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Die
Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung, die bei Raumtemperatur
fest ist und bei erhöhter Temperatur
flüssig
ist, welche Tintenzusammensetzung zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker
geeignet ist und mit einem Harz versehen ist.
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Es
ist bekannt, Harze in relativ großen Mengen in schmelzbaren
Tintenzusammensetzungen (Heißschmelztinten)
für Tintenstrahldrucker
zu verwenden. Tinten dieser Art sind bei Raumtemperatur fest und schmelzen
bei erhöhter
Temperatur. Typische Schmelzpunkte liegen im Bereich von 60 bis
120°C. Die
geschmolzenen Tinten werden bei einer Temperatur, bei der sie dünnflüssig sind,
typischerweise 100 bis 160°C, mittels
eines Tintenstrahldruckers ausgestoßen, wie es aus dem Stand der
Technik hinreichend bekannt ist. Harze ermöglichen es, daß die Tinte
nach dem Abkühlen
ausreichend zäh
ist, so daß die
Tinte widerstandsfähiger
gegen mechanische Belastungen des bedruckten Empfangsmaterials ist,
wie z. B. Gummieren, Kratzen und Falten. Obzwar kristalline Materialien
im allgemeinen härter
sind, sind sie auch sehr viel spröder, so daß bedrucktes Material, das
unter Verwendung einer hauptsächlich
kristallinen Tintenzusammensetzung hergestellt wurde, ziemlich empfindlich
für Beschädigungen
ist. Die Verwendung von Harzen in Tintenzusammensetzungen hat auch
den Vorteil, daß Farbstoffe
darin relativ gut gelöst
werden können
und Pigmente relativ einfach darin dispergiert werden können. Zusätzlich haben
Harze den Vorteil, daß sie
nach der Erstarrung oft transparent sind, so daß es möglich ist, Farbdrucke unter
Verwendung subtraktiver Farbmischung zu erzeugen. Der Nachteil von
Harzen ist, daß sie
im allgemeinen relativ zähflüssig sind,
selbst nachdem sie bei hoher Temperatur erweicht worden sind, und
sie daher nicht in großen
Mengen in Heißschmelztinten
verwendet werden können.
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Aus
US 6 071 986 sind amorph
erstarrende, monomere Harze bekannt. Harze dieser Art, die vollständig amorph
erstarren, haben den Vorteil, daß sie aufgrund ihres relativ
niedrigen Molekulargewichts nicht sehr zähflüssig sind. Der Nachteil dieser
Harze ist jedoch, daß ihr
amorpher Zustand nicht ausreichend stabil ist. Im Ergebnis werden
diese Harze ebenfalls nach einer kürzeren oder längeren Zeitdauer
kristallisieren. Selbst wenn diese bekannten Harze in einer Tintenzusammensetzung
verwendet werden, wird es zu einer gewissen Nachkristallisation
der Harze kommen. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Qualität eines
gedruckten Bildes, z. B. nachdem die entsprechen de Tinte auf dem
Empfangsmaterial erstarrt ist, sich im Laufe der Zeit verschlechtern
wird.
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Aus
EP 0 978 548 sind die Ester
von 2,2'-Biphenol
und aromatischen Säuren
bekannt. Diese sind ebenfalls Beispiele für monomere, amorph erstarrende
Harze. Diese Harze scheinen jedoch immer noch eine gewisse Neigung
zur Nachkristallisation zu haben, so daß die Eigenschaften erstarrter
Tinte sich im Laufe der Zeit ändern,
insbesondere wenn bedruckte Empfangsmaterialien unter extremen Bedingungen
gelagert werden, beispielsweise bei relativ hohen Temperaturen.
