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Die
vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahltintenzusammensetzungen
mit einem neuartigen Costabilisator, der zur Herstellung von Polymerfarbstoffpartikeln
verwendet wird. Sie betrifft zudem ein Tintenstrahldruckverfahren
unter Verwendung der Tintenstrahltintenzusammensetzungen.
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Als
Tintenstrahldrucken wird ein berührungsloses
Verfahren bezeichnet, mit dem sich Bilder durch Ablagerung von Tintentropfen
in Abhängigkeit
von digitalen Signalen auf einem Substrat (Papier, Transparentfolie,
Gewebe usw.) erzeugen lassen. Tintenstrahldrucker sind am Markt
weit verbreitet und werden u. a. von der industriellen Beschriftung
bis hin zur Erstellung von Desktop-Dokumenten und Bildern in niedriger
Auflage eingesetzt.
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In
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ist es erforderlich, dass die
verwendeten Tinten diversen Leistungsanforderungen genügen. Derartige
Leistungsanforderungen sind in der Regel strenger als die für sonstige
Flüssigtintenanwendungen,
beispielsweise für
Schreibgeräte
(z. B. Füllfederhalter,
Filzstift usw.). Insbesondere sind folgende Bedingungen im Allgemeinen
für Tinten
zur Verwendung in Tintenstrahldruckprozessen erforderlich:
- 1) Die Tinte sollte physische Eigenschaften
in Bezug auf Viskosität,
Oberflächenspannung
und elektrische Leitfähigkeit
aufweisen, die den Ausstoßbedingungen
der Druckvorrichtung entsprechen, wie beispielsweise der Antriebsspannung
und der Antriebsfrequenz eines piezoelektrischen Oszillators, der
Form und dem Material der Druckkopföffnungen und dem Durchmesser
der Öffnungen.
- 2) Die Tinte sollte für
eine längere
Zeit gelagert werden können,
ohne dass die Druckkopföffnungen
während
des Gebrauchs verstopfen.
- 3) Die Tinte sollte schnell auf dem Aufzeichnungsmedium fixierbar
sein, beispielsweise auf Papier, Film usw., so dass die Umrisse
der resultierenden Tintenpunkte glatt sind und so dass die punktförmig aufgetragene
Tinte keine Kleckse bildet.
- 4) Das gedruckte Bild sollte von hoher Qualität sein,
also einen klaren Farbton, eine hohe Dichte, einen hohen Glanz und
einen großen
Farbfächer
aufweisen.
- 5) Das gedruckte Bild sollte eine sehr gute Wasserfestigkeit
(Wasserbeständigkeit)
und Lichtfestigkeit (Lichtbeständigkeit)
aufweisen.
- 6) Die gedruckten Bilder sollten eine gute Haftung auf der Oberfläche der
Bildempfangselemente aufweisen und haltbar und sehr widerstandsfähig gegenüber physischen
und mechanischen Kratzern oder Schäden sein.
- 7) Die Tinte sollte umgebende Werkstoffe nicht chemisch angreifen,
korrodieren oder erodieren, beispielsweise den Tintenvorratsbehälter, die
Druckkopfkomponenten, die Öffnungen
usw.
- 8) Die Tinte sollte keinen unangenehmen Geruch haben und nicht
giftig oder entflammbar sein.
- 9) Die Tinte sollte eine niedrige Schaumbildung und eine hohe
pH-Stabilität
aufweisen.
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Die
in verschiedenen Tintenstrahldruckern verwendeten Tinten lassen
sich nach farbstoffbasierenden und pigmentbasierenden Tinten klassifizieren.
Pigmentbasierende Tinten weisen einige Nachteile auf. Beispielsweise
wirken pigmentbasierende Tinten unterschiedlich mit speziell beschichteten
Papieren und Filmen zusammen, etwa mit zur Overhead-Projektion verwendeten
Transparentfolien sowie Glanzpapieren und lichtundurchlässigen weißen Filmen
zur Verwendung in hochwertigen Grafik- und Bildausgaben. Dadurch
entstehen Bilder mit schlechten Trocken- und Nasshaftungseigenschaften,
die leicht verschmieren.
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Ein
weiterer Nachteil der pigmentierten Tinten ist ihre schlechte Lagerbeständigkeit
aufgrund des Vorhandenseins eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels.
Wassermischbare organische Lösungsmittel
werden zur Einstellung der Tintenrheologie, zur Maximierung der
Tintenausstoßbarkeit
und des Wiederanlaufverhaltens verwendet. Diese Lösungsmittel
vermeiden ein Eintrocknen der Tinte im Druckkopf und senken die
Tintenoberflächenspannung
zur Minimierung von Lufteinschlüssen
in einer Tintenformulierung. Derartige Lufteinschlüsse erzeugen
Luftblasen, die die Leistung des Druckkopfes erheblich beeinträchtigen
können. Leider
können
diese wassermischbaren organischen Lösungsmittel auch negative Auswirkungen
auf die kolloidale Stabilität
der Pigmentpartikel in einer Tintenformulierung haben.
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Ein
Farbstoff ist ein Farbmittel, das molekular dispergiert oder in
einem Trägermedium
gelöst
ist. Das Trägermedium
kann bei Raumtemperatur flüssig
oder fest sein. Bekannte Tintenstrahltinten umfassen im Allgemeinen
einen wasserlöslichen
Farbstoff, der in einem Tintenhilfsstoff löslich ist, wie Wasser oder
einer Mischung aus Wasser und einem bekannten wasserlöslichen
oder wassermischbaren organischen Lösungsmittel. Tinten, die diese
löslichen
Farbstoffe enthalten, können
zahlreiche Probleme aufweisen, wie beispielsweise geringe optische
Dichte auf Normalpapier, schlechte Wasserfestigkeit, schlechte Lichtfestigkeit,
Verstopfen der Ausstoßkanäle als Ergebnis
der Lösungsmittelverdampfung
oder Änderung
der Löslichkeit
der Farbstoffe, Farbstoffkristallisation und verlaufende Tinte.
Es besteht Bedarf nach der Entwicklung einer wasserbeständigen,
farbstoffbasierenden Tinte und nach Verbesserung vorhandener Tinten.
Insbesondere besteht Bedarf nach der Entwicklung von Tinten, die
hochwertige Drucke auf einer Vielzahl verschiedener Aufzeichnungsmedien,
einschließlich
Normalpapier, erzeugen. Insbesondere besteht großer Bedarf nach der Entwicklung
farbstoffgestützter
Tinten, die eine hohe optische Dichte auf Empfangsmedien und eine überlegene
Lichtfestigkeit und Farbfestigkeit aufweisen. Diese und andere Anforderungen
sind in den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung erfüllbar.
