DE69624027T2

DE69624027T2 - Wässrige Tintezusammensetzung zur Markierung aller Substrate

Info

Publication number: DE69624027T2
Application number: DE1996624027
Authority: DE
Inventors: Pierre De Saint-Romain; Alain Heraud
Original assignee: Imaje SA
Current assignee: Markem Imaje SAS
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: EP0739959A1; CA2175012A1; CN1065261C; EP0739959B1; AU704063B2; FR2733505B1; CN1142518A; ES2183919T3; JPH08302264A; AU5190996A; DE69624027D1; FR2733505A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung zur Markierung bzw. zum Beschreiben von allen porenhaltigen oder nicht-porenhaltigen Trägern, wie Papiere, Kartons, Glas; Kunststoffe, Metalle, oder jeder anderen porenhaltigen oder nicht-porenhaltigen Oberfläche, die zum Beschreiben durch Tintenstrahldruck vorzugsweise geeignet ist, von einer äußerst großen Zahl von Trägern.
Tintenstrahldruck ist ein bekanntes Verfahren, das das Bedrucken, die Markierung oder die Dekoration von allen Arten von Gegenständen mit hoher Geschwindigkeit und ohne Kontakt dieser Gegenstände mit der Druckvorrichtung mit frei veränderlichen Botschaften, wie Strichcodes, Verfallsdaten und dgl., und dies auch auf nicht-planen Trägern ermöglicht.
Tintenstrahldrucksysteme lassen sich in zwei große Arten einteilen: "Tropfen auf Anforderung" (Drop on demand, DOD) oder "kontinuierlicher Strahl" (CJ). Die Bestandteile, die die Tinten für diese Drucksysteme enthalten, sind organische Produkte, Farbmittel oder Pigmente, Harze in mehr oder weniger flüchtigen Lösemitteln oder in Wasser, wobei anderen Zusatzstoffe eingearbeitet werden können, beispielsweise solche, die notwendig sind, um der Tinte beim Verfahren mit kontinuierlichem Strahl die zur elektrostatischen Ablenkung erforderliche Leitfähigkeit zu verleihen.
Die Tintenzusammensetzungen, die durch die Verfahren mit "Tropfen auf Anforderung", d. h. einerseits Systeme piezoelektrischer Art, die die Verformung einer piezoelektrischen Keramik unter der Wirkung einer elektrischen Spannung zum Ansaugen und Abgeben von Tinte verwenden, andererseits durch "Blasenstrahl"-Systeme appliziert werden können, sind größtenteils auf Wasserbasis. Tatsächlich macht es die Verwendung von Wasser möglich, wasserlösliche Farbmittel, die am weitesten verbreitet sind, zu verwenden. Andere Gründe für die Verwendung von Wasser als Lösemittel für diese Tinten sind sein Preis, seine nicht vorhandene Toxizität sowie seine geringe Flüchtigkeit. Der inhärente Schwachpunkt für alle diese Tinten auf Wasserbasis ist die Wasserempfindlichkeit der erhaltenen Markierungen. Es wurde daher versucht, die Wasserbeständigkeit der verwendeten Tinten in den genannten Verfahren mit "Tropfen auf Anforderung" zu verbessern, indem spezielle Farbmittel und spezielle Kombinationen verwendet wurden.
So beschreibt das Dokument FA-A-2 305 479 eine Tinte für Tintenstrahldruck auf Wasserbasis, wobei das Farbmittel in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösemittel unter Zugabe eines Komplexbildners, der ein Salz einer langkettigen Fettsäure umfasst, und eines Netzmittels (Natriumarylsulfonat), wodurch eine einzige Phase erhalten wird, gelöst ist. Die getrocknete Tinte ist gemäß einem Nassreibetest unempfindlich für Wasser.
Aufgrund der Tatsache, dass die verwendeten Tinten in den Systemen des Typs "Tilopfen auf Anforderung" eine geringe Verdampfungsgeschwindigkeit aufweisen müssen, um ein Verstopfen der Düsen zu vermeiden, ist ihre Applikation tatsächlich auf porenhaltige Träger beschränkt, in die die Tinte eindringen und durch Absorption trocknen kann, was bei nicht-porenhaltigen Oberflächen nicht der Fall ist. Eine Markierung auf nicht-porenhaltigen Trägern wäre zu leicht, beim gerigsten Reiben mit dem Finger löschbar.
