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Diese Erfindung betrifft Phasenübergangstinten
und, insbesondere, Verfahren zum Drucken solcher Tinten, wobei hyperthermogelierende
Bestandteile verwendet werden, die das Auslaufen reduzieren.
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Im Allgemeinen liegen konventionelle
Phasenübergangstinten
bei Raumtemperatur in der festen Phase vor, existieren aber bei
der erhöhten
Arbeitstemperatur eines Tintenstrahldruckergerätes in der flüssigen Phase.
Bei der Ausstoßbetriebstemperatur
werden Tropfen der flüssigen
Tinte aus dem Druckgerät
ausgestoßen
und, wenn die Tintentropfen in Kontakt mit der Oberfläche des
Druckmediums treten, verfestigen sie sich schnell, um ein vorbestimmtes
Muster aus verfestigten Tintendruckpunkten zu bilden.
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Vor kurzem wurden Impulstinten oder „Bubblejet-Tinten" im US-Patent Nr.
5,021,802 offenbart. Diese Tinten umfassen ein wässriges Sol-Gelmedium und Färbemittel.
Die Tinten sind thermisch reversible Sol-Gele und weisen das übliche Phasenübergangstintenverhalten
auf, indem sie bei Raumtemperatur Gele (Feststoffe) sind und Sole
(Flüssigkeiten)
bei erhöhten
Temperaturen zwischen ungefähr
40–100°C.
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Ein inhärentes Problem verknüpft mit
wässrigen
Tinten, die in drop-on-demand-Farbdruckem verwendet werden, ist
das "Auslaufen" der Tintentropfen,
nachdem sie auf einem Substrat wie Papier aufgebracht wurden. Auslaufen
ist das unerwünschte,
ungleichmäßige Verbreitern
oder die Dochtwirkung von Tintentropfen entlang der Papierfasern,
nachdem die Tinten auf dem Druckmedium aufgebracht wurden. Das Auslaufen kann
das Ausbluten der Farben untereinander, eine schlechte Auflösung und
eine Verschlechterung des Bildes verursachen, was die Druckqualität negativ
beeinflusst. Versuche, dieses Problem zu lösen, beinhalten die Verwendung
eines Co-Lösungsmittels,
um die Trocknungszeit zu verringern, die Verwendung von Tinten,
die auf Latex basieren, die Zugabe von zwitterionischen Tensiden,
die Verwendung von pigmentierten Tinten und die Verwendung von festen
Tinten. Obwohl feste Tinten dazu neigen, nicht auszulaufen, wenn
sie gedruckt werden, erhöht
ihre Anwendung signifikant die Kosten und die Komplexität der Ausstattung,
die benötigt
wird um solche Tinten zu drucken.
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EP-A-584509 offenbart Tinten umfassend
zumindest ein Aufnahmemittel, ein flüssiges Medium, welches das
Aufnahmemittel löst,
und einen Bestandteil mit einer thermoreversiblen Gelierungseigenschaft,
worin die Tinte sich in einem homogenen Lösungssystem bei 25°C befindet
und der Bestandteil mit der thermoreversiblen Gelierungseigenschaft
sich aus der Tintenlösung
in einem Temperaturbereich von 30°C
bis 65°C
separiert, so dass die Tinte in einen dispergierten Zustand übergeht.
Druckverfahren, die diese Tinten verwenden, werden ebenso offenbart.
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Wie es aus den bevorzugten Ausführungsformen,
die im Folgenden beschrieben werden, verstanden werden kann, ermöglicht es
die Erfindung, dass die Bildverschlechterung im Zusammenhang mit
dem Drucken von wässrigen
Tinten reduziert werden kann und dass eine Verringerung der Kosten
und der Komplexität
der Druckarchitektur im Zusammenhang mit dem Drucken von üblichen
Phasenübergangstinten
erreicht wird.
