DE69630575T2

DE69630575T2 - Tintenstrahl-Tintenzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69630575T2
Application number: DE69630575T
Authority: DE
Inventors: William D. Kappele; Anna M. Pearson
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: CN1082989C; EP0781819A2; EP0781819A3; JPH09188842A; AU719393B2; AU7649196A; BR9606163A; MX9606340A; DE69630575D1; US5656071A; EP0781819B1; KR980002177A; SG82568A1; CN1155565A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Tintenstrahldruck erfolgt durch Ausstoß von Tinte aus einer Düse heraus auf ein Papier oder ein anderes Druckmedium. Die Tinte kann auf verschiedene Weise zum Medium hin geschleudert werden. Zum Beispiel wird beim elektrostatischen Druck die Tinte mittels eines elektrostatischen Feldes aus einer Düse auf ein Medium geschleudert. Ein anderes Tintenstrahldruckverfahren, das als Squeeze-Tube-Verfahren bekannt ist, verwendet ein piezoelektrisches Element in der Tintendüse. Elektrisch verursachte Verformungen des piezoelektrischen Elements pressen die Tinte durch die Düse zum Druckmedium hin. Bei noch einem anderen Tintenstrahldruckverfahren, das als thermisches oder Bubble-Tintenstrahldrucken bekannt ist, wird die Tinte durch Bildung einer sich ausdehnenden Dampfphasenblase in der Düse aus der Düse zum Druckmedium hin geschleudert. Diese verschiedenen Druckverfahren sind in "Output Hard Copy Devices", herausgegeben von Durbeck und Sherr, Academic Press, 1988, beschrieben (siehe insbesondere Kapitel 13 mit dem Titel "Ink Jet Printing").
Die Tintenzusammensetzungen, die in Tintenstrahldruckern verwendet werden, enthalten im allgemeinen entionisiertes Wasser, ein wasserlösliches oder wassermischbares organisches Lösungsmittel und ein Farbmittel. Im allgemeinen ist das Farbmittel ein löslicher Farbstoff. Leider können bei Tinten, die lösliche Farbstoffe enthalten, viele Probleme auftreten, wie z. B. geringe Wasserfestigkeit, geringe Lichtbeständigkeit, Verstopfen der Ausstoßkanäle als Folge von Lösungsmittelverdampfung und Änderungen in der Farbstofflöslichkeit, Farbstoffkristallisation, schlechte Druckqualität, einschließlich Ausbluten und Randunschärfe, geringe Wärmestabilität, chemische Instabilität und leichte Oxidation.
Viele dieser Probleme können gelöst werden, indem die in den Tintenformulierungen verwendeten löslichen Farbstoffe durch unlösliche Pigmente ersetzt werden. Im allgemeinen haben Pigmen te, verglichen mit Farbstoffen, bessere Eigenschaften, insbesondere was die Wasserfestigkeit, Lichtbeständigkeit, thermische Stabilität, Oxidationsbeständigkeit und die Verträglichkeit sowohl mit beschichteten/behandelten als auch mit unbeschichteten Papieren betrifft. Da jedoch die Pigmente in der Tintenzusammensetzung unlöslich sind und daher als Dispersion enthalten sein müssen, tritt eine Reihe neuer Probleme auf. Die Stabilität der Tinte ist entscheidend, sowohl um einheitliche Eigenschaften beizubehalten, als auch um sicherzustellen, daß das Pigment während Betriebspausen nicht die Tintendüsen verstopft. Ideal, sowohl für die Stabilität als auch aus Kostengründen, wäre es natürlich, die minimal notwendige Pigmentmenge in der Tintenzusammensetzung zu verwenden. Die Verringerung der Pigmentmenge in den Tintenzusammensetzungen kann jedoch zu Abbildungen mit schlechten optischen Dichten führen. Aufgrund des zur Gewährleistung der notwendigen Stabilität erforderlichen Auswägens der Zusammensetzung ist es ferner auch wichtig, sicherzustellen, daß die Zusammensetzung eine für die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker geeignete Viskosität sowie gute Druckeigenschaften, wie z. B. gute Wasserfestigkeit, Lichtbeständigkeit und einen minimalen Verlauf und eine minimale Randunschärfe, wenn sie auf das Papier aufgetragen wird, besitzt. Es war sehr schwierig, eine Tintenformulierung zu entwickeln, die alle diese Eigenschaften optimiert. Das allgemeine Vorgehen bestand darin, die Dispersionsmittel- und Lösungsmittelsysteme der Tintenzusammensetzungen einzustellen, mit dem Versuch, diese oftmals konkurrierenden Eigenschaften auszuwägen und zu optimieren. Vor der vorliegenden Erfindung konnte jedoch eine Formulierung, die alle diese Eigenschaften optimiert, nicht ohne notwendige Verwendung spezieller polymerer Dispersionsmittel zur Verfügung gestellt werden.
Das US-Patent 5 180 425, Matrick et al., ausgegeben am 19. Januar 1993, beschreibt Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die ein wäßriges Trägermedium, eine Pigmentdispersion und ein Polyol/ Alkylenoxid-Co-Lösungsmittel enthalten. Es wird gelehrt, daß diese Tinten Tintenstrahldruckern eine lange Funktionsdauer verleihen und nicht zur Filmbildung neigen. Liponic EG-1 ist eines der offenbarten bevorzugten Co-Lösungsmittel. Andere optionale Lösungsmittel, die bei der beschriebenen Erfindung verwendet werden können, sind u. a. Polyethylenglycol.
Das US-Patent 5 302 197 von Wickramanayke, ausgegeben am 12. April 1994, beschreibt wäßrige Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die eine Pigmentdispersion, ein wäßriges Trägermedium und eine Co-Lösungsmittelmischung, die ein Polyol/Alkylenoxid-Kondensat zusammen mit einem cyclischen Amidderivat enthält, umfaßt. Es wird gelehrt, daß Liponic EG-1 als Polyol/Alkylenoxid-Kondensatkomponente geeignet ist.
Die Europäische Patentanmeldung 603 469, Chan et al., veröffentlicht am 29. Juni 1994, beschreibt Tintenstrahltinten, die ein wäßriges Trägermedium, speziell definierte Alkylpolyolether-Co-Lösungsmittel und eine Pigmentdispersion (durch ein Dispersionsmittel stabilisierte Pigmentteilchen) umfassen. Es wird gelehrt, daß diese Tinten eine gute Ausgewogenheit von Viskosität, Oberflächenspannung, Beständigkeit gegenüber Düsenverstopfung, Druckqualität, Lichtstabilität und Schmier- und Wasserfestigkeit bereitstellen. Die Lösungsmittel, die bei der offenbarten Erfindung verwendet werden können, sind u. a. 1,2,3-Butantriol.
Das US-Patent 4 597 794, Ohta et al., ausgegeben am 1. Juli 1986, beschreibt eine Tintenformulierung, die bei Tintenstrahldruckverfahren verwendet wird, die angeblich ein klares Bild erzeugt und gute physikalische Eigenschaften besitzt. Speziell offenbarte Lösungsmittel zur Verwendung in der Tinte sind u. a. Polyethylenglycol und 1,2,6-Hexantriol.
Es wurde jetzt entdeckt, daß die Verwendung einer ganz speziellen Co-Lösungsmittelmischung, die 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol zusammen mit entweder (a) einem Polyethylenglycol mit niedrigem Molekulargewicht oder (b) einem Polyol/Alkylenoxid-Kondensat enthält, in einer wäßrigen Tintenzusammensetzung, die eine Dispersion eines unlöslichen Pigments enthält, eine einzigartige Mischung aus optimierten Eigenschaften liefert. Speziell liefern diese Zusammensetzungen hervorragende Eigenschaften bezüglich der Stabilität, optischen Dichte (selbst wenn niedrige Pigmentkonzentrationen verwendet werden), Viskosität, Druckeigenschaften (Wasserfestigkeit, Lichtbeständigkeit, minimale Randunschärfe, minimaler Tintenverlauf auf der gedruckten Seite) und Druckerinstandhaltungsprobleme (d. h. minimale Verstopfung der Druckerdüsen während Druckerbetriebspausen). Keines dieser oben erörterten Patente beschreibt die speziellen Co-Lösungsmittelkombinationen der vorliegenden Erfindung oder schlägt diese vor.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte pigmentierte Tintenzusammensetzung für Tintenstrahldrucker zur Verfügung zu stellen, die ein ganz spezielles Co-Lösungsmittelsystem umfaßt.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Offenbarung ersichtlich werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine wäßrige Tintenzusammensetzung, die sich zur Verwendung in Tintenstrahldruckern eignet, umfassend:

(a) 1% bis 10% eines Pigments,
(b) 0,1% bis 10% eines polymeren Dispersionsmittels für das genannte Pigment,
(c) 50% bis 93% eines wäßrigen Trägers und
(d) 5% bis 40% einer Co-Lösungsmittelmischung, umfassend
(1) 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol und
(2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus:
(i) Polyethylenglycolen mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600,
(ii) einem Polyol/Alkylenoxid-Kondensat mit der Formel
wobei X H oder CH₃ ist, R H, C₁-C₄-Alkyl oder CH₂O(CH₂CH₂O)_cH ist, b 0 oder 1 ist, a + d + f (c + e) 2 bis 100 ist und f 1 bis 6 ist, und
(iii) Mischungen davon, wobei das Gewichtsverhältnis von (1) : (2) 70 : 30 bis 30 : 70 beträgt.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine wie in (d) beschriebene Co-Lösungsmittelmischung.
Sofern nichts anderes angegeben ist, sind alle hier verwendeten Prozent- und Verhältnisangaben "auf das Gewicht bezogen". Sofern nichts anderes angegeben ist, sind alle hier verwendeten Molekulargewichtsangaben Zahlenmittel-Molekulargewichte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Tintenzusammensetzungen, die sich zur Verwendung in Tintenstrahldruckern eignen. Diese Zusammensetzungen enthalten ein unlösliches Pigment, ein polymeres Dispersionsmittel für das Pigment (das Pigment und das Dispersionsmittel liegen in der Zusammensetzung als eine Dispersion vor), einen wäßrigen Träger und eine speziell definierte Co-Lösungsmittelmischung. Jede dieser benötigten Komponenten sowie einige optionale Komponenten werden nachstehend im Detail beschrieben.
Das polymere Dispersionsmittel ist in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 0,1% bis 10%, vorzugsweise von 0,25% bis 5%, besonders bevorzugt von 0,5% bis 4%, der Endzusammensetzung enthalten. Polymere Dispersionsmittel, die sich für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eignen, sind u. a. irgendwelche der anionischen, kationischen oder nichtionischen Polymere, die im Stand der Technik als geeignet zur Verwendung als Dispersionsmittel in Tintenstrahltintenzubereitungen bekannt sind. Beispiele für solche Materialien sind in dem US-Patent 5 310 778, Shor et al., ausgegeben am 10. Mai 1994, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, beschrieben. Solche polymeren Dispersionsmittel können Homopolymere, Copolymere, verzweigte Polymere oder Pfropfpolymere sein. Sie können statistische oder Blockpolymere sein.
AB-, BAB- und ABC-Block-Mischpolymere stellen eine Art von polymeren Dispersionsmitteln dar, die bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Bevorzugt sind AB-, BAB- und ABC-Block-Mischpolymere, die von wenigstens einem Alkylacryl- oder -methacrylsäureester und aminsubstituierten Acryl- oder Methacrylsäu reestermonomeren hergeleitet sind. Bevorzugte AB- und BAB-Block-Mischpolymere und ihr Herstellungsverfahren sind in US-Patent 5 085 698, Ma et al., ausgegeben am 4. Februar 1992, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, beschrieben.
Die bei der vorliegenden Erfindung geeigneten polymeren Dispersionsmittel umfassen im allgemeinen sowohl hydrophobe als auch hydrophile polymere Segmente, wobei die hydrophoben Segmente dazu neigen, sich mit den Pigmentteilchen in der Tintenzusammensetzung zu verbinden, und die hydrophilen Segmente dazu neigen, durch das flüssige Tintenmedium solvatisiert zu werden, wodurch sie zur Stabilisierung der Dispersion durch sterische und/oder ionische Mechanismen beitragen.
Eine bevorzugte Klasse von polymeren Stabilisatoren zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung umfaßt Block- oder Pfropf-Copolymere, die ein hydrophiles polymeres Segment und ein hydrophobes polymeres Segment mit einem hydrolysestabilen Siloxyl-Substituenten umfassen. Eine besonders bevorzugte Untergruppe dieser Dispersionsmittel sind Pfropfcopolymere, die ein hydrophiles polymeres Segment (speziell ein Acrylat- oder Methacrylat-Copolymer) zusammen mit einem hydrophoben polymeren Segment, das von einem Makromer mit der Formel:
hergeleitet ist, wobei n 2 bis 16 ist und jedes R unabhängig ein Niedrigalkyl(C₁-C₆) oder Siloxyl ist, umfassen.
Eine weitere Klasse von bevorzugten polymeren Dispersionsmitteln sind u. a. Pfropfcopolymere mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 20000, umfassend:

(a) ein hydrophiles polymeres Segment,
(b) ein hydrophobes polymeres Segment mit einem Molekulargewicht von 400 bis 3000, das einen hydrolysebeständigen Siloxyl-Substituenten enthält, und
(c) ein stabilisierendes Segment mit einem Molekulargewicht von 200 bis 2000, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus reaktiven Tensid-Makromeren, Schutzkolloid-Makromeren und hydrophoben Nichtsiloxyl-Monomeren.