Die Drucksysteme des Typs mit "kontinuierlichem Strahl" verwenden selten Tinten auf Wasserbasis, da diese Technologie besser für Markierungen mit sehr großer Geschwindigkeit geeignet ist, für die eine sehr große Verdampfungsgeschwindigkeit notwendig ist. Diese Tinten sind daher hauptsächlich Tinten auf der Basis organischer Lösemittel: insbesondere Alkohole und Ketone. Die in Systemen mit kontinuierlichem Strahl verwendeten Tinten zeigen eine gute Festigkeit auf allen Arten von zu markierenden nicht-porenhaltigen Trägern.
Klassischerweise enthält diese Tintenart:
- ein Lösemittel oder ein Lösemittelgemisch, wobei das Hauptlösemittel sehr flüchtig und wenig viskos ist: beispielsweise Alkohole, Ketone und Ester eines geringen Molekulargewichts, woduch die Einstellung der Viskosität auf einen Wert von 2-10 mpa·s möglich ist.
Viskosere und weniger flüchtige Nebenlösemittel, wie Glykolether, können zugegeben werden, um das Trocknen der Tinte auf dem Träger zu verbessern; Wasser kann manchmal zu diesen Formulierungen, aber immer in geringen Anteilen, jedenfalls nie als Hauptlösemittel und als Hauptbestandteil zugegeben werden;
- ein oder mehrere Bindemittel, die auch als Harze bezeichnet werden, da sie die meiste Zeit fest und polymer sind, die das Haften der Tinte auf den betreffenden Trägern, insbesondere den nicht-porenhaltigen Trägern, sicherstellen. Die Natur dieser Bindemittel, die für jede Trägerkategorie spezifisch ist, verleiht der Tinte ferner die Haupteigenschaft hinsichtlich Beständigkeit gegenüber physikalischen und/oder chemischen Angriffen;
- ein oder mehrere Farbmittel und/oder Pigmente, um der Tinte ihre Farbe oder auch spezielle optische Eigenschaften, wie Fluoreszenz, zu verleihen;
- ggf. ein "Leitfähigkeits"salz.
Bezüglich der Tinten, deren Hauptlösemittel Wasser ist, existieren auch bestimmte, als Strahl emittierbare Tinten, die auf Wasserbasis sind.
Es ist wünschenswert, diese Tinten für Tintenstrahldruck so zu formulieren, dass sie Wasser als Hauptlösemittel enthalten; tatsächlich ergeben sich bei Verwendung von organischen Lösemitteln Probleme hinsichtlich Toxizität und Entflammbarkeit.
Ferner ist die Verwendung von organischen Lösemitteln eine Quelle der Umweltverschmutzung, denn nach der Applikation der Tinte auf den Träger verdampft das Lösemittel und setzt flüchtige Komponenten in die Atmosphäre frei. Die flüchtigen organischen Verbindungen unterliegen immer restriktiveren Vorschriften, die bis zu ihrem Verbot gehen, wie dies bekanntlich bei chlorierten Lösemitteln der Fall ist.
So beschreibt das Patent EP-A-0 466 345 eine Tinte für Tintenstrahldruck mit einem geringen Gehalt an flüchtigen Lösemitteln, die eine Dispersion oder wässrige Emulsion eines Harzes, umfasst, das eine Teilchengröße von 0,01 bis 1 um aufweist. Dieses Harz ist ein Harz des Typs Polyesterharz, Styrol-Acrylharz, aromatisches oder aliphatisches Polyurethanharz, Alkydharz, Epoxyharz, Vinylharz, Phenolharz.
Das Farbmittel ist ein lösliches Farbmittel oder eine Pigmentdispersion: insbesondere Carbonschwarz. Die erhaltenen Tinten ergeben Markierungen mit einer guten Beständigkeit gegenüber Wasser und Lösemitteln selbst ohne ein weiteres Härten auf nicht-porenhaltigen Trägern.
Die Patentschrift US-A-4 365 035 betrifft eine wässrige Tintenzusammensetzung für Tintenstrahldruck, die eine wässrige Dispersion eines weißen Pigments einer Teilchengröße von unter 5 um (Mikrometer) und ein Bindemittel, das ein Acrylharz ist, umfasst.
Die Recherchenzusammenfassung "RESEARCH DISCLOSURE, Dezember 1980, S. 540, Zusammenfassung Nr. 20033, Havant. Hampshire GB" beschreibt eine wässrige Tinte für Tintenstrahldruck, die eine Dispersion von Carbonschwarz, einem dispergierten Acrylharz und Polyethylenglykol zur Verhinderung einer Tintenablagerung und eines Verstopfens enthält. Das Dokument EP-A-0 286 219 betrifft eine opake Tintenzusammensetzung ohne Pigment für Tintenstrahldruck, die hohle Mikrokügelchen aus einem beliebigen Polymer mit einem Außendurchmesser zwischen 0,4 und 1 um (Mikron) umfasst, und durch die an porenhaltigen und nicht-porenhaltigen Trägern haftende Markierungen ohne die im allgemeinen mit dichten Pigmenten beobachteten Probleme eines Verstopfens und Absetzens erhalten werden können. Das Bindemittel ist in der Form einer Emulsion oder Dispersion eines Harzes, insbesondere Styrol-Acrylharzes.