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Die vorliegende Erfindung verwendet
wässrige
Phasenübergangstinten,
welche wasserlösliche
Bestandteile enthalten, die Thermo-Inversionseigenschaften aufweisen,
womit Bestandteile gemeint sind, deren Wasserlöslichkeit sinkt während die
Lösungstemperatur
ansteigt. Werden Tintenlösungen
dieser ausgewählten
Bestandteile bis zu ihren Thermo-Inversionspunkten erhitzt, weisen
sie hyperthermogelierende Eigenschaften auf, wo diese ausgewählten Bestandteile
einen Phasenübergang
durchlaufen, um einzelne, stabile Gele zu bilden. In der vorliegenden
Erfindung geschieht dies in Tintendruckpunktgelen.
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Bei niedrigen Konzentrationen weisen
wässrige
Lösungen
dieser hyperthermogelierenden Bestandteile moderate Viskositäten auf.
Bei einer kritischen Konzentration eines bestimmten hyperthermogelierenden Bestandteils
verursacht jedoch ein kleiner Anstieg in der Konzentration des Bestandteils
oder der Temperatur der Lösung
einen raschen Anstieg der Viskosität, welches schließlich zu
einem kompletten Gelieren der Lösung
führt.
Diese Einflüsse
der Temperatur und Konzentration wurden untersucht, um neue Phasenübergangstinten
bei Raumtemperatur herzustellen, die bei Kontakt mit einem relativ
heißen
absorptionsfähigen
Substrat sofort gelieren. Hyperthermogelierende Bestandteile beinhalten,
sind aber nicht darauf beschränkt,
Homopolymere, Copolymere, nicht-polymerische Tenside und ihre Derivate.
Bestandteile, die dieses hyperthermogelierende Phänomen bei
oder über
Raumtemperatur aufweisen, sind bevorzugt. Eine Tintenzusammensetzung eines
solchen Bestandteil kann bei Raumtemperatur ausgestoßen werden
und geliert sofort auf einem nicht erwärmten Substrat, um Tintendruckpunkte
zu erzeugen, die nicht auslaufen.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine wässrige
Phasenübergangstintenzusammensetzung
zur Verfügung,
umfassend ein Färbemittel;
und eine Menge an einem hyperthermogelierenden Bestandteil in einer
solchen Konzentration, dass die Tintenzusammensetzung bei einer
ersten Temperatur in einem flüssigen
Zustand und bei einer zweiten Temperatur in einem festen Zustand
ist, wobei die zweite Temperatur höher als die erste Temperatur
ist, und worin der hyperthermogelierende Bestandteil bei der zweiten
Temperatur ein stabiles Gel bildet und umfasst:
- (i)
einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1000
bis 50000 und gemäß der Formel: der Bestandteil enthaltend
10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-%
Polyoxypropylen, und worin x und y ganze Zahlen (integers) sind,
die die oben erwähnten
Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Bestandteil (I) erfüllen;
- (ii) einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht von 1000 bis
50000 und gemäß der Formel: der Bestandteil enthaltend
10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-%
Polyoxypropylen, und worin x und y ganze Zahlen sind, die die oben
erwähnten
Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Bestandteil (II) erfüllen;
- (iii) einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht von 1000
bis 50000 und gemäß der Formel: der Bestandteil enthaltend
10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-%
Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, und x
und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und
Molekulargewichtsbereiche für
Bestandteil (III) erfüllen;
- (iv) einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht von 1000 bis
50000 und gemäß der Formel: der Bestandteil enthaltend
10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-%
Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, und x
und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und
Molekulargewichtsbereiche für
Bestandteil (IV) erfüllen;
- (v) einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht von 1000 bis
100000 und gemäß der Formel: worin n die Gesamtzahl der
Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich
für Bestandteil
(V) erfüllt;
oder
- (vi) einen Bestandteil mit einem Molekulargewicht von 1000 bis
100000 und gemäß der Formel: worin n die Gesamtzahl der
Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich
für Bestandteil
(VI) erfüllt.