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Das
Ziel der Erfindung ist es, eine Tintenzusammensetzung zur Verfügung zu
stellen, die zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker geeignet
ist, welche Tintenzusammensetzung ein Harz mit einer niedrigen Viskosität bei der
Betriebstemperatur des Tintenstrahldruckers enthält, welches Harz amorph erstarrt
und, wenn überhaupt,
nur eine geringe Nachkristallisation zeigt. Zu diesem Zweck wurde
in einer ersten Ausführungsform
eine Tintenzusammensetzung gemäß dem Oberbegriff
erfunden, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß das Harz eine Verbindung
enthält,
die das Reaktionsprodukt eines Dialkanolamins und einer monofunktionellen
aromatischen Säure
ist. Es wurde überraschend
festgestellt, daß ein
Harz dieser Art, welches eine niedrige Schmelzviskosität hat (es
ist technisch korrekter, sie als "Erweichungsviskosität" zu bezeichnen, aber dies ist auf dem
betroffenen technischen Gebiet unüblich), trotz seines niedrigen
Molekulargewichts amorph erstarrt und praktisch keine Neigung zur
Nachkristallisation zeigt.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wurde eine Tintenzusammensetzung gemäß dem Oberbegriff erfunden,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Harz eine Verbindung
enthält,
die das Reaktionsprodukt eines Dialkanolamins und einer monofunktionellen
aromatischen Säure
und einer difunktionellen Säure
ist. Dieses Harz hat ebenfalls eine sehr niedrige Schmelzviskosität und erstarrt
dennoch amorph und hat praktisch keine Neigung zur Nachkristallisation.
Das Harz gemäß dieser
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
oft eine Mischung von monomeren und oligomeren Reaktionsprodukten,
deren genaue Zusammensetzung unter anderem von dem Verhältnis der
Reaktanten und der Reaktionsbedingungen abhängt. Trotz der Tatsache, daß das durchschnittliche
Molekulargewicht dieses Har zes höher
ist als das des reinen monomeren Produkts gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung, wurde festgestellt, daß die Schmelzviskosität, wenn überhaupt,
kaum höher
ist. Es wurde festgestellt, daß der
amorphe Zustand dieses Harzes stabiler ist als der der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dies ist wahrscheinlich eine Folge der
Tatsache, daß dieses
Harz oft eine Mischung verwandter Verbindungen ist.
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Aus
WO 96/10051 ist ein Polyamidharz bekannt, das zur Verwendung in
Heißschmelztinten
geeignet ist, wobei das Harz das Produkt der Reaktion zwischen einem
Aminoalkohol, einer monofunktionellen Säure und einer Disäure ist.
Diese Harze haben den Nachteil, daß sie wachsartig und oft im
erstarrten Zustand nicht ausreichend transparent sind, weil sie
teilweise kristallin sind.
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Aus
US 4 066 585 ist ein synthetisches
Polyamidharz für
Tief- und Flexodruck bekannt, welches Harz das Kondensationsprodukt
(1) einer Säurekomponente,
die eine dimerisierte Fettsäure
und eine monofunktionelle Karbonsäure enthält, und (2) einer Aminkomponente
ist, die ein Diamin und ein Diol und/oder ein Alkanolamin enthält. Diese
Harze sind ebenfalls ziemlich wachsartig und oft im erstarrten Zustand
nicht ausreichend transparent. Diese Harze sind daher kaum zur Verwendung
in Tintenstrahldruckern geeignet, die hohen Anforderungen in Bezug
auf z. B. Qualität,
Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit,
Vielfalt der Druckmedien, usw. unterliegen (Drucker für "hohe Anforderungen").
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US 5 698 017 beschreibt
Harze als Trägermaterial
für eine
Tintenzusammensetzung. Diese Harze, Oxazoline, sind das Reaktionsprodukt
einer organischen Säure
und eines Aminoalkohols. Harze dieser Art haben den Nachteil, daß sie in
kristalliner Form erstarren und daher auf Medien zu spröden Tintenschichten
führen.
Solche Schichten haben eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen
wie z. B. Gummieren, Kratzen und Falten.
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Progress
in Organic Coatings, Band 40 (2000), Seiten 203-214, beschreiben
von zyklischen Anhydriden und Dialkanolaminen abstammende hyperverzweigte
Polyesteramide. Diese Harze werden beschrieben als ein Bestandteil
von flüssigen
filmbildenden Zusammensetzungen für Beschichtungsanwendungen.