Das Dokument US-A-4 136 076 betrifft eine wässrige Tintenzusammensetzung für Tintenstrahldruck mit hervorragender Beständigkeit, das als Bindemittel gelöste Polymere oder Acrylcopolymere umfasst, die beim Trocknen durch ein Metallion, wie Zink, vernetzt werden.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich daher, dass es bekannt ist, Tinten für Tintenstrahldruck zu formulieren, indem in wässriger Phase:
- lösliche Farbmittel oder dispergierte Pigmente, wie Carbonschwarz,
- dispergierte Harze, d. h. in Form von kugelförmigen Teilchen eines Durchmessers der Größenordnung von 0,1 um (Mikron), die auch als "emulgierte" Polymere bezeichnet werden,
- mit wenig organischen Lösemitteln kombiniert werden.
Es ist auch bekannt, dass Tinten mit Harzen in wässriger Lösung formuliert werden können, wie dies in organischen Lösemitteln geschieht.
Die Verwendung eines dispergierten Pigments, selbst in der Form einer Mikroemulsion, ist ebenfalls seit langem bekannt.
Derzeit gibt es zwei große Kategorien von Bindemitteln: einerseits die wasserlöslichen Polymere, andererseits die dispergierten Polymere.
Die wasserlöslichen Polymere besitzen den Vorteil, dass ein Lösen der getrockneten Tinte in den verschiedenen Elementen der hydraulischen Schaltung von Druckvorrichtungen: insbesondere Druckvorrichtungen mit kontinuierlichem Strahl, möglich ist; tatsächlich tritt bei diesen Druckvorrichtungen die Tinte unter Druck aus einer sehr kleinen Öffnung aus, sie trennt sich in Tröpfchen auf, die entweder elektrisch aufgeladen und zum Drucken abgelenkt werden, oder nicht aufgeladen und in einer Rinne durch Ansaugen gesammelt und dann in den Tintenkreislauf rückgeführt werden. Nach dem Anhalten der Druckvorrichtung verbleibt unvermeidlicherweise für den Druck nicht verwendete Tinte in den Sammelleitungen und diese Tinte trocknet während der Ruheperioden. Die wässrigen Lösemittel, die ein wasserlösliches Polymer als Bindemittel enthalten, ermöglichen daher nach dem Beispiel von Tinten mit Lösemittel ein leichtes Auflösen der getrockneten Tinte im Tintenkreislauf der Druckvorrichtung, obwohl sie nicht die im vorhergehenden genannten Nachteile, die mit der Verwendung eines flüchtigen organischen Lösemittels verbunden sind, zeigen, jedoch zeigen diese wasserlöslichen Polymere den Hauptnachteil, dass sie nach ihrem Trocknen wasserlöslich oder sehr wasserlöslich, insbesondere auf nicht-porenhaltigen Trägern bleiben.
Die wässrigen Tinten, die dispergierte Polymere als Bindemittel enthalten, besitzen gegenüber löslichen Bindemitteln sehr hochwertigere Eigenschaften, sie verleihen der Tintenschicht nach dem Trocknen im Gegensatz zu wasserlöslichen Bindemitteln eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit. Wird jedoch die Tinte mittels einer Druckvorrichtung mit kontinuierlichem abgelenktem Strahl appliziert und im Gegensatz zu Tinten, die wasserlösliche polymere Bindemittel enthalten, ist sie, sobald sie einmal getrocknet ist, beim Neustart der Druckvorrichtung nicht mehr löslich und sie kann nicht mehr oder dann nur in starken organischen Lösemitteln gelöst werden.
Das Dokument EP-A-004P094 beschreibt Homopolymere und Copolymere von Acrylamid, die eine hydrophobe Endgruppe umfassen. Ein Beispiel dieses Dokuments beschreibt die Verwendung dieser Polymere als Dispergiermittel für ein Pigment in Tintenzusammensetzungen für Tintenstrahldruck,