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Zur
Erfüllung
dieser Anforderungen wurden öllösliche (wasserunlösliche Farbstoffe)
untersucht. Einige dieser Tinten verwenden organische Lösungsmittel,
aber gegen diese Tinten bestehen ökologische Bedenken. Wasserbasierende, öllösliche Farbstofftinten
sind umweltverträglicher,
preisgünstig
und von guter Qualität.
Es ist jedoch schwierig, eine stabile Dis persion öllöslicher
Farbstoffe in wässrigen
Medien zu bilden.
WO 98/14524 und
die US-Anmeldung
mit der Seriennummer 09/510,879, eingereicht am 23. Februar 2000,
beschreiben öllösliche Farbstoffe,
die in organischen Lösungsmitteln
gelöst
und wässrigen
Polymerlatizes unter langsamen Rühren
beigegeben wurden. Nach dem Mischen wird das organische Lösungsmittel
verdampft und die Polymerpartikeln mit dem Farbmittel beaufschlagt.
Die Mischung wird zur Formulierung von Tintenstrahltinten mit Zusatz
von Wasser, Feuchtmitteln und anderen Additiven verwendet.
US-A-5,958,998 beschreibt
eine Tintenzusammensetzung, die ein öllösliches Farbmittel enthält. Die
Zusammensetzung wird durch Spülen
des Pigments in ein sulfoniertes Polyesterharz hergestellt, das
einen Sulfonierungsgrad von 2,5 bis 20 Mol.-% aufweist, Dispergieren
des pigmentierten Polyesterharzes in Wasser bei einer Temperatur
von 40°C
bis 95°C
und anschließendes
Trennen und Mischen. Das Dispergieren erfolgt mithilfe einer Schervorrichtung,
die bei 100 bis 5000 Umdrehungen läuft, wodurch stabile, pigmentierte,
submikroskopische Teilchen von 5 bis 150 nm entstehen. Die Menge
des Farbmittels, mit dem das Polymer geladen werden kann, ist jedoch
begrenzt.
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JP 00297126A beschreibt
einen Prozess zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung, worin
Polymerfarbmittelpartikeln mithilfe eines Emulsionspolymerisations-Stapelverfahrens
unter Verwendung von einem Farbmittel, Monomeren und einem Initiator
hergestellt werden. Dieses Verfahren umfasst allerdings die Keimbildung
von mehr Mizellenpartikeln und die Entstehung von Polymerpartikeln.
Bei Formulierung in einer Tintenstrahltinte kann das Vorhandensein
freier Polymere (sowohl von Polymerpartikeln als auch von wasserlöslichen
Polymeren) die Tintenviskosität
erheblich erhöhen,
die Tintenlagerungsbeständigkeit
verringern, einen vorzeitigen Ausfall des Druckkopfes verursachen
und Bildartefakte erzeugen.
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US-A-6,867,251 und
die US-Patentanmeldung Nr. 2003/0119938 beschreiben ein Verfahren
zur Herstellung einer Tintenstrahltintenzusammensetzung, die Wasser,
ein Feuchtmittel und Polymerfarbstoffpartikeln umfasst, worin die
Polymerfarbstoffpartikeln eine Farbmittelphase mit einem wasserunlöslichen
Farbstoff und eine Polymerphase umfassen und den Partikeln ein Costabilisator
zugeordnet ist. Die Ozonstabilität
der genannten Tinte auf porösen
Empfangselementen ist jedoch noch nicht optimiert worden.
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Es
besteht immer noch Bedarf nach einer Farbmittelpartikeldispersion,
die eine verbesserte Kompatibilität mit wasserlöslichen
organischen Lösungsmitteln
und eine verbesserte Stabilität
in einer Tintenstrahlzusammensetzung aufweist. Es besteht zudem
Bedarf nach einer Tintenzusammensetzung, die beim Drucken Bilder
auf der Oberfläche
eines Tintenstrahlaufzeichnungselements erzeugt, die eine verbesserte
Bildqualität, verbesserte
physische Haltbarkeit gegenüber
Kratzern und Verschmutzung und eine deutlich verbesserte Bildstabilität, beispielsweise
in Bezug auf Farb- und Wasserfestigkeit, aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Tintenstrahltintenzusammensetzung
bereit, die Wasser, ein Feuchtmittel und Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln
umfasst, worin die Polymerfarbstoffpartikeln eine Farbmittelphase
mit einem wasserunlöslichen
Farbstoff und eine Polymer-Phase
mit einem wasserunlöslichen,
aus ethylenisch ungesättigten
Monomeren gebildeten Polymer umfassen, wobei den Partikeln ein wasserdispergierbarer,
polymerer, ionischer Polyester-Costabilisator zugeordnet ist, worin
die Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln in einem Verfahren erzeugt
werden, das folgende Schritte umfasst:
- I) Erzeugen
einer Farbmittelmischung, die einen wasserunlöslichen Farbstoff und ein organisches
Medium umfasst, das ethylenisch ungesättigte Monomere enthält;
- II) Kombinieren der Farbmittelmischung mit einer wässrigen
Mischung, die ein Tensid und einen wasserdispergierbaren, polymeren,
ionischen Polyester-Costabilisator umfasst, zur Erzeugung einer
Farbmittelmischung/wässrigen
Mischung;
- III) Herstellen einer stabilen wässrigen Tröpfchenmischung aus der Farbmittelmischung/wässrigen
Mischung durch starkes Rühren;
und
- IV) Einleiten einer Polymerisation zur Herstellung von Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln
aus einer Farbmittelphase und einer Polymerphase;
worin
der Initiator für
die Additionspolymerisation vor Einleitung der Polymerisation zugegeben
wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt zudem ein Tintenstrahldruckverfahren
mit folgenden Schritten bereit:
- A) Bereitstellen
eines Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht;
- B) Beladen des Druckers mit einem Tintenstrahlaufzeichnungselement,
das einen Träger
umfasst, auf dem eine Bildempfangsschicht angeordnet ist;
- C) Beladen des Druckers mit einer Tintenstrahltintenzusammensetzung
mit einem wasserdispergierbaren, polymeren Costabilisator, wie zuvor
beschrieben; und
- D) Bedrucken der Bildempfangsschicht mit der Tintenstrahltintenzusammensetzung
in Abhängigkeit
von den digitalen Datensignalen.