Die Verwendung in festen, schmelzbaren Zusammensetzungen, die nicht
Filme bilden, ist nicht beschrieben. Auch ist die Verwendung in
Heißschmelztintenzusammensetzungen
nicht möglich,
weil die beschriebenen Harze viel zu zähflüssig sind, um für eine solche
Anwendung in Betracht gezogen zu werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der zuerst erwähnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die besagte Verbindung das Reaktionsprodukt
von Diisopropanolamin und Benzoesäure, wobei die letztere optional
mit einer Alkyl- und/oder Alkoxy-Gruppe substituiert ist. Es wurde
festgestellt, daß die
Verbindung dieser Tintenzusammensetzung in Bezug auf viskoelastische
Eigenschaften thermisch sehr stabil ist. Dies ist ein Vorteil beim
Drucken mit Heißschmelztinte,
weil im allgemeinen die Tinte in dem eigentlichen Druckkopf eine Anzahl
von Aufheiz-/Abkühl-Zyklen
(Drucker an/aus) durchmachen muß,
bevor die Tinte tatsächlich
ausgestoßen
wird. Diese Verbindung hat auch den Vorteil, daß sie ohne die Hinzufügung eines
Katalysators hergestellt werden kann. Dies ist ebenfalls ein Vorteil
bei der Verwendung in einer Heißschmelztinte,
da jede Verunreinigung in der Tinte, egal wie klein sie ist, einen
negativen Einfluß auf
das Funktionieren des Tintenstrahldruckers haben kann (instabiles
Ausstoßverhalten,
Düsenverstopfen,
Benetzungsprobleme, usw.).
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Benzoesäure
mit einer C1-C4-Alkyl-
und/oder einer C1-C4-Alkoxy-Gruppe substituiert. Die physikalischen
Eigenschaften der Verbindung, und damit die des Harzes, können durch
die Verwendung einer substituierten Benzoesäure genauer eingestellt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die als die zweite Ausführungsform
bezeichnet wird, bei der die Verbindung aus denselben Gründen wie
oben angegeben das Reaktionsprodukt von Diisopropanolamin und Benzoesäure, optional
substituiert mit einer Alkyl- und/oder Alkoxy-Gruppe, ist, ist die
difunktionelle Säure
auf eine organische Säure
beschränkt,
die eine aliphatische, aromatische oder alizyklische Hauptgruppe
(d. h., die längste
nicht funktionelle Kette in der Säure) mit maximal 12 Kohlenstoffatomen
enthält.
Es wurde festgestellt, daß dies
zu sehr stabilen Verbindungen führt.
In einer weiteren Ausführungsform
enthält
die difunktionelle Säure
eine aliphatische oder alizyklische Hauptgruppe. Es wurde festgestellt,
daß die
Verbindung dann eine relativ niedrige Glasübergangstemperatur (Tg) und
eine niedrige Schmelzviskosität
hat. In noch einer weiteren Ausführungsform
ist die difunktionelle Säure
ausgewählt
aus der Gruppe, die aus Bernsteinsäure, Adipinsäure und
Cyclohexan-Dikarbonsäure
(cis- und/oder trans-Form) besteht. Die Verwendung solcher Säuren führt zu Tintenzusammensetzungen,
die nach dem Abkühlen
relativ zäh
sind und daher sehr widerstandsfähig
gegen mechanische Belastungen des mit ihnen gedruckten Bildes sind.
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Vorzugsweise
enthalten Tintenzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
ein schmelzbares kristallines Material und optional ein amorph erstarrendes
Monomer, wie es aus
US 6 071
986 bekannt ist. Auf diese Weise können die Eigenschaften der
Tintenzusammensetzung genau eingestellt und angepaßt werden,
beispielsweise an die typischen Eigenschaften des Druckers, des
ausgewählten
Empfangsmaterials, des Bildtyps, usw.
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Wiederum
vorzugsweise enthält
die Tintenzusammensetzung einen Viskositätsregulator, beispielsweise
ein Geliermittel, wie es aus
EP
1 067 175 bekannt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise
das Erstarrungsverhalten der Tintenzusammensetzung genau eingestellt
werden. Zusätzlich
zu solchen Viskositätsregulatoren
kann die Tinte Zusatzstoffe enthalten, wie beispielsweise UV-Protektoren,
Antioxydanten und andere konservierende Substanzen, oberflächenaktive
Stoffe und andere aus dem Stand der Technik bekannte Zusatzstoffe.