Die Tintenzusammensetzung umfasst über dieses dispergierte Harz hinaus als Bindemittel eine andere Acrylemulsion. Die Tintenzusammensetzung gemäß diesem Dokument umfasst überhaupt nicht ein in Wasser lösliches Harz.
Zur Überwindung dieses Nachteils von Tinten, die als Bindemittel dispergierte Harze enthalten, wurde in dem im vorhergehenden genannten Recherchenbericht vorgeschlagen, ein Polyethylenglykol zuzugeben, das das Wasser der Atmosphäre absorbiert und die Ausstoßöffnungen feucht hält. Diese Tinte zeigt, wenn sie in einer Formulierung für einen kontinuierlichen Strahl verwendet wird, Markierungen, die erneut eine extreme Empfindlichkeit gegenüber Wasser zeigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine schnelle Markierung zu ermöglichen, um insbesondere von der maximalen Druckkapazität von Druckvorrichtungen mit Tintenstrahl auf Gegenständen, deren Oberfläche porenhaltig ist, wie Papiere und Kartons, aber auch Gegenständen, deren Oberfläche nicht porenhaltig ist, wie Kunststoffe, Glas, Metalle, zu profitieren. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Markierung, die eine große Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, insbesondere auf nicht-porenhaltigen Oberflächen, zeigt, mittels einer Tinte auf Wasserbasis mit einem möglichst geringen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen, zu ermöglichen, um die Anforderungen hinsichtlich Toxizität, Entflammbarkeit und Umweltschutz zu erfüllen. Aufgabe der Erfindung ist auch eine wässrige Tinte, die gleichermaßen eine gute Haftung und eine gute Beständigkeit gegenüber chemischen Angriffen zeigt. Diese gesamten Eigenschaften müssen erhalten werden, ohne dass die üblicherweise erforderlichen Eigenschaften von Tinten für Tintenstrahldruckvorrichtungen und insbesondere für Druckvorrichtungen, die die Technik eines kontinuierlichen Strahls verwenden: Viskosität, Widerstand und dgl., beeinflusst werden. Die Tinte muss ferner, um eine Markierung mit großer Geschwindigkeit zu ermöglichen, eine möglichst große Trockengeschwindigkeit aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist schließlich auch eine wässrige Tinte, die nach dem Eintrocknen im Tintenkreislauf von Druckvorrichtungen ohne die Verwendung von aggressiven Lösemitteln, die die unterschiedlichen Elemente des hydraulischen Kreislaufs von Druckvorrichtungen zerstören können, wie bei dispergierte Polymere enthaltenden Tinten leicht gelöst werden kann.
Diese Aufgabe und noch weitere werden gemäß der Erfindung durch eine Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Tintenzusammensetzung kann ggf. auch ein organisches Lösemittel mit der Funktion eines Zusammenlaufmittels, d. h. das die zuverlässige Bildung einer Tintenschicht durch Erweichen der dispergierten Polymerteilchen ermöglicht, umfassen.
Aufgrund der Tatsache, dass die Tinte als Bindemittel dispergierte Polymere verwendet, besitzen die Tinten interessante und auf jeden Fall gegenüber Tinten, die nur lösliche Bindemittel umfassen, hochwertigere mechanische Eigenschaften, ein gutes Haften an allen, auch nicht-porenhaltigen Trägern, bemerkenswerte Festigkeiten, wie Nassabriebfestigkeit. Dank der Kombination eines unlöslichen dispergierten Polymers mit einem löslichen Polymer kann die in unterschiedlichen Elementen der Druckvorrichtung getrocknete Tinte ferner ohne die Verwendung von aggressiven Lösemitteln leicht erneut gelöst werden. Die Verwendung einer Dispersion von Pigmenten, wie Carbonschwarz, in den erfindungsgemäßen Tinten ermöglicht auch eine Verbesserung von deren Empfindlichkeit gegenüber Wasser nach dem Trocknen im Vergleich mit Tinten, die in Wasser lösliche Farbmittel verwenden, die die Beständigkeit gegenüber Wasser der abgeschiedenen Tinte beeinflussen. Die Lesbarkeit eines "Strichcodes" von gebildeten Markierungen ist beträchtlich und allen bekannten Tinten überlegen. Schließlich ist diese Tinte eine Tinte auf Wasserbasis mit allen sich daraus ergebenden Vorteilen hinsichtlich Kosten, Toxizität und Umgebungsverträglichkeit.
