-
<Technisches
Gebiet>
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine wässrige Tintenzusammensetzung,
ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und einen Ausdruck.
-
<Stand
der Technik>
-
Die
Tintenstrahlaufzeichnung ist ein Druckverfahren, bei dem kleine
Tröpfchen
einer Tintenzusammensetzung versprüht und auf einem Aufzeichnungsmedium,
wie z. B. Papier, aufgebracht werden, um einen Ausdruck zu erzeugen.
Dieses Verfahren ermöglicht
die schnelle Herstellung eines qualitativ hochwertigen Ausdruckes
mit einer hohen Auflösung,
wobei eine Vorrichtung verwendet wird, die kostengünstig erhältlich ist.
-
Die
Tintenzusammensetzungen, die bei der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet
werden, umfassen gewöhnlich
Wasser als Hauptbestandteil, sowie einen färbenden Bestandteil und ein
Feuchthaltemittel, wie z. B. Glycerin, das verhindert, dass die
Tinte austrocknet und die Düsen
des Tintenstrahldruckkopfes verstopft. Beispiele für die färbenden
Bestandteile, die gewöhnlich
in einer Tintenzusammensetzung für
die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet werden, umfassen verschiedenste
wasserlösliche
Farbstoffe, da diese Farbstoffe eine hohe Farbsättigung aufweisen, da eine
Vielzahl von unterschiedlichen Farbstoffen verwendet werden kann,
da die Farbstoffe gut in Wasser löslich sind, usw.
-
Farbstoffe
haben jedoch Nachteile, wie z. B. eine unzureichende Beständigkeit
gegenüber
Licht und Wasser, und folglich sind Ausdrucke, die unter Verwendung
einer Tintenzusammensetzung mit einem Farbstoff hergestellt wurden,
nicht ausreichend licht- und wasserbeständig. Die Wasserbeständigkeit
der Ausdrucke kann verbessert werden, wenn ein Spezialpapier für die Tintenstrahlaufzeichnung,
das eine Schicht umfasst, die Tinte absorbiert, verwendet wird,
aber es war bisher nicht möglich,
einen wasserbeständigen
Ausdruck auf Normalpapier zu erzeugen.
-
Pigmente
haben eine bessere Licht- und Wasserbeständigkeit als Farbstoffe und
wurden deshalb in den vergangenen Jahren zunehmend als färbende Bestandteile
für Tintenzusammensetzungen
für die
Tintenstrahlaufzeichnung verwendet, um Ausdrucke mit einer verbesserten
Beständigkeit
gegenüber
Licht und Wasser herzustellen. Wenn ein Pigment, das gewöhnlich in
Wasser nicht löslich
ist, in einer wässrigen
Tintenzusammensetzung verwendet wird, ist es erforderlich, dass
das Pigment vorab mit einem Dispergiermittel, wie z. B. mit einem
wasserlöslichen
Harz, vermischt wird, damit das Pigment beständig im Wasser dispergiert
werden kann, und dann wird die Dispersion für die Herstellung einer Tintenzusammensetzung
verwendet.
-
Die
Art und die Teilchengröße des Pigments,
die Art des verwendeten Harzes, die Art der verwendeten Dispergiervorrichtung
usw. müssen
geeignet gewählt
werden, damit sichergestellt wird, dass das Pigment beständig in
einem wässrigen
System dispergiert werden kann, und es wurden bisher verschiedenste
Dispergierverfahren und Tinten für
die Tintenstrahlaufzeichnung vorgeschlagen. Wässrige Pigmenttinten, in denen
Ruß unter
Verwendung eines oberflächenaktiven
Mittels oder eines Dispergiermittels mit einem hohen Molekulargewicht
dispergiert wurde, sind bekannt (siehe die Veröffentlichungen 1 und 2).
-
Es
wurde ebenfalls eine Tintenzusammensetzung vorgeschlagen, die Wasser,
ein Styrol-Maleinsäure-Copolymer, ε-Caprolactam
und ein Pigment umfasst (siehe die Veröffentlichung 3).
-
Eine
Tintenzusammensetzung, die ein wässriges
Medium, ein Styrol-Maleinsäure-Copolymer
und ein Kupferphthalocyaninpigment enthält, wurde ebenfalls vorgeschlagen
(siehe die Veröffentlichung
4).
-
Eine
wässrige
Tinte mit einem dispergierenden Harz, in dem 60 Mol% oder mehr der
Säuregruppen des
Harzes mit einem alkalischen Neutralisierungsmittel neutralisiert
wurden, wurde ebenfalls vorgeschlagen (siehe die Veröffentlichungen
5 und 6).
- Veröffentlichung 1: JP 64-6074 A
- Veröffentlichung
2: JP 64-31881 A
- Veröffentlichung
3: JP 3-252467 A
- Veröffentlichung
4: JP 3-79680 A
- Veröffentlichung
5: JP 8-183920 A
- Veröffentlichung
6: JP 9-40895 A
-
Damit
ein Pigment, wie zuvor beschrieben, in einer Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung
verwendet werden kann, ist es erforderlich, dass das Pigment so
in Wasser dispergiert wird, dass die erhaltene Dispersion über einen
langen Zeitraum hinweg beständig
ist. Die bekannten Verfahren, die in den zuvor genannten Veröffentlichungen
1 bis 4 beschrieben werden, sind diesbezüglich jedoch nicht zufriedenstellend.
-
Viele
bekannte Tinten für
die Tintenstrahlaufzeichnung enthalten einen färbenden Bestandteil, sowie ein
wasserlösliches
organisches Lösungsmittel
als wesentlichen Bestandteil, wodurch das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
optimiert wird. Ein Feuchthaltemittel, das verhindert, dass die
Tinte austrocknet, ein Lösungsmittel
oder ein oberflächenaktives
Mittel, das die Oberflächenspannung
der Tinte verringert und das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungspapier
unterstützt,
ein organisches Amin, das verwendet wird, um den pH-Wert der Tinte
einzustellen, oder dgl. werden gewöhnlich ebenfalls zu den Tinten
gegeben. Einige dieser Lösungsmittel
können
sich nachteilig auf die Beständigkeit
der Dispersion des färbenden
Bestandteils auswirken, so dass die Dispersion nicht über einen
längeren
Zeitraum hinweg beständig
ist. Dieses Problem tritt insbesondere bei Lösungsmitteln auf, die mit der
Oberfläche
eines Pigments mit einer hydrophoben Oberfläche oder mit einem hydrophoben
Teil in dem Harz in Wechselwirkung treten.
-
Bei
den wässrigen
Tinten mit einem dispergierenden Harz, in dem 60 Mol% oder mehr
der Säuregruppen
des Harzes mit einem alkalischen Neutralisierungsmittel neutralisiert
wurden, die in den Veröffentlichungen
5 und 6 beschrieben werden, tritt das Problem auf, dass das verwendete
Harz und das verwendete wasserlösliche
organische Lösungsmittel
miteinander in Wechselwirkung treten, wobei, abhängig von der Art des wasserlöslichen
organischen Lösungsmittels,
die Lagerbeständigkeit
bzw. Haltbarkeit der Tinte verringert wird.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wässrige Tintenzusammensetzung
mit einer verbesserten Lagerbeständigkeit
bzw. Haltbarkeit bereit zu stellen.
-
<Offenbarung
der Erfindung>
-
Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung führten ausführliche und intensive Untersuchungen
durch. Dabei fanden sie heraus, dass die zuvor beschriebenen Probleme
auf die folgende Art und Weise gelöst werden können.
-
Genauer
gesagt, die Erfindung stellt bereit:
- (1) eine
wässrige
Tintenzusammensetzung, umfassend einen färbenden Bestandteil, ein dispergierendes Harz
(d. h., ein Harz mit dispergierenden Eigenschaften) mit einer sich
wiederholenden Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten
Gruppe und einer sich wiederholenden Struktureinheit (II) mit einer
neutralisierten Gruppe, die in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden
kann, ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel,
das die sich wiederholende Struktureinheit (I) quellen und/oder
lösen kann,
und Wasser;
- (2) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß Punkt
(1), wobei das wasserlösliche
organische Lösungsmittel
eine cyclische Amidverbindung und/oder eine cyclische Harnstoffverbindung
ist;
- (3) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß Punkt
(1), wobei das wasserlösliche
organische Lösungsmittel
ein Glycolmonoetherderivat eines mehrwertigen Alkohols ist;
- (4) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß Punkt
(1), wobei das wasserlösliche
organische Lösungsmittel
ein wasserlöslicher
einwertiger Alkohol mit einem geringen Molekulargewicht ist;
- (5) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (4), wobei das Gewicht der sich wiederholenden
Struktureinheit (I) im Bereich von 0,05 Gew.% bis 10 Gew.% liegt,
bezogen auf das Gewicht des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels;
- (6) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (4), wobei das Gewicht der sich wiederholenden
Struktureinheit (I) im Bereich von 0,15 Gew.% bis 5 Gew.% liegt,
bezogen auf das Gewicht des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels;
- (7) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (6), wobei der färbende Bestandteil ein Ruß ist;
- (8) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (6), wobei der färbende Bestandteil ein organisches
Pigment ist;
- (9) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (6), wobei der färbende Bestandteil aus öllöslichen
Farbstoffen und dispergierbaren Farbstoffen ausgewählt ist;
- (10) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (9), wobei die nicht neutralisierte Gruppe der
sich wiederholenden Struktureinheit (I) eine Carbonsäuregruppe
ist und wobei die neutralisierte Gruppe der sich wiederholenden
Struktureinheit (II) eine Carbonsäureaniongruppe ist;
- (11) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (10), wobei der molare Anteil an sich wiederholenden
Struktureinheiten (I) im Bereich von 1% bis 67% liegt, bezogen auf
die Summe der sich wiederholenden Struktureinheiten (I) und der
sich wiederholenden Struktureinheiten (II);
- (12) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (10), wobei der molare Anteil an sich wiederholenden
Struktureinheiten (I) im Bereich von 1% bis 30% liegt, bezogen auf
die Summe der sich wiederholenden Struktureinheiten (I) und der
sich wiederholenden Struktureinheiten (II);
- (13) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (12), weiterhin umfassend ein schwach alkalisches
Mittel, wobei die Zusammensetzung alkalisch ist;
- (14) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß Punkt
(13), wobei das schwach alkalische Mittel aus Salzen von organischen
Säuren
und organischen Puffer ausgewählt
ist;
- (15) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß einem
der Punkte (1) bis (14), weiterhin umfassend ein zusätzliches
Harz, das in Wasser löslich
und/oder dispergierbar ist;
- (16) eine wässrige
Tintenzusammensetzung gemäß Punkt
(15), wobei das zusätzliche
Harz, das in Wasser löslich
und/oder dispergierbar ist, ein Harz mit einer sich wiederholenden
Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe und einer
sich wiederholenden Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten
Gruppe, die in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden kann, ist;
- (17) ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Versprühen von
Tröpfchen
der wässrigen
Tintenzusammensetzung nach einem der Punkte (1) bis (16) und das
Aufbringen der versprühten
Tröpfchen auf
einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen; und
- (18) einen Ausdruck, der unter Anwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens
und unter Verwendung der wässrigen
Tintenzusammensetzung nach einem der Punkte (1) bis (16) hergestellt
wurde.
