Pigment Blue 60, C.I. Vat Blue 4 und C.I. Vat Blue 60.
Der Teilchendurchmesser des Pigments, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Teilchendurchmesser beschränkt. Der Teilchendurchmesser des Pigments beträgt jedoch bevorzugt nicht mehr als 10 μm, besonders bevorzugt nicht mehr als 1 μm und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 0,1 μm.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass diese Pigmente in Form einer Pigmentdispersion, hergestellt durch Dispergieren der Pigmente in einem wässrigen Medium unter Verwendung eines Dispergiermittels, zu der Tinte gegeben werden. Die Dispergiermittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind nicht auf bestimmte Dispergiermittel beschränkt. Es können Dispergiermittel, die gewöhnlich bei der Herstellung von Pigmentdispersionen verwendet werden, verwendet werden, wie z. B. polymere Dispergiermittel oder oberflächenaktive Mittel. Beispiele für die oberflächenaktiven Mittel, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen verschiedenste anionische oberflächenaktive Mittel, nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, kationische oberflächenaktive Mittel und amphotere oberflächenaktive Mittel, die im Folgenden beschrieben werden.
Beispiele für bevorzugte polymere Dispergiermittel umfassen natürliche Polymere, und spezifische Beispiele dafür umfassen: Proteine, wie z. B. Leim, Gelatine, Casein oder Albumin; natürliche Kautschukmaterialien, wie z. B. Akaziengummi oder Tragantgummi; Glucoside, wie z. B. Saponin; Alginsäure und Alginsäurederivate, wie z. B. Propylenglycolalginat, Triethanolaminalginat oder Ammoniumalginat; und Cellulosederivate, wie z. B. Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose oder Ethylhydroxycellulose.
Zusätzliche Beispiele für bevorzugte polymere Dispergiermittel umfassen synthetische Polymere, und Beispiele dafür umfassen: Polyvinylalkohole; Polyvinylpyrrolidone; Acrylharze, wie z. B. Polyacrylsäure, Acrylsäure-Acrylnitril-Copolymere, Kaliumacrylat-Acrylnitril-Copolymere, Vinylacetat-Acrylsäureester-Copolymere oder Acrylsäure-Acrylsäureester-Copolymere; Styrol-Acrylharze, wie z. B. Styrol-Acrylsäure-Copolymere, Styrol-Methacrylsäure-Copolymere, Styrol-Methacrylsäure-Acrylsäureester-Copolymere, Styrol-α-Methylstyrol-Acrylsäure-Copolymere oder Styrol-α-Methylstyrol-Acrylsäure-Acrylsäureester-Copolymere; Styrol-Maleinsäure-Copolymere; Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere; Vinylnaphthalin-Acrylsäure-Copolymere; Vinylnaphthalin-Maleinsäure-Copolymere; Vinylacetat-Copolymere, wie z. B. Vinylacetat-Ethylen-Copolymere, Vinylacetat-Fettsäure-Vinylethylen-Copolymere, Vinylacetat-Maleinsäureester-Copolymere, Vinylacetat-Crotonsäure-Copolymere oder Vinylacetat-Acrylsäure-Copolymere; und Salze der zuvor genannten Polymere.
Ein Copolymer aus einem Monomer mit einer hydrophoben Gruppe und einem Monomer mit einer hydrophilen Gruppe, und ein Polymer aus einem Monomer mit sowohl einer hydrophoben Gruppe als auch einer hydrophilen Gruppe in der Molekülstruktur werden besonders bevorzugt verwendet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Pigment verwendet, dessen Oberfläche oxidiert wurde. In diesem Fall muss das zuvor beschriebene Dispergiermittel nicht verwendet werden. Die Oxidation kann unter Anwendung eines bekannten Verfahrens erfolgen. Bei der Oxidation kann eine hydrophile Gruppe, wie z. B. eine Carbonylgruppe, eine Carboxygruppe, eine Hydroxygruppe oder eine Sulfongruppe, an die Oberfläche des Pigments gebunden werden. Die zuvor beschriebenen Pigmente, einschließlich Ruß, können als Pigmente verwendet werden.
Wasser und andere Lösungsmittel
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält Wasser als Lösungsmittel, sie kann jedoch auch weiterhin ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthalten.
Beispiele für die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel umfassen Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, Isobutanol, n-Pentanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Pentamethylenglycol, Trimethylenglycol, 2-Butin-1,4-diol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, 2-Pyrrolidon, Glycerin, Tripropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylglycol, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycol, Triethylenglycolmonomethylether, Tetraethylenglycol, Triethylenglycol, Diethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonoethylether und Diethylenglycolmonomethylether.
Der Gehalt an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung kann geeignet gewählt werden. Die Menge an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Tintenzusammensetzung ein Mittel enthalten, das das Eindringen der Tintenzusammensetzung in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt. Beispiele für die Mittel, die das Eindringen der Tintenzusammensetzung in ein Aufzeichnungsmedium unterstützen und die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen oberflächenaktive Mittel vom Acetylenglycol-Typ, oberflächenaktive Mittel vom Acetylenalkohol-Typ, Glycolether, 1,2-Alkandiole und oberflächenaktive Polysiloxane.
Beispiele für die oberflächenaktive Mittel vom Acetylenglycol-Typ umfassen 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol, 3,6-Dimethyl-4-octin-3,6-diol, 3,5-Dimethyl-1-hexin-3-ol und 2,4-Dimethyl-5-hexin-3-ol. Das oberflächenaktive Mittel vom Acetylenglycol-Typ kann auch ein handelsüblich erhältliches Produkt sein, und Beispiele dafür umfassen OLFINE E 1010, OLFINE STG und OLFINE Y (Handelsnamen; hergestellt von Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), sowie Surfynol 61, Surfynol 104, Surfynol 82, Surfynol 465, Surfynol 485 und Surfynol TG (Handelsnamen; hergestellt von Air Products and Chemicals Inc.).
Der Gehalt an oberflächenaktivem Mittel vom Acetylenglycol-Typ liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 5 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Beispiele für die Glycolether umfassen niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Triethylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonobutylether und Tripropylenglycolmonomethylether. Wenn Triethylenglycolmonobutylether verwendet wird, werden Aufzeichnungen mit einer besonders guten Qualität erhalten.
