DE69729080T2

DE69729080T2 - Lebensmittelechten tintenstrahltinten

Info

Publication number: DE69729080T2
Application number: DE69729080T
Authority: DE
Inventors: C. Arsenia MORELOS; Josephine Aguilar; Kang Wan ZOU; W. Mohammed SIDDIQUI; Fengfei Xiao; G. Jose VEGA; Qiao Qiao Dong
Original assignee: Videojet Technologies Inc
Current assignee: Videojet Technologies Inc
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: US5800601A; JP4034349B2; AU2171797A; CA2249980A1; DE69729080D1; EP0889938B2; EP0889938B1; DE69729080T3; EP0889938A1; JP2000507820A; WO1997035933A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf lebensmittelreine Tintenstrahltintenzusammensetzungen. Die erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen eignen sich zum Bedrucken von Lebensmitteln und pharmazeutischen Artikeln wie z. B. Obst, Gemüse, Süßwaren und Tabletten mittels Tintenstrahldrucken.
Tintenstrahldrucken ist eine bekannte Technik, bei der das Drucken ohne Kontakt zwischen dem Drucker und dem Substrat, auf das die gedruckten Zeichen aufgebracht werden, erfolgt. Kurz beschrieben wird beim Tintenstahldrucken eine Technik eingesetzt, bei der ein Strom von Tintentröpfchen auf eine Oberfläche projiziert und die Richtung des Stroms gesteuert wird, so dass die Tröpfchen das gewünschte Druckbild auf dieser Oberfläche bilden. Beim kontinuierlichen Tintenstrahldrucksystem wird die Richtung des Stromes elektronisch gesteuert.
Besprechungen verschiedener Aspekte des Tintenstrahldruckens lassen sich in diesen Veröffentlichungen finden: Kuhn et al., Scientific American, April 1979, 162–178; und Keeling, Phys. Technol., 12(5), 196–303 (1981). Verschiedene Tintenstrahldrucker werden in folgenden US-Patenten beschrieben: 3,060,429, 3,298,030, 3,373,437, 3,416,153 und 3,673,601.
In den letzten Jahren gab es eine erhebliche Entwicklungsaktivität im Bereich der Tintenzusammensetzungen, die sich zum Tintenstrahldrucken eignen, und es sind mehrere Tintenstrahltintenzusammensetzungen bekannt (siehe z. B. US-Patente 4,155,768, 4,197,135, 4,680,332, 4,692,188 und 5,254,158).
Im Allgemeinen muss eine Tintenstrahltintenzusammensetzung bestimmte strikte Anforderungen, nämlich Viskosität, Widerstandsfähigkeit, Löslichkeit, Kompatibilität der Komponenten und Befeuchtbarkeit des Substrates erfüllen, damit sie für das Tintenstrahldrucken nützlich ist. Weiterhin muss die Tinte rasch trocknen, verschmierfest und abriebfest sein, durch die Tintenstrahldüse laufen können, ohne diese zu verstopfen oder zu trocknen, und eine rasche Reinigung der Geräteteile mit minimalem Aufwand erlauben.
Die Technik des Tintenstrahldruckens oder kontaktlosen Druckens eignet sich besonders für das Aufbringen von Zeichen auf Lebensmittel und pharmazeutische Artikel wie z. B. Tabletten, Pillen, Pellets, Zäpfchen, Süßwaren und Konfekt. Das Tintenstrahldruckverfahren gilt im Vergleich zu Stoßdruckverfahren wie z. B. Stempeln, bei dem die Artikel leicht beschädigt werden, als überlegen. Derzeit erfolgt das Ausbringen von Informationen auf Lebensmittel wie z. B. Obst und Gemüse für gewöhnlich durch direktes Kontaktdrucken oder Etikettieren mit Aufklebern. Bei beiden Techniken gibt es bestimmte Schwierigkeiten. Beim direkten Kontaktdrucken ist eine gute Druckqualität beim Bedrucken ungleichmäßiger, irregulärer Oberflächen, wenn man z. B. Obst und Gemüse wie Orangen, Äpfel, Grapefruit und dergleichen bedrucken will, schwer zu erreichen. Das Anbringen von Etiketten auf solchem Obst und Gemüse kann aus denselben Gründen schwierig sein und macht es außerdem notwendig, dass der Konsument das Etikett vor dem Verzehr des Lebensmittels entfernt.
Das Aufbringen von leicht variierbaren Informationen auf Lebensmitteln ist häufig nützlich und wünschenswert. Ein Beispiel für solch einen Bedarf besteht im Fall von Obst oder Gemüse; d. h. der Wunsch der Händler, Obst oder Gemüse mit einem „Preisorientierungscode" (PLU-Code) zu versehen. Dieser PLU-Code ist für den Einzelhändler für die Angabe des richtigen Preises, z. B. basierend auf der Fruchtgröße, wichtig. Derzeit ist das rasche und leichte Aufbringen solcher Informationen auf Lebensmittel erwünscht. Außerdem ist es für die Markenerkennung wünschenswert, z. B. mittels Drucken eines Firmenlogos oder dergleichen auf die Lebensmittel Bilder aufbringen zu können.
Ein Problem im Zusammenhang mit der Direktkennzeichnung von Lebensmitteln wie z. B. Obst ist jedoch, dass die Informationen auf dem Obst unter einer Vielzahl von Bedingungen lesbar und auch in Gegenwart von Feuchtigkeit stabil bleiben müssen. Da Obst in Verpackungen oder Kisten während Lagerung, Transport und Auslage im Supermarkt häufig wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt ist, kann sich auf der Oberfläche des Obstes Kondenswasser oder Feuchtigkeit bilden. Die Druckinformationen auf der Oberfläche des Obstes sollte selbst unter solch extremen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen und plötzlichen Änderungen lesbar bleiben. Das Druckbild sollte unter allen Bedingungen und Umweltveränderungen, denen das Obst ausgesetzt sein kann, nicht verlaufen, verschwinden, verblassen oder auf andere, damit in Kontakt stehende Lebensmittel abfärben.
Das Tintenstrahldrucken würde die Vorteile einer erhöhten Kennzeichnungsgeschwindigkeit und der Möglichkeit, variable Informationen auf Lebensmittel wie Obst und Gemüse aufzubringen, bieten.
Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln eignen, wurden ebenfalls offenbart. Das US-Patent 5,397,387 z. B. offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung zur Verwendung beim Bedrucken von Lebensmitteln, insbesondere Obst und Gemüse, mittels Tintenstrahldrucken sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Druckbildern auf solchen Lebensmitteln unter Verwendung solcher Zusammensetzungen. Die Zusammensetzung anfasst ein Bindemittelharz wie z. B. ein Terpentinharz, einen Farbstoff wie z. B. FD&C Blue #1 sowie einen Träger wie z. B. Ethanol, der methylethylketonfrei ist.
Das japanische Patent 54006606 offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die einen essbaren Farbstoff wie z. B. Red #2, ein Lösungsmittel wie Wasser, Ethylalkohol, Glycerin oder Propylenglycol und wahlweise ein essbares Harz wie z. B. einen Estergummi umfasst.