-
<Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung>
-
Die
erfindungsgemäße wässrige Tintenzusammensetzung
umfasst einen färbenden
Bestandteil, ein dispergierendes Harz mit einer sich wiederholenden
Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe und einer
sich wiederholenden Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten
Gruppe, die in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden kann, ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel,
das die sich wiederholende Struktureinheit (I) quellen und/oder
lösen kann,
und Wasser. Auf diese Weise ist es möglich, eine wässrige Tintenzusammensetzung
mit einer verbesserten Lagerbeständigkeit
bereit zu stellen.
-
Wenn
ein dispergierendes Harz verwendet wird, das keine sich wiederholende
Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe enthält, sind
die erfindungsgemäßen Voraussetzungen
nicht erfüllt,
und eine beständige
Dispersion des färbenden
Bestandteils kann nicht erhalten werden. Das in Wasser gelöste Harz verhindert
ebenfalls, dass die Tinte problemlos versprüht werden kann. Wenn andererseits
ein dispergierendes Harz verwendet wird, das keine sich wiederholende
Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten Gruppe, die in Wasser
hydratisiert und/oder gelöst
werden kann, enthält,
kann das Harz nicht beständig
dispergiert werden, so dass die Dispersion des färbenden Bestandteils Koagulate
bildet. Wenn die wässrige
Tintenzusammensetzung ein dispergierendes Harz mit einer sich wiederholenden
Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe enthält, jedoch
kein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel,
das die sich wiederholende Struktureinheit (I) quellen und/oder
lösen kann,
kann die Tinte, wenn sie bei der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird,
nicht problemlos versprüht
werden.
-
Die
Bestandteile der wässrigen
Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung werden
im Folgenden genau beschrieben.
-
dispergierendes Harz
-
Das
dispergierende Harz enthält
eine sich wiederholende Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten
Gruppe (im Folgenden der Einfachheit halber als "sich wiederholende Struktureinheit (I)" bezeichnet) und eine
sich wiederholende Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten
Gruppe (im Folgenden der Einfachheit halber als "sich wiederholende Struktureinheit (II)" bezeichnet), die
in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden kann. Der Ausdruck "nicht neutralisierte
Gruppe", der hier
verwendet wird, bezeichnet eine Gruppe, die mit einem Neutralisierungsmittel
neutralisiert werden kann, und Beispiele für solche Gruppen umfassen eine
saure Gruppe und eine alkalische Gruppe. Spezifische Beispiele für die nicht
neutralisierten Gruppen umfassen eine Carbonsäuregruppe und eine Sulfonsäuregruppe.
Der Ausdruck "neutralisierte
Gruppe", der hier
verwendet wird, bezeichnet eine Gruppe, die bei der Neutralisation
einer nicht neutralisierten Gruppe erhalten wurde, und die neutralisierte
Gruppe ist bevorzugt eine ionische Gruppe. Es ist bevorzugt, dass
die nicht neutralisierte Gruppe und die neutralisierte Gruppe anionische
Gruppen sind, und es ist besonders bevorzugt, dass die nicht neu tralisierte
Gruppe eine Carbonsäuregruppe
und die neutralisierte Gruppe eine Carbonsäureaniongruppe (d. h., eine
Carboxylatgruppe) ist. Beispiele für die Carboxylate umfassen
Lithiumcarboxylate, Natriumcarboxylate, Kaliumcarboxylate und Ammoniumcarboxylate.
-
Das
dispergierende Harz kann hergestellt werden, indem ein Teil der
sauren Gruppen (d. h., der nicht neutralisierten Gruppen) eines
Harzvorläufers
mit anionischen Gruppen mit einer alkalischen Verbindung, wie z.
B. mit einem organischen Amin oder einer Alkalimetallsalzverbindung,
neutralisiert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das dispergierende Harz
mit einer sich wiederholenden Struktureinheit (I) mit einer nicht
neutralisierten Gruppe und einer sich wiederholenden Struktureinheit
(II) mit einer neutralisierten Gruppe, die in Wasser hydratisiert
und/oder gelöst
werden kann, herzustellen.
-
Das
Harz mit einer anionischen Gruppe kann hergestellt werden, indem
ein Monomer, das eine anionische Gruppe enthält (im Folgenden als "Monomer mit einer
anionischen Gruppe" bezeichnet),
in einem Lösungsmittel
polymerisiert wird, oder indem ein solches Monomer mit einem anderen
copolymerisierbaren Monomer in einem Losungsmittel copolymerisiert
wird. Beispiele für
die Monomere mit einer anionischen Gruppe umfassen Monomere mit
einer Carboxygruppe und Monomere mit einer Sulfongruppe.
-
Die
Monomere mit einer Carboxygruppe sind bevorzugt Acrylmonomere mit
einer Carboxygruppe oder mit zwei Carboxygruppen im Molekül.
-
Spezifische
Beispiele für
die Monomere mit einer Carboxygruppe umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Ethacrylsäure, Propylacrylsäure, Isopropylacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und
Maleinsäure.
Acrylsäure,
Methacrylsäure
und Maleinsäure
sind bevorzugte Monomere. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das Harz,
das durch Polymerisation hergestellt wurde, mit einem Sulfonierungsmittel,
wie z. B. Schwefelsäure,
rauchender Schwefelsäure
oder Sulfaminsäure,
sulfoniert wird.
-
Spezifische
Beispiele für
bevorzugte Monomere mit einer Sulfongruppe umfassen Styrolsulfonsäure, Isoprensulfonsäure, Sulfobutylmethacrylat,
Allylsulfonsäure
und dgl.
-
Spezifische
Beispiele für
die anderen Monomere, die mit den Monomeren mit einer anionischen
Gruppe copolymerisiert werden können,
umfassen (Meth)acrylsäureester,
wie z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, n-Propylacrylat,
n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat,
Laurylacrylat, Benzylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat,
Isopropylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat,
t-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, n-Octylmethacrylat,
Laurylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Tridecylmethacrylat und Benzylacrylat;
Additionsreaktionsprodukte aus einer Fettsäure und einem (Meth)acrylsäureestermonomer
mit einer Oxiranstruktur, wie z. B. ein Additionsreaktionsprodukt
von Stearinsäure
und Glycidylmethacrylat; Additionsreaktionsprodukte aus einer Oxiranverbindung mit
einer Alkylgruppe mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen und (Meth)acrylsäure; Monomere
auf der Basis von Styrol, wie z. B. Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol,
m-Methylstyrol, p-Methylstyrol
oder p-tert-Butylstyrol; Itaconsäureester,
wie z. B. Benzylitaconat; Maleinsäureester, wie z. B. Dimethylmaleat;
Fumarsäureester,
wie z. B. Dimethylfumarat; Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylacetat,
Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, Aminoethylacrylat, Aminopropylacrylat,
Methylaminoethylacrylat, Methylaminopropylacrylat, Ethylaminoethylacrylat, Ethylaminopropylacrylat,
Acrylaminoethylamid, Acrylaminopropylamid, Acrylmethylaminoethylamid,
Acrylmethylaminopropylamid, Acrylethylaminoethylamid, Acrylethylaminopropylamid,
Methacrylamid, Aminoethylmethacrylat, Aminopropylmethacrylat, Methylaminoethylmethacrylat,
Methylaminopropylmethacrylat, Ethylaminoethylmethacrylat, Ethylaminopropylmethacrylat,
Methacrylaminoethylamid, Methacrylaminopropylamid, Methacrylmethylaminoethylamid,
Methacrylmethylaminopropylamid, Methacrylethylaminoethylamid, Methacrylethylaminopropylamid,
Hydroxymethylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat,
Hydroxymethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat,
2-Hydroxypropylmethacrylat, N-Methylolacrylamid und Allylalkohol.
-
Solch
ein Harz hat bevorzugt ein zahlengemitteltes Molekulargewicht im
Bereich von etwa 1000 bis 200000, besonders bevorzugt im Bereich
von etwa 3000 bis 150000. Wenn das zahlengemittelte Molekulargewicht
des Harzes in diesem Bereich liegt, wirkt das Harz als Beschichtungsfilm
für den
färbenden
Bestandteil bzw. als Beschichtung in der Tintenzusammensetzung.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Kombination aus einem solchen Harz (Vorläufer für das dispergierende Harz)
und einem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel,
das im Folgenden beschrieben wird, so gewählt wird, dass das Vorläuferharz
mit dem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
in Wechselwirkung tritt (d. h., dass der Vorläufer für das dispergierende Harz in
dem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
gequollen oder teilweise gelöst
wird).
-
Spezifische
Beispiele für
die organischen Amine umfassen Salze von flüchtigen Aminverbindungen, wie
z. B. Ammoniak, Triethylamin, Tributylamin, Dimethylethanolamin,
Diisopropanolamin oder Morpholin; und Salze von schwerflüchtigen
hochsiedenden organischen Aminen, wie z. B. Diethanolamin, Triethanolamin oder
Tripropanolamin. Spezifische Beispiele für die Alkalimetallsalzverbindungen
umfassen Verbindungen mit Lithium, Natrium oder Kalium als Alkalimetall,
wobei Alkalimetallhydroxide, wie z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid
oder Lithiumhydroxid, bevorzugte Verbindungen sind, und Kaliumhydroxid
ist besonders bevorzugt.