Das bevorzugte Monomer-Verhältnis von (a) : (b) beträgt 10 : 1 bis 100 : 1, während das bevorzugte Monomer-Verhältnis von (b) : (c) 1 : 0,5 bis 1 : 5 beträgt. Die bevorzugten hydrophilen Polymersegmente umfassen einen Carboxysubstituenten und sind besonders bevorzugt polymere Acrylat- oder Methacrylat-Materialien. Das bevorzugte siloxanhaltige hydrophobe polymere Segment ist ein mit Acryloyl oder Methacryloyl terminiertes Polydialkylsiloxan-Makromer. Besonders bevorzugte hydrophobe Segmente besitzen ein Molekulargewicht von 400 bis 2000 und umfassen eine Dimethylpolysiloxygruppe. Bevorzugte stabilisierende Segmente sind u. a. Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Laurylacrylat, Laurylmethacrylat, Nonylphenolacrylat, Nonylphenolmethacrylat, Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)_nmethacrylat, wobei n 1 bis 40 ist, Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)_nacrylat, wobei n 1 bis 40 ist, Methoxypoly(ethylenoxy)_nmethacrylat, wobei n 5 bis 40 ist, Methoxypoly(ethylenoxy)_nacrylat, wobei n 5 bis 40 ist, Stearyloxypoly(ethylenoxy)_nmethacrylat, wobei n 1 bis 20 ist, Stearyloxypoly(ethylenoxy)_nacrylat, wobei n 1 bis 20 ist, fluoriertes C₁-C₁₈-Alkylmethacrylat, fluoriertes C₁-C₁₈-Alkylacrylat, Poly(propylenglycol)methylethermethacrylat, Poly(propylenglycol)methyletheracrylat, Poly(propylenglycol)-4-nonylphenylethermethacrylat, Poly(propylenglycol)-4-nonylphenyletheracrylat, mit Methacryloxytrimethylsiloxy terminiertes Polyethylenoxid, mit Acryloxytrimethylsiloxy terminiertes Polyethylenoxid und Mischungen davon.
Das bevorzugteste polymere Dispersionsmittel dieser Klasse enthält in seiner Hauptkette die Strukturformel
wobei x 5 bis 100 ist, vorzugsweise 15 bis 50, y 1 bis 2 ist, vorzugsweise 1, z 1 bis 5 ist, vorzugsweise 1, a 3 bis 45 ist, vorzugsweise 9, b 3 bis 29 ist, vorzugsweise 15 bis 17, c 2 bis 8 ist, vorzugsweise 3, und d 0 bis 7 ist, vorzugsweise 3. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß es vom Umfang dieser Erfindung umfaßt ist, daß alle Struktureinheiten, die hier durch x, y und z dargestellt sind, statistisch innerhalb der Polymer-Hauptkette verteilt sind. Diese polymeren Dispersionsmittel sind in einer parallel eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Polymeric Dispersants For Pigmented Ink", die hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, offenbart (Aktenzeichen des Vertreters: 33.65637). Es wird darauf hingewiesen, daß die Endgruppen an den Dispersionsmitteln dieser Erfindung nicht eingeschränkt sind. Für Veranschaulichungszwecke können sie thiosubstituierte Kohlenwasserstoffe sowie Wasserstoff umfassen.
Eine weitere Gruppe bevorzugter polymerer Dispersionsmittel sind diejenigen, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/360 200, Beach et al. (= EP-0722994A), welche hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, beschrieben sind. Diese Materialien sind Pfropfpolymere, die eine hydrophile Polyacrylsäure-Hauptkette mit einem massegemittelten Molekulargewicht zwischen 1000 und 5000 und Seitenketten als hydrophobe Segmente besitzen, wobei vorzugsweise 1 Seitenkette an 1 Hauptkette gebunden ist. Bevorzugte Polymere dieser Klasse sind diejenigen, die in ihrer Hauptkette eine der folgenden Strukturformeln enthalten:
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist und R C₆-C₃₆-Alkyl oder R₁ ist,
wobei R₁ ein C₄-C₂₀-Alkyl ist, oder
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist, n 2 bis 40 ist und R₂ Alkyl oder Aryl ist, vorzugsweise Butyl, oder
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist, R₃ H oder CH₃ ist, R₄ H, CH₃ oder OCH₃ ist und n 10 bis 60 ist, oder diejenigen mit der Formel
wobei y 6 bis 20 ist, x 1 bis 5 ist und R₅ ein C₆-C₃₀-Alkyl ist.
Die Pfropfcopolymerdispersionsmittel der vorliegenden Erfindung benötigen ein relativ niedriges Molekulargewicht, um die für die Verwendung in stabilen Tintenstrahldrucktinten erforderliche Teilchenstabilität und niedrige Viskosität zu erreichen. Dies kann zur Folge haben, daß ein polares Lösungsmittelpolymerisationsverfahren zur Herstellung der Copolymere ausgewählt wird. Ein solches Verfahren steuert das Molekulargewicht und die Einheitlichkeit der Copolymere durch Aufrecht erhaltung der Löslichkeit aller Ausgangsmaterialien (Radikalstarter, hydrophobe und hydrophile Monomere und Kettenübertragungsreagenzien) sowie des sich bildenden Copolymers. Da das synthetisierte Copolymer in einem wäßrigen Medium suspendiert werden muß, um für das Tintenstrahldrucken formuliert zu werden, ist es notwendig, das Copolymer aus dem polaren organischen Lösungsmittel in der Reaktionsmischung zu gewinnen und es in Wasser zu lösen. Ein typisches Verfahren zur Gewinnung von Copolymer aus polarem Polymerisationslösungsmittel würde die folgenden Schritte umfassen:

1. Zugabe der Copolymerlösung zu einem Nichtlösungsmittel, wie z. B. Hexan, um das Copolymer aus der Lösung auszufällen und es dabei zu reinigen,
2. Vakuumfiltration des Niederschlags und
3. Trocknen des Copolymerniederschlags.