Das japanische Patent 59230071 offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln wie Obst und Eiern mittels Tintenstrahldrucken eignet und einen löslich gemachten Schellack, einen wasserlöslichen, lebensmittelreinen Farbstoff und Wasser umfasst.
Das japanische Patent 52146307 offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die Schellack, eine Lebensmittelfarbe, eine Substanz zur Steuerung des Widerstandes und ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser, einem niedrigen Alkohol und Methylcellosolve enthält.
Das US-Patent 5,453,122 offenbart eine essbare Tintenstrahltinte, die einen Farbstoff, Aceton und mindestens ein anderes Lösungsmittel ausgewählt aus Wasser, einem Alkanol und einem Alkylester einer Alkylcarbonsäure enthält.
Das Schweizer Patent 662358 offenbart eine Tintenstrahltinte, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln wie z. B. Obst, Eiern und Süßwaren eignet und einen lebensmittelreinen Farbstoff einen Filmbildner und ein Glycol- oder Glycoletherlösungsmittel oder ein gemischtes Lösungsmittel der Formel R₁-CHR₂-CH₂R₃, worin R₁ Wasserstoff oder Methyl ist, R₂ Hydroxy, Methoxy oder Ethoxy ist und R₃ Hydroxy, Methoxy oder Ethoxy ist, umfasst.
Die am 4. Oktober 1994 eingereichte US-Patentanmeldung, Seriennummer 08/317,339 offenbart bestimmte Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln mittels Tintenstrahldrucken eignen und Wasser, einen Farbstoff und ein Bindemittelharz umfassen. Die Tintenzusammensetzung wird durch Zusammenmischen von Wasser, einem Bindemittelharz wie z. B. Schellack oder Polyvinylpyrrolidon, einem Farbstoff wie z. B. Titandioxid und anderen Zusatzstoffen wie z. B. Benetzungsmitteln und Substanzen zur Einstellung des pH-Wertes hergestellt.
Die am 13. März 1996 eingereichte US-Patentanmeldung, Seriennummer 08/614,751 offenbart eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln wie z. B. Citrusfrüchten eignet und den Farbstoff Citrus Red Nr. 2, mindestens ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terpentinharzen und Cellulosederivaten sowie einen Ethanol und Aceton umfassenden Träger umfasst, wobei die Tintenzusammensetzung frei von Methylethylketon und Wasser ist.
Viele der bislang bekannten Tintenstrahltintenzusammensetzungen haben Nachteile. Einige der Zusammensetzungen verwenden Lösungsmittel wie Methylethylketon, die für die Verwendung bei Lebensmittelprodukten nicht ideal geeignet sind. Einige andere Zusammensetzungen setzen wasserlösliche Farbstoffe ein, die bei Kondensation auf der bedruckten Oberfläche verlaufen. Daher ist z. B. FD&C Blue #1 (C. I. Nr. 42090), ein wichtiger Farbstoff bei der Erzeugung von violetten oder blauen Citrustinten, wasserempfindlich, und das damit auf den Citrusfrüchten erzeugte Druckbild verläuft bei Kondensation. Dies gilt aufgrund der Wasserlöslichkeit in unterschiedlichem Maße für alle FD&C-Farbstoffe.
Weiterhin haben einige der bislang bekannten Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis den Nachteil, dass sie auf dunkel gefärbte Substrate wie Konfekt gedruckt schlecht lesbar oder lichtundurchlässig sind. Diese Tintenzusammensetzungen haben den zusätzlichen Nachteil, dass sie, insbesondere wenn sie auf glasiertes Konfekt wie z. B. mit Schellack glasiertes Konfekt gedruckt werden, sehr langsam trocknen. Lange Trocknungszeiten verringern die Produktivität und beeinträchtigen die Druckqualität infolge eines möglichen Verschmierens.
Die obigen Informationen zeigen, dass ein Bedarf an einer Tintenstrahltintenzusammensetzung besteht, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln wie Schokolade, Konfekt, Obst oder Gemüse eignet.
Es besteht außerdem der Bedarf an einer Tintenstrahltintenzusammensetzung, die mittels Tintenstrahldrucken Obst und Gemüse wie Zitronen, Orangen, Limonen, Grapefruit oder andere Citrusfrüchte, Äpfel und dergleichen mit Informationen versieht, kondenswasser- und feuchtigkeitsresistent ist und bei Einwirkung von Feuchtigkeit nicht verläuft.
Weiterhin besteht ein Bedarf an Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die sich zur Verwendung bei Lebensmitteln wie z. B. Konfekt, insbesondere glasiertem Konfekt, und pharmazeutischen Artikeln wie z. B. Tabletten eignen.
Weiterhin besteht ein Bedarf an Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die leicht herzustellen sind und von Sedimenten frei oder im Wesentlichen frei sind.
Es besteht außerdem der Bedarf an Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die rasch und ohne Verschmieren des Druckbildes trocknen.
Weiterhin besteht der Bedarf an Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die eine erhöhte Zeilengeschwindigkeit bieten und das Drucken großer Informationsmengen erlauben.
Es besteht außerdem der Bedarf an Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die Substanzen enthalten, die eine verbesserte Filmbildungsfähigkeit bereitstellen.
Der zuvor genannte Bedarf wird in hohem Maße durch die vorliegende Erfindung erfüllt, die Tintenstrahltintenzusammensetzungen bereitstellt, die sich für das Bedrucken von Lebensmitteln wie Obst, Gemüse und Süßwaren inklusive Schokolade und anderem Konfekt sowie Pharmazeutika wie Tabletten und anderen essbaren oder verzehrbaren Materialien mit Informationen eignet.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Tintenstrahltintenzusammensetzung mit kurzen Trocknungszeiten bereit, die einen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff und einen Tintenträger umfasst. Die erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen bieten eine hervorragende Bildhaftung und Abriebfestigkeit und sind selbst beim Altern bei erhöhten Temperaturen im Wesentlichen sedimentfrei.
Der erfindungsgemäße oberflächenmodifizierte oder beschichtete, lebensmittelreine Farbstoff umfasst einen lebensmittelreinen Farbstoff mit einer Partikelgröße im Bereich von etwa 0,01 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometer, einen Farbstoffträger und ein Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel. Das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel umfasst (i) Schellack und ein Celluloseharz oder ein saures Harz oder (ii) ein Celluloseharz und ein saures Harz.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffe sowie der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen bereit. Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Bedrucken von Lebensmitteln und pharmazeutischen Artikeln mittels Tintenstrahldrucken bereit. Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus Lebensmittel und pharmazeutische Artikel bereit, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen darauf aufgebrachte Kennzeichnungen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt Tintenstrahltintenzusammensetzungen mit kurzen Trocknungszeiten bereit, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln wie Süßwaren, z. B. Schokolade und Konfekt, Obst und Gemüse sowie pharmazeutischen Artikeln wie Tabletten und Pillen eignen.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung umfasst einen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff, einen Tintenträger und wahlweise andere Bestandteile wie z. B. Tintenbindemittelharze und Elektrolyte. Der flüchtige Tintenträger bietet kurze Trocknungszeiten.
Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung vorteilhafterweise hergestellt werden kann, indem man zunächst einen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff und anschließend die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung mit Hilfe des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes herstellt. Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff erlaubt die Verwendung von Pigmenten in Tintenstrahltintenzusammensetzungen, wo man bislang nur Farbstoffe einsetzen konnte. Wird die Tintenzusammensetzung mit Hilfe des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes hergestellt, besitzt die Tintenzusammensetzung eine größere Stabilität und Gleichmäßigkeit als eine Tintenzusammensetzung, die durch Mischen des nicht modifizierten oder unbeschichteten Farbstoffes und der anderen Bestandteile wie Bindemittelharzen und Lösungsmitteln hergestellt wird, wie es bei der herkömmlichen Herstellung von Tintenstrahltinten der Fall ist.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung weist im Allgemeinen folgende Eigenarten zur Verwendung in Tintenstrahldrucksystemen auf (1) eine Viskosität von etwa 2 Centipoise (cps) bis etwa 10 cps bei 25°C, (2) einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 1000 ohm-cm bis etwa 1800 ohm-cm und (3) eine Schallgeschwindigkeit von etwa 1200 m/s bis etwa 1700 m/s.
Darüber hinaus sollten die gewählten Bestandteile zur Verwendung bei Lebensmitteln und pharmazeutischen Artikeln „im Allgemeinen als sicher geltende„ (GRAS) Bestandteile, wie sie in 21 C. F. R., §§ 73, 172, 182 und 184 aufgeführt sind, sein.
Die Trocknungszeiten der erfindungsgemäßen Tintenstrahltinte betragen weniger als 2 Minuten, vorzugsweise weniger als etwa 30 Sekunden und noch bevorzugter weniger als etwa 10 Sekunden. Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen sind im Wesentlichen sedimentfrei. Die Tintenstrahltintenzusammensetzung bleibt z. B. während der Lagerung bei 125°F mehrere Wochen, bei Raumtemperatur sogar noch länger von Sedimenten frei oder im Wesentlichen frei.
Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Diskussion der einzelnen Bestandteile und eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung.
OBERFLÄCHENMODIFIZIERTER ODER BESCHICHTETER FARBSTOFF
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff umfasst einen geeigneten Farbstoff, einen Farbstoffträger und ein Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel. Das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel umfasst zwei oder mehr Bindemittelharze.
Es kann jeder geeignete Farbstoff verwendet werden. Beispiele für Farbstoffe, die sich für den menschlichen Verzehr eignen, schließen alle Farbstoffe ein, die vom amerikanischen Bundesgesundheitsamt (FDA) zugelassen sind und den im Code of Federal Regulations, Title 21, Parts 73.575, 73.1575 und 73.2575 für Titandioxid ausgeführten Spezifikationen entsprechen.
Der Farbstoff kann Pigmente wie lebensmittelreine Farblacke oder FD&C-Farblacke umfassen. Ein Farblack ist ein Pigment, das durch Ausfällung und Absorption eines Farbstoffes auf einer unlöslichen Basis oder einem unlöslichen Substrat entsteht. Farblacke sind Streckungen eines aus einer der wasserlöslichen reinen Farben durch Kombination einer solchen Farbe mit einem basischen Radikal wie z. B. Aluminium oder Calcium hergestellten Salzes auf einem Substrat wie Tonerde. Farblacke sind Farbstoffen darin überlegen, dass sie im Vergleich zu den Farbstoffen, aus denen sie gemacht werden, eine größere Wärme- und Lichtstabilität aufweisen. Darüber hinaus weisen Farblackpigmente im Vergleich zu den FD&C-Farbstoffen eine verbesserte Wasserfestigkeit auf.
Ein bevorzugtes Substrat für die Farblacke ist Tonerde wie z. B. Tonerdehydrat. Die Farblacke können eine beliebige geeignete Menge Farbstoff auf dem Substrat aufweisen. Der Farbstoff liegt typischerweise in einer Menge von bis zu etwa 45 Gew.-% des Farblackes und noch üblicher in einer Menge von etwa 10 Gew.-% des Farblackes bis zu etwa 45 Gew.-% des Farblackes vor.
Beispiele für geeignete Farblacke schließen Farblacke ein, die z. B. folgende Farbstoffe umfassen: FD&C Blue #1, FD&C Blue #2, FD&C Green #3, FD&C Red #2, FD&C Red #3, FD&C Red #40, FD&C Yellow #5 und FD&C Yellow #6. Der Farbzusatz FD&C Blue #1 ist hauptsächlich das Dinatriumsalz von Ethyl[4-p-[ethyl-m-sulfobenzyl)amino]-a-(o-sulfophenyl)benzyliden)-2,5-cyclohexadien-1-yliden](m-sulfobenzyl)ammoniumhydroxid-Innensalz, mit kleineren Mengen der isomeren Dinatriumsalze von Ethyl[4-[p-[ethyl(p-sulfobenzyl)amino]-a-(o-sulfophenyl)benzyliden)-2,5-cyclohexadien-1-yliden](p-sulfobenzyl)ammoniumhydroxid-Innensalz und Ethyl[4-[p-[ethyl(o-sulfobenzyl)amino]-a-(o-sulfophenyl)benzyliden)-2,5-cyclohexadien-1-yliden](o-sulfobenzyl) ammoniumhydroxid-Innensalz. Eine Beschreibung der Identität der zuvor genannten anderen Farbstoffe findet sich in 21 C. F. R., Part 74, S. 326–363, 1. April 1995.
Farblacke sind im Handel erhältlich, z. B. von Warner-Jenkinson Co. („WJ") in St. Louis, Missouri. Daher hat der FD&C Blue #1-Farblack von WJ einen Farbstoffgehalt von 11–13 Gew.-% des Farblackes und das FD&C Blue #1-Farblackkonzentrat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Der FD&C Blue #2-Farblack von WJ hat einen Farbstoffgehalt von 12–14 Gew.-% des Farblackes und das FD&C Blue #2-Farblackkonzentrat hat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Der Erythrosinfarblack von WJ hat einen Farbstoffgehalt von 15–17 Gew.-% des Farblackes und das Erythrosinfarblackkonzentrat hat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Der FD&C Red #40-Farblack von WJ hat einen Farbstoffgehalt von 14–16 Gew.-% des Farblackes und das FD&C Red #40-Farblackkonzentrat hat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Der FD&C Yellow #5-Farblack von WJ ist in zwei Kategorien erhältlich: einer, die einen Farbstoffgehalt von 14–16 Gew.-% des Farblackes aufweist, und einer, die einen Farbstoffgehalt von 24–28 Gew.-% des Farblackes aufweist. Der FD&C Yellow #6-Farblack von WJ hat einen Farbstoffgehalt von 17–19 Gew.-% des Farblackes und das FD&C Yellow #6-Farblackkonzentrat hat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Der FD&C Yellow #10-Farblack von WJ hat einen Farbstoffgehalt von 15–21 Gew.-% des Farblackes und das FD&C Red #40-Farblackkonzentrat hat einen Farbstoffgehalt von 35–42 Gew.-% des Farblackes. Die zuvor aufgeführten Farblacke und Farblackkonzentrate von WJ haben eine mittlere Partikelgröße von weniger als 0,5 Mikrometer.