-
Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der molare Anteil
an sich wiederholenden Struktureinheiten (I) im Bereich von 1% bis
67% und besonders bevorzugt im Bereich von 1 % bis 30% liegt, bezogen
auf die Summe der sich wiederholenden Struktureinheiten (I) und
der sich wiederholenden Struktureinheiten (II). Auf diese Weise
ist es möglich,
eine wässrige
Tintenzusammensetzung mit einer hervorragenden Lagerbeständigkeit
zu erhalten. Wenn der Anteil an sich wiederholenden Struktureinheiten
(I) zu groß ist,
ist die Dispersion des dispergierenden Harzes unbeständig, so
dass die Dispersion des färbenden Bestandteils
Koagulate bildet. Wenn der Anteil an sich wiederholenden Struktureinheiten
(I) andererseits zu gering ist, wird das dispergierende Harz vollständig in
dem Wasser gelöst,
und der Anteil an Harz, der nicht an den färbenden Bestandteil gebunden
wird, nimmt ab, so dass die Tinte nicht mehr problemlos versprüht werden
kann.
-
Die
Menge an anionischen Gruppen in dem dispergierenden Harz beträgt etwa
30 KOH-mg/g oder mehr
und liegt bevorzugt im Bereich von etwa 50 bis 250 KOH-mg/g, bezogen
auf den Säurewert.
Wenn der Säurewert
des Harzes innerhalb dieses Bereiches liegt, wird die Lagerbeständigkeit
der beschichteten Teilchen des färbenden
Bestand teils verbessert, und die Beständigkeit der Ausdrucke gegenüber Wasser
wird ebenfalls verbessert.
-
wasserlösliches organisches Lösungsmittel
-
Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
enthält
ein Feuchthaltemittel und ein Lösungsmittel, das
das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt, oder
ein Lösungsmittel,
und zusätzlich ein
organisches Amin zum Einstellen des pH-Wertes, und dgl., sowie, als wesentlichen
Bestandteil, ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel,
ausgewählt
aus diesen Materialien, das die sich wiederholende Struktureinheit
(I) des dispergierenden Harzes quellen und/oder lösen kann.
-
(Feuchthaltemittel)
-
Das
Feuchthaltemittel wird zugegeben, um ein Austrocknen der Tinte zu
verhindern. Dieser Bestandteil wird zugegeben, um zu verhindern,
dass das Wasser in der Tinte an den Düsenöffnungen eines Tintenstrahldruckkopfes
verdampft, was zu einem Austrocknen der Tinte in Folge einer Koagulatbildung
und einer Niederschlagsbildung in der Tinte führen würde.
-
Das
Feuchthaltemittel wird aus Materialien ausgewählt, die in Wasser löslich sind
und die sehr hygroskopisch sind, und Beispiele für solche Materialien, die erfindungsgemäß verwendet
werden können,
umfassen Polyole, wie z. B. Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol,
Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Polyethylenglycol, Propylenglycol,
Dipropylenglycol, Polypropylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol,
1,5-Pentandiol, 2,3-Butandiol,
2-Methyl-2,4-pentandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 1,2,6-Hexantriol
oder Pentaerythrit; Lactame, wie z. B. 2-Pyrrolidon oder N-Methyl-2-pyrrolidon;
und Harnstoffe, wie z. B. 1,3-Dimethylimidazolidinon.
-
Wasserlösliche feste
Feuchthaltemittel können
in Kombination mit den zuvor genannten Feuchthaltemitteln auf der
Basis organischer Lösungsmittel
verwendet werden.
-
Beispiele
dafür umfassen
Diole, wie z. B. 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol oder
2,2-Diethyl-1,3-propandiol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Lactame,
wie z. B. ε-Caprolactam,
Harnstoffderivate, wie z. B. Harnstoff, Thioharnstoff oder Ethylenharnstoff,
Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide,
wie z. B. Glucose, Mannose, Fructose, Ribose, Xylose, Arabinose,
Galactose, Aldonsäure,
Glucit, (Sorbit), Maltose, Cellobiose, Lactose, Sucrose, Trehalose
oder Maltotriose, und Derivate dieser Zucker, wie z. B. reduzierende
Zucker, oxidierende Zucker, Aminosäuren und Thiozucker der zuvor
genannten Zucker. Zuckeralkohole sind bevorzugt, und spezifische
Beispiele dafür
umfassen Maltit und Sorbit.
-
Diese
Feuchthaltemittel können
einzeln oder in Form eines Gemisches von verschiedenen Feuchthaltemitteln
verwendet werden, und die Feuchthaltemittel werden bevorzugt in
einer Menge im Bereich von 1 Gew.% bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt
in einer Menge im Bereich von 1 Gew.% bis 30 Gew.% zu der Tinte
gegeben. Solche Feuchthaltemittel können zusammen mit anderen Additiven
zu der Tinte gegeben werden, vorausgesetzt, dass die Viskosität der Tinte
nicht mehr als 25 cPs bei 25°C
beträgt.
-
(Lösungsmittel,
das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt)
-
Ein
Lösungsmittel,
das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt, ist
ein Additiv, das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium
beschleunigt, und die Art dieses Additives wird in Abhängigkeit
von der Zeit gewählt,
in der die Tinte trocknen soll.
-
Das
Lösungsmittel,
das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt, kann
z. B. ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel
sein, das die Oberflächenspannung
einer wässrigen
Lösung verringert,
und Beispiele dafür
umfassen Glycolmonoetherderivate von mehrwertigen Alkoholen, sowie
1,2-Alkandiole.
-
Beispiele
für die
1,2-Alkandiole umfassen Alkandiole mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen,
wobei Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, Heptandiol und Octandiol
bevorzugt sind. 1,2-Hexandiol,
1,2-Heptandiol und 1,2-Octandiol, die 1,2-Alkandiole mit 6 bis 8
Kohlenstoffatomen sind, sind besonders bevorzugt, da diese Alkandiole
das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium besonders gut
unterstützen.
Es ist bevorzugt, dass das 1,2-Alkandiol
in einer Menge im Bereich von 0,25 Gew.% bis 5 Gew.% zugegeben wird.
-
Derivate
von mehrwertigen Alkoholen mit einem Alkylrest mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen
werden bevorzugt als Glycolmonoetherderivate von mehrwertigen Alkoholen
verwendet. Spezifische Beispiele dafür umfassen Ethylenglycolmonobutylether,
Diethylenglycolmono-n-propylether, Ethylenglycolmonoisopropylether,
Diethylenglycolmonoisopropylether, Ethylenglycolmono-n-butylether,
Ethylenglycolmono-t-butylether, Diethylenglycolmono-n-butylether,
Triethylenglycolmono-n-butylether, Diethylenglycolmono-t-butylether,
1-Methyl-1-methoxybutanol, Propylenglycolmono-t-butylether, Propylenglycolmono-n-propylether,
Propylenglycolmonoisopropylether, Propylenglycolmono-n-butylether,
Dipropylenglycolmono-n-butylether, Dipropylenglycolmono-n-propylether
und Dipropylenglycolmonoisopropylether. Es ist bevorzugt, dass das
Glycolmonoetherderivat eines mehrwertigen Alkohols in einer Menge
im Bereich von 0,5 Gew.% bis 15 Gew.% zugegeben wird.
-
Beispiele
für andere
bevorzugte Lösungsmittel,
die das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium beschleunigen,
umfassen niedrigsiedende wasserlösliche
organische Lösungsmittel,
und wasserlösliche einwertige
Alkohole mit einem geringen Molekulargewicht sind besonders bevorzugt.
Der Ausdruck "wasserlösliche Alkohole
mit einem geringen Molekulargewicht", der hier verwendet wird, bezeichnet
Alkoholverbindungen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, deren Löslichkeit
in Wasser (bei 20°C)
mindestens 0,5 Gew.% beträgt. Beispiele
für solche
Verbindungen umfassen Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, 2,2-Dimethyl-1-propanol,
n-Butanol, 2-Butanol, tert-Butanol,
Isobutanol, 2-Methyl-1-butanol, 3-Methyl-1-butanol, 3-Methyl-2-butanol,
n-Pentanol, 2-Pentanol,
3-Pentanol und tert-Pentanol.
-
Die
zugegebene Menge an niedrigsiedendem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel
liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf
das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
-
Solche
Lösungsmittel,
die das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium beschleunigen,
können
einzeln oder in Form eines Gemisches von verschiedenen Lösungsmitteln
verwendet werden. Wenn mehrere Verbindungen mit unterschiedlicher
Struktur verwendet werden, können,
unabhängig
von den Absorptionseigenschaften und den Farbgebungseigenschaften
des verwendeten Papiers, qualitativ hochwertige Ausdrucke erhalten
werden, und deshalb ist es bevorzugt, Gemische von verschiedenen Lösungsmitteln
zu verwenden, da in diesem Fall eine Vielzahl von Papieren verwendet
werden kann.
-
Wenn
eine Tinte verwendet wird, die nur sehr langsam trocknet, kann ein
Feuchthaltemittel verwendet werden, das die Oberflächenspannung
einer wässrigen
Lösung
deutlich verringert, und in solch einem Fall ist es nicht erforderlich,
dass zusätzlich
ein Lösungsmittel
verwendet wird, das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium
unterstützt.
In diesem Fall kann eine Tinte ohne die Verwendung eines Lösungsmittels, das
das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium beschleunigt,
hergestellt werden.
-
(oberflächenaktives Mittel)
-
Das
oberflächenaktive
Mittel, das in Kombination mit dem Lösungsmittel, das das Eindringen
der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium beschleunigt, verwendet werden
kann, wird zugegeben, um die Oberflächenspannung der Tinte zu verringern,
so dass die Tinte besser in ein Aufzeichnungsmedium eindringen kann.
-
Beispiele
für die
oberflächenaktiven
Mittel, die erfindungsgemäß verwendet
werden können,
umfassen anionische oberflächenaktive
Mittel, wie z. B. Fettsäuresalze
oder Alkylsulfate, nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie z. B.