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Die vorliegende Erfindung stellt
weiterhin ein Verfahren zum Drucken einer hyperthermogelierenden, wässrigen
Phasenübergangstintenzusammensetzung
auf eine Druckoberfläche
zur Verfügung,
welches die Oberfläche
eines absorptionsfähigen
Substrates ist, das Verfahren umfassend Ausstoßen der hyperthermogelierenden,
wässrigen
Pha senübergangstintenzusammensetzung
aus einem drop-on-demand (DOD) Tintenstrahldrucker auf eine hydrophobe
Oberfläche,
worin die Tintenzusammensetzung eine Menge eines hyperthermogelierenden
Bestandteils in einer solchen Konzentration aufweist, dass die Tintenzusammensetzung
in einem flüssigen
Zustand ist, und anschliessend Transferieren der Tintenzusammensetzung
auf die Druckoberfläche,
so dass Wasser aus der Tintenzusammensetzung das absorptionsfähige Substrat
durchdringt, um eine erhöhte
Konzentration des hyperthermogelierenden Bestandteils in der Tintenzusammensetzung
zu erzeugen und somit die restliche Tintenzusammensetzung in der
Form eines stabiles Gels auf der Druckoberfläche ist.
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Weiterhin stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Drucken einer hyperthermogelierenden, wässrigen
Phasenübergangstintenzusammensetzung
auf eine Oberfläche
zur Verfügung,
das Verfahren umfassend das Ausstoßen der hyperthermogelierenden,
wässrigen
Phasenübergangstintenzusammensetzung aus
einem drop-on-demand (DOD) Tintenstrahldrucker auf eine Druckoberfläche, worin
die Tintenzusammensetzung eine Menge eines hyperthermogelierenden
Bestandteils in einer solchen Konzentration aufweist, dass die Tintenzusammensetzung
in einem flüssigen
Zustand ist, und worin die Tintenzusammensetzung bei einer Temperatur
unterhalb ihres Thermo-Inversionspunktes
ausgestoßen
wird und die Substratoberfläche
wärmer als
der Thermo-Inversionspunkt der Tintenzusammensetzung ist, so dass
bei Kontakt mit dem warmen Substrat die Tinte sofort geliert.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich weiterhin auf ein Verfahren zum Drucken einer hyperthermogelierenden,
wässrigen
Phasenübergangstintenzusammensetzung
auf eine Druckoberfläche,
das Verfahren umfassend das Ausstoßen der hyperthermogelierenden,
wässrigen
Phasenübergangstintenzusammensetzung
aus einem drop-ondemand (DOD) Tintenstrahldrucker auf eine Druckoberfläche, wobei
die Tintenzusammensetzung eine Menge eines hyperthermogelierenden
Bestandteils in einer ersten Konzentration aufweist, so dass die
Tintenzusammensetzung in einem flüssigen Zustand ist, worin die
Tintenzusammensetzung auf eine Oberfläche mit einer Temperatur unterhalb
des Thermo-Inversionspunktes der Tintenzusammensetzung ausgestoßen wird
und anschließend
auf ein Substrat mit einer Temperatur, die größer als oder gleich dem Thermo-Inversionspunkt
ist, transferiert wird.
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Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
sind in den Unteransprüchen
dargestellt.