Der Farbstoff kann eine Partikelgröße von etwa 0,01 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometer, vorzugsweise von etwa 0,01 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer aufweisen.
Es kann eine beliebige geeignete Menge des Farbstoffes in dem oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff vorliegen. In einigen Ausführungsformen beispielsweise, in denen ein Pigment wie Titandioxid verwendet wird, liegt der Farbstoff vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis etwa 70 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, noch bevorzugter in einer Menge von etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vor. In einigen anderen Ausführungsformen beispielsweise, in denen ein Farblackpigment verwendet wird, liegt der Farbstoff vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, noch bevorzugter in einer Menge von etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vor.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein bevorzugter Farbstoff Titandioxid. Es kann jedes geeignete Titandioxid – Anatase oder Rutil – eingesetzt werden. Es kann jedes geeignete Titandioxid eingesetzt werden, das im Handel erhältlich ist. Ein Beispiel für ein geeignetes, im Handel erhältliches Titandioxid ist das Titandioxid der Marke KOWET^TM. Dabei handelt es sich um ein dichtes, weißes, wasserunlösliches Pulver mit einer Anatasekristallstruktur und einer mittleren Partikelgröße von 0,3 Mikrometer und einer maximalen Partikelgröße von 1,0 Mikrometer. Das Titandioxid der Marke KOWET ist von Warner-Jenkinson Co. erhältlich.
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff kann nach Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Er kann z. B. hergestellt werden, indem zunächst das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel in einem Farbstoffträger gelöst wird, so dass eine Lösung des Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittels entsteht, und der Farbstoff anschließend in der Lösung dispergiert wird.
Zur Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes kann jeder dem Fachmann bekannte geeignete Farbstoffträger eingesetzt werden. Der Träger sollte eine ausreichende Löslichkeit für das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel haben. Der Träger ist vorzugsweise organisch und besitzt eine geringe Viskosität, so dass er ein leichtes Mischen der verschiedenen Komponenten des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes erlaubt. Beispiele für geeignete Träger schließen Alkohole, Ketone und Ester ein.
Soll der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff in einem Produkt verwendet werden, das für den Verzehr durch Mensch und Tier gedacht ist, sollte darauf geachtet werden Träger auszuwählen, die für solche Anwendungszwecke sicher sind. Es können alle Träger eingesetzt werden, die von der FDA für diesen Zweck zugelassen sind. Besondere Beispiele für geeignete Träger schließen Ethanol, Isopropanol, n-Butylalkohol, Methylenchlorid, Ethylacetat, Cyclohexan und dergleichen ein. Ethanol ist ein bevorzugter Träger. Weiter bevorzugt ist denaturiertes Ethanol von etwa 190 bis etwa 200 Proof.
Der Farbstoffträger ist weiterhin vorzugsweise hydrophil. Noch bevorzugter sind hydrophile Träger mit Wasserstoffbindungen. Beispiele für geeignete Träger schließen niedrige Alkohole und Wasser ein. In Anbetracht der Fähigkeit von Alkoholen im Allgemeinen, Wasserstoffbindungen zu bilden, und der erhöhten Fähigkeit niedriger Alkohole im Besonderen, Wasserstoffbindungen zu bilden, umfasst der Farbstoffträger noch bevorzugter einen niedrigen Alkohol wie z. B. Ethanol und Isopropanol.
Der Farbstoffträger ist in Anbetracht von Umweltbedenken vorzugsweise von Ketonen wie z. B. Methylethylketon, Estern wie z. B. Ethylacetat und halogenierten Lösungsmitteln wie z. B. Methylenchlorid frei oder zumindest im Wesentlichen frei. Wenn jedoch Ketone, Ester oder halogenierte Lösungsmittel notwendig sind, wird ihre Konzentration auf einem minimalen Niveau gehalten.
Bei der Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes kann jede geeignete Menge des Trägers verwendet werden. In manchen Ausführungsformen beispielsweise, in denen ein Pigment wie z. B. ein Farblack als Farbstoff verwendet wird, liegt der Träger vorzugsweise in einer Menge von etwa 20 bis etwa 85 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, noch bevorzugter in einer Menge von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vor. Der Träger kann auch mehr als ein Lösungsmittel enthalten. Es kann z. B. ein Gemisch aus einem Alkohol wie Ethanol und Wasser eingesetzt werden. Der Alkoholanteil ist vorzugsweise größer als der Wasseranteil. Daher kann z. B. Ethanol in einer Menge von etwa 20 bis etwa 50 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes und Wasser in einer Menge von bis zu etwa 35 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vorliegen.
In einigen anderen Ausführungsformen beispielsweise, in denen ein Pigment wie z. B. Titandioxid als Farbstoff verwendet wird, liegt der Träger vorzugsweise in einer Menge von etwa 35 bis etwa 90 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, noch bevorzugter in einer Menge von etwa 50 bis etwa 80 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vor.
Der erfindungsgemäße oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff umfasst zwei oder mehr Bindemittelharze. Beispiele für geeignete Bindemittelharze schließen Schellack, Celluloseharze, Polyvinylpyrrolidon und saure Harze ein. Die Bindemittelharze werden sorgfältig ausgewählt, um die gewünschten Eigenschaften wie Druckbildhaftung, Abriebfestigkeit und Sediment- oder Pigmentagglomeratfreiheit zu kombinieren.
Daher umfasst der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Schellack als Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel. Schellack bietet eine hervorragende Druckbildhaftung und Abriebfestigkeit.
Schellack ist seit langem als harziges Beschichtungsmaterial bekannt. Der Begriff Schellack, wie er heute bekannt ist und benutzt wird, bezieht sich auf alle Formen gereinigten Rohschellacks. Rohschellack ist das gehärtete Harzsekret des winzigen Insektes Laccifer lacca (Kerr) aus der Familie der Coccidae. Schellack kann von Hand oder maschinell hergestellt werden oder vom gebleichten Typ sein.
Schellack enthält lediglich Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und eine vernachlässigbare Menge Asche. Die Elementaranalyse liefert 67,9% Kohlenstoff, 9,1% Wasserstoff und 23,0% Sauerstoff, was die empirische Formel C₄H₆O ergibt. Das Molekulargewicht beträgt etwa 1000. Mit Hilfe dieses Molekulargewichtes kann durchschnittlichem Schellack die Formel C₆₀H₉₀O₁₅ zugeordnet werden. Mit Blick auf die Säure-, Verseifungs- und Hydroxylwerte wird berichtet, dass das Molekül eine freie Säuregruppe, drei Esterbindungen und fünf Hydroxylgruppen enthält. Es gibt Belege dafür, dass Schellack eine freie oder potentielle Carbonylgruppe enthält. Es handelt sich um ein saures Harz mit einer Ionisierungskonstante K = 1,8 × 10^–3. Es ist außerdem bekannt, dass mindestens einer der Bestandteile des Schellacks eine ungesättigte Bindung (-C=C-) aufweist.