Das Copolymerpulver könnte dann in einer wäßrigen Base gelöst und bei der Herstellung einer Tintenstrahldrucktinte verwendet werden. Dieses Verfahren kann kostspielig und unnötig kompliziert sein.
Bevorzugte Verfahren zur Gewinnung des Copolymerdispersionsmittels aus dem polaren organischen Polymerisationslösungsmittel vereinfachen nicht nur die Gewinnung des Copolymer-Dispersionsmittels, sondern ergeben auch verbesserte Druckqualitätseigenschaften für Tintenstrahltinten, die aus solchen Dispersionsmitteln hergestellt werden, dadurch daß die Neigung der Tinten, Satelliten und Spritzer zu bilden, verringert wird. Diese bevorzugten Verfahren sind speziell:

1. Entfernen des Lösungsmittels, gefolgt von Auflösen in der wäßrigen Base, und
2. Lösungsmittelaustausch.

Bei dem Lösungsmittelentfernungs- und Auflösungsverfahren wird das polare Lösungsmittel zunächst durch ein Standardverfahren, welches die Copolymerlösung in ein trockenes Pulver umwandeln kann, wie z. B. Vakuum-Schalentrocknung, Trocknung durch Rotationsverdampfung, Trommeltrocknung, Rotationszylindervakuumtrocknung oder Sprühtrocknung, von dem Copolymer abgetrennt.
Das trockene Copolymerpulver wird dann in der wäßrigen Base aufgelöst, so daß es bei der Herstellung von pigmentierten Tintenstrahltinten verwendet werden kann.
Bei dem Lösungsmittelaustauschverfahren werden etwa 35% bis etwa 60% (vorzugsweise etwa 50%) des polaren Lösungsmittels in dem Polymerisationsreaktor abdestilliert, und entionisiertes Wasser und wäßrige Base (z. B. eine KOH-Lösung) werden zugegeben, um den pH-Wert von etwa 4,5 auf etwa 6,5, vorzugsweise etwa 5, einzustellen. Bei einem polaren Lösungsmittel mit einem niedrigeren Siedepunkt als Wasser wird die Temperatur dieser Mischung langsam erhöht, um das Lösungsmittel abzudestillieren, bis die Temperatur etwa 100°C erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt das gesamte polare organische Lösungsmittel entfernt ist. (Dieses Verfahren kann nicht verwendet werden, wenn das polare Lösungsmittel einen höheren Siedepunkt als Wasser besitzt.) Zusätzliche wäßrige Base (z. B. eine KoH-Lösung) wird zu der Lösung hinzugegeben, um den pH-Wert von etwa 7 auf etwa 8,5, vorzugsweise etwa 7,5, zu erhöhen. Die Lösung ist dann fertig für die Verwendung zur Formulierung einer pigmentierten Tintenstrahltinte.
Die zweite Komponente der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist das Pigment, ein unlösliches Farbmittel. Das Pigment liegt in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit 0,1% bis 10%, vorzugsweise 0,25% bis 5%, besonders bevorzugt 0,5% bis 4%, der Endzusammensetzung vor. Tatsächlich ist einer der bedeutenden Vorteile der vorliegenden Erfindung, daß sie die Formulierung von Tinten mit niedrigen Pigmentkonzentrationen (z. B. zwischen 0,5 und 4%) ermöglicht, während sie dennoch einen Druck mit hoher Qualität und hervorragender optischer Dichte liefert. Die bei der vorliegenden Erfindung geeigneten Pigmente sind irgendwelche der im Stand der Technik bekannten herkömmlichen Pigmente, wie z. B. diejenigen, die in dem US-Patent 5 085 698, Ma et al., ausgegeben am 4. Februar 1992, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, offenbart sind. Die Pigmente können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Die Pigmentteilchen sollten ausreichend klein sein, um einen freien Fluß der Tinte durch die Tintenstrahldruckvorrichtung, insbesondere an den Ausstoßdüsen, die üblicherweise einen Durchmesser im Bereich von 10 Mikron bis 50 Mikron besit zen, zu ermöglichen. Die Teilchengröße hat auch eine Auswirkung auf die Pigmentdispersionsstabilität, die während der gesamten Tintenlebensdauer entscheidend ist. Die Brownsche Bewegung winziger Teilchen wird dazu beitragen, die Ausflockung der Teilchen zu verhindern, wodurch ein stabileres Produkt erhalten wird. Der Bereich für die geeignete Teilchengröße beträgt 0,05 Mikron bis 15 Mikron. Vorzugsweise reicht die Pigmentteilchengröße von 0,05 Mikron bis 5 Mikron, besonders bevorzugt von 0,05 Mikron bis 1 Mikron. Die Pigmente können in trockener oder nasser Form verwendet werden. Zum Beispiel werden Pigmente üblicherweise in wäßrigen Medien hergestellt, und das resultierende Pigment wird als wasserdurchfeuchteter Preßkuchen erhalten. In Preßkuchenform ist das Pigment nicht in dem Maße agglomeriert, wie es in trockener Form ist. Daher müssen Pigmente in wasserdurchfeuchteter Preßkuchenform beim Verfahren zur Herstellung der Tinten nicht so stark entflockt werden als trockene Pigmente.
Feine Metall- oder Metalloxidteilchen können ebenfalls zur Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel eignen sich Metalle und Metalloxide zur Herstellung von magnetischen Tintenstrahltinten. Feinteilige Oxide, wie z. B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid und dergleichen, können ebenfalls verwendet werden. Darüber hinaus können feinteilige Metallteilchen, wie z. B. Kupfer, Eisen, Stahl, Aluminium und Legierungen, für geeignete Anwendungen gewählt werden.
Beispiele für Pigmente, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind u. a. Azopigmente, wie z. B. Azolakke, kondensierte Azopigmente und Chelat-Azopigmente; polycyclische Pigmente, wie z. B. Phthalocyaninpigmente, Perylenpigmente, Anthrachinonpigmente, Chinacridonpigmente, Dioxazinpigmente, Thioindigopigmente, Isoindolinonpigmente und Chinophthalonpigmente; Farblacke, wie z. B. basische Farblacke und saure Farblacke; organische Pigmente, wie z. B. Nitropigmente, Nitrosopigmente, Anilinschwarz und Tageslichtleuchtpigmente; und anorganische Pigmente, wie z. B. Titandioxid, Eisenoxid und Ruß. Bevorzugte Pigmente zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind u. a. Titanoxid, Eisenoxid und Ruß. Beispiele für im Handel erhältliche Pigmente, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind u. a. die folgenden: Heliogen^® Blue L 6901F (BASF), Heliogen^® Blue NBD 7010 (BASF), Heliogen^® Blue K 7090 (BASF), Heucophthal^® Blue G XBT-583D (Heubach), Irgalite^® Rubine 4BL (Ciba-Geigy), Quindo^® Magenta (Mobay), Indofast^® Brilliant Scarlet (Mobay), Hostaperm^® Scarlet GO (Hoechst), Permanent Rubine F6B (Hoechst), Monastral^® Scarlet (Ciba-Geigy), Raven^® 1170 (Col. Chem.), Special Black 4A (Degussa), Black FW18 (Degussa), Sterling^® NS Black (Cabot), Sterling^® NSX 76 (Cabot), Monarch^® 880 (Cabot), Tipure^® R-101 (DuPont), Mogul L (Cabot), BK 8200 (Paul Uhlich), Heliogen^® Green K 8683 (BASF), Heliogen^® Green L 9140 (BASF), Monastral^® Red B (Ciba-Geigy), Monastral^® Violet R (Ciba-Geigy), Hostaperm^® Orange GR (Hoechst), Paliogen^® Orange (BASF), L75-2377 Yellow (Sun Chem.), L74-1357 Yellow (Sun Chem.), Hostaperm^® Yellow H4G (Hoechst), Irgazin^® Yellow 5GT (Ciba-Geigy), Permanent Yellow G3R-01 (Hoechst), Novoperm^® Yellow FGL (Hoechst), Chromophthal^® Yellow 3G (Ciba-Geigy), Hansa Yellow X (Hoechst), Dalamar^® Yellow YT-858-D (Heubach) und Hansa Brilliant Yellow 5GX-02 (Hoechst).