Polyoxyethylenalkylether oder Polyoxyethylenphenylether, nichtionische
oberflächenaktive Mittel
auf der Basis von Acetylenglycol, kationische oberflächenaktive
Mittel, ampholytische oberflächenaktive Mittel,
Silicium enthaltende oberflächenaktive
Mittel, Phosphor enthaltende oberflächenaktive Mittel, Bor enthaltende
oberflächenaktive
Mittel und dgl.
-
Beispiele
für die
Silicium enthaltenden oberflächenaktiven
Mittel umfassen BYK-307, BYK-331, BYK-333 und BYK-348 (Handelsnamen,
alle hergestellt von BYK-Chemie).
-
Nichtionische
oberflächenaktive
Mittel auf der Basis von Acetylenglycol werden entsprechend der
vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet, da sie keine bzw. nur
eine geringe Schaumbildung verursachen. Spezifische Beispiele für die Acetylenglycolverbindungen,
die erfindungsgemäß bevorzugt
verwendet werden, umfassen Surfynol 61, 82, 104, 440, 465, 485 und
TG, die alle von Air Products and Chemicals, Inc. hergestellt werden;
und Olfine STG und Olfine E1010, die von Nisshin Chemical Industry
Co., Ltd. hergestellt werden.
-
Die
zugegebene Menge an Acetylenglycolverbindung hängt von der Zeit ab, in der
die Tinte trocknen soll, und liegt bevorzugt im Bereich von 0,01
Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
-
Das
oberflächenaktive
Mittel kann allein als Mittel, das das Eindringen der Tinte in ein
Aufzeichnungsmedium unterstützt,
verwendet werden, oder in Kombination mit dem zuvor beschriebenen
Lösungsmittel,
das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium beschleunigt,
und im zuletzt genannten Fall kann z. B. die Gesamtmenge an Mitteln,
die das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützten, verringert
werden, und eine Schaumbildung kann verhindert bzw. unterdrückt werden,
so dass bevorzugt eine Kombination aus dem oberflächenaktiven
Mittel und dem zuvor beschriebenen Lösungsmittel verwendet wird.
-
Das
wasserlösliche
organische Lösungsmittel,
das die sich wiederholende Struktureinheit (I) des dispergierenden
Harzes quellen und/oder Ibsen kann, wird bevorzugt aus den cyclischen
Amidverbindungen und den cyclischen Harnstoffverbindungen ausgewählt, die
als Feuchthaltemittel verwendet werden, wie z. B. 2-Pyrrolidon,
N-Methyl-2-pyrrolidon
oder 1,3-Dimethylimidazolidinon, oder aus den Glycolmonoetherderivaten von
mehrwertigen Alkoholen oder den wasserlöslichen einwertigen Alkoholen
mit einem geringen Molekulargewicht, die als Lösungsmittel, die das Eindringen
der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützen, verwendet werden.
-
Es
ist bevorzugt, dass das Gewicht der sich wiederholenden Struktureinheit
(I) des dispergierenden Harzes im Bereich von 0,05 Gew.% bis 10
Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew.% bis 5 Gew.%
liegt, bezogen auf das Gewicht des zuvor beschriebenen wasserlöslichen
organischen Lösungsmittels.
-
Wenn
die Menge an sich wiederholender Struktureinheit (I), bezogen auf
die Menge an wasserlöslichem
organischen Lösungsmittel,
zu gering ist, d. h., wenn die Menge an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel,
bezogen auf die Menge an sich wiederholender Struktureinheit (I),
zu groß ist,
wird das Harz an dem färbenden
Bestandteil durch das Lösungsmittel
gelöst
oder vom färbenden
Bestandteil entfernt, so dass eine Koagulatbildung in der Dispersion
auftritt. Wenn die Menge an sich wiederholender Struktureinheit
(I), bezogen auf die Menge an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel,
andererseits zu groß ist,
d. h., wenn die Menge an wasserlöslichem
organischen Lösungsmittel,
bezogen auf die Menge an sich wiederholender Struktureinheit (I),
zu gering ist, kann das Harz nicht an der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums
fixiert werden.
-
färbender Bestandteil
-
Beispiele
für färbende Bestandteile,
die in einem wässrigen
Medium nicht oder nur in einer sehr geringen Menge löslich sind,
umfassen organische Pigmente, Ruß, öllösliche Farbstoffe und dispergierbare
Farbstoffe. Ruß,
organische Pigmente, öllösliche Farbstoffe
und dispergierbare Farbstoffe werden erfindungsgemäß bevorzugt
verwendet, da sich diese färbenden
Bestandteile durch hervorragende Färbungseigenschaften auszeichnen
und da sie eine geringe spezifische Dichte haben, so dass sie bei
der Herstellung der Dispersion keine Niederschläge bilden bzw. nicht ausfallen.
-
Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird solch ein färbender Bestandteil unter Verwendung
des zuvor beschriebenen dispergierenden Harzes (bevorzugt unter
Verwendung eines Harzes mit einer anionischen Gruppe) dispergiert,
um eine wässrige
Tinte herzustellen.
-
Spezifische
Beispiele für
die Ruße,
die entsprechend der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet werden,
umfassen die Rußmaterialien,
die von Mitsubishi Chemical Corporation hergestellt werden, wie
z. B. die Ruße
Nr. 2300, 900, MCF88, Nr. 206, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA7,
MA8, MA100 und Nr. 2200B. Beispiele für Ruße, die von Degussa AG hergestellt
werden, umfassen Color Black FW1, FW2, FW2V, FW18, FW200, S150,
S160 und S170, Printex 35, U, V und 140U, und Special Black 6, 5,
4A, 4 und 250. Beispiele für
die Ruße,
die von Columbia Carbon Corp. hergestellt werden, umfassen Conductex
SC und Raven 1255, 5750, 5250, 5000, 3500, 1255 und 700. Beispiele
für die
Ruße,
die von Cabot Corporation hergestellt werden, umfassen Regal 400R,
330R und 660R, Mogul L, Monarch 700, 800, 880, 900, 1000, 1100,
1300 und 1400, und Elftex 12. Diese Rußmaterialien sind nur Beispiele
für die
Ruße,
die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und
die vorliegende Er findung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Solche
Ruße können einzeln
oder in Form eines Gemisches von zwei oder mehr verschiedenen Rußen verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass solch ein Pigment in einer Menge im Bereich
von 0,5 Gew.% bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge
im Bereich von 1 Gew.% bis 10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf
das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
-
Beispiele
für die
organischen Pigmente, die erfindungsgemäß bevorzugt verwendet werden,
umfassen Chinacridonpigmente, Chinacridonchinonpigmente, Dioxazinpigmente,
Phthalocyaninpigmente, Anthrapyrimidinpigmente, Anthanthronpigmente,
Indanthronpigmente, Flavanthronpigmente, Perylenpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente,
Perinonpigmente, Chinophthalonpigmente, Anthrachinonpigmente, Thioindigopigmente, Benzimidazolenpigmente,
Isoindolinonpigmente, Azomethinpigmente und Azopigmente.
-
Spezifische
Beispiele für
die organischen Pigmente, die in der Tintenzusammensetzung entsprechend der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind im Folgenden angegeben.
-
Beispiele
für die
Pigmente, die in einer cyanfarbenen Tintenzusammensetzung verwendet
werden können,
umfassen C.I. Pigment Blue 1, 2, 3, 15:3, 15:4, 15:34, 16, 22 und
60; und C.I. Vat Blue 4 und 60. Es ist bevorzugt, dass das Pigment
aus C.I. Pigment Blue 15:3, 15:4 und 60, oder aus einem Gemisch
aus zwei oder mehr dieser Pigmente ausgewählt wird. Es ist bevorzugt,
dass das Pigment in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.% bis 15
Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1 Gew.%
bis 10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf das Gewicht der cyanfarbenen
Tintenzusammensetzung.
-
Beispiele
für die
Pigmente, die in einer magentafarbenen Tintenzusammensetzung verwendet
werden können,
umfassen C.I. Pigment Red 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57:1,
112, 122, 123, 168, 184 und 202; und C.I. Pigment Violet 19. Es
ist bevorzugt, dass das Pigment aus C.I. Pigment Red 122, 202 und
209, und C.I. Pigment Violet 19, oder aus einem Gemisch aus zwei
oder mehr dieser Pigmente ausgewählt
wird. Es ist bevorzugt, dass das Pigment in einer Menge im Bereich
von 0,5 Gew.% bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge
im Bereich von 1 Gew.% bis 10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf
das Gewicht der magentafarbenen Tintenzusammensetzung.
-
Beispiele
für die
Pigmente, die in einer gelben Tintenzusammensetzung verwendet werden
können, umfassen
C.I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 12, 13, 14C, 16, 17, 73, 74, 75, 83,
93, 95, 97, 98, 119, 110, 114, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155,
180 und 185. Es ist bevorzugt, dass das Pigment aus C.I. Pigment
Yellow 74, 109, 110, 128 und 138, oder aus einem Gemisch aus zwei
oder mehr dieser Pigmente ausgewählt
wird. Es ist bevorzugt, dass das Pigment in einer Menge im Bereich
von 0,5 Gew.% bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge
im Bereich von 1 Gew.% bis 10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf
das Gewicht der gelben Tintenzusammensetzung.
-
Beispiele
für die
Pigmente, die in einer orangefarbenen Tintenzusammensetzung verwendet
werden können,
umfassen C.I. Pigment Orange 36 und 43, sowie ein Gemisch davon.
Es ist bevorzugt, dass das Pigment in einer Menge im Bereich von
0,5 Gew.% bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich
von 1 Gew.% bis 10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf das Gewicht
der orangefarbenen Tintenzusammensetzung.