Der Verseifungswert von gebleichtem Schellack liegt im Bereich von 230–260 mg KOH/g, der Säurewert liegt im Bereich von 73–95 mg KOH/g, der Esterwerte liegt im Bereich von 150–180 mg KOH/g, der Hydroxylwert liegt im Bereich von 230–260 mg KOH/g und der Iodwert liegt im Bereich von 7–12 Dezigramm I/g.
Es kann jeder geeignete Schellack eingesetzt werden. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Tintenkonzentrates wird vorzugsweise ein „veredelter" gebleichter Schellack verwendet. „Veredelt" bezieht sich auf die Entfernung des natürlichen Schellackwachses; daher kann veredelter gebleichter Schellack einen niedrigen Wachsgehalt von etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-% aufweisen, wohingegen ein „regulärer" oder nicht veredelter gebleichter Schellack einen Wachsgehalt von 4,0 bis 5,5 Gew.-% aufweisen kann.
Zur Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes kann jeder geeignete, im Handel erhältliche Schellack verwendet werden. Ein Beispiel für einen geeigneten veredelten gebleichten Schellack ist der Certified R-49 Refined Bleached Shellac von Montrose-Bradshaw-Zinsser Group, Westport, Connecticut. Der zuvor genannte Schellack ist ein frei strömendes, hellgelbes, granuläres Pulver mit einer Säurezahl von maximal 91,0 mg KOH/g, einem Aschegehalt von maximal 0,5%, einem Gehalt an in Alkohol unlöslichen Stoffen von maximal 0,2%, einem Gesamtchloridgehalt von maximal 0,2%, einem Gehalt an freien Chloriden von maximal 0,1%, einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 6,0%, einem Wachsgehalt von maximal 0,2% und einer Farbeinstufung (35% NV in Alkohol) von maximal 6 Gardner-Standards.
Bei der Herstellung einer Ausführungsform des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes kann jede geeignete Menge Schellack verwendet werden. Der Schellack liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 35 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, noch bevorzugter in dem Bereich von etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vor.
Der/die genaue(n) Mechanismus/Mechanismen, nach dem/denen Schellack mit dem Farbstoff interagiert, um den oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff zu erzeugen, versteht man noch nicht vollständig. Ohne an einer besonderen Theorie oder einem besonderen Mechanismus festhalten zu wollen, wird folgender Mechanismus als möglich erachtet.
Herkömmliches Titandioxid enthält für gewöhnlich einige Oberflächenmodifikationen. Daher wird TiO₂ mit Silica, Tonerde oder anderen Materialien wie Phosphaten, Zinkoxid, ausgefällter Titanerde und organischen Beschichtungen modifiziert. Man denkt, dass diese Oberflächenmodifikationen für viele der Oberflächeneigenarten von TiO₂ verantwortlich sind. Es wurde beispielsweise berichtet, dass organische Substanzen von den TiO₂-Oberflächen absorbiert werden; dabei erfolgt die Absorption an einzelnen Stellen oder Orten auf den TiO₂-Oberflächen, nicht aber gleichmäßig. Die Zahl der aktiven Stellen wird auf etwa 10⁸/cm² geschätzt: Diese aktiven Stellen sind von verschiedener Art und jede Art aktive Stelle absorbiert eine Art polare Gruppe.
Man glaubt, dass die Farbstoffoberfläche von den Schellackmolekülen umgeben ist. Die Hydroxyl-, Carboxyl- und Estergruppen des Schellacks werden adsorbiert, verankert oder mit den aktiven Stellen auf der hydrophilen Oberfläche des Titandioxids verbunden. Die überschüssigen oder freien Hydroxyl-, Carboxyl- und Carboxylestergruppen in den Schellackmolekülen können miteinander reagieren und einen Film um die Oberfläche des Titandioxidpartikels bilden. Die Inter- und Intraveresterung und/oder Umesterung kann weiterhin die Wärmepolymerisation der Schellackmoleküle bewirken. Man glaubt, dass die zuvor genannten Reaktionen einen Film um die Oberfläche des Titandioxidpartikels bilden können. Die überschüssigen oder freien Hydroxyl-, Carboxyl und Carboxylestergruppen können darüber hinaus mit dem organischen Lösungsmittel, z. B. mit der Hydroxylgruppe des Alkohols mittels Wasserstoffbindungen und/oder Veresterung interagieren. Das Lösungsmittel mit den Wasserstoffbindungen löst die Schellackmoleküle und verhindert die Bildung von Schellackaggregaten. Die Wechselwirkung zwischen dem Schellack und dem Lösungsmittel kann weiterhin für die gute Dispergierbarkeit des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes verantwortlich sein, z. B. für die Dispergierbarkeit in dem Tintenmedium. Werden zur Modifizierung oder Beschichtung der Partikeloberfläche auch Bindemittelharze eingesetzt, glaubt man, dass die Schellackmoleküle mit den Bindemittelharzen interagieren und so zu einer optimalen Oberflächenmodifizierung oder Beschichtung führen.
Der wie zuvor mit einem Schellack als Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel hergestellte oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff schließt einen oder mehr zusätzliche Bindemittelharze ein, die in verschiedener Weise funktionieren, um dem Farbstoff und der Tintenstrahltintenzusammensetzung verbesserte Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Das zusätzliche Bindemittelharz kann beispielsweise mit dem Schellack interagieren, um dem auf der Oberfläche des Farbstoffes gebildeten Film Stabilität zu verleihen. Es kann als Weichmacher für den Film agieren. Es kann auch zur Bildung einer guten stabilen Suspension des oberflächenmodifizieren oder beschichteten Farbstoffes beitragen, wenn letzterer zur Herstellung z. B. einer Tintenzusammensetzung, die selbst bei erhöhten Temperaturen, z. B. 125°F, im Wesentlichen sedimentfrei ist, verwendet wird.
Man glaubt, dass die Farbstoffoberfläche des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes von den Schellackmolekülen umgeben ist. Die Hydroxyl-, Carboxyl- und Estergruppen des Schellacks werden adsorbiert, verankert oder mit den aktiven Stellen der hydrophilen Oberfläche des Farbstoffes, insbesondere der von hydratisierter Tonerde verbunden. Die überschüssigen oder freien Hydroxyl-, Carboxyl- und Carboxylestergruppen in den Schellackmolekülen können miteinander reagieren, was zu einer Mikroverkapselung der einzelnen Partikel und zur Bildung eines durchgängigen Films um die einzelnen Partikel führt. Die Inter- und Intraveresterung und/oder Umesterung mit der Oberfläche des Farbstoffes kann weiterhin die Wärmepolymerisation der Schellackmoleküle bewirken. Man glaubt, dass die zuvor genannten Reaktionen weiterhin dazu beitragen, einen Film um den Farbstoffpartikel zu bilden. Die überschüssigen oder freien Hydroxyl-, Carboxyl und Carboxylestergruppen können darüber hinaus mit dem hydrophilen Träger, z. B. mit der Hydroxylgruppe des Alkohols mittels Wasserstoffbindungen und Veresterung interagieren. Das Lösungsmittel mit den Wasserstoffbindungen löst die Schellackmoleküle und verhindert die Bildung von Schellackaggregaten. Die Wechselwirkung zwischen dem Schellack und dem Träger kann weiterhin für die gute Dispergierbarkeit des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes verantwortlich sein, z. B. für die Dispergierbarkeit in dem Tintenmedium. Wird zur Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes ein weiteres Bindemittelharz eingesetzt, glaubt man, dass die Schellackmoleküle mit den Farbstoffbindemittelharzen interagieren und so zu einer optimalen Oberflächenmodifizierung, z. B. einer Verkapselung oder Beschichtung und somit zu einer Erhöhung der Flexibilität der Beschichtung oder des Films um den Farbstoffpartikel führen.