Wie es allgemein für
Heißschmelztinten
bekannt ist, können
Tinten dieser Art in verschiedenen Typen von Tintenstrahldruckern
und in Kombination mit verschiedenen Empfangsmaterialien verwendet
werden. Das verwendete Empfangsmaterial kann z. B. ein billiges,
einfaches Papier sein, da Heißschmelztinten
im allgemeinen relativ unempfindlich bezüglich des Auslaufens sind.
Alternativ können
Heißschmelztinten
auf Empfangsmaterialien übertragen
werden, die besonders für
Tintenstrahlverwendungen geeignet sind, wie z. B. Bond-Papier, laminiertes
Bond-Papier, EconoBond, DuraBanner, Removable Tyvek, EconoVinyl
und WaterFast Removable Vinyl, hergestellt von Colorspan; 600 016-1474-00
Smooth white bond, 016-1476-00 Photograde paper, 016-1478-00 Premium
tracing/Backlit paper, 016-1479-00 Backlit display film und 016-1496-00 Transparency
film, hergestellt von Tektronix; NC Photodry, hergestellt von Zanders;
Photoglossy paper GP201 und High gloss photofilm, hergestellt von
Canon; Photo quality glossy film SO41073 und SO 41071, hergestellt von
Epson; Premium water resistant H75000 und H75007, hergestellt von
Felix Schoeller, Ilfojet dry satin, hergestellt von Ilford; 3290
IJP200, hergestellt von Sihl; backlit IJM562, hergestellt von Océ. Bei
Bedarf kann das Drucken mit Heißschmelztinte
auf solchen Empfangsmaterialien mit dem Erhitzen des Empfangsmaterials kombiniert
werden, insbesondere kurz vor oder nach dem Drucken. Auf diese Weise
ist es oft möglich,
einen bestimmten Grad des Glanzes zu erhalten, beispielsweise matt,
seidenglanz oder hochglanz.
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Die
Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf die folgenden Beispiele
beschrieben werden. Wo diese Beispiele sich auf einen "Teil" eines bestimmten
Reaktanten beziehen, bedeutet dies einen "molaren Teil", soweit nicht anders angegeben.
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Tabelle
1. Reaktionsprodukte von Diisopropanolamin und aromatischen Säuren.
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Tabelle
2. Reaktionsprodukt von Diisopropanolamin, einer aromatischen Säure und
einer difunktionellen aliphatischen Säure, vor und nach thermischer
Belastung.
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Tabelle
3. Tintenzusammensetzungen mit Reaktionsprodukten wie in Tabellen
1 und 2 angegeben.
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Beispiel
1. Verfahren zur Herstellung von Reaktionsprodukten wie in Tabelle
1 angegeben.
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Beispiel
2. Verfahren zum Herstellen von Reaktionsprodukten wie in Tabelle
2 angegeben.
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Tabelle 1
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Tabelle
1 nennt eine Anzahl von Reaktionsprodukten von Diisopropanolamin
und aromatischen Säuren.
Das erste Produkt wird gebildet durch Reaktion von einem Teil Diisopropanolamin
und drei Teilen Benzoesäure.
Das zweite Produkt wird gebildet durch Reaktion von einem Teil Diisopropanolamin
und drei Teilen 2-Methylbenzoesäure.
Das dritte Produkt wird gebildet durch Re aktion von zwei Teilen
Diisopropanolamin, drei Teilen 2-Methylbenzoesäure und drei Teilen 4-t-Butylbenzoesäure. Das
vierte Produkt wird gebildet durch Reaktion von einem Teil Diisopropanolamin
und drei Teilen 4-Methoxybenzoesäure.
Das fünfte
und letzte Produkt in dieser Tabelle wird gebildet durch Reaktion
von einem Teil Diisopropanolamin und drei Teilen 4-Methylbenzoesäure.
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Die
zweite Spalte der Tabelle 1 gibt die Glasübergangstemperaturen der jeweiligen
Verbindungen an. Diese werden unter Verwendung eines Differenzial-Scanning-Kalorimeters
(DSC) gemessen, nämlich
dem DSC-7, hergestellt von Perkin Elmer, Norwalk, CT. In dieser
Prüfung
wird die Glasübergangstemperatur
eines Harzes gleichgesetzt mit dem Ansatz der Biegestelle des dem
Glasübergang
entsprechenden Anstieges der Enthalpie, gemessen beim Erhitzen eines
Harzes bei 20°C/min.