-
Beispiele
für die
Pigmente, die in einer grünen
Tintenzusammensetzung verwendet werden können, umfassen C.I. Pigment
Green 7 und 36, sowie ein Gemisch davon. Es ist bevorzugt, dass
das Pigment in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.% bis 15 Gew.%
und besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1 Gew.% bis
10 Gew.% zugegeben wird, bezogen auf das Gewicht der grünen Tintenzusammensetzung.
-
Das
Verhältnis
von färbendem
Bestandteil zu dispergierendem Harz in der erfindungsgemäßen wässrigen
Tintenzusammensetzung liegt bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 1:10
und besonders bevorzugt im Bereich von 4:1 bis 1:3. Die Teilchengröße des färbenden
Bestandteils zum Zeitpunkt des Dispergierens ist nicht größer als
300 nm, bezogen auf die mittlere Teilchengröße, und besonders bevorzugt
nicht größer als
200 nm, bezogen auf die mittlere Teilchengröße, wenn die maximale Teilchengröße, gemessen
mittels dynamischer Lichtstreuung, weniger als 500 nm beträgt.
-
schwach alkalisches Mittel
-
Wenn
in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ein metallisches Material
mit einer Tinte in Kontakt kommt, kann das metallische Material
korrodiert werden, wenn die Tinte sauer ist. Deshalb ist es entsprechend
der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
neutral oder alkalisch ist.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Tintenzusammensetzung weiterhin ein schwach
alkalisches Mittel enthält, so
dass die Tintenzusammensetzung neutral oder alkalisch ist. Wenn
die Tinte unter Verwendung einer stark alkalischen Verbindung, wie
z. B. Natriumhydroxid, neutral oder alkalisch gemacht wird, wird
die nicht neutralisierte Gruppe, wenn diese eine saure Gruppe (wie
z. B. eine Carbonsäuregruppe
oder eine Sulfonsäuregruppe)
ist, neutralisiert. Da entsprechend der vorliegenden Erfindung ein
schwach alkalisches Mittel verwendet wird, kann die Tintenzusammensetzung
neutral oder alkalisch gemacht werden, ohne dass der Neutralisationsgrad
des dispergierenden Harzes verändert
wird. Auf diese Weise kann eine Tinte hergestellt werden, die hervorragende
Eigenschaften hat und die ein metallisches Material nicht korrodiert.
-
Beispiele
für die
zuvor genannten schwach alkalischen Mittel umfassen Verbindungen,
ausgewählt aus
Salzen von organischen Säuren
und organischen Puffern. Beispiele für bevorzugte Salze von organischen Säuren umfassen
Salze einer Alkylcarbonsäure,
wie z. B. Acetate oder Propionate, und Salze einer Hydroxysäure, wie
z. B. Lactate, Glycolate oder Glycerate. Alkalimetallsalze einer
Alkylcarbonsäure,
wie z. B. Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumpropionat oder Kaliumpropionat,
werden besonders bevorzugt verwendet. Beispiele für bevorzugte
organische Puffer umfassen Tris(hydroxymethyl)aminomethan, Trishydrochloride,
Trismaleinsäure
und Bis(2-hydroxyethyl)iminotris(hydroxymethyl)methan.
-
Die
zugegebene Menge an schwach alkalischem Mittel hängt vom gewünschten pH-Wert der Tinte ab und liegt bevorzugt
im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.%.
-
zusätzliches Harz
-
Die
wässrige
Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann,
in Kombination mit dem dispergierenden Harz, ein in Wasser lösliches
und/oder dispergierbares zusätzliches
Harz enthalten. Es ist bevorzugt, dass solch ein zusätzliches
Harz zusammen mit dem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
und den anderen Additiven nach dem Dispergieren des färbenden
Bestandteils unter Verwendung des dispergierenden Harzes zugegeben
wird. Damit ein färbender
Bestandteil beständig
in Wasser dispergiert werden kann, muss gewöhnlich ein Dispergiermittel,
wie z. B. ein oberflächenaktives
Mittel oder ein wasserlösliches
Harz, verwendet werden, da die Oberfläche des färbenden Bestandteils hydrophob
ist. Der färbende Bestandteil,
der erfindungsgemäß verwendet
wird, wird unter Verwendung des dispergierenden Harzes vorab beständig dispergiert,
und das zusätzliche
Harz, das danach zugegeben wird, muss nicht als Dispergiermittel für den färbenden
Bestandteil wirken. Mit anderen Worten, das zuvor beschriebene dispergierende
Harz kann als in Wasser lösliches
und/oder dispergierbares zusätzliches
Harz verwendet werden, oder es kann ein in Wasser lösliches
und/oder dispergierbares Harz verwendet werden, das nicht als Dispergiermittel
für den
färbenden
Bestandteil wirkt.
-
Wenn
das zuvor beschriebene dispergierende Harz als zusätzliches
Harz verwendet wird, enthält
das zusätzliche
Harz eine sich wiederholende Struktureinheit (I) mit einer nicht
neutralisierten Gruppe und eine sich wiederholende Struktureinheit
(II) mit einer neutralisierten Gruppe, die in Wasser hydratisiert
und/oder gelöst werden
kann. Solch ein zusätzliches
Harz kann eine Monomereinheit enthalten, die einer Monomereinheit
in dem dispergierenden Harz entspricht.
-
Beispiele
für die
zusätzlichen
Harze, die in Wasser löslich
und/oder dispergierbar sind und die nicht als Dispergiermittel wirken,
umfassen Polyvinylalkohol, Polyallylalkohol, Polyhydroxyethylmethacrylat,
Polyvinylpyrrolidon, quaternäre
Polyvinylpyridinsalze, Polyacrylamid, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose,
Stärke,
Polymilchsäure,
Schellack, modifiziertes Kolophonium, Phenolharze, alkalische Salze,
sowie Copolymere davon. Beispiele für weitere zusätzliche
Harze umfassen Harze, erhalten durch Hydrophilisieren eines öligen Harzes,
das keine Gruppe enthält,
die Wasserlöslichkeit
verleiht, durch Oxidieren, durch Zugabe einer Sulfonsäure oder
dgl.
-
Wasser
-
Die
wässrige
Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält Wasser
als Hauptbestandteil. Es wird bevorzugt reines Wasser verwendet,
das keine ionischen Verunreinigungen enthält, wie z. B. ein Wasser, das
durch Ionenaustausch gereinigt wurde, ein Wasser, das durch Ultrafiltration
gereinigt wurde, ein Wasser, das durch Umkehrosmose gereinigt wurde,
destilliertes Wasser oder ultrareines Wasser.
-
Wenn
ein Wasser verwendet wird, das durch Bestrahlen mit UV-Licht oder
durch Zugabe von Wasserstoffperoxid sterilisiert wurde, kann die
Tintenzusammensetzung über
einen langen Zeitraum hinweg gelagert werden, ohne dass sich Schimmelpilze
oder Bakterien in der Tinte bilden bzw. vermehren.
-
andere Bestandteile
-
Die
wässrige
Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann
weiterhin Additive enthalten, die gewöhnlich in Tinten für die Tintenstrahlaufzeichnung
verwendet werden.
-
Beispiele
für solche
Additive, die erfindungsgemäß verwendet
werden können,
umfassen Mittel zum Einstellen des pH-Wertes, Antioxidationsmittel
oder UV-Absorber, sowie antiseptische Mittel oder Mittel gegen Schimmelbildung.
-
Beispiele
für die
Mittel zum Einstellen des pH-Wertes umfassen Alkalimetallhydroxide
und Amine, wie z. B. Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Triethanolamin, Diethanolamin, Aminomethylpropanol oder Tripropanolamin.
-
Beispiele
für die
Antioxidationsmittel oder UV-Absorber umfassen Allophanate, wie
z. B. Allophanat oder Methylallophanat; Biuretverbindungen, wie
z. B. Biuret, Dimethylbiuret oder Tetramethylbiuret; L-Ascorbinsäure und
Salze davon; Tinuvin 328, 900, 1130, 384, 292, 123, 144, 622, 770
und 292, Irgacor 252 und 153, Irganox 1010, 1076 und 1035, und MD1024,
alle hergestellt von Ciba-Geigy AG; sowie Oxide der Elemente der
Lanthanreihe.
-
Beispiele
für die
antiseptischen Mittel oder die Mittel gegen Schimmelbildung umfassen
Natriumbenzoat, Pentachlorphenolnatrium, 2-Pyridinthiol-1-oxidnatrium,
Natriumsorbat, Natriumdehydroacetat und 1,2-Dibenzothiazolin-3-on.
-
Verfahren zum Dispergieren
des färbenden
Bestandteils und Auswahl des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels
und des dispergierenden Harzes
-
Das
Dispergieren des färbenden
Bestandteils unter Verwendung des dispergierenden Harzes kann erfindungsgemäß durchgeführt werden,
indem ein Harz mit einer anionischen Gruppe in alkalischem Wasser, enthaltend
eine alkalische Verbindung, wie z. B. ein organisches Amin oder
eine Alkalimetallsalzverbindung, gelöst oder dispergiert wird, diese
Lösung
mit einem färbenden
Bestandteil vermischt wird, und das Gemisch unter Verwendung einer
Dispergiervorrichtung dispergiert wird, wie z. B. unter Verwendung
einer Kugelmühle, einer
Sandmühle,
eines Attritors, einer Walzenmühle,
einer Rührmühle, eines
Henschel-Mischers, einer Kolloidmühle, eines Ultraschallhomogenisators,
einer Strahlmühle
oder einer Hochgeschwindigkeitsmühle
mit hoher Scherkraft. Damit der färbende Bestandteil fest an
das Harz gebunden wird, um eine beständige Dispersion zu erhalten,
ist es bevorzugt, dass die Verfahren angewandt werden, die in den
Veröffentlichungen
JP 9-151342 A ,
JP 10-140065 A ,
JP 11-209672 A ,
JP 11-172180 A ,
JP 10-25440 A ,
JP 11-43636 A oder
JP 2001-247810 A beschrieben
werden. Die Verfahren, die in diesen Veröffentlichungen beschrieben
werden, werden im Folgenden kurz beschrieben.
-
Die
Veröffentlichungen
JP 2001-247810 A ,
JP 9-151342 A und
JP 10-140065 A beschreiben
ein sogenanntes "Phasenumwandlungsverfahren" und ein sogenanntes "Säureausfällungsverfahren".