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Die Erfindung wird nun nur mittels
der Beispiele beschrieben, unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnungen,
worin:
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1 eine
grafische Darstellung der Gelierungstemperatur als eine Funktion
der Konzentration eines bevorzugten hyperthermogelierenden Bestandteils
ist;
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2 eine
grafische Darstellung der Viskosität als eine Funktion der Konzentration
von zwei hyperthermogelierenden Bestandteilen, welche Blockcopolymere
aus Ethylenoxid und Propylenoxid sind, ist;
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3 ist
eine Fotografie, die ein Vergleich der Abgrenzungen der Druckpunktmuster
gebildet aus einer exemplarischen, erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung und
aus HP12000 Cyan- und schwarze Tinten zeigt; und
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4 ist
eine grafische Darstellung der Viskosität als eine Funktion der Konzentration
von Methylcellulose, eines anderen hyperthermogelierenden Bestandteils;
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5 ist
eine Zeichnung der Formeln III bis VI, die hierin auftreten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine hyperthermogelierende
wässrige
Phasenübergangstinte
ein nicht-ionisches Tensid. Nichtionische Tenside, wie TETRONIC®1307,
weisen gute thermo-inversionsgelierende Eigenschaften auf. 1 zeigt eine grafische Darstellung der
Gelierungstemperatur, d. h., den Thermo-Inversionspunkt, von verschiedenen
Konzentrationen des Tensids TETRONIC®1307.
Beispielsweise geliert das Tensid TETRONIC®1307
mit einem Molekulargewicht von 17000 bei ungefähr 30°C bei seiner kritischen Konzentration
(ungefähr
13 Gew.-%).
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Das Tensid TETRONIC®1307
ist ein Polyoxamin mit einem Alkyldiaminzentrum (Ethylendiamin mit
w = 2), einem hydrophoben Mittelstück aus y Propylenoxideinheiten
und hydrophilen Endteilen aus × Ethylenoxideinheiten,
wie unten gezeigt:
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TETRONIC®1307
ist ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymertensid, das kommerziell
erhältlich ist
von BASF Corporation in Parsippany, New Jersey. In der vorliegenden
Erfindung clustert der hydrophobe Baustein zusammen, wenn die Lösung erwärmt wird,
um ein skelettartiges Netzwerk aus einer kontinuierlichen Matrix
zu bilden, die in einer flüssigen
Phase, Wasser, gequollen ist. Der hydrophile Baustein interagiert
mit Wasser mittels Wasserstoffbrückenbindung,
um ein Gel zu bilden. Von Blockcopolymergelen wird angenommen, dass
sie durch Wasserstoffbrückenbindung
in wässrigen
Systemen durch die Ethersauerstoffatome mit Wasserprotonen gebildet
werden.
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Die Viskosität und Oberflächenspannung
von wässrigen
Lösungen
aus dem Tensid TETRONIC®1307 bei verschiedenen
Konzentrationen sind in Tabelle 1 gezeigt und werden in 2 grafisch dargestellt.
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Tabelle
1: Viskosität
und Oberflächenspannung
TETRONIC
® 1307/H
2O-Lösungen
bei 15–16°C
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Die Lösungen A–G wurden mit eingewogenen
Mengen an destilliertem Wasser und dem Tensid TETRONIC® 1307
hergestellt und wurden über
Nacht bei 15–16°C gerührt, um
klare Lösungen
zu erhalten. Die Oberflächenspannungsmessungen
wurden auf einem Cahn dynamischen Kontaktwinkelinstrument durchgeführt. Die
Viskosität
(Centipoise (cP))-Messungen wurden mit einem Brookfield Thermosel-Viskosimeter
bei einer Spindelgeschwindigkeit von ungefähr 60 Upm erhalten.
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Mit Bezug auf die früher dargestellte
Strukturformel des Tensids TETRONIC®1307
ist der Fachmann in der Lage zu wissen, dass zahlreiche Homologe
des Tensids verwendet werden können.
Bevorzugte Homologe enthalten 10% bis 80% Poly(oxyethylen) und 20%
bis 60% Poly(oxypropylen), worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist
und x und y ganze Zahlen sind, die die Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche
erfüllen
und ein Molekulargewicht von 1000 bis 5000 haben. Dem Fachmann ist
es geläufig,
dass Homologe der folgenden Strukturformel ebenso die gleichen Gewichtsprozent-
und Molekulargewichtsbereiche bevorzugt aufweisen:
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Eine Zubereitung einer hyperthermogelierenden,
wässrigen
Phasenübergangstinte,
hergestellt mit dem Tensid TETRONIC®1307,
und einem Molekulargewicht von ungefähr 17000 ist unten in Beispiel
1 beschrieben.