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Die
in der Erfindung verwendeten fertigen Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln
weisen eine bessere Stabilität
auf als die nach dem Stand der Technik hergestellten. Die Partikeln
sind zudem während
des Herstellungsverfahrens stabiler. Mit diesen Partikeln formulierte
Tinten weisen eine verbesserte Ozonstabilität, Kolloidstabilität und eine
gute Abriebbeständigkeit
auf.
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Erfindungsgemäß wird eine
Farbmittelmischung hergestellt, die einen wasserunlöslichen
Farbstoff und ein organisches Medium aus ethylenisch ungesättigten
Monomeren umfasst. Im Allgemeinen wird der wasserunlösliche Farbstoff
bei Raumtemperatur in einem organischen Medium gelöst, das
ethylenisch ungesättigte
Monomere enthält,
um die Farbmittelmischung zu erzeugen.
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In
der Erfindung ist ein breiter Bereich wasserunlöslicher Farbstoffe verwendbar,
wie ein Ölfarbstoff, ein
Streufarbstoff oder ein Lösungsfarbstoff,
wie Ciba-Geigy Orasol Red G, Ciba-Geigy Orasol Blue GN, Ciba-Geigy Orasol
Pink und Ciba-Geigy Orasol Yellow. Bevorzugte wasserunlösliche Farbstoffe
können
Xanthenfarbstoffe, Methinfarbstoffe, Polymethinfarbstoffe, Anthrochinonfarbstoffe,
Merocyaninfarbstoffe, Azamethinfarbstoffe, Azinfarbstoffe, Chinophthalonfarbstoffe,
Thiazinfarbstoffe, Oxazinfarbstoffe, Phthalocyaninfarbstoffe, Mono- oder Polyazofarbstoffe
und Metallkomplexfarbstoffe sein. Vorzugsweise können die wasserunlöslichen
Farbstoffe Azofarbstoffe sein, wie beispielsweise ein wasserunlösliches
Analog des in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/689,184,
eingereicht am 12. Oktober 2000, beschriebenen Pyrazolazoindolfarbstoffs
und des in
US-A-4,698,651 beschriebenen
Arylazoisothiazolfarbstoffs; oder ein Metallkomplexfarbstoff, wie
die wasserunlöslichen
Analoge der in
US-A-5,997,622 und
6,001,161 beschriebenen
Farbstoffe, d. h. ein Übergangsmetallkomplex
eines 8-Heterocyclylazo-5-Hydroxychinolins. Die Löslichkeit
des in der vorliegenden Erfindung verwendeten wasserunlöslichen
Farbstoffs sollte kleiner als 1 g/l in Wasser und vorzugsweise kleiner
als 0,5 g/l in Wasser sein.
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Die
in der Erfindung verwendeten ethylenisch ungesättigten Monomere umfassen beispielsweise
folgende Monomere und deren Mischungen: Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Methylacrylat,
Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat,
Propylacrylat, Propylmethacrylat, Isopropylacrylat, Iso-propylmethacrylat,
Butylacrylat, Butylmethacrylat, Hexylacrylat, Hexylmethacrylat,
Octadecylmethacrylat, Octadecylacrylat, Laurylmethacrylat, Laurylacrylat,
Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxyhexylacrylat,
Hydroxyhexylmethacrylat, Hydroxyoctadecylacrylat, Hydroxyoctadecylmethacrylat,
Hydroxylaurylmethacrylat, Hydroxylaurylacrylat, Phenethylacrylat,
Phenethylmethacrylat, 6-Phenylhexylacrylat, 6-Phenylhexylmethacrylat,
Phenyllaurylacrylat, Phenyllaurylmethacrylat, 3-Nitrophenyl-6-Hexylmethacrylat, 3-Nitrophenyl-18-Octadecylacrylat,
Ethylenglycoldicyclopentyl-Etheracrylat, Vinylethylketon, Vinylpropylketon, Vinylhexylketon,
Vinyloctylketon, Vinylbutylketon, Cyclohexylacrylat, 3-Methacryloxypropyl-Dimethylmethoxysilan,
3-Methacryloxypropyl-Methyldimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyl-Pentamethyldisiloxan,
3-Methacryloxypropyltris-(Trimethylsiloxy)silan, 3-Acryloxypropyl-Dimethylmethoxysilan,
Acryloxypropylmethyldimethoxysilan, Trifluormethylstyrol, Trifluormethylacrylat,
Trifluormethylmethacrylat, Tetrafluorpropylacrylat, Tetrafluorpropylmethacrylat,
Heptafluorbutylmethacrylat, Isobutylacrylat, Isobutylmethacrylat,
2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat,
N,N-Dihexylacrylamid, N,N-Dioctylacrylamid, N,N-Dimethylaminethylacrylat,
N,N-Dimethylaminethylmethacrylat, N,N-Diethylaminethylacrylat, N,N-Diethylaminethylmethacrylat,
Piperidin-N-Ethylacrylat, Vinylpropionat, Vinylacetat, Vinylbutyrat,
Vinylbutylether und Vinylpropyletherethylen, Styrol, Vinylcarbazol,
Vinylnaphthalen, Vinylanthracen, Vinylpyren, Methylmethacrylat,
Methyl acrylat, Alpha-Methylstyrol, Dimethylstyrol, Methylstyrol,
Vinylbiphenyl, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Glycidylpropylen,
2-Methyl-2-Vinyloxiran, Vinylpyridin, Aminethylmethacrylat, Aminethylphenylacrylat,
Maleimid, N-Phenylmaleimid, N-Hexylmaleimid, N-Vinyl-Phthalimid und N-Vinylmaleimidpoly(ethylenglycol)-Methyletheracrylat,
Polyvinylalkohol, Vinylpyrrolidon, Vinyl-4-Methylpyrrolidon, Vinyl-4-Phenylpyrrolidon,
Vinylimidazol, Vinyl-4-Methylimidazol, Vinyl-4-Phenylimidazol, Acrylamid,
Methacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid,
N-Methylacrylamid, N-Methylmethacrylamid, Aryloxydimethylacrylamid,
N-Methylacrylamid, N-Methylmethacrylamid, Aryloxypiperidin und N,N-Dimethylacrylamid-Acrylsäure, Methacrylsäure, Chlormethacrylsäure, Maleinsäure, Allylamin,
N,N-Diethylallylamin,
Vinylsulfonamid, Natriumacrylat, Natriummethacrylat, Ammoniumacrylat,
Ammoniummethacrylat, Acrylamidpropantriethylammoniumchlorid, Methacrylamidpropan-Triethylammoniumchlorid,
Vinylpyridinhydrochlorid, Natriumvinylphosphonat und Natrium-1-Methylvinylphosphonat,
Natriumvinylsulfonat, Natrium-1-Methylvinylsulfonat, Natriumstyrolsulfonat,
Natriumacrylamidpropansulfonat, Natriummethacrylamidpropansulfonat
und Natriumvinylmorpholinsulfonat, Allylmethacrylat, Allylacrylat,
Butenylacrylat, Undecenylacrylat, Undecenylmethacrylat, Vinylacrylat
und Vinylmethacrylat; Diene, wie Butadien und Isopren; Ester von
gesättigten
Glycolen oder Diolen mit ungesättigten
Monocarbonsäuren,
wie Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Triethylenglycoldimethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat,
1,3-Butandioldimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat
und polyfunktionale aromatische Verbindungen, wie Divinylbenzen
usw.