Der Gehalt an Glycolether liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Das 1,2-Alkandiol ist bevorzugt ein 1,2-C_1-8-Alkyldiol, besonders bevorzugt ein 1,2-C_1-6-Alkyldiol und ganz besonders bevorzugt 1,2-Hexandiol. Der Gehalt an 1,2-Alkyldiol liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Handelsüblich erhältliche oberflächenaktive Polysiloxane können ebenfalls verwendet werden, und Beispiele dafür umfassen BYK 347 und BYK 348 (hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.).
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann einen mehrwertigen Alkohol, ein Saccharid, ein tertiäres Amin oder ein Alginsäurederivat enthalten. Beispiele für die mehrwertigen Alkohole, die Saccharide und die tertiären Amine umfassen die Materialien, die zuvor in Zusammenhang mit dem Feuchthaltemittel beschrieben wurden. In diesem Fall können der mehrwertige Alkohol und dgl. als Bestandteile verwendet werden, die eine andere Funktion erfüllen als die eines Feuchthaltemittels.
Beispiele für bevorzugte Alginsäurederivate umfassen Alkalimetallsalze (wie z. B. ein Natriumsalz oder ein Kaliumsalz) von Alginsäure, organische Salze (wie z. B. ein Triethanolaminsalz) von Alginsäure und ein Ammoniumsalz von Alginsäure. Die Menge an Alginsäurederivat, die zu der Tintenzusammensetzung gegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.%.
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann, falls erforderlich, mindestens ein weiteres Additiv enthalten, wie z. B. ein Konservierungsmittel, ein Fungizid oder ein Antioxidationsmittel vom Phosphorsäure-Typ.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann unter Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens hergestellt werden, wie z. B. durch Dispergieren und Vermischen der zuvor beschriebenen Bestandteile unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens. Ein bevorzugtes Verfahren wird im Folgenden beschrieben. Das Pigment, das polymere Dispergiermittel und entionisiertes Wasser werden zuerst in einer geeigneten Dispergiervorrichtung (wie z. B. einer Kugelmühle, einer Sandmühle, einem Attritor, einer Walzenmühle, einer Rührwerkmühle, einem Henschel-Mischer, einer Kolloidmühle, einem Ultraschallhomogenisator, einer Strahlmühle oder einer Mahlvorrichtung (angmill)) miteinander vermischt, wobei eine homogene Pigmentdispersion erhalten wird. Dann werden ein alkalilösliches Copolymer (das in Form einer wässrigen Lösung vorliegen kann), ein Wachs, entionisiertes Wasser und gegebenenfalls ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, ein Konservierungsmittel, ein Fungizid und dgl. bei Raumtemperatur intensiv miteinander vermischt, wobei ein Lösungsmittel für die Tinte erhalten wird. Dann wird die wie zuvor beschrieben hergestellte Pigmentdispersion langsam tropfenweise zu dem Lösungsmittel für die Tinte gegeben, während das Gemisch unter Verwendung einer geeigneten Dispergiervorrichtung gerührt wird, und dann wird das Gemisch intensiv gerührt. Danach werden grobe Teilchen und Fremdstoffe, die die Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes verstopfen könnten, mittels Filtration entfernt, wobei die gewünschte Tintenzusammensetzung erhalten wird.
Aufzeichnungsverfahren und Aufzeichnungsmedien
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bei Aufzeichnungsverfahren verwendet, bei denen eine Tintenzusammensetzung verwendet wird. Beispiele für die Aufzeichnungsverfahren, bei denen eine Tintenzusammensetzung verwendet wird, umfassen die Tintenstrahlaufzeichnung und Verfahren, bei denen Schreibutensilien, wie z. B. ein Füllfederhalter, verwendet werden. Die Tintenzusammensetzung kann als wässrige Tinte für den Tiefdruck oder als wässrige Tinte für den Flexodruck verwendet werden, sie ist aber insbesondere als wässrige Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung geeignet. Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann aber auch als wässrige Anstrichfarbe verwendet werden. Erfindungsgemäß ist es ganz besonders bevorzugt, dass die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsverfahren, insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, bei dem die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung verwendet wird.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahrens wird ein Aufzeichnungsmedium verwendet, das so beschaffen ist, dass mindestens ein Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem alkalilöslichen Copolymer, einem Pigment, einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im wesentlichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, während die anderen Bestandteile, wie z. B. das Wasser, das in der Tinte enthalten ist, oder das organische Lösungsmittel, das in der Tinte enthalten sein kann, in dem Aufzeichnungsmedium absorbiert werden. Beispiele für solche Aufzeichnungsmedien umfassen ein Aufzeichnungsmedium mit Poren an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, deren mittlerer Porendurchmesser kleiner als der mittlere Teilchendurchmesser des Pigments ist, und ein Aufzeichnungsmedium mit einer Tintenempfangsschicht mit Poren an der Oberfäche der Tintenempfangsschicht, deren mittlerer Porendurchmesser kleiner als der mittlere Teilchendurchmesser des Pigments ist.
Ein Beispiel für die zuvor genannten Aufzeichnungsmedien ist ein Aufzeichnungsmedium, das eine Tintenempfangsschicht mit einem porösen Pigment umfasst, die auf ei nem Substrat aufgebracht ist. Die Tintenempfangsschicht kann die oberste Schicht des Aufzeichnungsmediums sein, oder sie kann eine Zwischenschicht sein, auf der z. B. eine Glanzschicht aufgebracht wurde. Die Tintenempfangsschichten können in sogenannte "absorbierende Tintenempfangsschichten" (die auch als "Tintenempfangsschichten mit Poren bzw. Hohlräumen" bezeichnet werden), die ein poröses Pigment und ein Bindemittelharz enthalten, und in sogenannte "quellende Tintenempfangsschichten", die Casein, einen modifizierten Polyvinylalkohol (PVA), Gelatine, ein modifiziertes Urethan oder ein anderes Harz enthalten, unterteilt werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung können beide Typen verwendet werden.
Beispiele für die porösen Pigmente, die in der absorbierenden Tintenempfangsschicht enthalten sein können, umfassen Siliciumoxidpigmente, hergestellt z. B. unter Anwendung eines Ausfällungsverfahrens, eines Gelverfahrens oder eines Dampfphasenverfahrens, Aluminiumoxidhydrate, wie z. B. Pseudoböhmit, Siliciumoxid/Aluminiumoxid-Hybridsole, Smektit-Tonmineralien, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Kaolin, weißen Ton, Talk, Magnesiumsilikat und Calciumsilikat. Diese porösen Pigmente können einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren verschiedenen porösen Pigmenten verwendet werden.