-
a) Phasenumwandlungsverfahren:
-
Der
Ausdruck "Phasenumwandlungsverfahren", der hier verwendet
wird, bezeichnet ein Selbstdispergierverfahren (Phasenumwandlungsemulgierverfahren),
bei dem eine Schmelze eines Gemisches aus einem Harz mit selbstdispergierenden
Eigenschaften oder Lösungseigenschaften
und einem Pigment in Wasser dispergiert wird. Der Aus druck "Schmelze eines Gemisches", der hier verwendet
wird, bezeichnet einen gemischten Zustand ohne Lösen, einen gelösten und
gemischten Zustand, oder einen Zustand, der beide Zustände umfasst.
-
Ein
spezifisches Beispiel umfasst:
- (1) das Zugeben
eines Pigments, eines Neutralisierungsmittels und einer kleinen
Menge Wasser zu einem Vorläufer
des dispergierenden Harzes (z. B. zu dem zuvor beschriebenen Harz
mit einer anionischen Gruppe) in einem Lösungsmittel, wobei ein lösungsmittelhaltiger
Schlamm erhalten wird;
- (2) das Dispergieren des Schlamms durch Zugabe des Schlamms
zu einer großen
Menge Wasser, wobei ein wasserhaltiger Schlamm erhalten wird; und
- (3) das Entfernen des Lösungsmittels,
das zum Lösen
des Harzes verwendet wurde, aus dem wasserhaltigen Schlamm, wobei
eine Dispersion von Polymerteilchen, die ein Pigment enthalten,
erhalten wird, wobei das Pigment in dem in Wasser dispergierbaren
Polymer enthalten ist.
-
b) Säureausfällungsverfahren:
-
Der
Ausdruck "Säureausfällungsverfahren", der hier verwendet
wird, bezeichnet ein Verfahren, bei dem ein wasserhaltiger Kuchen
mit einem Harz und einem Pigment hergestellt wird und ein Teil der
nicht neutralisierten Gruppen des Harzes in dem Kuchen mit einem
Neutralisierungsmittel neutralisiert wird, um einen färbenden
Bestandteil zu erhalten.
-
Genauer
gesagt, wenn die nicht neutralisierte Gruppe eine anionische Säuregruppe
und das Neutralisierungsmittel eine basische Verbindung ist, umfasst
das Säureausfällungsverfahren
(1) das Dispergieren eines Harzes und eines Pigments in einem alkalischen
wässrigen
Medium und gegebenenfalls das Erwärmen des Gemisches, um ein
Harzgel zu erhalten; (2) das Einstellen des pH-Wertes auf einen
Wert im neutralen oder sauren Bereich, um das Harz hydrophob zu
machen, wobei das Harz fest an das Pigment gebunden wird; (3) gegebenenfalls
das Abfiltrieren und das Waschen mit Wasser, um einen wasserhaltigen
Kuchen zu erhalten; (4) das Neutralisieren eines Teils der anionischen
Gruppen des Harzes in dem wasserhaltigen Kuchen oder das Neutralisieren
aller anionischen Gruppen des Harzes in dem wasserhaltigen Kuchen
unter Verwendung einer basischen Verbindung, und danach das erneute
Dispergieren in einem wässrigen
Medium; und (5) gegebenenfalls das Erwärmen, um ein Harzgel zu erhalten.
-
Das
zuvor genannte Phasenumwandlungsverfahren und das zuvor genannte
Säureausfällungsverfahren
werden in den Veröffentlichungen
JP 9-1 51 342 A und
JP 10-140065 A genau
beschrieben.
-
Die
Veröffentlichungen
JP 11-209672 A und
JP 11-172180 A beschreiben
ein Verfahren zum Herstellen des färbenden Bestandteils. Diese
Verfahren werden im Folgenden kurz beschrieben.
-
Das
Herstellungsverfahren umfasst (1) das Vermischen eines Harzes mit
einer anionischen Gruppe oder einer Lösung davon in einem organischen
Lösungsmittel
mit einer basischen Verbindung, um die Neutralisation durchzuführen; (2)
das Vermischen der Lösung
des Gemisches mit einem Pigment, wobei eine flüssige Suspension erhalten wird,
und nachfolgend das Dispergieren des Pigments mit einer Dispergiervorrichtung oder
dgl., um eine Pigmentdispersion zu erhalten; (3) gegebenenfalls
das Destillieren, um das Lösungsmittel zu
entfernen; (4) das Zugeben einer sauren Verbindung, um das Harz
mit einer anionischen Gruppe auszufällen, wobei das Pigment mit
dem Harz mit einer anionischen Gruppe beschichtet wird; (5) gegebenenfalls
das Abfiltrieren und das Waschen mit Wasser; und (6) das Zugeben
einer basischen Verbindung, um die anionischen Gruppen des Harzes
mit einer anionischen Gruppe zu neutralisieren und um das Harz in
einem wässrigen
Medium zu dispergieren, wobei eine wässrige Dispersion erhalten
wird.
-
Dieses
Herstellungsverfahren wird in den Veröffentlichungen
JP 11-209672 A und
JP 11-172180 A genau
beschrieben.
-
Wenn
das zuvor genannte wasserlösliche
organische Lösungsmittel
und gegebenenfalls die zuvor beschriebenen anderen Bestandteile
und Wasser zu der auf diese Weise erhaltenen wässrigen Dispersion des färbenden
Bestandteils gegeben werden, wird eine wässrige Tintenzusammensetzung
erhalten. Wie zuvor beschrieben wurde, ist es bevorzugt, dass das
wasserlösliche
organische Lösungsmittel
so gewählt
wird, dass der zuvor beschriebene Vorläufer des dispergierenden Harzes
und das wasserlösliche
organische Lösungsmittel
miteinander in Wechselwirkung treten (der Vorläufer für das dispergierende Harz wird
in dem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
gequollen oder teilweise gelöst).
-
Das
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren entsprechend der vorliegenden
Erfindung kann jedes Verfahren sein, bei dem die zuvor beschriebene
wässrige
Tintenzusammensetzung über
die Düsen
eines Tintenstrahldruckkopfes in Form von feinen Tröpfchen versprüht wird
und die versprühten
Tröpfchen
auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht werden. Einige Beispiele
für solche
Verfahren werden im Folgenden beschrieben. Ein Beispiel ist ein
elektrostatisches Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein starkes
elektrisches Feld zwischen einer Düse eines Tintenstrahldruckkopfes
und einer Beschleunigungselektrode, die vor der Düse angeordnet
ist, angelegt, eine Tinte wird kontinuierlich tröpfchenweise über die
Düse versprüht, und
Druckinformationssignale werden auf Ablenkelektroden übertragen,
während
die Tröpfchen
zwischen den Ablenkelektroden fliegen, um die Aufzeichnung durchzuführen, oder
die Tintentröpfchen
werden entsprechend Druckinformationssignalen versprüht, ohne
dass sie abgelenkt werden.
-
Ein
zweites Verfahren ist ein Verfahren, bei dem eine kleine Pumpe verwendet
wird, um einen Druck auf die Tintenflüssigkeit zu übertragen,
und eine Düse
wird in mechanische Vibration versetzt, wobei ein Kristalloszillator
oder dgl. verwendet wird, so dass die Tintentröpfchen versprüht werden.
Die Tintentröpfchen
werden beim Versprühen
elektrisch aufgeladen, und Druckinformationssignale werden auf Ablenkelektroden übertragen,
während
die Tröpfchen
zwischen den Ablenkelektroden fliegen, um die Aufzeichnung durchzuführen.
-
Ein
drittes Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein piezoelektrisches
Element verwendet wird, das entsprechend Druckinformationssignalen
einen Druck auf die Tintenflüssigkeit überträgt, und
die Tintentröpfchen werden
versprüht
und auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht.
-
Ein
viertes Verfahren ist ein Verfahren, bei dem Mikroelektroden verwendet
werden, die entsprechend Druckinformationssignalen angesteuert werden
und die die Tintenflüssigkeit
erwärmen,
so dass sich die Tinte schnell ausdehnt, und die Tintentröpfchen werden
versprüht
und auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht.
-
Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
angewandt, bei dem die erfindungsgemäße wässrige Tintenzusammensetzung
mit einer relativ geringen Geschwindigkeit von nicht mehr als 10
m/s versprüht
wird; auf diese Weise kann das Drucken problemlos durchgeführt werden,
ohne dass die Tinte an den Düsen
des Tintenstrahldruckkopfes anhaftet.
-
Der
erfindungsgemäße Ausdruck
ist ein Ausdruck, der unter Anwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens
und unter Verwendung der zuvor beschriebenen wässrigen Tintenzusammensetzung
hergestellt wurde.
-
<Beispiele>
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer
beschrieben, die die Erfindung jedoch nicht beschränken.
-
<Herstellung
einer Dispersion>
-
(1) Dispersion 1:
-
75
g MA100 (Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)
als Ruß,
25 g Joncryl 611 (Handelsname, hergestellt von Johnson Polymer,
mittleres Molekulargewicht: 8100, Säurewert: 53) als wasserlösliches
Styrol-Acrylsäure-Harz
mit einer Carbonsäuregruppe
als anionischer Gruppe, 1,0 g Kaliumhydroxid und 250 g ultrareines
Wasser, gereinigt mittels Ionenaustausch und Umkehrosmose, wurden
miteinander vermischt, und das Gemisch wurde 10 Stunden lang in
einer Kugelmühle
mit Zirkoniumoxidkügelchen
dispergiert. Die erhaltene Dispersionsstammlösung wurde unter Verwendung
eines Membranfilters (Handelsname, hergestellt von Nihon Millipore
Ltd.) mit einer Porengröße von etwa
8 μm filtriert,
um grobe Teilchen zu entfernen, und der Rückstand wurde mit ultrareinem
Wasser bis zu einer Pigmentkonzentration von 15 Gew.% ver dünnt, wobei
eine Dispersion 1 mit einem dispergierenden wasserlöslichen
Harz erhalten wurde.
-
(2) Dispersion 2:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
Color Black S160 (Handelsname, hergestellt von Degussa AG) ersetzt
wurde, und dass die zugegebene Menge an Kaliumhydroxid 1,20 g betrug.
Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
2" bezeichnet.
-
(3) Dispersion 3:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
65 g C.I. Pigment Blue 15:3, ein organisches Pigment, ersetzt wurde,
dass die zugegebene Menge an Harz 35 g betrug, und dass die zugegebene
Menge an Kaliumhydroxid 1,70 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
3" bezeichnet.