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Beispiel 1
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Eine Tintenlösung zu Testzwecken wurde anhand
des folgenden Verfahrens hergestellt. Eine ungefähr 9 Gew.-%ige Lösung des
Tensids TETRONIC®1307 in destilliertem
Wasser wurde bei ungefähr
15–16°C hergestellt,
für ungefähr 12 h
gemixt, um ein komplettes Auflösen
zu erreichen, und durch einen 0,2 μm-Filter filtriert. Zwei Befeuch tungsmittel,
PEG 200, ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200
mit ungefähr
3 Gew.-% und Monoethanolacetamid, kommerziell erhältlich von
Croda Inc. aus New York, New York, mit ungefähr 5 Gew.-%, wurden der Lösung hinzugefügt. Eine
Lösung
aus Acid Blue 9 (ein üblicher
Farbstoff) mit ca. 100 mg auf 1 ml wurde der Tensidlösung zugefügt und gleichmäßig gemixt,
um eine Cyantintenzusammensetzung von ungefähr 9 Gew.-% pro Volumen des
Tensids TETRONIC®1307 zu erhalten.
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Die Cyantinte wurde aus einem Einstrahldrucker,
betrieben mit Piezotechnik, bei ungefähr 20°C ausgestoßen. Der Strahl druckte mehrere
gepunktete Linien auf ein leeres Papier.
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3 ist
eine Fotografie, die das Druckpunktmuster 10 der experimentellen
Tintenzusammensetzung und jeweils die Druckpunktmuster 12 und 14 der
Hewlett Packard (HP) 12000 Cyan- und schwarze Tinte zeigt. Die Cyantinte
wurde hergestellt, indem ein Farbstoff verwendet wurde, während die
schwarze Tinte hergestellt wurde, indem ein schwarzes Pigment verwendet
wurde, das einen höheren
Feststoffgehalt aufweist und dadurch schärfer definierte Punktkanten
hervorbringt. Die Tintendruckpunkte hatten alle ungefähr ein Tropfengewicht
von 90 ng und eine Geschwindigkeit während des Ausstoßens von
zwischen ungefähr
3–4 m/s.
Das schwarze Pigment ist jedoch schwieriger in Tintenstrahlanwendungen
zu verwenden, da Probleme beim Dispergieren in wässrigen Lösungen entstehen sowie ein
Zusetzen der Düsen
erfolgen kann. Die Abgrenzung der Druckpunkte 10 der experimentellen
Tinte war besser als die der HP12000 Cyan- oder schwarzen Tintendruckpunkte.
Die Druckpunktränder
der Test- oder experimentellen Tintenzusammensetzung waren schärfer als
die des HP Cyanfarbstoffes, und das Auslaufen war deutlich geringer
als bei den beiden HP Cyan- und schwarzen Tinten:
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Beispiel II
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Mit Bezug auf Tabelle II wurden Tintenlösungen A–F aus Methylcellulose,
einem weiteren hyperthermogelierenden Mittel, kommerziell erhältlich von
der Dow Chemical Company unter dem Handelsnamen METHOCEL Celluloseether
(MEC A-15), zu Testzwecken in einer ähnlichen Weise zu der in Beispiel
1 beschriebenen hergestellt. Die Strukturformel für Methylcellulose
ist unten gezeigt:
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Bevorzugte MEC-Homologe haben ein
Molekulargewicht von 1000 bis 100000, worin n die Gesamtzahl der
Ringe darstellt und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich
erfüllt.
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Acid Blue 9 und Acid Red , in Tabelle
II, stellen übliche
Farbstoffe dar und PEG-200 stellt ein Polyethylenglycol mit einem
Molekulargewicht von 200 dar, welches als Befeuchtungsmittel und
als Viskositätsmodifikator
fungiert. Die Viskositäten
dieser wässrigen
Lösungen
sind in Tabelle II gezeigt sowie grafisch in 4 dargestellt.