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Das
von den ethylenisch ungesättigten
Monomeren gebildete Polymer kann ein Homopolymer, ein Copolymer
oder ein vernetztes Polymer sein. Das resultierende Polymer ist
wasserunlöslich.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das gebildete Polymer ein vernetztes Polymer und
die verwendbaren, ethylenisch ungesättigten Monomere sind eine
Mischung aus Monomeren, die Folgendes umfassen: a) ein ethylenisch
ungesättigtes
Monomer, das frei von ionischen Ladungsgruppen ist und zur Additionspolymerisation
in der Lage ist, um ein im Wesentlichen wasserunlösliches
Homopolymer zu bilden, und b) ein ethylenisch ungesättigtes
Monomer, das ein Vernetzer zu sein vermag. In einem anderen Ausführungsbeispiel
ist ein ethylenisch ungesättigtes
Monomer zu einer Additionspolymerisation in der Lage, um ein im
Wesentlichen wasserlösliches
Homopolymer zu bilden, das zusätzlich
zur Bildung des Copo lymers oder des vernetzten Polymers verwendbar
ist. In einem geeigneten Ausführungsbeispiel
beträgt
das Verhältnis
des ethylenisch ungesättigten Monomers
zum Vernetzungsmonomer zwischen 97:3 und 50:50. Das ethylenisch
ungesättigte
Monomer ist frei von ionischen Ladungsgruppen, die beispielsweise
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Ethylacrylat,
Butylacrylat, Hexylacrylat, n-Octylacrylat, Laurylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,
Nonylacrylat, Benzylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, Acrylonitril,
Methacrylonitril, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylidenchlorid,
Vinylchlorid, Styrol, t-Butylstyrol, Vinyltoluol, Butadien oder
Isopren umfassen können. Das
wasserlösliche,
ethylenisch ungesättigte
Monomer kann beispielsweise N,N-Dimethylacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Chlormethacrylsäure, Maleinsäure, Allylamin,
N,N-Diethylallylamin, Vinylsulfonamid, Natriumacrylat, Natriummethacrylat,
Ammoniumacrylat, Ammoniummethacrylat, Acrylamidpropan-Triethylammoniumchlorid,
Methacrylamidpropan-Triethylammoniumchlorid, Vinylpyridinhydrochlorid,
Natriumvinylphosphonat und Natrium-1-Methylvinylphosphonat, Natriumvinylsulfonat,
Natrium-1-Methylvinyl-Sulfonat oder Natriumstyrolsulfonat umfassen.
Das ethylenisch ungesättigte
Vernetzungsmonomer kann beispielsweise Vinylacrylat und Vinylmethacrylat,
Diene, wie Butadien und Isopren, Ester von gesättigten Glycolen oder Diole
mit ungesättigten
Monocarbonsäuren,
wie Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Triethylenglycoldimethacrylat,
1,4-Butandioldimethacrylat, 1,3-Butandioldimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat
und Trimethylolpropantrimethacrylat und polyfunktionale aromatische
Verbindungen umfassen, wie beispielsweise Divinylbenzen usw. Bevorzugte
Monomerarten sind Acrylate, Styrole und andere.
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Das
organische Medium kann nur die ethylenisch gesättigten Monomere umfassen oder
ein zusätzliches
Lösungsmittel
enthalten, wenn der Farbstoff allein nicht die gewünschte Löslichkeit
in den Monomeren aufweist. Die zusätzlich verwendbaren Lösungsmittel
sind aus den meisten organischen Lösungsmitteln auswählbar, wie
Ether, Alkohole, Tetrahydrofuran, Chloroform, Methylenchlorid, Ethylendichlorid,
Ethylacetat, Toluol, Methanol, Ethanol, Ethylenglycol, Diethylenglycol,
Triethylenglycol usw. Wenn ein Lösungsmittel
verwendet wird, wird es vorzugsweise nach dem Polymerisationsschritt
entfernt.
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In
dem nächsten
erfindungsgemäßen Schritt
wird die Farbmittelmischung mit einer wässrigen Mischung kombiniert,
die ein Tensid und einen Costabilisator zur Erzeugung einer Farbmit telmischung/wässrigen Mischung
enthält.
Erfindungsgemäß sind die
verwendeten Costabilisatoren wasserdispergierbare, ionische Polyesterpolymere,
einschließlich
Homo- und Copolymeren.
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Die
in der Erfindung verwendeten bevorzugten polymeren, ionischen Polyester-Costabilisatoren
können
beispielsweise Polyester der Marke Eastman AQ® von
Eastman Chemical Company sein. Die drei Polyester Eastman AQ 29,
AQ 38 und AQ 55 setzen sich aus veränderlichen Mengen von Isophthalsäure, Natriumsulfoisophthalsäure, Diethylenglycol
und 1,4-Cyclohexandimethanol
zusammen. Diese thermoplastischen, amorphen, ionischen Polyester
werden durch Schmelzphasekondensations-Polymerisation bei hoher
Temperatur und niedrigem Druck hergestellt, und das geschmolzene
Produkt wird zu kleinen Pellets extrudiert. Das feste Polymer lässt sich
in Wasser bei 70°C
bei minimalem Rühren
leicht dispergieren und erzeugt durchscheinende Dispersionen von
niedriger Viskosität,
die keine Tenside oder Lösungsmittel
enthalten. Durch veränderliche
Mengen ionischer Monomere, d. h. Sulfoisophthalsäure, lässt sich die Partikelgröße einstellen.
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Die
Partikelgröße des Costabilisators
beträgt
vorzugsweise weniger als 100 nm, am besten weniger als 50 nm. Die
Menge des verwendeten Costabilisators kann zu den verwendeten Tensiden
das Verhältnis 0,1:1
bis 10:1 und vorzugsweise das Verhältnis 1:1 bis 10:1 aufweisen.