Das dispergierte Polymer kann ausgewählt sein aus Acrylsäure- und Methacrylsäurepolymeren und Acrylsäure- und Methacrylsäurecopolymeren untereinander oder mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren, insbesondere Styrol, Methacrylaten und Acrylaten, Vinylpolymeren und -co- polymeren, Polyestern, aliphatischen und aromatischen Polyurethanen, Alkyd- und Epoxyharzen und dgl. Um die Temperatur der Filmbildung und dessen mechanische Eigenschaften gleichzeitig genau einzustellen, werden Kombinationen von mehreren Arten dispergierter Harze, die sich durch ihre Einfriertemperatur (Tg) und ihre Härte unterscheiden, verwendet. Eines der dispergierten Harze oder Polymere kann eine Einfriertemperatur von 0ºC und das andere dispergierte Polymer kann eine Einfriertemperatur von größer als oder gleich 50ºC aufweisen.
Es ist klar, dass unter einer Dispersion auch eine "Mikroemulsion" zu verstehen ist; tatsächlich ist eine häufig gemachte Unterscheidung zwischen "Dispersion" und "Mikroemulsion" nur eine Angelegenheit der Größe der Teilchen.
Die Farbmittel und/oder Pigmente und ihre Kombinationen können derart gewählt werden, dass die gewünschte Farbnuance erhalten wird.
Die Farbmittel sind beispielsweise diejenigen, die im "Colour Index Guide" in der Kategorie "Pigment dyes" oder Pigmentfarbstoffe, oder auch in der Kategorie "Disperse dyes" oder dispergierte Farbstoffe aufgeführt sind. Aufgrund der Tatsache, dass die Verwendung von in Wasser löslichen Farbmitteln sehr stark die Empfindlichkeit einer abgeschiedenen Tinte gegenüber Wasser selbst nach dem Trocknen beeinflusst, ist es interessant, Dispersionen von Pigmenten, insbesondere von Carbonschwarz oder die Dispersionen von Phthalocyaninblau zu verwenden, um eine Unempfindlichkeit gegenüber Wasser nach dem Trocknen zu erhalten. Die Menge des Farbmittels und/oder Pigments beträgt zweckmäßigerweise 0,1-15 Gew.-% und vorzugsweise 2-10 Gew.-%.
Das lösliche Polymer ist der zweite essentielle Bestandteil der erfindungsgemäßen Tinten, der das Lösen bzw. die Solubilisierung der getrockneten Tinte in der Druckvorrichtung ermöglicht. Vorzugsweise wird dieses Polymer ausgehend von einem in Wasser unlöslichen Harzpolymer (solubilisierbares Polymer) hergestellt und durch Neutralisation wasserlöslich gemacht. Dieses Polymer muss, damit es seine Eigenschaften der Wasserbeständigkeit nicht verliert, vorzugsweise auch nach dem Trocknen gegenüber Wasser unempfindlich sein. Vorzugsweise wird daher ein durch Neutralisation mit einem flüchtigen Produkt solubilisiertes Polymer verwendet.
Beispielsweise kann das solubilisierbare Polymer ausgewählt sein aus Acrylsäure- und Methacrylsäurepolymeren und Acrylsäure- und Methacrylsäurecopolymeren untereinander oder mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren, insbesondere Styrol, Methacrylaten und Acrylaten, Polyestern, aromatischen und aliphatischen Polyurethanen, Vinylpolymeren und - copolymeren, Siliconen, chlorierten Polyolefinen, Alkylharzen, Epoxyharzen, Kolophonium und dessen Derivaten.
Am häufigsten sind diese Polymere Träger von Carboxylfunktionen, die beispielsweise eine Säurezahl zwischen 40 und 350 aufweisen, wobei die Polymere durch Neutralisation von mindestens einem Teil der Carboxylfunktionen mit einer Base wasserlöslich gemacht wurden.
Die bevorzugten Basen sind Ammoniak und alle primären, sekundären und tertiären Amine, insbesondere Dimethylethanolamin, Triethanolamin oder Amino-2-methyl-2-propanol-1.