Bei der Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, bei dem Schellack als Teil des Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittels eingesetzt wird, kann jedes geeignete zusätzliche Bindemitelharz verwendet werden. Beispiele für geeignete Bindemittelharze sind Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylpyridin, Polyamidpolymere von Linolsäure mit Polyaminen wie Di-, Tri- und Tetraethylentriamin, Poly(N-vinyllactam), worin Lactam ein Ring mit 5, 6 oder 7 Gliedern ist, Polyvinylalkohol, Vinylalkohol/Vinylacetat-Copolymere, N-Vinyllactam/Vinylacetat-Copolymere, worin das Lactam ein Ring mit 5, 6 oder 7 Gliedern ist, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere, Celluloseether wie z. B. Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Cellulosecarboxylate wie Natriumcarboxymethylcellulose, Celluloseester wie Celluloseacetat und Celluloseacetatpropionat, Lecithin, Gummi arabicum, Karaya-, Tragacanth-, Xanthan- und Alginatgummi und dergleichen. Ein bevorzugtes zusätzliches Bindemittelharz ist Hydroxypropylmethylcellulose.
Das Bindemittelharz kann bei Verwendung in Kombination mit Schellack, wie zuvor beschrieben, in jeder geeigneten Menge vorliegen. Daher kann das Bindemittelharz beispielsweise in einer Menge von bis zu 8 Gew.-% und vorzugsweise in einer Menge von etwa 2 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vorliegen.
Nachfolgend wird eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, die ein Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel aus zwei oder mehr Bindemittelharzen umfasst, beschrieben. Wird z. B. ein Farblackpigment wie FD&C Blue #1-Farblack als Farbstoff verwendet, kann das Pigment vorzugsweise mit einer Kombination aus zwei Harzen – einer Kombination aus einem sauren Harz und einem Celluloseharz – modifiziert oder beschichtet werden.
Als Bindemittelharz kann jedes geeignete saure Harz verwendet werden. Das saure Harz hat typischerweise eine Säurezahl von etwa 20 mg KOH/g bis etwa 200 mg KOH/g, vorzugsweise von etwa 100 mg KOH/g bis etwa 200 mg KOH/g und noch bevorzugter von etwa 150 mg KOH/g bis etwa 200 mg KOH/g. Beispiele für geeignete saure Harze sind Terpentinharze. Es kann jedes geeignete Terpentinharz, insbesondere diejenigen, die in Ethanol löslich sind, verwendet werden. Das Terpentinharz ist vorzugsweise ein thermoplastisches Harz mit einem Erweichungspunkt im Bereich von etwa 50°C bis etwa 120°C, noch bevorzugter im Bereich von etwa 70°C bis etwa 80°C.
Beispiele für Terpentinharze sind Naturharze, Tallölterpentinharze und Baumharze sowie hydrierte Harze davon. Baumharze sind bevorzugt, hydrierte Baumharze sind noch bevorzugter. Aufgrund der verbesserten Farbstabilität der hydrierten Harze ist ein hoher Hydrierungsgrad bevorzugt. Daher wird der Grad des Ungesättigtseins gering gehalten. Der Abietinsäuregehalt beispielsweise wird vorzugsweise unter 1 Gew.-%, noch bevorzugter unter 0,2 Gew.-% gehalten. FORAL AX^TM, erhältlich von Hercules Inc., Wilmington, DE, ist daher ein bevorzugtes Farbstoffbindemittelharz. FOKAL AX ist ein thermoplastisches saures Harz, das durch starke Hydrierung von Baumharz entsteht. FOKAL AX hat die Farbe Xc (USDA-Harzskala), einen Erweichungspunkt von etwa 75°C (Hercules-Absenkverfahren), eine Säurezahl von etwa 160 mg KOH/g, einen Brechungsindex von 1,4960 bei 100°C und einen Abietinsäuregehalt (UV) von 0,15%.
Die Terpentinharze können weiter derivatisiert werden. Solche Derivate sind z. B. Glycerinester von teilweise dimerisiertem Terpentinharz, Glycerinester von hydriertem Natur- oder Baumharz, Glycerinester von polymerisiertem Terpentinharz und Pentaerythritolester von teilweise hydriertem Natur- oder Baumharz.
Es kann jedes geeignete Celluloseharz verwendet werden. Beispiele für Celluloseharze sind Celluloseether wie z. B. Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Carboxylate wie z. B. Natriumcarboxymethylcellulose und Celluloseester wie z. B. Celluloseacetat und Celluloseacetatpropionat. Ethylcellulose ist ein bevorzugtes Bindemittelharz, insbesondere zur Verwendung in Kombination mit dem sauren Harz.
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff kann das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel in jeder geeigneten Menge umfassen. Das Mittel liegt im Allgemeinen in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes, vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes und noch bevorzugter in einer Menge von etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% des oberflächenmodifizierten Farbstoffes vor.
Umfasst das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel mehr als ein Bindemittelharz, kann jede geeignete Mengenkombination eingesetzt werden. Umfasst das Mittel beispielsweise ein Celluloseharz und ein saures Harz, kann das Celluloseharz in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vorliegen und das saure Harz kann in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes vorliegen.
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff lasst sich nach jedem geeigneten, dem Fachmann bekannten Verfahren herstellen. Das erste Bindemittelharz, z. B. Schellack, kann beispielsweise zunächst in dem Träger bei einer geeigneten Temperatur gelöst werden, um ein rasches Lösen zu bewirken. Falls notwendig, kann eine Base wie z. B. Ammoniumhydroxid als Stabilisatorbase zugesetzt werden. Die Mischtemperatur liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 20°C bis etwa 60°C, vorzugsweise im Bereich von etwa 35°C bis 45°C. Der Lösung kann jedes gewünschte zusätzliche Bindemittelharz zugesetzt werden; durch Mischen wird ein Lösen erreicht. Wahlweise kann der obigen Lösung ein Elektrolyt zugesetzt werden.
Ist das Lösen erfolgt, wird die Lösung vorzugsweise weitere 5 bis 10 Minuten lang bei erhöhter Drehzahl, vorzugsweise bei einer Drehzahl im Bereich von etwa 800 UpM bis 1200 UpM gemischt. Dann wird der obigen Lösung langsam eine geeignete Farbstoffmenge zugesetzt. Nach der Zugabe des Farbstoffes wird die Mischgeschwindigkeit erhöht, vorzugsweise auf etwa 2000 UpM bis etwa 5000 UpM. Das Mischen wird über einen geeigneten Zeitraum, vorzugsweise etwa 20 Minuten bis etwa 40 Minuten, fortgeführt, bis eine glatte, gleichmäßig gemischte Paste entsteht. In bestimmten Ausführungsformen, z. B. wenn FD&C-Farblackpigmente als Farbstoff verwendet werden, wird lose an den Farblack gebundener Farbstoff vor der Modifizierung oder Beschichtung der Oberfläche vorzugsweise entfernt.