Dieser Schritt wird normalerweise bei Raumtemperatur durchgeführt.
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Zu
den in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Tensiden zählen beispielsweise
ein Sulfat, ein Sulfonat, eine kationische Verbindung, ein reaktives
Tensid, eine amphotere Verbindung und ein polymeres Schutzkolloid.
Konkrete Beispiele werden in McCutcheon, „Emulsifiers and Detergents
(Emulgatoren und Detergenzien)",
1995, Ausgabe Nordamerika, beschrieben und sind einschlägigen Fachleuten
bekannt.
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Erfindungsgemäß wird die
Farbmittelmischung/wässrige
Mischung über
ein starkes mechanisches Rühren
gemischt, beispielsweise durch akustische Abscheidung, Homogenisierung
oder Mikrofluidisierung, um eine stabile, wässrige Tröpfchenmischung zu bilden. Die
Dauer der Mischzeit hängt
von der Art der Monomere, Farbmittel und Tenside ab. Die Rührzeit kann
in der Regel zwischen 1 Minute und 40 Minuten betragen. Ausführliche
Informationen über
das Verfahren und die Stabilisatoren enthält „Emulsion Polymerization and Emulsion
Polymers (Emulsionspolymerisation und Emulsionspolymere) " (P. A. Lovell, M.
S. El-Aasser, John Wiley & Sons
Ltd., England, 1997).
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Vor
der Polymerisation kann zu einer beliebigen Zeit ein Additionspolymerisations-Initiator
eingebracht werden, vorzugsweise nach Bildung der Farbmittelmischung/wässrigen
Mischung. Nach Bildung der wässrigen
Tröpfchenmischung
wird die Polymerisation veranlasst, um Polymerfarbstoffpartikeln
zu bilden, die eine Farbmittelphase und eine Polymerphase umfassen.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt
Wärme verwendet,
um einen Additionspolymerisations-Initiator dazu zu veranlassen,
ein freies Radikal zu bilden. Je nach Art der verwendeten Initiatoren
kann die Reaktionstemperatur zwischen 30°C und 90°C betragen. Vorzugsweise beträgt die Reaktionstemperatur
mindestens 40°C
und am besten mindestens 50°C.
Um zu gewährleisten,
dass kein freies Monomer vorhanden ist, wird die Reaktion normalerweise
für eine
gewisse Zeit nach Zugabe des Monomers fortgesetzt. Es ist gegebenenfalls
nötig,
weiteren Initiator als Maskierungsmittel während der letzten Reaktionsstufe
zuzusetzen, um die Reaktionsumwandlung zu steigern.
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Zur
praktischen Verwertung der Erfindung geeignete Initiatoren zur Additionspolymerisation
sind beispielsweise Azo- und Diazoverbindungen, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril,
2,2'-Azobis(2,4-Dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(2,3-Dimethylbutyronitril),
2,2'-Azobis(2-Methylbutyronitril),
2,2'-Azobis(2,3,3-Trimethylbutyronitril), 2,2'-Azobis(2-Isopropylbutyronitril),
1,1'-Azobis(cyclohexan-1-Carbonitril),
2,2'-Azobis(4-Methoxyl-2,4-Dimethylvaleronitril),
2-(Carbamoylazo)isobutyronitril, 4,4'-Azobis(4-Cyanovalerinsäure) und
Dimethyl-2,2'Azobisisobutyrat,
oder Peroxidverbindungen, wie Butylperoxid, Propylperoxid, Butyrylperoxid,
Benzoylisobutyrylperoxid und Benzoylperoxid, oder wasserlösliche Initiatoren,
beispielsweise Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat oder andere
Redoxinitiatoren. Bevorzugte Initiatoren sind öllösliche Initiatoren. Beispiele
für konkret
geeignete Initiatoren sind Azo-, Peroxid-, Persulfat- und Redoxinitiatoren.
Die Initiatoren sind in einer Menge verwendbar, die zwischen 0,2
und 4 Gew.-% oder höher,
bezogen auf das Gewicht der gesamten Monomere, beträgt. Ein Kettenübertragungsmittel,
wie Butylmercaptan, ist ebenfalls zur Steuerung der Eigenschaften
des gebildeten Polymers verwendbar.
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Der
Begriff „Verbund" bezeichnet hier
die Tatsache, dass die erfindungsgemäß hergestellten Farbmittelpartikeln
mindestens zwei physikalische Phasen umfassen, nämlich eine Farbmittelphase,
die frei von Lösungsmittel
ist, und eine Polymerphase. Die Phasendomänen sind voneinander nicht
getrennt; zwischen ihnen bestehen Bindungen oder Schnittstellen.
Die Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln haben vorzugsweise eine Partikelgröße von weniger
als 1 μm,
besser von weniger als 200 nm und am besten von weniger als 100
nm. Vorzugsweise hat die Polymerphase ein Molekulargewicht von mehr
als 5000 und vorzugsweise von mehr als 10.000. In einem geeigneten
Ausführungsbeispiel
haben die Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln eine mittlere Größe von weniger
als 200 nm, und die Polymerphase einer jeden Partikel hat ein Molekulargewicht
von über 5000.
Das Verhältnis
der Farbmittelphase zur Polymerphase beträgt vorzugsweise zwischen 10:90
und 90:10, am besten zwischen 20:80 und 50:50. Der Costabilisator
bleibt den Polymerfarbstoff-Verbundpartikeln zugeordnet. Im Allgemeinen
befindet sich der Costabilisator auf der Oberfläche der Polymerfarbstoffpartikeln
und dient zur Stabilisierung der Partikeln.
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Zwar
werden die erfindungsgemäß hergestellten
Polymerfarbstoffpartikeln im Zusammenhang mit der Verwendung für Tintenstrahltinten
beschrieben, sie können
jedoch auch anders angewandt werden, beispielsweise in Farben, Tinten
für Schreibstifte,
Markierern, kosmetischen Produkten usw.
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Bei
der Herstellung einer Tintenstrahltinte ist es wünschenswert, die Polymerfarbstoffpartikeln
in Form eines Konzentrats herzustellen. Das Konzentrat wird dann
mit einem geeigneten Lösungsmittel
auf eine Konzentration verdünnt,
die in Bezug auf Viskosität,
Farbe, Farbton, Sättigung,
Dichte und Druckbereichsauftrag für die jeweilige Anwendung am
besten ist. Akzeptable Viskositäten
für derartige
Tinten, wie mithilfe einer Brookfield-Vorrichtung und entsprechenden
Verfahren bestimmt, sind im Allgemeinen nicht größer als 20 Centipoise und liegen
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 Centipoise.