Um die thermische Vorgeschichte eines Harzes zu kennen, wird jedes
Harz vor dem Messen einmal auf oberhalb seiner Glasübergangstemperatur (20°C/min) erhitzt
und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt ("Abschrecken").
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Schließlich nennt
Tabelle 1 für
jede der Verbindungen die Viskosität bei drei Meßtemperaturen.
Diese Viskosität
wird unter Verwendung eines Viskosimeters mit gleichmäßiger Scherung
("steady shear viscosimeter") gemessen, nämlich dem
DSR-200, hergestellt von Rheometric Scientific, Piscataway, NY,
unter Verwendung der bekannten Platte-Kegel-Geometrie. Die Viskosität ergibt
sich aus dem Verhältnis
zwischen der zum Scheren des Harzes benötigten Spannung und der Schergeschwindigkeit
im Gleichgewicht.
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Die
in dieser Tabelle angegebenen Reaktionsprodukte sind monomere, verschiedene
Verbindungen. Sie können
als Harze in einer Heißschmelztinte
allein oder in Mischung mit einem oder mehreren anderen Harzen verwendet
werden. Diese amorphen Verbindungen haben bei typischen Ausstoßtemperaturen
von 130–160°C eine relativ
niedrige Viskosität
und sind thermisch stabil. Beide Eigenschaften sind vorteilhaft
zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker für hohe Anforderungen. Die Verbindungen
erstarren amorph, und ihr amorpher Zusand ist sehr stabil. Selbst
nach einer langen Zeit und unter extremen Bedingungen (beispielsweise
Lagerung oberhalb der Glasübergangstemperatur)
gibt es, wenn überhaupt,
praktisch keine wahrnehmbare Nachkristallisation. Als Ergebnis behalten
Bilder, die mit einer Tintenzu sammensetzung gedruckt wurden, in
der diese amorphen Verbindungen als Harz verwendet wurden, ihre
anfängliche
Qualität über eine
lange Zeit bei. Tabelle
1. Reaktionsprodukte von Diisopropanolamin und aromatischen Säuren.
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Tabelle 2
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Tabelle
2 ist ein Beispiel einer Verbindung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Sie bezieht auf das unter Beispiel 2
angegebene Reaktionsprodukt. Dieses Produkt ist nicht eine eindeutige
Verbindung, sondern eine Mischung von monomeren und oligomeren Verbindungen
entsprechend Formel 1 (n = 0, n = 1, n = 2 usw.), welches die Notation
für die
wahrscheinlichste Molekularstruktur der entstehenden Verbindungen
ist. Trotz ihres ziemlich hohen Molekulargewichts hat diese Mischung
nichtsdestotrotz eine relativ niedrige Viskosität bei den typischen Ausstoßtemperaturen.
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Die
zweite Reihe von Tabelle 2 gibt dasselbe Reaktionsprodukt an, aber
in diesem Fall wurde das Produkt über zwei Wochen bei 130°C in einem
Ofen thermisch belastet. In der Praxis des Tintenstrahldruckens würde eine
solche Belastung nur unter extremen Bedingungen erwartet werden
(Drucker ist kontinuierlich eingeschaltet, aber es wird, wenn überhaupt,
kaum gedruckt).
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Es
ist festgestellt worden, daß die
physikalischen Eigenschaften des Reaktionsproduktes sich nach dieser
schweren Belastung fast nicht verändert haben. Die Viskosität ist geringfügig gesunken,
und es gibt eine minimale Braunfärbung.
Mit NMR konnten Veränderungen
nach dem Belasten fast nicht wahrgenommen werden. Es wurde ein kleiner
Anstieg der freien Benzoesäure
festgestellt (und dies kann möglicherweise
den Abfall der Viskosität
erklären). Tabelle
2. Reaktionsprodukt von Diisopropanolamin, einer aromatischen Säure und
difunktionellen aliphatischen Säure,
vor und nach thermischer Belastung.