Die obige Paste kann geeigneterweise mit einem Lösungsmittel verdünnt und in einer geeigneten Mühle, z. B. einer Kugelmühle gemahlen werden. Das Mahlen in der Kugelmühle trägt zum Aufbrechen der Agglomerate und zur Erzeugung einer engen Partikelgrößenverteilung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes bei.
Es kann jede geeignete Kugelmühle eingesetzt werden. Es kann beispielsweise eine Kugelmühle eingesetzt werden, die YTZ-Perlen (YTZ = yttriumoxidstabilisierte Zirconerde) eines Durchmessers im Bereich von etwa 0,4 mm bis etwa 2,0 mm enthält.
Der wie zuvor hergestellte oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff kann weiter getrocknet werden, um freies organisches Lösungsmittel zu entfernen. Freies Ethanol kann mit jedem geeigneten Mittel, z. B. unter Vakuum oder unter einem Luft- oder Stickstoffstrom entfernt werden. Das Trocknen erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur oder darunter.
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff wie z. B. das oberflächenmodifizierte oder beschichtete Titandioxid ist aus verschiedenen Gründen, z. B. der geringen Partikelgröße und der engen Partikelgrößenverteilung als Tintenkonzentrat wertvoll und bietet eine gute Gelegenheit, pigmentierte weiße Tintenstrahltinten herzustellen, die von Sedimenten frei oder im Wesentlichen frei und für den menschlichen Verzehr sicher sind.
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff, der im Allgemeinen eine pastenartige Konsistenz aufweist, kann bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung verwendet werden, die sich zum Bedrucken von Obst und Gemüse eignet. Er kann weiterhin mit jedem geeigneten Zerkleinerungsmittel, das dem Fachmann bekannt ist, z. B. in einer Kugelmühle bearbeitet werden, um ein homogeneres, klumpfreies Produkt mit einer reduzierten Partikelgröße und einer engen Partikelgrößenverteilung zu erhalten. Daher kann das Produkt in einer Waagrechtkugelmühle wie z. B. einer Eiger Mini Motormill von Eiger Machinery, Inc., Mundelein, IL unter Verwendung von Yttriumoxid-Titanerde-Zirconerde-Perlen (YTZ-Perlen) einer geeigneten Größe, z. B. einer Perlengröße von etwa 0,4 bis etwa 2,0 mm gemahlen werden. Eine bevorzugte Perlengröße ist 0,6 mm.
Die erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen lassen sich unter Verwendung der oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffe und eines Tintenträgers herstellen. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung kann jede geeignete Menge des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes verwendet werden. Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung, noch bevorzugter im Bereich von etwa 25 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung vor.
TINTENTRÄGER
Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung wird unter Verwendung eines geeigneten Tintenträgers hergestellt, bei dem es sich um ein organisches oder wässriges Lösungsmittel handeln kann. Ein organisches Lösungsmittel wird bevorzugt. Ein organisches Lösungsmittel mit einem niedrigen Siedepunkt wird bevorzugt. Beispiele für geeignete organische Lösungsmittel schließen Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, Ethylacetat und dergleichen ein. Falls gewünscht, können Lösungsmittelgemische verwendet werden. Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung kann zusätzlich zu den zuvor genannten Lösungsmitteln Wasser enthalten. Daher kann ein Gemisch aus Ethanol und Wasser verwendet werden. Es kann jede geeignete Kombination aus Lösungsmittel und Wasser eingesetzt werden. Es werden vorzugsweise kleine Mengen Wasser verwendet. Übermäßige Mengen Wasser beeinträchtigen die Stabilität der Tintenstrahltintenzusammensetzung und die Tintentrocknungszeiten.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung kann jede geeignete Menge des Tintenträgers verwendet werden. Der Träger liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 40 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung, noch bevorzugter im Bereich von etwa 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung vor. Wird bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Wasser verwendet, liegt die Menge des Wassers vorzugsweise unter 15 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung, noch bevorzugter im Bereich von etwa 8 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, z. B. wenn TiO₂ als Farbstoff verwendet wird, liegt das Wasser vorzugsweise in einer Menge unter 25 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung, noch bevorzugter im Bereich von etwa 8 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung vor.
Tintenbindemittelharz
Die erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzungen können weiterhin ein oder mehr Tintenbindemittelharze einschließen. Es kann jedes geeignete Bindemittelharz verwendet werden. Beispiele für Bindemittelharze, die sich für Lebensmittel und pharmazeutische Anwendungen eignen, schließen Schellack, Celluloseether wie z. B. Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und Natriumcarboxymethylcellulose, Celluloseester wie z. B. Celluloseacetat und Celluloseacetatpropionat, Lecithin, Gummi arabicum, Karaya-, Tragacanth-, Xanthan- und Alginatgummi, Terpentinharze und dergleichen ein. Schellack und PVP sind Beispiele für bevorzugte Bindemittelharze. Schellack ist im Handel als Lösungen in Ethanol erhältlich. Diese Lösungen sind als 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 pound cut-Gebinden erhältlich. Die 4 pound cut-Lösung z. B. enthält 1,216 Gramm Schellack in 1 Gallone SDA-45 Ethylalkohol (200 Proof). Ein Beispiel für ein geeignetes PVP ist das PVP POVIDONE^TM (USP-Güte) von GAF Chemicals Corp., Wayne, N. J.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung kann jede geeignete Menge des Tintenbindemittelharzes verwendet werden. Das Tintenbindemittelharz liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung, noch bevorzugter im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung vor. Die Menge des in diesem Abschnitt aufgeführten Bindemittelharzes schließt die Menge der zur Herstellung des zuvor aufgeführten oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes verwendeten Bindemittelharze nicht ein.
Substanz zur Einstellung des pH-Wertes
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann zusätzlich eine Substanz zur Einstellung des pH-Werten einschließen. Zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes der Tintenzusammensetzung im Bereich von etwa 4,5 bis etwa 10,0, vorzugsweise im Bereich von etwa 5,0 bis etwa 9,0 kann jede geeignete Substanz zur Einstellung des pH-Wertes – ob Säure oder Base – verwendet werden. Ist eine Base notwendig, kann jede geeignete Base verwendet werden. Beispiele für geeignete Basen schließen Ammoniumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat und Ammoniumbicarbonat ein. Zwar kann jede geeignete Base verwendet werden, doch vorzugsweise wird eine mittels Verdampfen eliminierbare Base eingesetzt. Daher wird zur Steuerung des pH-Wertes innerhalb des gewünschten Bereiches vorzugsweise eine Base wie Ammoniumhydroxid verwendet.