Das Gewichtsverhältnis zwischen den emulgierten und den gelösten Polymeren kann in weiten Grenzen variiert werden und es ist insbesondere abhängig von der Strahlausstoßvorrichtung, für die die Tinte bestimmt ist, und es kann für diese Ausstoßvorrichtung optimiert werden. Dieses Verhältnis bestimmt gleichzeitig die erneute Lösbarkeit der Tinte nach einer gegebenen Zeit und die mechanischen Eigenschaften und die Wasserbeständigkeit. Da die Dispersionen einen bekannten und vom Lieferanten angegebenen Feststoffgehalt besitzen, wird dieses Gewichtsverhältnis als Trockenmaterial bezogen auf Trockenmaterial ausgedrückt. Es konnte festgestellt werden, dass dieses Verhältnis von solubilisierbarem Harz zu dispergiertem Harz vorzugsweise zwischen 0,25 und 4 liegt. Bei einem Verhältnis von unter 0,25 ist die Wasserfestigkeit der Markierung hervorragend, jedoch kann die Wiederauflösbarkeit als unzureichend, um ein fehlerfreies Arbeiten einer Druckvorrichtung zu ermöglichen, angesehen werden. Bei einem Verhältnis von über 4 ist die Wiederauflösbarkeit vollkommen und das Arbeiten einer Druckvorrichtung hervorragend, jedoch die mechanische Festigkeit der Markierung (Trockenabriebfestigkeit und Nassabriebfestigkeit, Flexibilität) nicht in gleicher Weise gut.
Die Wahl aller dieser Bestandteile und insbesondere der das Bindemittel bildenden Harze ist allgemein durch ihre Löslichkeit im Medium und ihre Kompatibilität untereinander bestimmt. Die in der Tintengesamtzusammensetzung zu verwendenden Mengen sind in erster Linie durch die zu erhaltende Viskosität und ggf. Leitfähigkeit zur Applizierbarkeit beispielsweise durch einen Strahl bedingt.
Die Viskosität liegt daher vorzugsweise zwischen 2 und 10 mPas über den gesamten Temperaturbereich des Betriebs der Druckvorrichtung, und die Mengen der Bestandteile können ohne weiteres von einem Fachmann derart bestimmt werden, dass eine entsprechende Viskosität erhalten wird. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung umfasst, wobei die Prozentangaben Gewichtsprozent sind: 0,1-30% dispergiertes Polymerharz, 0,1-30% lösliches Harz, 0,1-15 % Farbmittel und/oder Pigment und zum Rest 100% Lösemittel.
Es ist auch klar, dass außer den im vorhergehenden angegebenen Harzen andere Harze in die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung eingearbeitet werden können, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern.
Wenn die Tinte durch einen kontinuierlichen Strahl applizierbar sein muss, muss sie eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit von vorzugsweise der Größenordnung 500-2000 uS/cm oder mehr aufweisen.
Die Produkte, die der Tinte die zum Ausstoßen durch einen kontinuierlichen Strahl notwendige Leitfähigkeit verleihen, sind insbesondere Verbindungen wie die Alkalimetallsalze, Erdalkalimetallsalze oder einfachen oder quaternären Ammoniumsalze in der Form der Halogenide, Perchlorate, Nitrate, Thiocyanate, Acetate, Sulfate, Propionate und dgl. Die Produkte sind daher bei Bedarf in der Tintenzusammensetzung derart vorhanden, dass sie der Tinte die obige Leitfähigkeit verleihen.
Eine andere Schwierigkeit, die bei dieser Art von Zusammensetzungen überwunden werden muss, ist die Schaumbildung. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann daher ggf. ein Entschäumungsmittel in einer Menge von vorzugsweise 0,5-20 Gew.-% umfassen. Es existieren zahlreiche Produkte mit Antischaumaktivität: insbesondere einfache Lösemittel, wie Isopropanol oder 2-Ethylhexanol oder 2-Butanol, oder auch Silicone, Oxyacetylenpolyole oder organische Lösemittel mit hohem Siedepunkt, wie Butoxyethanol.
Ein wässriges Medium ist für die Proliferation von Mikroorganismen günstig; vorzugsweise ist es daher notwendig, Biozide: Bakterizide, Fungizide, in den erfindungsgemäßen wässrigen Tinten zuzugeben. Diese Biozide: Bakterizide, Fungizide, sind vorzugsweise in einer Menge von 0,05-5 Gew.-% vorhanden.