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Die
erfindungsgemäß hergestellten
Polymerfarbstoffpartikeln können
bis zu 30 Gew.-% einer Tintenstrahltintenzusammensetzung umfassen,
vorzugsweise zwischen 0,05 und 15 Gew.-%. Co-Lösungsmittel oder ein Feuchtmittel
können
der Tintenzusammensetzung zugegeben werden, um die Tinte vor dem
Austrocknen oder vor dem Verkrusten in den Öffnungen des Druckkopfes zu
schützen.
Klassen verwendbarer Co-Lösungsmittel
und Feuchtmittel umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, monohydrische
Alkohole mit Kohlenstoffketten von über 10 Kohlenstoffatomen, wie
Decanol, Dodecanol, Oleoylalkohol, Stearoylalkohol, Hexadecanol,
Eicosanol, mehrwertige Alkohole, wie Ethylenglycol, Alkohol, Diethylenglycol
(DEG), Triethylenglycol, Propylenglycol, Tetraethylenglycol, Polyethylenglycol,
Glycerol, 2-Methyl-2,4-Pentandiol, 2-Ethyl-2-Hydroxymethyl-1,3-Propandiol
(EHMP), 1,5-Pentandiol, 1,2-Hexandiol, 1,2,6-Hexantriol und Thioglycol;
niedrigere Alkylmono- oder -diether, abgeleitet von Alkylenglycolen,
wie Ethylenglycolmonomethyl oder Monoethylether, Diethylenglycolmonomethyl
oder Monoethylether, Propylenglycolmonomethyl oder Monoethylether,
Triethylenglycolmonomethyl oder -monoethylether, Diethylenglycoldimethyl
oder -diethylether, Poly(ethylenglycol)monobutylether (PEGMBE) und
Diethylenglycolmonobutylether (DEGMBE); stickstoffhaltige Verbindungen,
wie Harnsäure,
2-Pyrrolidinon, N-Methyl-2-Pyrrolidinon
und 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon und schwefelhaltige Verbindungen,
wie Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon.
-
In
einer Tintenstrahltinte kann die Polymerphasenzusammensetzung ausgewählt werden,
um die Kompatibilität
der Verbundpartikeln mit dem in der Formulierung verwendeten organischen
Lösungsmittel
zu maximieren und um die Interaktion mit dem Substrat zu maximieren,
auf das die Tinte aufgebracht wird. Die maximierte Kompatibilität mit dem
organischen Lösungsmittel
erzeugt eine Langzeitlagerungsbeständigkeit, während die maximierte Interaktion
mit dem Substrat die Haftung oder Schmierfestigkeit des Bildbereichs
verbessert.
-
Einer
mithilfe von erfindungsgemäß hergestellten
Polymerfarbstoffpartikeln hergestellten Tinte können auch Polymerbindemittel
zugegeben werden, um die Haftung des Farbmittels auf dem Träger zu verbessern, indem
ein Film gebildet wird, der das Farbmittel bei Trocknung einkapselt.
Beispiele verwendbarer Polymere sind u. a. Polyester, Polystyrol/Acrylate,
sulfonierte Polyester, Polyurethane, Polyimide usw. Die Polymere
können
in Mengen von 0,01 bis 15 Gew.-% vorliegen, vorzugsweise von 0,01
bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten in der
Tinte.
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Der
Tintenstrahltintenzusammensetzung kann ein Biozid zugesetzt werden,
um das Wachstum von Mikroorganismen, wie Schimmel, Pilzen usw. in
wässrigen
Tinten zu unterdrücken.
Ein bevorzugtes Biozid für eine
Tintenzusammensetzung ist Proxel® GXL
(Zeneca Specialties Co.) mit einer Endkonzentration von 0,0001 bis
0,5 Gew.-%. Weitere Additive, die wahlweise in einer Tintenstrahltintenzusammensetzung
vorhanden sein können,
sind u. a. Verdickungsmittel, Mittel zur Verbesserung der Leitfähigkeit,
Antikogationsmittel, Trocknungsmittel, Mittel zur Verbesserung der
Wasserfestigkeit, Farbstofflöslichkeitsmittel,
Chelatbildner, Bindemittel, Lichtstabilisatoren, Viskosifizierer,
Puffermittel, Schimmelvermeider, Mittel gegen Wellenbildung, Stabilisatoren
und Schaumhemmer.
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Mithilfe
von erfindungsgemäß hergestellten
Polymerfarbstoffpartikeln hergestellte Tintenstrahltinten werden
im Tintenstrahldrucken eingesetzt, wobei flüssige Tintentropfen in kontrollierter
Weise auf ein Tintenempfangssubstrat aufgebracht werden, indem Tintentröpfchen aus
der Vielzahl der Düsen
oder Öffnungen
in einem Druckkopf des Tintenstrahldruckers ausgestoßen werden.
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Kommerziell
erhältliche
Tintenstrahldrucker arbeiten nach unterschiedlichen Verfahren zur
Steuerung der Ablagerung der Tintentröpfchen. Derartige Verfahren
lassen sich im Allgemeinen in zwei Arten unterteilen: kontinuierliche
Strömung
oder Drop-on-Demand (bedarfsweise Tropfenbildung).
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In
Drop-on-Demand-Systemen wird ein Tintentröpfchen aus einer Öffnung mittels
Druck direkt auf eine Stelle auf der Tintenempfangsschicht ausgeworfen,
wobei der Druck beispielsweise durch eine piezoelektrische Vorrichtung,
eine akustische Vorrichtung oder einen Thermoprozess erzeugt wird,
der durch digitale Signale steuerbar ist. Ein Tintentropfen wird
nur dann erzeugt und durch die Öffnung
des Druckkopfes ausgeworfen, wenn er benötigt wird. Tintenstrahl-Druckverfahren
und zugehörige
Drucker sind kommerziell erhältlich und
brauchen hier nicht im Detail beschrieben zu werden.
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Mithilfe
von erfindungsgemäß hergestellten
Polymerfarbstoffpartikeln hergestellte Tintenstrahltinten können im
Tintenstrahldrucken eingesetzt werden, wobei flüssige Tintentropfen in kontrollierter
Weise auf ein Tintenempfangsschichtsubstrat aufgebracht werden,
indem Tintentröpfchen
aus der Vielzahl der Düsen
oder Öffnungen
in einem Druckkopf des Tintenstrahldruckers ausgestoßen werden.