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Tabelle 3
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Tabelle
3 gibt eine Anzahl erfindungsgemäßer Tintenzusammensetzungen
an. Eine Heißschmelztinte kann
beispielsweise gebildet werden, indem ein oder mehrere Harze, z.
B. wie in Tabellen 1 und 2 der
US
6 071 986 , Tabelle 3a und 3b der
EP 1 067 157 und Tabelle 1 der
EP 0 978 548 gezeigt, mit
einem oder mehreren kristallinen Materialien kombiniert werden,
z. B. wie in Tabelle 3 der
US
6 071 986 , Tabelle 2 der
EP
1 067 157 und Tabelle 3 der Niederländischen Patentanmeldung 1
017 049, die nicht vorveröffentlicht
ist, gezeigt, und dieselben mit Zusatzstoffen wie Farbstoffen und/oder
Pigmenten, Antioxydanten, Benetzungsmitteln, Viskositätsregulatoren
(beispielsweise einem Geliermittel wie aus Tabelle 1 der
EP 1 067 157 bekannt), UV-Protektoren
usw. versehen werden.
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Tabelle
3 gibt die Grundzusammensetzung oder die Trägerzusammensetzung von drei
Tinten gemäß der vorliegenden
Erfindung an. Jede der Tinten hat eine Grundzusammensetzung, die
zu 70 Gew.% aus einer kristallinen Komponente und zu 30 % aus einem
erfindungsgemäßen Harz
besteht. In diesem Beispiel ist in jedem Fall die kristalline Komponente
ein Bisester eines Nied rigalkandiols (jeweils 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol
und 1,6-Hexandiol) und einer aromatischen Säure (jeweils 4-Methoxybenzoesäure, 4-Methylbenzoesäure und
4-Methoxybenzoesäure).
Die Harze sind aus den in Tabellen 1 und 2 angegebenen Produkten
ausgewählt.
Jede dieser Tinten ist mit Viskositätsregulatoren (in der Tabelle
nicht gezeigt) versehen, nämlich
1 % (ein Gewichtsteil pro 100 Gewichtsteile Tinte), Pentaerythrit-Tetrabehenat
und 1 % Bisesteramid von 1,10-Dodecandisäure und 3-Methoxypropylamin.
Zusätzlich
enthält
jede dieser Tinten einen Farbstoff, in diesem Fall 1,5 % Waxoline
Blue AP, hergestellt von ICI. Als weitere Zusatzstoffe enthält die Tinte
0,1 % Byk 309 (oberflächenaktiver
Stoff) und 0,5 % Vanox 1005 (Antioxidans). Tabelle
3. Grundzusammensetzung von erfindungsgemäßen Tinten
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel beschreibt einen Prozeß zum
Herstellen des Produkts Nr. 1 aus Tabelle 1, wobei der Prozeß auch dafür geeignet
ist, vergleichbare Reaktionsprodukte herzustellen, insbesondere
die Produkte 2 bis 5, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind.
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Die
Synthese von Produkt 1 wurde wie folgt durchgeführt. Ein 250ml-3-Hals-Rundkolben wurde
mit einem mechanischen Rührer,
einem Thermometer und einer DeanStark-Anordnung ausgestattet. 64,97
g (0,488 mol) Diisopropanolamin (Aldrich) und 178,70 g (1,463 mol)
Benzoesäure
(Aldrich) wurden in den Kolben gegeben. Auch eine kleine Menge o-Xylol,
etwa 20 ml, wurde als Austragungsmittel zum Entfernen des freigesetzten
Wassers hinzugefügt.
Die Reaktionsmischung wurde auf 180°C erhitzt und unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten.
Nach einer halben Stunde wurde die Temperatur wiederum auf 190°C erhöht. Nach
drei Stunden wurde der Kolben evakuiert, um das o-Xylol zu entfernen.
Nachdem das o-Xylol entfernt worden war, nach etwa einer dreiviertel
Stunde, wurde die Reaktionsmischung abgezogen. Diese Mi schung enthielt
hauptsächlich
Produkt 1 (Tabelle 1), wobei dieses Produkt identisch zu der Verbindung
nach Formel 1 mit n = 0 ist.