Die dritte Komponente der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist das wäßrige Trägermedium. Diese Komponente umfaßt Wasser (vorzugsweise entionisiertes Wasser) oder eine Mischung aus Wasser mit wenigstens einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. Die wäßrige Trägerkomponente macht 50% bis 93%, vorzugsweise 70% bis 80%, der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung aus. Die Auswahl einer geeigneten Mischung hängt von den Anforderungen der speziellen formulierten Tinte ab, wie z. B. von der erwünschten Oberflächenspannung und Viskosität, dem verwendeten Pigment, der erforderlichen Trockenzeit der pigmentierten Tinte und der Art des Papiers, das mit der Tinte bedruckt werden wird. Repräsentative Beispiele für wasserlösliche organische Lösungsmittel, die ausgewählt werden können, sind u. a. (1) Alkohole, wie z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobutylalkohol, Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol; (2) Ketone oder Ketoalkohole, wie z. B. Aceton, Methylethylketon und Diacetonalkohol; (3) Ether, wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan; (4) Ester, wie z. B. Ethylacetat, Ethyllactat, Ethylencarbonat und Propylencarbonat; (5) mehrwertige Alkohole, wie z. B. Ethylenglycol, Diethylenglycol, Glycerin, 2-Methyl-2,4- pentandiol, 1,2,6-Hexantriol und Thiodiglycol; (6) Niedrigalkylmono- oder -diether, die von Alkylenglycolen abgeleitet sind, wie z. B. Ethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether, Diethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether, Propylenglycolmonomethyl- (oder -monoethyl)ether, Triethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether und Diethylenglycoldimethyl(oder -diethyl)ether; (7) stickstoffhaltige cyclische Verbindungen, wie z. B. Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon; und (8) schwefelhaltige Verbindungen, wie z. B. Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon. Andere geeignete organische Lösungsmittel sind u. a. Lactone und Lactame.
Wenn Mischungen aus Wasser und organischem Lösungsmittel als das Trägermedium bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthält das Medium üblicherweise 25% Wasser/75% organisches Lösungsmittel bis 99,9% Wasser/0,1% organisches Lösungsmittel. Die bevorzugten Verhältnisse sind 50% Wasser/50% organisches Lösungsmittel bis 99,9% Wasser/0,1% organisches Lösungsmittel. Diese Prozentangaben basieren auf dem Gesamtgewicht des wäßrigen Trägermediums. Es ist so zu verstehen, daß die Bezeichnung "organisches Lösungsmittel", das in dem wäßrigen Trägermaterial verwendet werden kann, so wie sie hier verwendet wird, nicht die speziellen Materialien umfassen soll, die in der Co-Lösungsmittelkomponente der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen.
Bevorzugte organische Lösungsmittel zur Verwendung in der wäßrigen Trägermediumkomponente der vorliegenden Erfindung sind u. a. mehrwertige Alkohole, wie z. B. Ethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol und Diethylenglycol; Diole, wie z. B. Pentandiol, Hexandiol und homologe Diole; Glycolether, wie z. B. Propylenglycollaureat; Glycerin und Niedrigalkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. Ethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether, Diethylglycolmethyl(oder -ethyl)ether und Triethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether; Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol; Ketone, wie z. B. Aceton; Ether, wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan; Ether, wie z. B. Ethylacetat, Sulfolane, N-Methylpyrrolidon, Lactone, wie z. B. γ-Butyrolacton, Lactame, wie z. B. 2-Pyrrolidon, 1-Methyl-2-pyrrolidon. Obwohl die organischen Lösungsmittel den Tinten zusammensetzungen nützliche Eigenschaften, wie z. B. eine schnellere Trocknungszeit, geringeres Ausbluten und höhere Durchdringung, verleihen können, verbessern sie im allgemeinen (im Gegensatz zu den hier definierten Co-Lösungsmittelmaterialien) die optische Dichte, die Stabilität der Zusammensetzung oder die Druckqualität nicht. Besonders bevorzugte organische Lösungsmittel sind u. a. 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, n-Propanol und Mischungen davon.
Die letzte benötigte Komponente zur Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist die Co-Lösungsmittelmischung, die 5% bis 40%, vorzugsweise 5% bis 30%, besonders bevorzugt 10% bis 20% der Endzusammensetzung ausmacht. Diese Co-Lösungsmittelmischung enthält eine erste Komponente, die 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol oder eine Mischung aus diesen Materialien ist. 1,3-Propandiol ist bevorzugt. Darüber hinaus enthält sie auch eine zweite Komponente, die ein Polyethylenglycol, ein Polyol/Alkyloxidkondensat oder eine Mischung aus diesen Verbindungen ist. Die zweite in dieser Co-Lösungsmittelmischung verwendete Komponente kann ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600 sein. Polyethylenglycole (PEG) mit einem Molekulargewicht von etwa 400 sind besonders bevorzugt. Die zweite Komponente im Co-Lösungsmittel kann auch ein Polyol/Alkylenoxid-Kondensat mit der Formel
sein, wobei x H oder CH₃ ist, R H, C_l-C₄-Alkyl oder -CH₂O(CH₂CH₂O)_cH ist, b 0 oder 1 ist, a + d + f (c + e) 2 bis 100 ist und f 1 bis 6 ist.
Die bei der vorliegenden Erfindung geeigneten Polyol/ Alkylenoxid-Kondensatverbindungen sind Reaktionsprodukte eines Polyols und eines Alkylenoxids. Sie sind in US-Patent 5 180 425, Matrick et al., ausgegeben am 19. Januar 1993, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, beschrieben. Diese Verbindungen haben im allgemeinen eine Löslichkeit in Wasser von wenigstens etwa 4,5% (d. h. 4,5 Teile in 100 Teilen Wasser) bei 25°C. Das in diesen Verbindungen verwendete Alkylenoxid ist entweder Ethylenoxid oder Propylenoxid oder eine Kombination aus beiden Oxiden. Die Reaktion mit einem einzelnen Alkylenoxid kann Mischungen aus Verbindungen mit variierenden Oxyalkylierungsgraden erzeugen, so daß die veranschaulichten Strukturen auf durchschnittlichen Zusammensetzungen basieren, die eine Reihe von Alkylenoxideinheiten enthalten können. Statistische und Blockcopolymerketten aus Propylen- und Ethylenoxiden können eingesetzt werden. Das mit dem Alkylenoxid umgesetzte Polyol kann drei oder mehr Hydroxylgruppen enthalten. Geeignete Triole sind Glycerin, Trimethylolpropan und Trimethylolethan. Andere, wie z. B. 1,2,4-Butantriol und 1,2,6-Hexantriol, können ebenfalls verwendet werden. Pentaerythrit, Di(trimethylolpropan) und Methylglucoxide befinden sich unter den geeigneten Tetrolen. Glucose, ein Pentol, kann verwendet werden. Sorbit ist ein geeignetes Hexol. Andere geeignete Hexole sind u. a. Dipentaerythrit und Inositol. Diole eignen sich im allgemeinen nicht zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, da ihre Alkylenoxidkondensate im allgemeinen mit Pigmentdispersionen nicht verträglich sind. Eine Ausnahme können Alkylenoxid-Kondensate von Neopentylglycol sein.