Das Bindemittelharz, das in der absorbierenden Tintenempfangsschicht enthalten sein kann, ist nicht auf bestimmte Bindemittelharze beschränkt, vorausgesetzt, dass das Bindemittelharz eine Verbindung ist, die als Bindemittelharz wirkt und die die Festigkeit der Tintenempfangsschicht erhöht, und Beispiele dafür umfassen Polyvinylalkohol, Silanolmodifizierten Polyvinylalkohol, Vinylacetat, Stärke, Cellulosederivate, wie z. B. Carboxymethylcellulose, Casein, Gelatine, Latexmaterialien mit einem Copolymer eines konjugierten Diens, wie z. B. ein Latex eines Styrol-Butadien-Copolymers, Latexmaterialien mit einem Vinylcopolymer, wie z. B. ein Latex eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, und Latexmaterialien mit einem Acrylcopolymer, wie z. B. ein Latex eines Acrylpolymers oder eines Methacrylpolymers.
Die Tintenempfangsschicht kann, falls erforderlich, verschiedenste Additive enthalten, wie z. B. Fixiermittel, Aufheller, Mittel, die die Beständigkeit gegenüber Wasser verbessern, Fungizide, Konservierungsmittel, Dispergiermittel, oberflächenaktive Mittel, Verdickungsmittel, Mittel zum Einstellen des pH-Wertes, Mittel zum Verhindern einer Schaumbildung bzw. Entschäumungsmittel, und/oder Mittel, die Wasser zurückhalten.
Beispiele für die Substrate, auf denen die Tintenempfangsschicht aufgebracht werden kann, umfassen Papiere (einschließlich geleimter Papiere); mit einem Harz beschichtete Papiere, wie z. B. Papiere, die mit Polyethylen, Polypropylen, einem Polyester oder dgl. beschichtet sind; Barytpapier; Filme aus einem thermoplastischen Harz, wie z. B. Polyethylenterephthalat-, Polyethylen- oder Polypropylenfilme; synthetische Papiere; und Folien aus synthetischen Fasern.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Aufzeichnungsmedium ein Substrat und eine Tintenempfangsschicht, die als oberste Schicht auf dem Substrat aufgebracht ist. Das Substrat und die Tintenempfangsschicht haben bevorzugt die folgenden physikalischen Eigenschaften.
Das Substrat ist bevorzugt Papier (das einen Holzzellstoff enthält), und das Flächengewicht des Papiers liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 350 g/m² und besonders bevorzugt im Bereich von 180 bis 260 g/m². Die Dicke des Substrats liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 400 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 180 bis 260 μm. Im Hinblick auf die Absorption der Tinte, die Beständigkeit der erhaltenen Ausdrucke und dgl. ist es bevorzugt, dass die Tintenempfangsschicht 50 bis 60 Gew.%, bezogen auf den Feststoffgehalt bezogen auf das Gewicht der gesamten Tintenempfangsschicht, Silicagel, hergestellt unter Anwendung eines Nassverfahrens, als poröses Pigment und 30 bis 40 Gew.%, bezogen auf den Feststoffgehalt bezogen auf das Gewicht der gesamten Tintenempfangsschicht, Polyvinylalkohol als Bindemittelharz enthält. Im Hinblick auf die Absorption der Tinte ist es bevorzugt, dass die Tintenempfangsschicht in einer Menge im Bereich von 5 bis 50 g/m², bezogen auf den Feststoffgehalt, aufgebracht wird. Die Dicke der Tintenempfangsschicht liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 μm.
Die Aufzeichnungsmedien, auf denen die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, sind bevorzugt solche mit Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von nicht mehr als 50 nm und besonders bevorzugt mit einem mittleren Porendurchmesser von nicht mehr als 30 nm an der Oberfläche der Auf zeichnungsmedien (insbesondere an der Oberfläche einer Tintenempfangsschicht). Wenn der mittlere Porendurchmesser größer als 300 nm ist, dringt das Pigment in die Tintenempfangsschicht ein, so dass es die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums nicht ausreichend färben kann.
[Beispiele]
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer beschrieben, die die Erfindung jedoch nicht beschränken. Die Prozentangaben und die Teilangaben in den Beispielen sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben. Die Säurezahl der alkalilöslichen Copolymere, die in den folgenden Beispielen hergestellt wurden, wurde entsprechend der Norm JIS (Japanese Industrial Standards) K 0070 bestimmt.
Beispiel A
Herstellung des alkalilöslichen Copolymers A
Ethylmethacrylat (60 Teile), 36 Teile Methylmethacrylat, 4 Teile Methacrylsäure, 3 Teile Octylthioglycolat als Mittel zum Einstellen des Molekulargewichts, 1 Teil Polyvinylalkohol und 280 Teile entionisiertes Wasser wurden unter Rühren miteinander vermischt, wobei eine Dispersion eines Monomergemisches erhalten wurde.
Entionisiertes Wasser (130 Teile) und 2 Teile Kaliumpersulfat wurden in einen anderen Reaktor mit einem Rührer gegeben. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt, und dann wurde die wie zuvor beschrieben hergestellte Dispersion des Monomergemisches kontinuierlich über einen Zeitraum von 4 Stunden zugegeben, um die Polymerisation durchzuführen. Nach Beendigung der kontinuierlichen Zugabe wurde 30 Minuten lang eine Nachreaktion bei 80°C durchgeführt. Die Umwandlung bei der Polymerisation betrug nicht weniger als 99%.
Dann wurde eine wässrige 10%ige Natriumhydroxidlösung in einer Menge, bezogen auf die Menge an Natriumhydroxid, die äquimolar der Menge der zugegebenen Methacrylsäure war, in den Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde weiterhin 1 Stunde lang auf 80°C erwärmt. Dann wurde eine geeignete Menge an entionisiertem Wasser in den Reaktor gegeben, wobei ein alkalilösliches Copolymer A mit einem Feststoffgehalt von 15% erhalten wurde. Das alkalilösliche Copolymer A hatte eine Säurezahl von 30.
Herstellung der Tinten
Ein Pigment, ein Dispergiermittel und Wasser wurden miteinander vermischt, und das Gemisch wurde dann zusammen mit Glaskügelchen [Durchmesser: 1,7 mm; Menge: das 1,5-fache (bezogen auf das Gewicht) mehr als das Gemisch] 2 Stunden lang in einer Sandmühle (hergestellt von Yasukawa Seisakusho) dispergiert. Danach wurden die Glaskügelchen entfernt, wobei eine Pigmentdispersion erhalten wurde.
Getrennt davon wurden ein Lösungsmittel und ein Wachs oder eine Harzemulsion, d. h., Tintenbestandteile, die zusätzlich zu dem Pigment und dem Dispergiermittel verwendet wurden, miteinander vermischt, wobei ein Lösungsmittel für die Tinte erhalten wurde.