Genaue Oberflächenspannungsmessungen
wurden für
jede dieser Lösungen
nicht durchgeführt. Die
Oberflächenspannung
für jede
Lösung
wurde auf zwischen 48 und 55 Dyn/cm geschätzt, basierend auf der Analyse
einer Basislösung
ohne der Zugabe von Färbemittel.
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Die Tintenlösungen wurden aus einem 64
Düsendruckkopf
mit ungefähr
4 kHz eines Tektronix ColorQuickTM wässrigen
Tintenstrahldruckers bei Raumtemperatur ausgestoßen und produzierten im Allgemeinen einzelne
Tintendruckpunkte.
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Tabelle
II
Konzentration der Bestandteile (Gew.-%)
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Beispiel III
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Mit Bezug auf Tabelle III wurden
die Tintenlösungen
A–F des
Tensids TETRONIC® 1307, PEG-200 und Acid
Blue 9 zu Testzwecken hergestellt und wie oben beschrieben aufgebracht.
Genaue Oberflächenspannungsmessungen
wurden für
keine der Lösungen
durchgeführt.
Die Oberflächenspannung
für jede
Lösung wurde
auf zwischen 38 und 39 Dyn/cm geschätzt, basierend auf der Analyse
einer Basislösung
ohne der Zugabe von Färbemitteln.
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Die Tintenlösungen bildeten einzelne Tintendruckpunkte.
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Tabelle
III
Konzentration der Bestandteile (Gew.-%)
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Beispiel IV
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Mit Bezug auf Tabelle IV wurden Tintenlösungen A–C unter
Verwendung des Tensids PLURONIC® F127,
PEG-200 und Acid Blue 9 zu Testzwecken hergestellt und wie oben
beschrieben aufgebracht.
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Das Tensid PLURONIC® F
ist ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer, kommerziell erhältlich von
BASF Corporation in Parsippany, New Jersey, das ähnliche hyperthermogelierende
Eigenschaften wie das Tensid TETRONIC® aufweist.
Die Strukturformeln des Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid) und des
Poly(propylenoxid-co-ethylenoxid) für die PLURONIC®-Tenside
sind jeweils unten dargestellt:
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Bevorzugte Homologe des Tensids PLURONIC® haben
ein Molekulargewicht von 1000 bis 50000 und enthalten 10% bis 80%
Poly(oxyethylen) und 20% bis 60% Poly(oxypropylen), worin x und
y ganze Zahlen sind, die die oben genannten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche
erfüllen.
Genaue Oberflächenspannungsmessungen
wurden für
keine dieser Lösungen
durchgeführt.
Die Oberflächenspannung
wurde jeweils auf zwischen ungefähr
38 und ungefähr
39 Dyn/cm geschätzt,
basierend auf der Analyse einer Basislösung ohne der Zugabe von Färbemitteln.
Die Tintenlösungen
bildeten einzelne Druckpunkte.
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Tabelle
IV
Konzentration der Bestandteile (Gew.-%)
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Beispiel V
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Mit Bezug auf Tabelle V wurden die
Tintenlösungen
A–G mit
dem Tensid TETRONIC® 1307, PEG-200, SAG-47
und verschiedenen Färbemitteln
zu Testzwecken hergestellt in einer Weise ähnlich wie die oben beschriebene.
SAG-47 ist ein Entschäumer,
erhältlich
von OSI Specialties, Inc., und Acid Yellow 23 ist ein übliches
Färbemittel.
Food Black 2 ist ein übliches
Färbemittel
für schwarze
Tinten. Die Tintenlösungen
wurden aus einem Prototypdruckkopf mit 352 Düsen in einer Reihe bei 11 kHz
ausgestoßen.
Die Lösungen
formten einzelne Tintendruckpunkte.