Einige Beispiele für Polyol/Alkylenoxidkondensate sind folgende:
Ein besonders bevorzugtes Polyol/Alkylenoxid-Kondensat zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist Liponic EG-1, das oben beschrieben ist. Dieses Material, das den CTFA-Namen Glycereth-26 besitzt, ist das 26-Mol-Ethylenoxid-Addukt von Glycerin und ist von Lipo Chemicals, Inc., Paterson, New Jersey, im Handel erhältlich.
Die erste und die zweite Komponente der Co-Lösungsmittelmischung liegen in einem Gewichtsverhältnis (erste Komponente : zweite Komponente) von 70 : 30 bis 30 : 70 vor. Wenn die Co-Lösungsmittelmischung ein Polyethylenglycol (PEG) und entweder 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol enthält, beträgt das optimale PEG : Diol-Gewichtsverhältnis 50 : 50 bis 70 : 30. Wenn die Co-Lösungsmittelmischung eine Polyol/Alkylenoxid-Kondensatverbindung zusammen mit 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol enthält, beträgt das optimale Kondensat : Diol-Verhältnis 30 : 70 bis 50 : 50. Im allgemeinen beträgt das bevorzugteste Verhältnis der Co-Lösungsmittelkomponenten 50 : 50.
Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann durch ein beliebiges im Stand der Technik zur Herstellung solcher Zusammensetzungen bekanntes Verfahren hergestellt werden. Der Hauptaspekt der Zusammensetzung ist, daß das Pigment und das polymere Dispersionsmittel eine stabile Dispersion in der wäßrigen Träger/Co-Lösungsmittel-Mischung bilden. Bei einem Verfahren werden das Pigment und das polymere Dispersionsmittel zunächst miteinander vermischt. Das resultierende Mahlgut wird dann in einem Attritor gemahlen, um die Teilchengröße auf ein annehmbares Maß zu verringern. Dieses Material wird dann mit den anderen Tintenkomponenten und Wasser vermischt, um die erwünschte Tintenkonzentration zu ergeben. Gegebenenfalls kann ein Tensid zugegeben werden, um die Pigmentdispersion zu fördern und die Oberflächenspannung der Tinte zu modifizieren, um das Eindringen der Tinte in das Papier zu steuern. Geeignete Tenside sind u. a. nichtionische, amphotere und ionische Tenside. Andere Additive, wie z. B. Biozide, Benetzungsmittel, Chelatbildner und Viskositätsmodifizierungsmittel, können zu den Tintenzusammensetzungen in Mengen, die sich im Stand der Technik bewährt haben, hinzugegeben werden, um ihre im Stand der Technik bekannten Nutzen zu entfalten.
Bei dem Verfahren zur Herstellung pigmentierter Tintenstrahltinten ist es typischerweise erforderlich, daß deren Teilchengröße durch Verwendung eines Attritors verringert wird. Es ist erwünscht, daß die Tinten eine Lagerbeständigkeit von zwei Jahren oder mehr haben und daß die einzige Einschränkung bezüglich der Pigmentteilchengröße die ist, daß die ausgewählte Größe derart ist, daß sie in der Lage ist, die oben beschriebene Lagerbeständigkeit zu ergeben. Diese Teilchengrößenanforderung wird durch Scheren der Pigmentteilchen mit kleinen Mahlmedien erzielt. Typisch für das bei der Herstellung pigmentierter Tinten verwendete Medium sind u. a. kugelförmige Teilchen aus Edelstahl, Zirconiumsilicat, Zirconiumoxid und Glas. Das bei diesem Mahlverfahren verwendeten teilchenförmigen Medium mit großer Oberfläche reibt sich manchmal ab und gelangt in die Tintendispersion, wodurch die Endformulierung verunreinigt wird. Die Verunreinigung kann, je nach Art und Menge, die Tintenleistung nachteilig beeinflussen. Zum Beispiel kann die Verunreinigung zur Folge haben, daß die Farbpigmentformulierungen (speziell helle Farben, wie z. B. gelb) sich entfärben, pH-Änderung aufgrund einer Reaktion des Mediums mit den Formulierungschemikalien auftreten, die Tintenfiltration schwierig wird und die funktionelle Tintenstabilität während der Lebensdauer der Druckpatrone abnimmt. Bevorzugte Mahlmedien sind kugelförmige Keramikteilchen mit einer sehr glatten und gleichförmigen äußeren Oberfläche, einer hohen Dichte und einer großen Härte. Ein besonders bevorzugtes Mahlmedium zur Verwendung bei der Herstellung der Tinten der vorliegenden Erfindung ist das kommerziell erhältliche Material, das unter dem Namen YTZ Ceramic Beads von S. E. Firestone Associates, Philadelphia, Pa., im Handel erhältlich ist und von Nippon Kagaku Togyo hergestellt wird. Dieses Material liegt in Form von kugelförmigen Keramikteilchen mit einem Kern aus einem hochreinen Zirconiumoxid, behandelt mit Yttrium, um die Kugeln hochgradig abriebbeständig zu machen, vor. Die Teilchen sind perfekte Kugeln mit einer sehr glatten und gleichmäßigen äußeren Oberfläche, einer Dichte von 6,0 Gramm pro Kubikzentimeter und einer Härte von 91. Beispiele für Verfahren zur Herstellung solcher Materialien sind in der Japanischen Patentveröffentlichung 57-191234, veröffentlicht am 25. November 1982, und in der Japanischen Patentveröffentlichung 56-145118, veröffentlicht am 11. November 1981, beschrieben, die beide hier durch Bezugnahme mitumfaßt sind.
Die folgenden Beispiele sind detaillierte Beschreibungen von Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Die detaillierten Beschreibungen sind vom Umfang der oben beschriebenen allgemeineren Beschreibung umfaßt und dienen dazu, diese zu veranschaulichen. Die Beispiele sind lediglich für Veranschaulichungszwecke angegeben und sind nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung gedacht.
BEISPIEL 1
In einer Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird das polymere Dispersionsmittel mit der folgenden allgemeinen Formel (hier nachfolgend als Terpolymer L bezeichnet) verwendet:
Das Terpolymer L wird wie folgt hergestellt: Eine Lösung aus 22,8 g (265 mmol) Methacrylsäure, 7,84 g (8,7 mmol, MG 900) mit Monomethacryloxypropyl terminiertem Polydimethylsiloxan (PDMS-MA), 2,95 g (8,7 mmol) Stearylmethacrylat, 2,06 g (9,9 mmol) Dodecanthiol, 0,64 g (2,84 mmol) Dimethyl-2,2'-azobisisobutyrat und 100 ml Isopropylalkohol wird mit Argon entgast (was durch wiederholte Teilevakuierung, gefolgt von der Wiederbefüllung mit Argon unter Verwendung eines Firestone-Ventils geschieht), dann 16 Stunden lang auf 70°C erwärmt. Man läßt die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und gibt sie dann langsam zu kräftig gerührtem Hexan (1,0 l). Der resultierende Feststoff wird durch Vakuumfiltration isoliert und über Nacht bei 80°C im Vakuum getrocknet. Die Reaktionsausbeute beträgt etwa 85%. Das Copolymer wird durch Protonen-NMR und GPC charakterisiert.
Eine Stammlösung des Dispersionsmittels wird wie folgt hergestellt: Ein 400-ml-Becherglas, das 40 g entionisiertes Wasser enthält, wird auf eine Wärmeplatte mit einem Magnetrührer gestellt. Terpolymer L, 12 g, wird unter Rühren zu dem Becherglas hinzugegeben, dann werden 18 g 20%ige KOH zu dem System hinzugegeben. Die Mischung wird 2 Stunden lang auf 50°C erwärmt.
Falls erforderlich, wird der pH-Wert durch Zugabe von 20%iger KOH auf 7,5 eingestellt. Anschließend wird entionisiertes Wasser zugegeben, um das Gewicht der Stammlösung auf 100 g (12% Terpolymer L) zu bringen. Mahlgutpräparat A