Das Lösungsmittel für die Tinte wurde langsam tropfenweise unter Rühren zu einem Gemisch aus der Pigmentdispersion und dem alkalilöslichen Copolymer A gegeben, danach wurde das Gemisch 20 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde das Gemisch durch ein 5 μm Membranfilter abfiltriert. Auf diese Weise wurden die Tinten der Beispiele A1 bis A6 hergestellt. Beispiel A1 (schwarze Tinte)

Carbon Black MA 7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
AQUACER 498 (Schmelzpunkt 58°C, Feststoffgehalt 50%,	0,4 Gew.%
hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.)
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
BYK 348 (oberflächenaktives Polysiloxan,	0,3 Gew.%
hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.)
Glycerin	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel A2 (schwarze Tinte)

Carbon Black MA 7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
AQUACER 535 (Schmelzpunkt 95°C, Feststoffgehalt 30%,	0,8 Gew.%
hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.)
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Olfine E-1010 (oberflächenaktive Mittel vom Acetylenglycol-Typ)	1 Gew.%
Glycerin	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel A3 (schwarze Tinte)

Carbon Black MA 7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
CERAFLOUR 990 (Schmelzpunkt 105°C, hergestellt von	0,2 Gew.%
Bik-Chemie Japan K.K.)
Triethylenglycolmonobutylether	10 Gew.%
Olfine E-1010 (oberflächenaktive Mittel vom Acetylenglycol-Typ)	1 Gew.%
Glycerin	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel A4 (Farbtintenset) (1) cyanfarbene Tinte

C.I. Pigment Blue 15 : 3	2 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
AQUACER 498	0,4 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
BYK 348 (oberflächenaktives Polysiloxan,	0,3 Gew.%
hergestellt von Bik-Chemie Japan K.K.)
Diethylenglycol	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

(2) magentafarbene Tinte

C.I. Pigment Red 122	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
AQUACER 498	0,4 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Olfine E-1010 (oberflächenaktives Mittel vom Acetylenglycol-Typ)	1 Gew.%
Glycerin	5 Gew.%
Diethylenglycol	5 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

(3) gelbe Tinte

C.I. Pigment Yellow 74	3,5 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer A	2 Gew.%
AQUACER 498	0,4 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	10 Gew.%
Olfine E-1010	1 Gew.%
Glycerin	8 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel A5 (schwarze Tinte
Eine Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel A1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass in der Tintenzusammensetzung von Beispiel A1 eine Polypropylenemulsion (Schmelzpunkt 110°C) anstelle von AQUACER 535 verwendet wurde.
Beispiel A6 (schwarze Tinte)
Eine Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel A1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass in der Tintenzusammensetzung von Beispiel A1 eine Polypropylenemulsion (Schmelzpunkt 95°C) anstelle von AQUACER 535 verwendet wurde.
Ausdruckbewertungstest A
Die jeweiligen Tintenzusammensetzungen, die in Beispiel A hergestellt worden waren, wurden für die Ausdruckbewertung verwendet. Das Drucken wurde auf dem Medium PM photographic paper [ein Spezialpapier für die Tintenstrahlaufzeichnung, hergestellt von Seiko Epson Corp.] durchgeführt, wobei ein Tintenstrahldrucker [PM-920C, hergestellt von Seiko Epson Corp.] verwendet wurde.
Bewertung 1: Abriebbeständigkeitstest 1 (Bewertung durch Reiben mit einem Finger)
3 Minuten nach Beendigung des Druckens wurde die bedruckte Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einem Finger gerieben. Dann wurde visuell überprüft, ob sich der färbende Bestandteil abgelöst hatte, um die Abriebbeständigkeit des Ausdruckes zu bewerten. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien.
Bewertungskriterien:

A: es hatte sich kein färbender Bestandteil abgelöst
B: es hatte sich nur wenig färbender Bestandteil abgelöst (abgelöster färbender Bestandteil: weniger als 20%, bezogen auf den gesamten färbenden Bestandteil)
C: es hatte sich färbender Bestandteil abgelöst (abgelöster färbender Bestandteil: 20 bis weniger als 80%, bezogen auf den gesamten färbenden Bestandteil)
D: es hatte sich viel färbender Bestandteil abgelöst (abgelöster färbender Bestandteil: nicht weniger als 80%, bezogen auf den gesamten färbenden Bestandteil)

Bewertung 2: Abriebbeständigkeitstest 2 (Bewertung entsprechend der Norm JIS K 5701)
48 Stunden nach Beendigung des Druckens wurde die Abriebbeständigkeit des Ausdruckes unter Verwendung der Vorrichtung Sutherland Rub Tester entsprechend der Norm JIS K 5701 bewertet. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien.
Bewertungskriterien:

Bewertung 3: Kratzbeständigkeit
3 Minuten nach Beendigung des Druckens wurde eine Kralle gegen die Oberfläche des Ausdruckes gepresst und über die Oberfläche des Ausdruckes gezogen. Dann wurde visuell überprüft, ob die Oberfläche des Ausdruckes verkratzt worden war, um die Kratzbeständigkeit des Ausdruckes zu bewerten. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien.
Bewertungskriterien:

AA:
A: die Oberfläche des Ausdruckes war nicht verkratzt worden
B: die Oberfläche des Ausdruckes war nur leicht verkratzt worden
C: die Oberfläche des Ausdruckes war verkratzt worden, aber der färbende Bestandteil hatte sich nicht abgelöst
D: die Oberfläche des Ausdruckes war verkratzt worden und der färbende Bestandteil hatte sich abgelöst

Die Ergebnisse der Bewertungen sind in der folgenden Tabelle A1 zusammengefasst.
Tabelle A1
Beispiel B
Herstellung des alkalilöslichen Copolymers B
Ethylmethacrylat (60 Teile), 36 Teile Methylmethacrylat, 4 Teile Methacrylsäure, 3 Teile Octylthioglycolat als Mittel zum Einstellen des Molekulargewichts, 1 Teil Polyvinylalkohol und 280 Teile entionisiertes Wasser wurden unter Rühren miteinander vermischt, wobei eine Dispersion eines Monomergemisches erhalten wurde.
Entionisiertes Wasser (130 Teile) und 2 Teile Kaliumpersulfat wurden in einen anderen Reaktor mit einem Rührer gegeben. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt, und dann wurde die wie zuvor beschrieben hergestellte Dispersion des Monomergemisches kontinuierlich über einen Zeitraum von 4 Stunden zugegeben, um die Polymerisation durchzuführen. Nach Beendigung der kontinuierlichen Zugabe wurde 30 Minuten lang eine Nachreaktion bei 80°C durchgeführt. Die Umwandlung bei der Polymerisation betrug nicht weniger als 99%.
Dann wurde eine wässrige 10%ige Natriumhydroxidlösung in einer Menge, bezogen auf die Menge an Natriumhydroxid, die äquimolar der Menge der zugegebenen Methacrylsäure war, in den Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde weiterhin 1 Stunde lang auf 80°C erwärmt. Dann wurde eine geeignete Menge an entionisiertem Wasser in den Reaktor gegeben, wobei ein alkalilösliches Copolymer B mit einem Feststoffgehalt von 15% erhalten wurde. Das alkalilösliche Copolymer B hatte eine Säurezahl von 30.
Herstellung der Tinten
Ein Pigment, ein Dispergiermittel und Wasser wurden miteinander vermischt, und das Gemisch wurde dann zusammen mit Glaskügelchen [Durchmesser: 1,7 mm; Menge: das 1,5-fache (bezogen auf das Gewicht) mehr als das Gemisch] 2 Stunden lang in einer Sandmühle (hergestellt von Yasukawa Seisakusho) dispergiert. Danach wurden die Glaskügelchen entfernt, wobei eine Pigmentdispersion erhalten wurde.

Getrennt davon wurden ein Lösungsmittel und ein Mittel zum Einstellen der Viskosität, d. h., Tintenbestandteile, die zusätzlich zu dem Pigment und dem Dispergiermittel verwendet wurden, miteinander vermischt, wobei ein Lösungsmittel für die Tinte erhalten wurde. Das Lösungsmittel für die Tinte wurde langsam tropfenweise unter Rühren zu einem Gemisch aus der Pigmentdispersion und dem alkalilöslichen Copolymer B gegeben, danach wurde das Gemisch 20 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde das Gemisch durch ein 5 μm Membranfilter abfiltriert, wobei eine Tinte erhalten wurde. Beispiel B1 (1) schwarze Tinte

Carbon Black MA 7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer B	2 Gew.%
RHEOLATE 350 (Mittel zum Einstellen der Viskosität)	0,2 Gew.%
(aktive Bestandteile 50%, hergestellt von Rheox International Inc.)
Glycerin	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

(2) cyanfarbene Tinte

C.I. Pigment Blue 15 : 3	2 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer B	2 Gew.%
RHEOLATE 350 (Mittel zum Einstellen der Viskosität)	0,2 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	10 Gew.%
Diethylenglycol	10 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