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Tabelle
V
Konzentration der Bestandteile (Gew.-%)
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Einige weitere Bestandteilen, die
ein ähnliches
Thermo-Inversionsverhalten wie das Tensid TETRONIC
®1307
aufweisen, sind in Tabelle VI aufgeführt. Tabelle
VI
| Polymere | Thermo-Inversionspunkt
(Tp +) |
| Poly(ethylenoxid)PEO | 95°C |
| Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid) | 50 |
| PEO-PO
(66%) | |
| Poly(vinylmethylether)
PVME | 30 |
| Poly(N-isopropylacrylamid)
PIPAAm | 30 |
| Poly(methacrylsäure) PMAA | 55 |
| Poly(vinylpyrrolidon)
PVP | 140 |
| Poly(vinylalkohol)
PVAL | 120 |
| Poly(vinylacetat-co-vinylalkohol) | |
| PVAC-co-VAL
(10%) | 85 |
| PVAC-co-VAL
(20%) | 50 |
| PVAC-co-VAL
(30%) | 15 |
| PVAC-co-VAL
(50%) | 20 |
| PVAC-co-VAL
(70%) | –20 |
| Poly(vinylmethyloxazolidon)
PVMO | 38 |
| Poly(vinylacetat-co-vinylpynolidon) | 0 |
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Es sollte angemerkt werden, dass
zahlreiche Konzentrationen und Kombinationen dieser hyperthermogelierenden
Komponenten verwendet werden können.
Dem Fachmann ist bewusst, dass eine Vielzahl anderer Komponenten,
die die hyperthermogelierenden Eigenschaften aufweisen, in erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen
verwendet werden können.
Diese Komponenten können
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Homopolymere, Copolymere,
nicht-polymerische oder nicht-ionische Tenside, natürlich vorkommende
Polymere und ihre Derivate.
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Beispielsweise können Cellulosederivate, wie
Hydroxypropylmethylethercellulose (HPMEC), wie unten dargestellt,
ebenfalls verwendet werden:
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Bevorzugte HPMEC-Homologe haben ein
Molekulargewicht von 1000 bis 100000, worin n die Gesamtzahl der
Ringe darstellt und jede ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich
erfüllt.
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Dem Fachmann ist ebenso bekannt,
dass hyperthermogelierende Bestandteile mit einer Vielzahl an Färbemitteln
und Tintenzusätzen
kompatibel sind, beinhaltend geeignete Farbstoffe und Biozide, die
den Formulierungen zugefügt
werden können.
Dem Fachmann ist weiterhin bekannt, dass hyperthermogelierende Tintenzusammensetzungen
mit einer Vielzahl an drop-on-demand-Tintenstrahltechniken und der
derzeit existierenden Ausstattung kompatibel sind.
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Beispielsweise kann ein Tropfen einer
Tintenzusammensetzung, die eine hyperthermogelierende Komponente
enthält,
auf einem konventionellen drop-on-demand Tintenstrahldrucker auf
ein absorptionsfähiges
Substrat, wie beispielsweise Papier, ausgestoßen werden, um die konzentrationsabhängigen Gelierungseigenschaften
der hyperthermogelierenden Komponente auszunutzen. Durch das Eindringen
in das Papier und durch Evaporation wird der Tintentropfen Wasser
verlieren. Dieser kleine Verlust an Wasser wird die Konzentration
der gelierenden Komponente erhöhen,
was zu einem rapiden Anstieg der Viskosität führt. Dieser Anstieg der Viskosität wird die
Ausbreitung des Tintendruckpunktes reduzieren und die unerwünschte,
exzessive Durchdringung des Substrates schwierig machen. Die anfängliche
Zunahme der Viskosität
wird zu einem geringeren Auslaufen und zu schärferen Druckpunkten führen, und
somit die Druckqualität
verbessern. Alternativ kann der Tintentropfen auf eine leicht hydrophobe Oberfläche ausgestoßen werden
und anschließend
auf ein absorptionsfähiges
Substrat übertragen
werden.