Komponenten Menge

Ruß (Cabot Corp., Monarch 880) 26,0 g

Terpolymer-L-Stammlösung 54,0 g

Entionisiertes Wasser 100,0 g

Mahlgutpräparat B

Komponenten Menge

Ruß (Degussa Corp., Special Black 4A) 26,0 g

Terpolymer-L-Stammlösung 54,0 g

Entionisiertes Wasser 100,0 g
Die Mahlgutpräparate A und B werden wie folgt hergestellt. Die Komponenten werden zunächst durch mechanisches Vermischen vermischt, bis keine sichtbaren Klumpen verbleiben. Die Mischung wird durch ein Mahlverfahren unter Verwendung eines Szegvari-Attritors Modell 01 std mit 10–12 Mesh Zirkoniumsilicat-Granulat mit einer Geschwindigkeit von 700 U/Minute dispergiert. Das Mahlverfahren wird typischerweise mindestens 1 Stunde lang durchgeführt, es können jedoch auch längere Zeiten bei gesteuerter Temperatur verwendet werden. Das resultierende gemahlene Mahlgut wird aus dem Attritor entfernt und durch Zugabe von entionisiertem Wasser auf einen Feststoff-Endgehalt von 12% verdünnt.
Durch Verwendung der bei Mahlgutpräparat A beschriebenen Dispersion wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
4% (bezogen auf das Gewicht) Ruß
1% Terpolymer L
10% Polyethylenglycol (MG = 400)
10% 1,3-Propandiol
75% Entionisiertes Wasser
Die Tintenzusammensetzung wird durch Anwendung des folgenden Verfahrens hergestellt:

(1) Vermische entionisiertes Wasser, PEG und 1,3-Propandiol 20 Minuten lang.
(2) Gib unter Rühren zu der Mischung das gemahlene Mahlgut (Mahlgutpräparat A) zu. Setze das Rühren 20 Minuten lang fort.
(3) Stelle den pH-Wert der Zusammensetzung durch Zugabe von 20%igem KOH auf 8,3 ein.
(4) Filtriere auf 1,2 μm.

Diese Tinte weist, wenn sie in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften, eine gute optische Dichte und in hohem Maße wünschenswerte Druckeigenschaften auf, wenn sie auf sechs verschiedenen repräsentativen Papierarten getestet wird.
BEISPIEL 2
Durch Verwendung des Mahlgutpräparats B und Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
3% Ruß
0,75% Terpolymer L
14% Polyethylenglycol (MG = 400)
6% 1,3-Propandiol
76,25% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, eine gute optische Dichte auf, sie besitzt gute Instandhaltungseigenschaften und weist in hohem Maße wünschenswerte Druckeigenschaften auf, wenn sie auf sechs repräsentativen Papierarten getestet wird.
BEISPIEL 3
Durch Verwendung des Mahlgutpräparats A und Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens wird eine Tintenzusammensetzung mit den nachstehend beschriebenen Komponenten hergestellt:
3% Ruß
0,75% Terpolymer L
10% Polyethylenglycol (MG = 400)
10% 1,3-Propandiol
76,25% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und liefert ein Druckprodukt, das einen in hohem Maße wünschenswerten Satz Druckeigenschaften, einschließlich guter optischer Dichte, aufweist.
BEISPIEL 4
Durch Verwendung des Mahlgutpräparats B und Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens wird eine Tintenzusammensetzung mit den nachstehend beschriebenen Komponenten hergestellt:
3% Ruß
1% Terpolymer L
10% Liponic EG-1
10% 1,3-Propandiol
76% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und besitzt bei der Verwendung auf sechs repräsentativen Papierproben hervorragende Druckeigenschaften (einschließlich einer guten optischen Dichte).
BEISPIEL 5
Durch Verwendung des Mahlgutpräparats B und Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
3% Ruß
0,75% Terpolymer L
10% 1,3-Propandiol
10% Polyethylenglycol (MG = 400)
76,25% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und besitzt beim Test mit sechs repräsentativen Papierarten eine gute optische Dichte.
BEISPIEL 6
Durch Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
3% Ruß (FW18, Degussa Corp., Ridgefield Park, N. J.)
0,75% Terpolymer L
10% 1,3-Propandiol
10% Polyethylenglycol (MG = 400)
76,25% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und besitzt beim Test mit sechs repräsentativen Papierarten eine gute optische Dichte.
BEISPIEL 7
Durch Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
3% Ruß (FW18)
0,75% Terpolymer L
10% 1,3-Propandiol
10% Liponic EG-1
0,15% Kathon^® PFM (Biozid – Rohm & Haas)
76,10% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und besitzt beim Test mit sechs repräsentativen Papierarten eine gute optische Dichte.
BEISPIEL 8
Durch Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine Tintenzusammensetzung mit den folgenden Komponenten hergestellt:
3% Ruß (Special Black 4A)
0,75% Terpolymer L
10% 1,4-Propandiol
10% Polyethylenglycol (MG = 400)
0,2% n-Propanol
75% Entionisiertes Wasser
Diese Tinte weist, wenn sie in einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker verwendet wird, gute Instandhaltungseigenschaften auf und besitzt beim Test mit sechs repräsentativen Papierarten eine gute optische Dichte.