Wie im vorhergehenden angegeben kann die Tinte ggf. ein organisches Lösemittel in einem Anteil, der vorzugsweise 5 Gew.-% nicht überschreitet, umfassen. Dieses organische Lösemittel hat im wesentlichen die Funktion eines Zusammenfließmittels, d. h. es ermöglicht die sichere Bildung eines Tintenfilms durch das Erweichen von insbesondere dispergierten Polymerteilchen. Dieses Lösemittel kann aus Glykolethern, insbesondere Ethylen- oder Propylenglykol und deren Estern ausgewählt werden.
Aufgabe der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Markierung von porenhaltigen oder nicht-porenhaltigen Gegenständen durch Aufspritzen einer Tintenzusammensetzung wie der im vorhergehenden beschriebenen auf Gegenstände. Die Markierung kann insbesondere mittels der Technik eines kontinuierlichen Strahls durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist auch ein porenhaltiges oder nicht-porenhaltiges Substrat oder ein porenhaltiger oder nicht-porenhaltiger Träger, der mit einer Markierung versehen wird, die die im vorhergehenden beschriebene Tintenzusammensetzung umfasst. Dieses Substrat kann aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, Stahl (Getränkekästen), Glas (Glasflaschen), Holz, Keramik, Papier, Karton, synthetischem Polymer ("Kunststoffe"), wie PVC, PET, aus Polyolefin, wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), aus "Plexiglas" oder jeder anderen nicht-porenhaltigen oder porenhaltigen Substanz sein.
Die Erfindung lässt sich durch die Lektüre der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, die als erläuternde und nicht beschränkende Beispiele angegeben sind, besser verstehen.
Die im folgenden angegebenen Tintenzusammensetzungen, die unterschiedliche Arten Bindemittel enthalten, wurden durch Vermischen der in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Produkte hergestellt. TABELLE 1
Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben, die Viskosität ist als mPas und die Leitfähigkeit als mS/cm ausgedrückt.
* Vergleichsbeispiel
Die auf diese Weise hergestellten Tinten wurden in Druckvorrichtungen mit kontinuierlichem abgelenktem Strahl getestet und sie ermöglichen die Bildung von Drucken hervorragender Qualität. Die mit Beispiel 1 erhaltenen Markierungen sind die wasserfestesten und die von Beispiel 2 bieten ein hervorragendes Ergebnis bei Verwendung in einer Druckvorrichtung. Die Beispiele 3, 4 und 5 bieten einen guten Kompromiss zwischen der Wasserfestigkeit und der Geräteverwendbarkeit. Das Beispiel 4 ergibt Markierungen, die für weiche Träger besser geeignet sind als die von Beispiel 5, die beständiger gegenüber hohen Temperaturen sind.
Die im folgenden angegebenen Tintenzusammensetzungen, die unterschiedliche Amine zur Neutralisation umfassen, wurden durch Mischen der in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Produkte hergestellt. Tabelle 2
Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben, die Viskosität ist als mPa·s und die Leitfähigkeit als mS/cm ausgedrückt.
* Vergleichsbeispiel
Die auf diese Weise hergestellten Tinten wurden in Druckvorrichtungen mit kontinuierlichem abgelenktem Strahl getestet und sie ermöglichen die Bildung von Drucken hervorragender Qualität. Alle zeigen die gleiche Wasserfestigkeit nach dem Trocknen. Jedoch wird ein vollständiges Trocknen am schnellsten mit Ammoniak gegenüber den anderen Basen erreicht, wobei die langsamste Amino-2-methyl-2-propanol ist.
Andere Tintenzusammensetzungen (Beispiele 10 bis 14), die unterschiedliche Arten von Pigmenten und Entschäumungsmitteln enthalten, wurden durch Vermischen der in der folgenden Tabelle 3 angegebenen Produkte hergestellt. Tabelle 3
Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben, die Viskosität ist als mPa s und die Leitfähigkeit als mS/cm ausgedrückt.
* Vergleichsbeispiel
Die auf diese Weise hergestellten Tinten wurden in Druckvorrichtungen mit kontinuierlichem abgelenktem Strahl getestet und sie ermöglichen die Bildung von Drucken hervorragender Qualität ohne eine Variation des Verankerungsvermögens dieser Tinten auf Trägern, wie Polyethylen, PET oder PVC.