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Tintenempfangssubstrate
zur Verwendung im Tintenstrahldrucken sind einschlägigen Fachleuten
bekannt. Repräsentative
Beispiele derartiger Substrate werden in
US-A-5,605,750 ;
5,723,211 und
5,789,070 sowie in
EP 813 978 A1 beschrieben.
-
Die
folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden
Erfindung.
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Beispiele
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Folgende
Farbstoffe wurden in der vorliegenden Erfindung verwendet:
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Herstellung von Polymerfarbstoffpartikeldispersionen
-
Erfindungsgemäße Polymerfarbstoffartikeldispersion
(Dispersion E)
-
In
ein 400 ml fassendes Becherglas wurde 1 g Farbstoff-1 zugegeben,
weiterhin 2,4 g Styrol, 2,4 g Butylmethacrylat, 1,2 g Divinylbenzen
und 2,0 g Ethylacetat. Nach der Zugabe wurde die Mischung gut gerührt. In
ein anderes Becherglas wurden 50 g deionisiertes Wasser, 0,6 g Natriumdodecylsulfonat-Tensid
und 1,0 g AQ 55 zugegeben und gut gerührt. Die organische Phase und
die wässrige
Phase wurden unter akustischer Abscheidung oder Mikrofluidisierung über 20 Minuten
lang stark gerührt.
Die organische wässrige
Mischung wurde dem Reaktionsgefäß zugegeben,
und 0,09 g des Azobisisobutyronitrils (AIBN) in 1 g Toluol wurden dem Reaktionsgefäß zugegeben.
Die Reaktion wurde 4 weitere Stunden fortgesetzt, bevor man das
Reaktionsgemäß auf Raumtemperatur
abkühlen
ließ.
Das organische Lösungsmittel
wurde unter reduziertem Druck entfernt. Die so hergestellte Polymerfarbstoffpartikeldispersion
wurde zur Entfernung von Koagulaten durch ein Glasfasernetz gefiltert.
Die hergestellten Partikeln enthielten ca. 50 Gew.-% einer Farbmittelphase
und ca. 50 Gew.-% einer Polymerphase. Der Initiator wurde vor der
akustischen Abscheidung oder vor dem Mikrofluidisieren zugegeben.
Die Partikelgröße wurde
mit einem Microtrac Ultra Fine Particle Analyzer (Leeds and Northrup)
bei einem mittleren Wert von 50% gemessen. Die Polymerfarbstoffpartikeldispersion
wird als Erfindungsgemäße Polymerfarbstoffpartikeldispersion
(Dispersion E) bezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
-
Vergleichspolymerfarbstoffpartikeldispersion
(Dispersion V)
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In
ein 400 ml fassendes Becherglas wurde 1 g Farbstoff 1 zugegeben,
weiterhin 2,4 g Styrol, 2,4 g Butylmethacrylat, 1,2 g Divinylbenzen
und 2,0 g Ethylacetat. Nach der Zugabe wurde die Mischung gut gerührt. In
ein anderes Becherglas wurden 50 g deionisiertes Wasser, 0,6 g Natriumdodecylsulfonat-Tensid
und 1,8 g Hexadecan zugegeben und gut gerührt. Die organische wässrige Mischung
wurde dem Reaktionsgefäß zugegeben,
und 0,09 g des Azobisisobutyronitrils (AIBN) in 1 g Toluol wurden
dem Reaktionsgemäß zugegeben. Die
Reaktion wurde 4 weitere Stunden fortgesetzt, bevor man das Reaktionsgemäß auf Raumtemperatur
abkühlen
ließ.
Die so hergestellte Polymerfarbstoffpartikeldispersion wurde zur
Entfernung von Koagulaten durch ein Glasfasernetz gefiltert. Die
hergestellten Partikeln enthielten ca. 50 Gew.-% einer Farbmittelphase
und ca. 50 Gew.-% einer Polymerphase. Die Polymerfarbstoffpartikeldispersion
wird als Vergleichspolymerfarbstoffpartikeldispersion (Dispersion
V) bezeichnet. Die Partikelgröße wurde
mit einem Microtrac Ultra Fine Particle Analyzer (Leeds and Northrup)
bei einem mittleren Wert von 50% gemessen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 aufgeführt.
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Das
zur Herstellung der Vergleichspolymerfarbstoffpartikeldispersion
verwendete Verfahren unterscheidet sich von dem zur Herstellung
der Erfindungsgemäßen Polymerfarbstoffpartikeldispersion
verwendeten Verfahren insofern, als dem Reaktionsgefäß kein polymerer
Costabilisator zugesetzt wurde. Tabelle 1
| Polymerfarbstoffpartikeldispersion | Polymerzusammensetzung*
(Gewichtsverhältnisse) | Initiator | Co-stabilisator | Partikelgröße (nm) |
| Dispersion
E | S/BMA/DVB (40/40/20) | AIBN | AQ55 | 78 |
| Dispersion
V | S/BMA/DVB (40/40/20) | AIBN | Hexadecan | 120 |
- Hinweis: *BMA = Butylmethacrylat; DVB =
Divinylbenzen; S = Styrol;
-
Tintenherstellung
-
Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) (wasserlöslicher
Farbstoff/kein Polymer in Tinte)
-
Zur
Herstellung einer Vergleichstintenstrahltinte wurden 0,6 g Kontrollfarbstoff
1 (10% aktiv), 0,05 g Surfynol® 465 (Air Products Inc.),
1,2 g Diethylenglycol, 1,0 g Glycerol und 0,3 g Di(propylenglycol)methylether (Dowanol® DPM)
destilliertem Wasser zugegeben, so dass das Gewicht der fertigen
Tinte 10,0 g betrug. Die fertige Tinte enthielt 0,6% Kontrollfarbstoff-1,
0,50% Surfynol® 465,
12% Diethylenglycol, 10% Glycerol und 3% Di(propylenglycol)methylether.
-
Vergleichstinte 2 (Tinte V-2) (wasserunlöslicher
Farbstoff/kein polymerer Costabilisator)
-
Diese
Tinte wurde ähnlich
wie die Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) hergestellt, mit dem Unterschied,
dass Polymerfarbstoffpartikeldispersion V (Dispersion V) anstelle
von Kontrollfarbstoff 1 verwendet wurde. Zur Herstellung dieser
Tinte wurden 5,0 g Polymerfarbstoffpartikeldispersion V, 0,05 g
Surfynol® 465
(Air Products Inc.), 1,2 g Diethylenglycol, 0,6 g Glycerol und 0,3
g Di(propylenglycol)methylether (Dowanol® DPM) destilliertem Wasser zugegeben,
so dass das Gewicht der fertigen Tinte 10,0 g betrug. Die fertige
Tinte enthielt 50% Polymerfarbstoffpartikeldispersion V (ca. 10
% aktiv), 0,50% Surfynol® 465, 12,0% Diethylenglycol,
6% Glycerol und 3% Di(propylenglycol)methylether.