Claims

Wäßrige Tintenzusammensetzung, die sich zur Verwendung in Tintenstrahldruckern eignet, umfassend: (a) 1% bis 10% eines Pigments, (b) 0,1% bis 10% eines polymeren Dispersionsmittels für das genannte Pigment, (c) 50% bis 93% eines wäßrigen Trägers und (d) 5% bis 40% einer Co-Lösungsmittelmischung, umfassend (1) 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol und (2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: (i) Polyethylenglycolen mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600, (ii) einem Polyol/Polyalkylenoxid-Kondensat mit der Formel
wobei X H oder CH₃ ist, R H, C₁-C₄-Alkyl oder CH₂O(CH₂CH₂O)_cH ist, b 0 oder 1 ist, a + d + f (c + e) 2 bis 100 ist und f 1 bis 6 ist, und (iii) Mischungen davon, wobei das Gewichtsverhältnis von (1) : (2) 70 : 30 bis 30 : 70 beträgt.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Co-Lösungsmittelmischung umfaßt (1) 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol und (2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (i) Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600, (ii) dem Polyol/Alkylenoxid-Kondensat, wobei X Wasserstoff ist, R Wasserstoff ist, b 0 ist, f 1 ist und a + d + f (c + e) 26 ist, und (iii) Mischungen davon.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, welche 10% bis 20% der genannten Co-Lösungsmittelmischung enthält.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, wobei in der Co-Lösungsmittelmischung die Polyethylenglycolkomponente (i) ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 400 ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei die Co-Lösungsmittelmischung eine Mischung aus 1,3-Propandiol und Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 400 ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei das Gewichtsverhältnis von (1) : (2) 50 : 50 beträgt.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das polymere Dispersionsmittel in seiner Hauptkette Struktureinheiten enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist und R C₆-C₃₆-Alkyl oder R₁ ist, wobei R₁ ein C₄-C₂₀-Alkyl ist,
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist, n 2 bis 40 ist und R₂ Alkyl oder Aryl ist, und
wobei x + y 20 bis 200 ist, z 1 bis 10 ist, R₃ H oder CH₃ ist, R₄ H, CH₃ oder OCH₃ ist und n 10 bis 60 ist, oder mit der Formel
wobei y 6 bis 20 ist, x 1 bis 5 ist und R₅ ein C₆-C₃₀-Alkyl ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 7, wobei der wäßrige Träger Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol, Diethylenglycol, Pentandiol, Hexandiol, Propylenglycollaurat, Glycerin, Ethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether, Diethylenglycolmethyl(oder -ethyl)ether, Triethylenglycolmonomethyl(oder -monoethyl)ether, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Aceton, Tetrahydrofuran, Dioxan, Ethylacetat, Sulfolanen, N-Methylpyrrolidon, γ-Butyrolacton, 2-Pyrrolidon, 1-Methyl-2-pyrrolidon, 1-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und Mischungen davon, ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 8, wobei das Pigment ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Titandioxid, Eisenoxid und Farbpigmenten.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 9, welche 0,5% bis 4% des unlöslichen Pigments enthält.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 9, wobei das polymere Dispersionsmittel ein Pfropfcopolymer mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 20000 ist, umfassend: (a) ein hydrophiles polymeres Segment, (b) ein hydrophobes polymeres Segment mit einem Molekulargewicht von 400 bis 3000, das einen hydrolysebeständigen Siloxyl-Substituenten enthält, und (c) ein stabilisierendes Segment mit einem Molekulargewicht von 200 bis 2000, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus reaktiven Tensid-Makromeren, Schutzkolloid-Makromeren und hydrophoben Nichtsiloxyl-Monomeren.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 11, wobei das polymere Dispersionsmittel in seiner Hauptkette die Formel
enthält, wobei x 5 bis 100 ist, y 1 bis 2 ist, z 1 bis 5 ist, a 3 bis 45 ist, b 3 bis 29 ist, c 2 bis 8 ist und d 0 bis 7 ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 11, wobei die Co-Lösungsmittelmischung umfaßt: (1) 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol und (2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: (i) Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600, (ii) einem Polyol/Alkylenoxid-Kondensat, wobei X Wasserstoff ist, R Wasserstoff ist, b 0 ist, f 1 ist und a + d + f (c + e) 26 ist, und (iii) Mischungen davon.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 13, welche 10% bis 20% der Co-Lösungsmittelmischung enthält.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 14, wobei die Co-Lösungsmittelmischung umfaßt: (1) 1,3-Propandiol und (2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: (i) Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 400, (ii) einem Polyol/Alkylenoxid-Kondensat, wobei X Wasserstoff ist, R Wasserstoff ist, b 0 ist, f 1 ist und a + d + f (c + e) 26 ist, und (iii) Mischungen davon.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei das Gewichtsverhältnis von (1) : (2) 50 : 50 beträgt.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 16, wobei der wäßrige Träger Wasser oder eine Mischung aus Wasser mit einem organischen Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, n-Propanol und Mischungen davon, ist, wobei der wäßrige Träger 50% Wasser/50% organisches Lösungsmittel bis 99,9% Wasser/0,1% organisches Lösungsmittel umfaßt.
Co-Lösungsmittelmischung, umfassend: (1) 1,3-Propandiol oder 1,4-Butandiol und (2) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: (i) Polyethylenglycolen mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600, (ii) einem Polyol/Polyalkylenoxid-Kondensat mit der Formel
wobei X H oder CH₃ ist, R H, C₁-C₄-Alkyl oder CH₂O(CH₂CH₂O)_cH ist, b 0 oder 1 ist, a + d + f (c + e) 2 bis 100 ist und f 1 bis 6 ist, und (iii) Mischungen davon, wobei das Gewichtsverhältnis von (1) : (2) 70 : 30 bis 30 : 70 beträgt.