Claims

1. Tintenzusammensetzung zur Markierung von Gegenständen, die mindestens

- ein Bindemittel,

- ein Pigment und/oder ein Farbmittel,

- ein Lösemittel, das im wesentlichen Wasser umfasst, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel die Kombination von a) einem dispergierten Bestandteil, der die Kombination von einem dispergierten Harz oder Polymer mit einer Einfriertemperatur (Tg) von unter 0ºC und einem dispergierten Harz oder Polymer mit einer Einfriertemperatur (Tg) von größer als oder gleich 50ºC umfasst, und b) mindestens einem wasserlöslichen Polymerharz, das von einem wasserunlöslichen Polymerharz abgeleitet ist und durch Neutralisation wasserlöslich gemacht wurde, umfasst.

2. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem ein Leitfähigkeitssalz umfasst.

3. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zusatzstoff, der aus einem Entschäumungsmittel, einem bioziden, bakteriziden und fungiziden Mittel, einem chemischen Stabilisierungsmittel, einem UV-Stabilisierungsmittel ausgewählt ist, einzeln oder in Kombination umfasst.

4. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbmittel und/oder Pigment in der Form einer Dispersion von einem oder mehreren Pigmenten in Wasser vorliegt.

5. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem ein organisches Lösemittel umfasst.

6. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dispergierten Polymere Einfriertemperaturen Tg zwischen -50ºC und +100ºC besitzen.

7. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dispergierten Harze unter den Styrol-, Acryl- und Methacrylpolymeren und -copolymeren untereinander oder mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren, den Vinylpolymeren und -copolymeren, den Polyestern, den aromatischen und aliphatischen Polyurethanen, den Alkydharzen, den Epoxyharzen ausgewählt sind.

8. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymerharz von einem Carboxylfunktionen tragenden wasserunlöslichen Polymerharz (solubilisierbares Harz) abgeleitet ist und durch Neutralisation von mindestens einem Teil seiner Carboxylgruppen wasserlöslich gemacht wurde.

9. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch Neutralisation solubilisierbare Harz aus den Styrol-, Acryl- und Methacrylpolymeren und -copolymeren untereinander oder mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren, den Polyestern, den Vinylpolymeren und -copolymeren, den aromatischen und aliphatischen Polyurethanen, den Alkydharzen, den Epoxyharzen, den chlorierten Polyolefinen, den Siliconen, Kolophonium und dessen Derivaten ausgewählt ist.

10. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das solubilisierbare Harz eine Säurezahl zwischen 40 und 350 aufweist.

11. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das solubilisierbare Harz durch Neutralisation mit einer aus Ammoniak, den primären, sekundären und tertiären Aminen ausgewählten Base wasserlöslich gemacht wird.

12. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitfähigkeitssalz aus den Halogeniden, den Perchloraten, den Nitraten, den Thiocyanaten, den Acetaten, den Propionaten, den Sulfaten von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen oder einfachem oder quaternärem Ammonium, die einzeln oder in Gemischen verwendet werden, ausgewählt ist.

13. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entschäumungsmittel aus den Siliconen, den Oxyacetylenpolyolen und den organischen Lösemitteln mit hohem Siedepunkt, die einzeln oder in Gemischen verwendet werden, ausgewählt ist.

14. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bioziden, bakteriziden oder fungiziden Mittel in einer Menge von 0,05 bis 5 Massen-% vorhanden sind.

15. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dispergierte Pigment Rußschwarz ist.

16. Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dispergierte Pigment Phthalocyaninblau ist.

17. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösemittel aus den Glykolethern und deren Estern ausgewählt ist.

18. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis des löslichen Harzes zu den dispergierten Harzen zwischen 0,25 und 4 liegt.

19. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösemittel in einer Menge von nicht größer als 5 Massen-% vorhanden ist.

20. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1-30% dispergierte Polymerharze, 0,1-30% lösliches Harz, 0,1-15% Farbmittel und/oder Pigment und zur Ergänzung auf 100% Lösemittel umfasst, wobei die Prozentangaben Massen-% in Bezug auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung sind.

21. Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Pigments und/oder des Farbmittels 2-10 Massen-% beträgt.

22. Verfahren zur Markierung von Gegenständen durch Aufspritzen von Tinte auf diese Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgespritzte Tinte eine Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 ist.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung mittels der Technik eines fortlaufenden Strahls durchgeführt wird.

24. Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Markierung versehen wird, die durch Trocknen der Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 erhalten wird.

25. Substrat gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Papier, Karton, Kunststoff, Keramik, Holz, Metall oder einem anderen porenhaltigen oder nicht-porenhaltigen Material ist.