(3) magentafarbene Tinte

C.I. Pigment Red 122	3 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer B	2 Gew.%
RHEOLATE 350 (Mittel zum Einstellen der Viskosität)	0,2 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	10 Gew.%
Glycerin	5 Gew.%
Diethylenglycol	5 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

(4) gelbe Tinte

C.I. Pigment Yellow 74	3,5 Gew.%
Styrol-Acrylsäure-Copolymer (Dispergiermittel)	1 Gew.%
alkalilösliches Copolymer B	2 Gew.%
RHEOLATE 350 (Mittel zum Einstellen der Viskosität)	0,2 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	10 Gew.%
Glycerin	8 Gew.%
entionisiertes Wasser	der Rest

Ausdruckbewertungstest B
Die jeweiligen Tintenzusammensetzungen, die in Beispiel B1 hergestellt worden waren, wurden für die Ausdruckbewertung verwendet. Das Drucken wurde auf dem Medium PM photographic paper [ein Spezialpapier für die Tintenstrahlaufzeichnung, hergestellt von Seiko Epson Corp.] durchgeführt, wobei ein Tintenstrahldrucker (PM-9000, hergestellt von Seiko Epson Corp.] verwendet wurde.
Bewertung 1: Glanz
Der Glanz eines Teils eines Vollfarbausdruckes mit einer Druckdichte (printing duty) von 30% wurde mit einem Glanzmessgerät [PG-1 M, hergestellt von Nippon Denshoku Co., Ltd.) gemessen. Die reguläre Reflexion bei 20°, 60° und 85° wurde gemessen, um den Glanz bei den jeweiligen Winkeln zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle B1 zusammengefasst.
Tabelle B1
Beispiel C
Herstellung des alkalilöslichen Cogolymerharzes
(1) Herstellung des alkalilöslichen Copolymerharzes C1
Ethylacrylat (55 Teile), 37 Teile Methylacrylat, 6 Teile Methacrylsäure, 3 Teile Octylthioglycolat als Mittel zum Einstellen des Molekulargewichts, 2,5 Teile Polyvinylalkohol und 280 Teile entionisiertes Wasser wurden unter Rühren miteinander vermischt, wobei eine Dispersion eines Monomergemisches erhalten wurde.
130 Teile entionisiertes Wasser und 2 Teile Kaliumpersulfat wurden in einen anderen Reaktor mit einem Rührer gegeben. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt, und dann wurde die wie zuvor beschrieben hergestellte Dispersion des Monomergemisches kontinuierlich über einen Zeitraum von 4 Stunden zugegeben, um die Polymerisation durchzuführen. Nach Beendigung der kontinuierlichen Zugabe wurde 30 Minuten lang eine Nachreaktion bei 80°C durchgeführt.
Dann wurde eine wässrige 10%ige Natriumhydroxidlösung in einer Menge, bezogen auf die Menge an Natriumhydroxid, die äquimolar der Menge der zugegebenen Methacrylsäure war, in den Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde weiterhin 1 Stunde lang auf 80°C erwärmt. Dann wurde eine geeignete Menge an entionisiertem Wasser in den Reaktor gegeben, wobei ein alkalilösliches Copolymer C1 mit einem Feststoffgehalt von 15% erhalten wurde.
Dieses alkalilösliche Copolymer C1 hatte eine Säurezahl von 40, ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 11000, eine Glasübergangstemperatur von 25°C, einen pH-Wert von 9,2, einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 50 nm und eine Trübung von nicht mehr als 30 g/l.
Die "Trübung" ist ein Wert, der mit der Vorrichtung WATER-ANALIZER 2000, hergestellt von Nippon Denshoku Co., Ltd., bei einer Zellenbreite von 10 mm unter Verwendung einer Probe mit einem Harzfeststoffgehalt von 15% gemessen wurde.
(2) Herstellung des alkalilöslichen Copolymers C2
Das alkalilösliche Copolymer C2 wurde auf die gleiche Weise wie das alkalilösliche Copolymer C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die zugegebene Menge an Octylthioglycolat erhöht wurde. Dieses alkalilösliche Copolymer C2 hatte eine Säurezahl von 40, ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 8000, eine Glasübergangstemperatur von 25°C, einen pH-Wert von 9,3, einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 50 nm und eine Trübung von nicht mehr als 30 g/l.
(3) Herstellung des alkalilöslichen Copolymers C3
Das alkalilösliche Copolymer C3 wurde auf die gleiche Weise wie das alkalilösliche Copolymer C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die zugegebene Menge an Octylthioglycolat verringert wurde. Dieses alkalilösliche Copolymer C3 hatte eine Säurezahl von 40, ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 20000, eine Glasübergangstemperatur von 25°C, einen pH-Wert von 9,3, einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 50 nm und eine Trübung von nicht mehr als 30 g/l.
(4) Herstellung des alkalilöslichen Copolymers C4
Das alkalilösliche Copolymer C4 wurde auf die gleiche Weise wie das alkalilösliche Copolymer C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Monomerzusammensetzung reguliert wurde. Dieses alkalilösliche Copolymer C4 hatte eine Säurezahl von 5, ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 8000, eine Glasübergangstemperatur von 25°C, einen pH-Wert von 8, einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 50 nm und eine Trübung von nicht mehr als 30 g/l. Herstellung der färbenden Bestandteile (1) färbender Bestandteil C1