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel beschreibt einen Prozeß,
der verwendet wird zum Herstellen von Reaktionsprodukt 6, wie es
in Tabelle 2 angegeben ist, nämlich
ein Reaktionsprodukt von Diisopropanolamin, Benzoesäure und Bernsteinsäureanhydrid.
Ein 1 Liter-Reaktionskolben wurde mit einem mechanischen Rührer, einem
Thermometer und einer DeanStark-Anordnung ausgestattet. 261,06 g
(1,960 mol) Diisopropanolamin (Typ S, BASF), 540,88 g (4,429 mol)
Benzoesäure
(Aldrich) und 69,69 g (0,696 mol) Bernsteinsäureanhydrid (Aldrich) wurden in
den Kolben gegeben. Eine kleine Menge o-Xylol, etwa 60 ml, wurde
als Austragungsmittel hinzugefügt,
um das freigesetzte Wasser zu entfernen. Die Reaktionsmischung wurde
unter einer Stickstoffatmosphäre
gehalten und für
1 Stunde bei 165°C
erhitzt, und danach wurde die Reaktionstemperatur auf 180°C erhöht. Nach
6 Stunden wurde die Temperatur auf 160°C verringert, und der Kolben
wurde evakuiert, um das o-Xylol zu entfernen. Es war möglich, die
Reaktionsmischung nach etwa 1 Stunde abzuziehen. Eine Analyse zeigte,
daß das Anzahl-gemittelte
Molekulargewicht (Mn) 583 war, und das Gewichts-gemittelte
Molekulargewicht (Mw) 733 war. Das Verhältnis zwischen
Mw und Mn (1,26)
zeigte, daß eine
Mischung von Verbindungen gebildet worden war. Das untenstehende
Schema (Formel 1) zeigt, welche Verbindungen sich während der
Reaktion zwischen Diisopropanolamin, Benzoesäure und Bernsteinsäure bilden
können
(es sollte beachtet werden, daß Formel 1
die wahrscheinlichste Struktur der resultierenden Verbindungen ist).
Die Reaktion zeigt die Bildung einer monodispersen Verbindung. Das
Verhältnis
bezüglich
der Reaktanten gehört
zu einem gewählten
Wert für
n, wie es in der Formel angegeben ist. Dieses Verhältnis muß nicht
notwendigerweise identisch mit dem Verhältnis für die Gesamtreaktion sein,
bei der tatsächlich
eine Mischung von Verbindungen mit unterschiedlichen Werten für n gebildet
wird. In der Reaktion gemäß diesem
Beispiel wurde ein Verhältnis
gewählt,
welches gleich 2,82:6,36:1 (Diisopropanolamin : Benzoesäure : Bernsteinsäureanhydrid)
ist. Dies bedeutet, daß es
3 × 2,82 =
8,46 mol-Äquivalente
reaktiver NH-/OH-Gruppen in dem Amin gibt, im Gegensatz zu 6,36
+ 2 × 1,00
= 8,36 mol-Äquivalenten
von Säuregruppen
in der Benzoesäure
und dem Anhy drid. Es gibt daher nur einen sehr kleinen Überschuß (etwa
1 %) von Diisopropanolamin.
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Eine
GPC-Analyse zeigte, daß die
Mischung ungefähr
45 Gew.% der Verbindung mit n = 0, etwa 40 Gew.% der Verbindung
mit n = 1 und etwa 15 Gew.% von Verbindungen mit n = 2 oder höher enthielt.
Dies ist annähernd äquivalent
zu 60 mol.% der Verbindung mit n = 0; 30 mol.% der Verbindung mit
n = 1 und 10 mol.% der Verbindung mit n = 2 oder höher.
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Andere
Verbindungen für
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzungen
können
auf eine ähnliche Weise
wie der in Beispielen 1 und 2 beschriebenen hergestellt werden. Änderung
in dem Verhältnis
der Reaktanten oder der Arten von Reaktanten (beispielsweise ein
Anhydrid anstelle der Säure
und/oder umgekehrt) können
die Synthese beeinflussen. Auf diese Weise kann der Fachmann eine
für seinen
Zweck maßgeschneiderte
Tintenzusammensetzung erhalten.