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Vergleichstinte 3 (Tinte V-3) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Tintenzusatz)
-
Diese
Tinte wurde ähnlich
wie Vergleichstinte 2 (Tinte V-2) hergestellt, mit dem Unterschied,
dass der Tinte zusätzlich
zu den anderen Komponenten 0,32 g AQ55 (30,9% aktiv) zugesetzt wurde.
Die fertige Tinte enthielt zusätzlich
1% AQ55.
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Erfindungsgemäße Tinte
(Tinte E) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Costabilisator) Tinte E wurde ähnlich hergestellt
wie Vergleichstinte 2 (Tinte V-2), mit dem Unterschied, dass die
Erfindungsgemäße Polymerfarbstoffpartikeldispersion
(Dispersion B) anstelle der Vergleichspolymerfarbstoffpartikeldispersion
(Dispersion V) verwendet wurde.
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In der vorliegenden Erfindung
verwendete Elemente
-
Vergleichselement 1 (V-1) (wasserlöslicher
Farbstoff/kein Polymer in Tinte)
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Die
Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) wurde durch einen 1 μm Polytetrafluorethylenfilter
gefiltert und in eine leere Tintenstrahlpatrone des Typs Epson 660
gefüllt.
Ein Testbild, das aus einer Reihe von 6 ca. 15 × 13 mm großen Feldern mit variabler Dichte
und einem Punktauftrag von 5% bis 100% bestand, wurde mit einem
Tintenstrahldrucker des Typs Epson 660 auf kommerziell erhältliches
Epson Premium Glossy Paper, Katalognr. SO41286, gedruckt. Anschließend ließ man die
Probe 24 Stunden bei Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit trocknen.
-
Vergleichselement 2 (V-2) (wasserlöslicher
Farbstoff/kein Polymer in Tinte)
-
Vergleichselement
2 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass ein kommerziell
erhältliches
Papier, nämlich
Kodak Instant-Dry Photographic Glossy Media (Kat. 8103137), anstelle
von Epson Premium Glossy Paper verwendet wurde.
-
Vergleichselement 3 (V-3) (wasserunlöslicher
Farbstoff/kein polymerer Costabilisator)
-
Vergleichselement
3 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass Vergleichstinte
2 (Tinte V-2) anstelle von Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) verwendet
wurde.
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Vergleichselement 4 (V-4) (wasserunlöslicher
Farbstoff/kein polymerer Costabilisator)
-
Vergleichselement
4 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 3 hergestellt, mit dem Unterschied, dass ein kommerziell
erhältliches
Papier, nämlich
Kodak Instant-Dry Photographic Glossy Media (Kat. 8103137), anstelle
von Epson Premium Glossy Paper verwendet wurde.
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Vergleichselement 5 (V-5) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Tintenzusatz)
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Vergleichselement
5 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass Vergleichstinte
3 (Tinte V-3) anstelle von Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) verwendet
wurde.
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Vergleichselement 6 (V-6) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Tintenzusatz)
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Vergleichselement
6 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 5 hergestellt, mit dem Unterschied, dass ein kommerziell
erhältliches
Papier, nämlich
Kodak Instant-Dry Photographic Glossy Media (Kat. 8103137), anstelle
von Epson Premium Glossy Paper verwendet wurde.
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Erfindungsgemäßes Element 1 (E-1) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Costabilisator)
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Das
Erfindungsgemäße Element
1 wurde ähnlich
wie Vergleichselement 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die
Erfindungsgemäße Tinte
(Tinte E) anstelle von Vergleichstinte 1 (Tinte V-1) verwendet wurde.
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Erfindungsgemäßes Element 2 (E-2) (wasserunlöslicher
Farbstoff/AQ55 als Costabilisator)
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Das
Erfindungsgemäße Element
2 wurde ähnlich
wie das Erfindungsgemäße Element
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass ein kommerziell erhältliches
Papier, nämlich
Kodak Instant-Dry Photographic Glossy Media (Kat. 8103137), anstelle
von Epson Premium Glossy Paper verwendet wurde.
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Stabilitätsprüfungen
-
Die
zuvor beschriebenen Elemente wurden einer Lichtstabilitätsprüfung und
einer Ozonprüfung
unterzogen. Für
die Lichtstabilitätsprüfung wurden
die Proben 1 Woche lang 50 kLux starker Tageslicht ausgesetzt. Für die Ozonstabilitätsprüfung wurden
die zuvor beschriebenen Elemente 24 Stunden lang in einer Ozonkammer
gelagert (ca. 5 ppm Ozongehalt, 50% relative Luftfeuchtigkeit).
Die Status-A-Auflichtdichte der Felder mit maximaler Dichte der
Elemente wurde mit einem X-Rite
® 414
Densitometer vor und nach der Ozonausbleichprüfung gemessen. Der prozentual
verbliebene Rest der Status-A-Dichte für die Felder mit 100% Punktauftrag wurde
berechnet und in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
| Element | Tinte | Lichtstabilität (% Rest bei
100% Punktauftrag) | Ozonstabilität (% Rest bei
100% Punktauftrag) |
| V-1 | Tinte
V-1 | 7 | 5 |
| V-3 | Tinte
V-2 | 20 | 8 |
| V-5 | Tinte
V-3 | 40 | 15 |
| E-1 | Tinte
E | 67 | 51 |
| V-2 | Tinte
V-1 | 13 | 5 |
| V-4 | Tinte
V-2 | 36 | 11 |
| V-6 | Tinte
V-3 | 50 | 32 |
| E-2 | Tinte
E | 74 | 61 |
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass durch die Verwendung von Tinten, die aus
unter Verwendung eines nicht polymeren Costabilisators hergestellten
Partikeln bestehen, bereits eine Verbesserung der Bildstabilität gegenüber Licht
und Ozon im Vergleich zu Tinten mit wasserlöslichem Farbstoff erzielt wird,
dass jedoch unter Verwendung von Tinten der vorliegenden Erfindung
eine weitere deutliche Verbesserung der Bildstabilität gegenüber Licht
und Ozon im Vergleich zu Tinten mit Partikeln, die ohne den polymeren
Costabilisator hergestellt wurden, sowie zu Tinten, in denen der
Costabilisator nur als Tintenzusatz verwendet wird, erzielt wird.