C.I. Pigment Red 122 10 Gew.%

Styrol-Acrylsäure-Copolymer (harzartiges Dispergiermittel) 3 Gew.%
Das zuvor genannte C.I. Pigment Red 122 wurde mit dem harzartigen Dispergiermittel vermischt. Die Konzentration an dispergiertem Pigment wurde durch die Zugabe von reinem Wasser auf 10% eingestellt, wobei ein flüssiges Gemisch erhalten wurde. Das flüssige Gemisch wurde dann zusammen mit Glaskügelchen (Durchmesser: 1,7 mm; Menge: das 1,5-fache (bezogen auf das Gewicht) mehr als das Gemisch] 2 Stunden lang in einer Sandmühle (hergestellt von Yasukawa Seisakusho) dispergiert. Danach wurden die Glaskügelchen entfernt, und die folgenden Bestandteile wurden dann zu der Pigmentdispersion gegeben. Nach dem Rühren bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 20 Minuten wurde das Gemisch durch ein 8 μm Membranfilter abfiltriert, wobei der färbende Bestandteil C1 erhalten wurde.
(2) färbender Bestandteil C2
Der färbende Bestandteil C2 wurde auf die gleiche Weise wie der färbende Bestandteil C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass C.I. Pigment Yellow 74 anstelle von C.I. Pigment Red 122 als Pigment verwendet wurde.
(3) färbender Bestandteil C3
Der färbende Bestandteil C3 wurde auf die gleiche Weise wie der färbende Bestandteil C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Pigment Blue 15 : 3 anstelle von C.I. Pigment Red 122 als Pigment verwendet wurde.
(4) färbender Bestandteil C4
Der färbende Bestandteil C4 wurde auf die gleiche Weise wie der färbende Bestandteil C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass C.I. Pigment Red 178 anstelle von C.I. Pigment Red 122 als Pigment verwendet wurde.
(5) färbender Bestandteil C5
Der färbende Bestandteil C5 wurde auf die gleiche Weise wie der färbende Bestandteil C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass C.I. Pigment Violet 23 anstelle von C.I. Pigment Red 122 als Pigment verwendet wurde.
(6) färbender Bestandteil C6
Der färbende Bestandteil C6 wurde auf die gleiche Weise wie der färbende Bestandteil C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Ruß anstelle von C.I. Pigment Red 122 als Pigment verwendet wurde.
Beispiel C1

Die folgenden Bestandteile wurden miteinander vermischt und dann abfiltriert, wobei Tinten für ein Tintenset erhalten wurden. (1) magentafarbene Tinte

färbender Bestandteil C1	15 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	15 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	8 Gew.%
Surfynol 465 (oberflächenaktives Mittel vom Acetylenglycol-Typ)	0,9 Gew.%
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	5 Gew.%
2-Pyrrolidon	3 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

(2) gelbe Tinte

färbender Bestandteil C2	30 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	12 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Surfynol 465	1 Gew.%
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	8 Gew.%
2-Pyrrolidon	4 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

(3) cyanfarbene Tinte

färbender Bestandteil C3	15 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	16 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	5 Gew.%
BYK 348 (oberflächenaktives Polysiloxan, hergestellt von	0,3 Gew.%
Bik-Chemie Japan K.K.)
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	8 Gew.%
HS-500 (Zuckeralkohol, hergestellt von	5 Gew.%
HAYASHIBARA SHOJI, INC Group Corporation)
2-Pyrrolidon	4 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

(4) rote Tinte

färbender Bestandteil C4	25 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	12 Gew.%
Triethylenglycolmonobutylether	5 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Surfynol 465	1 Gew.%
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	8 Gew.%
Sorbit	5 Gew.%
2-Pyrrolidon	4 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

(5) violette Tinte

färbender Bestandteil C5	20 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	16 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Surfynol 465	1 Gew.%
BYK 348	0,3 Gew.%
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	8 Gew.%
Panit	5 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

(6) schwarze Tinte

färbender Bestandteil C6	15 Gew.%
alkalilösliches Copolymer C1 (Feststoffgehalt 0,9 Gew.%)	6 Gew.%
Glycerin	10 Gew.%
Diethylenglycol	5 Gew.%
Diethylenglycolmonobutylether	5 Gew.%
1,2-Hexandiol	5 Gew.%
Olfine STG (oberflächenaktives Mittel vom Acetylenglycol-Typ)	1 Gew.%
BYK 348	0,3 Gew.%
Triethanolamin	0,7 Gew.%
Ethylenglycol	2 Gew.%
EDTA	0,05 Gew.%
ultrareines Wasser	der Rest

Beispiel C2
Ein Tintenset wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das alkalilösliche Copolymer C2 anstelle des alkalilöslichen Copolymers C1 verwendet wurde.
Beispiel C3
Ein Tintenset wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das alkalilösliche Copolymer C3 anstelle des alkalilöslichen Copolymers C1 verwendet wurde.
Beispiel C4
Ein Tintenset wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel C1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das alkalilösliche Copolymer C4 anstelle des alkalilöslichen Copolymers C1 verwendet wurde.
Ausdruckbewertungstest C
Bewertung 1: Fixierung der Tinte
Die Tintensets der Beispiele C1 bis C4 wurden jeweils in den Tintenstrahldrucker EM-9000 (hergestellt von Seiko Epson Corp.) eingebracht und zum Bedrucken des Mediums PM photographic paper (hergestellt von Seiko Epson Corp.) verwendet. Ein Korrekturband, hergestellt von Sumitomo 3M Ltd., wurde auf einen bedruckten Bereich des Ausdrucks unmittelbar nach Beginn des Druckens und auf einen bedruckten Bereich am Ende des Druckens (3 Minuten nach Beginn des Druckens) aufgebracht, um zu bewerten, ob sich der färbende Bestandteil von dem Aufzeichnungsmedium ablöste. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien.
Bewertungskriterien:

A: in dem Bereich unmittelbar nach Beginn des Druckens wurde kein Ablösen des färbenden Bestandteils beobachtet
B: in dem Bereich 3 Minuten nach Beginn des Druckens wurde kein Ablösen des färbenden Bestandteils beobachtet
C: selbst in dem Bereich 3 Minuten nach Beginn des Druckens wurde ein Ablösen des färbenden Bestandteils beobachtet

Bewertung 2: Haltbarkeit der Tinte
Die Tintenzusammensetzungen der Tintensets der Beispiele C1 bis C4 wurden 7 Tage lang bei 70°C gelagert, und dann wurde die Viskosität der Tinten gemessen. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien.
Bewertungskriterien:

A: es wurde eine Veränderung der Viskosität von nicht mehr als 0,3 cps beobachtet
B: es wurde eine Veränderung der Viskosität von nicht mehr als 0,5 cps beobachtet
C: es wurde eine Veränderung der Viskosität von nicht mehr als 0,8 cps beobachtet

Bewertung 3: Glanz
Die Tintenzusammensetzungen der Tintensets der Beispiele C1 bis C4 wurden jeweils in den Tintenstrahldrucker EM-9000 eingebracht und zum Bedrucken des Mediums PM photographic paper mit der gleichen Druckdichte verwendet. Die Proben wurden visuell überprüft und entsprechend den folgenden Kriterien bewertet. Die verwendete Lichtquelle war eine Fluoreszenzlampe.
Bewertungskriterien:

A: die Form der Lichtquelle konnte erkannt werden
B: die Form der Lichtquelle konnte nicht erkannt werden

Die Ergebnisse der Bewertungen sind in derfolgenden Tabelle C1 zusammengefasst.
Tabelle C1
In der Tabelle C1 bedeutet G die gelbe Tinte, M bedeutet die magentafarbene Tinte, C bedeutet die cyanfarbene Tinte, R bedeutet die rote Tinte, V bedeutet die violette Tinte und S bedeutet die schwarze Tinte.

Claims

Tintenzusammensetzung, umfassend: ein alkalilösliches Copolymer; Wasser; einen färbenden Bestandteil; und mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, wobei das alkalilösliche Copolymer ein Copolymer mit einer Säurezahl von nicht mehr als 40 ist, hergestellt durch Polymerisieren eines ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers und eines anderen Monomers, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer copolymerisiert werden kann, in Gegenwart einer wasserlöslichen Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe oder eines copolymerisierbaren oberflächenaktiven Mittels, wobei der pH-Wert des Copolymers durch Zugabe einer anorganischen Base, ausgewählt aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, auf einen Wert eingestellt wurde, bei dem das Copolymer wasserlöslich ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Wachs ein Polyalkylenwachs ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Polyalkylenwachs ein Polyethylenwachs ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Wachs eine Harzemulsion ist, die eine Polyalkylenemulsion ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Polyalkylenemulsion eine Polyethylenemulsion oder eine Polypropylenemulsion ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Polyalkylenemulsion mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem Anhydrid davon modifiziert wurde.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die ungesättigte Carbonsäure oder das Anhydrid davon Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von alkalilöslichem Copolymer zu dem mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im Bereich von 0,5 bis 3 : 1 liegt.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einstellen der Viskosität ein Polymer ist, hergestellt durch Polymerisieren eines Gemisches, umfassend (a) Methacrylsäure, (b) einen Methacrylsäureester und (c) einen Vinylester einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Feuchthaltemittel ein mehrwertiger Alkohol, ein Zucker oder ein tertiäres Amin ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der färbende Bestandteil ein Pigment ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die wasserlösliche Polymerverbindung mit einer alkoholischen Hydroxygruppe ein Vinylalkoholpolymer ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomer Acrylsäure oder Methacrylsäure ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Monomer, das mit dem ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer copolymerisiert werden kann, ein ethylenisch ungesättigtes Carbonsäureestermonomer ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 mit einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 11.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die in einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet wird.
Druckverfahren, umfassend das Aufbringen der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen, wobei das Aufzeichnungsmedium so beschaffen ist, dass mindestens ein Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem alkalilöslichen Copolymer, einem Pigment, einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im wesentlichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, während die flüssigen Bestandteile der Tintenzusammensetzung, die nicht dem zuvor beschriebenen mindestens einen Bestandteil entsprechen, in dem Aufzeichnungsmedium absorbiert werden.
Verfahren zum Herstellen eines Ausdruckes, umfassend das Aufbringen der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen, wobei das Aufzeichnungsmedium so beschaffen ist, dass mindestens ein Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem alkalilöslichen Copolymer, einem Pigment, einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im wesentlichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, während die flüssigen Bestandteile der Tintenzusammensetzung, die nicht dem zuvor beschriebenen mindestens einen Bestandteil entsprechen, in dem Aufzeichnungsmedium absorbiert werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Aufbringen von Tröpfchen der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 auf einem Aufzeichnungsmedium, wobei das Aufzeichnungsmedium so beschaffen ist, dass mindestens ein Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem alkalilöslichen Copolymer, einem Pigment, einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im wesentlichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, während die flüssigen Bestandteile der Tintenzusammensetzung, die nicht dem zuvor beschriebenen mindestens einen Bestandteil entsprechen, in dem Aufzeichnungsmedium absorbiert werden.
Verfahren zum Herstellen eines Ausdruckes unter Anwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens, umfassend das Aufbringen von Tröpfchen der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen, wobei das Aufzeichnungsmedium so beschaffen ist, dass mindestens ein Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem alkalilöslichen Copolymer, einem Pigment, einem Wachs, einem Mittel zum Einstellen der Viskosität und einem Feuchthaltemittel, im wesentlichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, während die flüssigen Bestandteile der Tintenzusammensetzung, die nicht dem zuvor beschriebenen mindestens einen Bestandteil entsprechen, in dem Aufzeichnungsmedium absorbiert werden.