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In einer alternativen Ausführungsform
kann der Tintentropfen auf ein Substrat ausgestoßen werden, das wärmer als
der Thermo-Inversionspunkt der Tintenzusammensetzung ist. Bei Kontakt
mit dem warmen Substrat wird der Tintentropfen sofort gelieren.
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Alternativ kann der Tintentropfen
auf eine Oberfläche
ausgestoßen
werden, die eine Temperatur unterhalb des Thermo-Inversionspunktes
der Tintenzusammensetzung aufweist, und anschließend auf ein wärmeres Substrat übertragen
werden.
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In ähnlicher Weise kann eine hyperthermogelierende
Tintenzusammensetzung formuliert werden mit einem Thermo-Inversionspunkt
bei Raumtemperatur, d.h. 25°C.
Eine solche Tintenzusammensetzung könnte als Flüssigkeit unterhalb der Raumtemperatur
ausgestoßen
werden und würde
sofort nach Kontakt mit dem Substrat gelieren.
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Es sollte bemerkt werden, dass die
erfindungsgemäßen Geltintenformulierungen
poröse
Feststoffe sind, die eine kontinuierliche Matrix als ihr "festes" Element beinhalten.
Diese kontinuierliche Matrix oder skelettartiges Netzwerk versorgt
das Gelsystem mit der erforderlichen mechanischen Stabilität und Kohärenz.
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Gele sind im Allgemeinen gequollene
Netzwerke aus vernetzten Polymeren in einem flüssigen Medium, die sowohl die
kohäsiven
Eigenschaften von Feststoffen als auch die diffusen Transporteigenschaften
von Flüssigkeiten
besitzen. Als elastische Komponenten tendieren Gele dazu, weich
zu sein und sie sind sehr stark osmotisch aktiv. Die erfindungsgemäßen Geltintenformulierungen
basieren auf Wasser und weisen daher einige der einzigartigen Eigenschaften
von Wasser auf, insbesondere die Möglichkeit zur Ionisation, die
eine wässrige
Umgebung zur Verfügung
stellt, aufgrund der schwachen physikalischen Vernetzung von Wasserstoffbrückenbindungen
und hydrophoben Wechselwirkungen.
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Die besonderen Geltintenformulierungen
der Bindungen, die das Gelnetzwerk zusammenhalten, können geschlossen
oder aufgebrochen werden. Diese reversiblen Geltintenformulierungen
können
zwischen Clustern aus hydrophoben Gruppen gebildet wer den, wie beispielsweise
Propylenoxid. Die Cluster können
ein Copolymer, wie beispielsweise Ethylenoxidpropylenoxid-Copolymer,
sein oder einfach ein Homopolymer, wie beispielsweise Methylethercellulose.
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, und worin x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (II) erfüllen; (iii) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (III) erfüllen; (iv) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (IV) erfüllen; (v) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und gemäß der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (V) erfüllt; oder (vi) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und gemäß der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (VI) erfüllt.
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, und worin x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (II) erfüllen; (iii) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (III) erfüllen; (iv) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (IV) erfüllen; (v) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und gemäß der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (V) erfüllt; oder (vi) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und gemäß der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (VI) erfüllt.
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, und worin x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (II) erfüllen; (iii) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (III) erfüllen; (iv) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 50.000 und gemäß der Formel:
die Verbindung enthaltend 10 Gew.-% bis 80 Gew.-% Polyoxyethylen und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyoxypropylen, worin w eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist und x und y ganze Zahlen sind, die die oben erwähnten Gewichtsprozent- und Molekulargewichtsbereiche für Verbindung (IV) erfüllen; (v) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und gemäß der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (V) erfüllt; oder (vi) eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 100.000 und der Formel:
worin n die Gesamtzahl der Ringe bedeutet und eine ganze Zahl ist, die den Molekulargewichtsbereich für Verbindung (VI) erfüllt.