-
(4) Dispersion 4:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
C.I. Pigment Yellow 74, ein organisches Pigment, ersetzt wurde.
Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
4" bezeichnet.
-
(5) Dispersion 5:
-
75
g MAI 00 (Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)
als Ruß,
25 g Joncryl 678 (Handelsname, hergestellt von Johnson Polymer,
mittleres Molekulargewicht: 8500, Säurewert: 215) als wasserlösliches
Styrol-Acrylsäure-Harz
mit einer Carbonsäuregruppe
als anionischer Gruppe, 1,80 g Kaliumhydroxid und 250 g ultrareines
Wasser, gereinigt mittels Ionenaustausch und Umkehrosmose, wurden
miteinander vermischt, und das Gemisch wurde 10 Stunden lang in
einer Kugelmühle
mit Zirkoniumoxidkügelchen dispergiert.
Die erhaltene Dispersionsstammlösung
wurde unter Verwendung eines Membranfilters (Handelsname, hergestellt
von Nihon Millipore Ltd.) mit einer Porengröße von etwa 8 μm filtriert,
um grobe Teilchen zu entfernen, und der Rückstand wurde mit ultrareinem
Wasser bis zu einer Pigmentkonzentration von 15 Gew.% verdünnt, wobei
eine Dispersion 5 mit einem dispergierenden wasserlöslichen
Harz erhalten wurde.
-
(6) Dispersion 6:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
Color Black S160 (Handelsname, hergestellt von Degussa AG) ersetzt
wurde, und dass die zugegebene Menge an Kaliumhydroxid 3,80 g betrug.
Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
6" bezeichnet.
-
(7) Dispersion 7:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
80 g C.I. Pigment Red 122, ein organisches Pigment, ersetzt wurde,
dass die zugegebene Menge an Harz 20 g betrug, und dass die zugegebene
Menge an Kaliumhydroxid 3,44 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
7" bezeichnet.
-
(8) Dispersion 8:
-
(Herstellung eines dispergierenden Harzes)
-
Ein
Reaktor, ausgestattet mit einem Rührer, einem Thermometer, einem
Rückflusskühler und
einem Tropftrichter, wurde mit Stickstoff gespült. Danach wurden 25 g Styrol,
30 g n-Dodecylmethacrylat, 20 g Methoxypolyethylenglycolmethacrylat,
15,5 g Butylmethacrylat und 9,3 g Methacrylsäure in 100 g Methylethylketon gelöst, und
der Reaktor wurde mit Stickstoffgas gespült. Die gleiche Lösung von
Monomeren in Methylethylketon wurde in den Tropftrichter eingebracht,
0,2 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril)
wurden weiterhin zugegeben, und der Reaktor wurde mit Stickstoffgas
gespült.
-
Die
Polymerisationsreaktion wurde bei 65°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, während die Lösung in
dem Tropftrichter über
einen Zeitraum von 3 Stunden zugegeben wurde. Die erhaltene Lösung des Copolymers
wurde durch wiederholtes Trocknen im Vakuum, Lösen in Methylethylketon und
Filtrieren gereinigt, und dann wurde Methylethylketon zugegeben,
bis der Feststoffgehalt an Harz 50% betrug. Auf diese Weise wurde
eine Harzlösung
A mit einem Harz mit einem Säurewert
(KOH) von etwa 70 und einem mittleren Molekulargewicht von 50000
erhalten.
-
(Herstellung einer Dispersion)
-
150
g MA100 (Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)
als Ruß und
100 g der zuvor beschriebenen Harzlösung A wurden miteinander vermischt
und gerührt,
wobei ein Schlamm erhalten wurde. 50 g einer 10%igen wässrigen
Lösung
von KOH wurden zu diesem Schlamm gegeben, und das Gemisch wurde
unter Verwendung eines Hochdruckhomogenisators dispergiert.
-
Diese
Dispersionslösung
wurde dann langsam unter Rühren
zu 400 g reinem Wasser gegeben, das gesamte Methylethylketon und
ein Teil des Wassers wurden im Vakuum bei 60°C entfernt, und dann wurde weiterhin
ultrareines Wasser zu dem Rückstand
gegeben, bis die Pigmentkonzentration 15% betrug. Auf diese Weise
wurde eine Dispersion 8 erhalten.
-
(9) Dispersion 9:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 8 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
Color Black S160 (Handelsname, hergestellt von Degussa AG) ersetzt
wurde, und dass die zugegebene Menge an wässriger 10%iger KOH-Lösung 47.5
g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
9" bezeichnet.
-
(10) Dispersion 10:
-
50
g C.I. Pigment Blue 15:4, ein organisches Pigment, und 100 g der
zuvor beschriebenen Harzlösung A
wurden miteinander vermischt und gerührt, wobei ein Schlamm erhalten
wurde. 47,5 g einer 10%igen wässrigen
Lösung
von KOH wurden zu diesem Schlamm gegeben, und das Gemisch wurde
unter Verwendung eines Hochdruckhomogenisators dispergiert.
-
Diese
Dispersionslösung
wurde dann langsam unter Rühren
zu 250 g reinem Wasser gegeben, das gesamte Methylethylketon und
ein Teil des Wassers wurden im Vakuum bei 60°C entfernt, und dann wurde weiterhin
ultrareines Wasser zu dem Rückstand
gegeben, bis die Pigmentkonzentration 15% betrug. Auf diese Weise
wurde eine Dispersion 10 erhalten.
-
(11) Dispersion 11:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 10 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass das Pigment durch 200 g C.I. Pigment Red
122, ein organisches Pigment, ersetzt wurde, und dass die zugegebene
Menge an 10%iger wässriger
KOH-Lösung
39,5 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
11" bezeichnet.
-
(12) Dispersion 12:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 10 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass das Pigment durch 150 g C.I. Pigment Yellow
74, ein organisches Pigment, ersetzt wurde, und dass die zugegebene
Menge an 10%iger wässriger
KOH-Lösung
39,5 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
12" bezeichnet.
-
(13) Dispersion 13:
-
(Herstellung eines dispergierenden Harzes)
-
In
einem 1 l Becherglas wurden 40 Gew.% n-Butylmethacrylat, 5 Gew.%
n-Butylacrylat, 20 Gew.% Styrol, 15 Gew.% 2-Hydroxyethylmethacrylat
und 20 Gew.% Methacrylsäure
miteinander vermischt, so dass die Gesamtmenge 500 g betrug, und
dann wurden weiterhin 4 g tert-Butylperoxyoctoat als Polymerisationsinitiator zugegeben,
um eine Flüssigkeit
mit einem synthetischen Harz herzustellen.
-
Dann
wurden 500 g Methylethylketon in einen 1 l Kolben eingebracht, und
die Temperatur wurde auf 75°C
erhöht,
während
das Methylethylketon unter einer Stickstoffatmosphäre gerührt wurde.
Die zuvor beschriebene Flüssigkeit
mit einem synthetischen Harz wurde tropfenweise unter Rühren bei
75°C über einen Zeitraum
von 3 Stunden zugegeben. Dann wurde die Reaktion weitere 8 Stunden
lang bei 75°C
unter Rühren durchgeführt. Danach
wurde das Reaktionsprodukt schnell auf 25°C abgekühlt und dann mit Methylethylketon verdünnt, bis
der Feststoffgehalt 50% betrug. Auf diese Weise wurde eine Harzlösung B mit
einem Harz mit einem Säurewert
(KOH) von 150 und einem mittleren Molekulargewicht von 15000 erhalten.
-
(Herstellung einer Dispersion)
-
150
g MA100 (Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)
als Ruß,
100 g der zuvor beschriebenen Harzlösung B, 50 g einer wässrigen
10%igen Kaliumhydroxidlösung
und 700 g ultrareines Wasser, gereinigt mittels Ionenaustausch und
Umkehrosmose, wurden miteinander vermischt, und das Gemisch wurde
zusammen mit Glaskügelchen
(Durchmesser: 1,7 mm, Menge: das 1,5-fache (bezogen auf das Gewicht)
des Gemisches) 2 Stunden lang in einer Sandmühle (hergestellt von Yasukawa
Seisakusho) dispergiert. Danach wurden die Glaskügelchen entfernt, die anderen
Bestandteile wurden zugegeben, und das Gemisch wurde 20 Minuten
lang bei Umgebungstemperatur gerührt,
und danach unter Verwendung eines 5 μm Membranfilters filtriert.
-
Das
erhaltene Filtrat wurde destilliert, um das gesamte Methylethylketon
und einen Teil des Wassers bei 80°C
unter Atmosphärendruck
zu entfernen. Weiterhin wurde eine 1N Salzsäurelösung tropfenweise unter Rühren zugegeben,
um die Harzschicht zu koagulieren. Das Gemisch wurde dann bei Unterdruck
filtriert und mit Wasser gewaschen, wobei ein wasserhaltiger Kuchen
des Pigments erhalten wurde. Dieser wasserhaltige Kuchen wurde erneut
unter Rühren
in 375 g einer wässrigen
1 %igen Kaliumhydroxidlösung
dispergiert, und dann wurde weiterhin ultrareines Wasser zugegeben,
bis die Pigmentkonzentration 15% betrug. Auf diese Weise wurde eine
Dispersion 13 erhalten.
-
(14) Dispersion 14:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 13 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
Color Black S160 (Handelsname, hergestellt von Degussa AG) ersetzt
wurde, und dass die zugegebene Menge an wässriger 1%iger KOH-Lösung beim
erneuten Dispergieren 422 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
14" bezeichnet.
-
(15) Dispersion 15:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 13 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
250 g C.I. Pigment Red 122, ein organisches Pigment, ersetzt wurde,
und dass die zugegebene Menge an wässriger 1 %iger KOH-Lösung beim
erneuten Dispergieren 422 g betrug. Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
15" bezeichnet.
-
(16) Dispersion 16:
-
(Herstellung eines dispergierenden Harzes)
-
50
g eines Styrol-Methylmethacrylat-Harzes mit einem mittleren Molekulargewicht
von 15000 und einem molaren Anteil an Styroleinheiten von 35%, 500
g 2-Pyrrolidon und 25 g Sulfaminsäure wurden miteinander vermischt,
und das Gemisch wurde 3 Stunden lang bei 80°C umgesetzt, wobei ein Teil
der Styroleinheiten sulfoniert wurde. Das Reaktionsgemisch wurde
durch wiederholtes Lösen
in 2-Pyrrolidon und Ausfällen
mit saurem Wasser bei einem pH-Wert von 5,0 gereinigt, und danach
in Methylethylketon gelöst,
so dass der Feststoffgehalt 50% betrug. Auf diese Weise wurde eine
Harzlösung
C mit einem Harz mit einem Säurewert
(KOH) von 70 und einem mittleren Molekulargewicht von 15000 erhalten.
-
(Herstellung einer Dispersion)
-
150
g MA100 (Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation)
als Ruß,
100 g der zuvor beschriebenen Harzlösung C, 25 g einer wässrigen
10%igen Kalium hydroxidlösung
und 700 g ultrareines Wasser, gereinigt mittels Ionenaustausch und
Umkehrosmose, wurden miteinander vermischt, und das Gemisch wurde
zusammen mit Glaskügelchen
(Durchmesser: 1,7 mm, Menge: das 1,5-fache (bezogen auf das Gewicht)
des Gemisches) 2 Stunden lang in einer Sandmühle (hergestellt von Yasukawa
Seisakusho) dispergiert. Danach wurden die Glaskügelchen entfernt, die anderen
Bestandteile wurden zugegeben, und das Gemisch wurde 20 Minuten
lang bei Umgebungstemperatur gerührt,
und danach unter Verwendung eines 5 μm Membranfilters filtriert.
-
Das
erhaltene Filtrat wurde destilliert, um das gesamte Methylethylketon
und einen Teil des Wassers bei 80°C
unter Atmosphärendruck
zu entfernen. Weiterhin wurde eine 1N Salzsäurelösung tropfenweise unter Rühren zugegeben,
um die Harzschicht zu koagulieren. Das Gemisch wurde dann bei Unterdruck
filtriert und mit Wasser gewaschen, wobei ein wasserhaltiger Kuchen
des Pigments erhalten wurde. Dieser wasserhaltige Kuchen wurde erneut
unter Rühren
in 310 g einer wässrigen
1%igen Kaliumhydroxidlösung
dispergiert, und dann wurde weiterhin ultrareines Wasser zugegeben,
bis die Pigmentkonzentration 15% betrug. Auf diese Weise wurde eine
Dispersion 16 erhalten.
-
(17) Dispersion 17:
-
Eine
Dispersion wurde auf die gleiche Weise wie die Dispersion 16 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Ruß durch
250 g C.I. Pigment Blue 15:3, ein organisches Pigment, ersetzt wurde.
Die erhaltene Flüssigkeit
wurde als "Dispersion
17" bezeichnet.
-
<Herstellung
einer wässrigen
Tinte>
-
(Beispiel 1)
-
26,7
g der erhaltenen Rußdispersion
1, 20 g Glycerin, 5 g Diethylenglycol und 3 g N-Methylpyrrolidon als Feuchthaltemittel,
sowie 3 g Isopropylalkohol als Lösungsmittel,
das das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützt, wurden
miteinander vermischt, und dann wurde ultrareines Wasser bis zu
einer Gesamtmenge von 100 g zugegeben. Das Gemisch wurde 2 Stunden
lang gerührt
und dann unter Verwendung eines Membranfilters (Handelsname, hergestellt
von Nihon Millipore Ltd.) mit einer Porengröße von etwa 1,2 μm filtriert,
wobei eine wässrige
Tintenzusammensetzung erhalten wurde.
-
(Beispiele 2 bis 26)
-
Tinten
wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass die in den Tabellen 1-1 und 1-2 angegebenen Additive
in den angegebenen Mengen verwendet wurden.
-
In
den Beispielen 23 und 24 wurde Movinyl 742N (Handelsname, hergestellt
von Clariant Polymers K.K.) als zusätzliches Harz 1 verwendet.
In den Beispielen 25 und 26 wurde ein Harz als zusätzliches
Harz 2 verwendet, hergestellt unter Verwendung der Harzlösung A,
wobei eine 20 gew.%ige Harzemulsion des Harzes hergestellt wurde,
mit der Ausnahme, dass C.I. Pigment Red 122 nicht zu der Dispersion
11 gegeben wurde, und wobei das Harz eine sich wiederholende Struktureinheit
(I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe und eine sich wiederholende
Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten Gruppe, die in Wasser
hydratisiert und/oder gelöst
werden kann, umfasste.
-
(Vergleichsbeispiel 1)
-
Eine
Tinte wurde hergestellt, indem zusätzlich 2,6 g einer 1 %igen
Kaliumhydroxidlösung
zu der Zusammensetzung von Beispiel 2 gegeben wurden. Durch die
Zugabe von Kaliumhydroxid bei der Herstellung der Tinte betrug die
Menge an Kaliumhydroxid etwa 125%, bezogen auf die Menge an Carboxygruppen
in dem dispergierenden Harz.
-
(Vergleichsbeispiel 2)
-
Eine
Tinte wurde hergestellt, indem zusätzlich 2,1 g einer 1%igen Kaliumhydroxidlösung zu
der Zusammensetzung von Beispiel 11 gegeben wurden. Durch die Zugabe
von Kaliumhydroxid bei der Herstellung der Tinte betrug die Menge
an Kaliumhydroxid etwa 125%, bezogen auf die Menge an Carboxygruppen
in dem dispergierenden Harz.
-
Die
zuvor beschriebenen Zusammensetzungen sind in den Tabellen 1-1 und
1-2 angegeben.
-
-
-
<Bewertung>
-
(Lagerbeständigkeit)
-
Jede
der Tinten der Beispiele 1 bis 26 und der Vergleichsbeispiele 1
und 2 wurde 2 Wochen lang bzw. 1 Monat lang bei 60°C, sowie
1 Woche lang in gefrorenem Zustand gelagert, und die Viskosität der Tinte
unmittelbar nach deren Herstellung wurde mit der Viskosität der Tinte
nach deren Lagerung verglichen. Die Bewertungskriterien waren wie
folgt:
- AA: Veränderung der Viskosität weniger
als ± 3%
- A: Veränderung
der Viskosität ± 3% oder
mehr und weniger als ± 6%
- B: Veränderung
der Viskosität ± 6% oder
mehr und weniger als ± 10%
- C: Veränderung
der Viskosität ± 10% oder
mehr
-
Die
Veränderung
der Viskosität,
das Gewichtsverhältnis "I/S" von sich wiederholender
Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten Gruppe zu sich
wiederholender Struktureinheit (II) mit einer neutralisierten Gruppe,
die in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden kann, sowie der molare
Anteil "I/[I + II]" an sich wiederholenden
Struktureinheiten (I), bezogen auf die Summe der sich wiederholenden
Struktureinheiten (I) und der sich wiederholenden Struktureinheiten
(II), sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
| Beispiel | Gewichtsverhältnis im nicht
neutralisierten Teil | molarer
Anteil im nicht neutralisierten Teil | Lagerbeständigkeit |
| (Gew.%) | (%) | AA |
| 1 | 044 | 25 | A |
| 2 | 0,18 | 10 | AA |
| 3 | 0,25 | 10 | AA |
| 4 | 0,18 | 10 | A |
| 5 | 4,76 | 67 | AA |
| 6 | 2,13 | 30 | AA |
| 7 | 1,14 | 20 | AA |
| 8 | 0,12 | 5 | AA |
| 9 | 0,23 | 10 | AA |
| 10 | 046 | 10 | AA |
| 11 | 0,46 | 25 | AA |
| 12 | 0,58 | 25 | AA |
| 13 | 2,48 | 50 | AA |
| 14 | 1,24 | 25 | AA |
| 15 | 0,99 | 25 | AA |
| 16 | 2,48 | 30 | AA |
| 17 | 0,99 | 30 | AA |
| 18 | 0,44 | 25 | AA |
| 19 | 0,12 | 5 | AA |
| 20 | 2,48 | 50 | AA |
| 21 | 0,46 | 10 | AA |
| 22 | 0,46 | 25 | AA |
| 23 | 0,23 | 7 | AA |
| 24 | 0,46 | 5 | AA |
| 25 | 2,76 | 25 | AA |
| 26 | 2,88 | 25 | AA |
| Vergleichsbeispiel | | | |
| 1 | 0 | 0 | C |
| 2 | 0 | 0 | C |
-
Die
in der Tabelle 2 zusammengefassten Ergebnisse zeigen, dass die Tinten
der Beispiele 1 bis 26, die jeweils ein dispergierendes Harz mit
einer sich wiederholenden Struktureinheit (I) mit einer nicht neutralisierten
Gruppe und einer sich wiederholenden Struktureinheit (II) mit einer
neutralisierten Gruppe, die in Wasser hydratisiert und/oder gelöst werden
kann, enthielten, beständig
waren, so dass die Veränderung
der Viskosität
während
der Lagerung unter den zuvor angegebenen Bedingungen weniger als ± 6% betrug.
Andererseits waren die Lagerbeständigkeit
der Tinte des Vergleichsbeispiels 1, zu der, im Vergleich mit der
Tinte von Beispiel 2, zusätzliches
Kaliumhydroxid gegeben worden war, um alle nicht neutralisierten
Gruppen in dem Harz zu neutralisieren, und die Lagerbeständigkeit
der Tinte des Vergleichsbeispiels 2, zu der, im Vergleich mit der
Tinte von Beispiel 11, zusätzliches
Kaliumhydroxid gegeben worden war, um alle nicht neutralisierten
Gruppen in dem Harz zu neutralisieren, unzureichend, die Viskosität der Vergleichstinten
veränderte
sich bereits unmittelbar nach dem Vermischen der Bestandteile, und
die Veränderung
der Viskosität
während
der Lagerung unter den zuvor angegebenen Bedingungen betrug mehr
als ± 10%.
-
Diese
Anmeldung basiert auf der
Japanischen
Patentanmeldung Nr. 2002-284270 , eingereicht am 27. September
2002.
-
<Industrielle
Anwendbarkeit>
-
Die
wässrige
Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich durch eine hervorragende Lagerbeständigkeit bzw. Haltbarkeit aus
und eignet sich insbesondere als Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung.