Es kann jede geeignete Menge der Substanz zur Einstellung des pH-Wertes verwendet werden. Die Substanz zur Einstellung des pH-Wertes wird vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% der Tintenzusammensetzung eingesetzt.
Elektrolyt
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff kann wahlweise einen oder mehr Elektrolyte umfassen, um der Tintenstrahltintenzusammensetzung bei Verwendung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes zur Herstellung einer Tintenstrahltintenzusammensetzung die optimale Leitfähigkeit zu verleihen. Es kann jeder geeignete Elektrolyt verwendet werden. Es kann jeder „im Allgemeinen für den menschlichen Verzehr als sicher geltende" (GRAS) Elektrolyt eingesetzt werden. Beispiele für geeignete Elektrolyte schließen das Chlorid, Iodid, Carbonat, Bicarbonat, Citrat, Lactat, Alginat und Hydroxid von Natrium, Kalium, Ammonium, Calcium und Magnesium ein (21 C. F. R. § 184.1).
Der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff kann jede geeignete Menge des Elektrolyten, vorzugsweise bis zu 4 Gew.-% des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes umfassen.
Benetzungsmittel
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann zusätzlich ein Benetzungsmittel einschließen, das das Eintrocknen der Tinte während des Druckens und bei der Lagerung der Tinte verhindert. Benetzungsmittel sind hydrophile Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt, vorzugsweise über 100°C, noch bevorzugter im Bereich von etwa 150°C bis etwa 250°C. Es kann jedes geeignete, dem Fachmann bekannte Benetzungsmittel verwendet werden. Ein Beispiel für ein geeignetes Benetzungsmittel ist Glycerin.
Es kann jede geeignete Menge des Benetzungsmittels verwendet werden, vorzugsweise eine Menge von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Tintenzusammensetzung, noch bevorzugter eine Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
Biozid
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann zusätzlich ein geeignetes Biozid einschließen, das das Wachstum von Bakterien, Schimmel oder Pilzen verhindert, insbesondere wenn in der Tintenzusammensetzung Wasser enthalten ist. Es kann jedes geeignete Biozid verwendet werden. Beispiele für geeignete Biozide sind Benzoatsalze, Sorbatsalze und dergleichen sowie Methyl-p-hydxroxybenzoat (Methylparaben), wobei Methylparaben ein bevorzugtes Biozid ist. Das Biozid kann in der erfindungsgemäßen Tinte in einer Menge vorliegen, die ausreicht, den Angriff von Bakterien, Schimmel und Pilzen zu verhindern. Diese Menge kann im Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,3 Gew.-% der Tintenzusammensetzung liegen.
Andere Bestandteile
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann zusätzlich einen Entschäumer umfassen, der das Aufschäumen der Tinte während ihrer Herstellung sowie während des Druckens verhindert. Es kann jeder geeignete lebensmittelreine, dem Fachmann bekannte Entschäumer eingesetzt werden.
Es kann jede geeignete Menge verwendet werden, die das Aufschäumen der Tintenstrahltinte während der Herstellung und des Gebrauchs wirksam verhindert, vorzugsweise eine Menge im Bereich von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung, noch bevorzugter eine Menge im Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,35 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung kann weiterhin zusätzliche Bestandteile wie z. B. Zusatzstoffe und Weichmacher einschließen. Diese Materialien verleihen dem Druckbild eine verbessern Wasserfestigkeit und verbessern die Festigkeit des Films, der sich auf dem oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff bildet, wenn der Tintenträger nach dem Drucken verdunstet. Beispiele für geeignete zusätzliche Bestandteile schließen Glycerylmonooleat (GMO), Polyethylenglycol und Propylenglycol ein, wobei GMO ein bevorzugter zusätzlicher Bestandteil ist.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenzusammensetzung lässt sich nach jedem geeigneten Verfahren, z. B. durch Kombination und Mischen der notwendigen Bestandteile herstellen. Die Tintenstrahltinte wird vorzugsweise wie folgt hergestellt. Es wird der Tintenträger hergestellt, der die gewünschten Mengen Ethanol und Wasser enthält. Zur Einstellung des pH-Wertes wird die gewünschte Menge Base zugesetzt. Das wahlweise verwendbare Tintenbindemittelharz wird anschließend in der obigen Lösung gelöst. Dann wird die Lösung einem gerührten oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff zugesetzt und das Mischen fortgesetzt, bis man eine gut dispergierte Tintenstrahltinte erhielt.
Die nachfolgenden illustrativen Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter, sollen aber natürlich in keiner Weise als den Umfang einschränkend gelten.
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes.

Nachfolgend wird die Zusammensetzung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes aufgeführt.

Bestandteil	Gew.-%
Ethanol (200 Proof)	40,0
Hydroxypropylmethylcellulose (METHOCEL E3 Premium, Dow, 10% in 75% Ethanol und 25% DI H₂O)	2,0
Entionisiertes Wasser	12,7
Ammoniumhydroxid	0,3
Schellacklösung (35% in 200 Proof Ethanol)	5,0
TiO₂ (KOWET)	40,0
	100,0

Die gewünschte Menge der Schellacklösung (Nr. 4, veredelte Konfektglasur, MBZ) wurde mit einer die gewünschten Mengen Ethanol, Wasser und Ammoniumhydroxid enthaltenden Lösung gemischt. Dieser Lösung wurde die gewünschte Menge der Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung zugesetzt, in einem Reaktionsgefäß mit einem Hochschermischer und einer Temperatursteuerung gemischt und bei einer konstanten Temperatur von etwa 40°C gehalten. Die gewünschte Menge Hydroxypropylmethylcellulose wurde bei einer Mischgeschwindigkeit von etwa 500 UpM langsam zugegeben. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf etwa 1000 UpM erhöht und es wurde die gewünschte Menge Titandioxid langsam zugesetzt. Der Inhalt des Gefäßes wurde anschließend mit einer Mischergeschwindigkeit bis zu etwa 4000 UpM etwa 30 Minuten lang gemischt, wobei die Temperatur bei etwa 40°C gehalten wurde.
Dann ließ man den Inhalt des Gefäßes bei Raumtemperatur abkühlen und erhielt das entstandene Produkt. Das Produkt wurde in einer Waagrechtmedienmühle unter Verwendung von YTZ-Perlen eines Durchmessers von 0,6 mm etwa 20 Minuten lang mit 4000 UpM gemahlen und man erhielt das oberflächenmodifizierte oder beschichtete Titandioxid. Die oben genannten Gewichtsprozentsätze von Hydroxypropylmethylcellulose und Schellack beziehen sich auf den Prozentsatz der Feststoffe.
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzsuammensetzung unter Verwendung des in Beispiel 1 hergestellten oberflächenmodifizierten oder beschichteten Titandioxids.

Als Tintenbindemittelharz wurde Schellack verwendet.

Bestandteil	Gew.-%
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter Farbstoff (Beispiel 1)	32,7
Ethanol (200 Proof)	43,0
Entionisiertes Wasser	17,7
Ammoniumhydroxid	0, 8
Schellack (Lösung)	5,8
	100,0

Die Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt.
Teil A
Abgewogene Mengen Ethanol und entionisiertes Wasser wurden in einen Behälter gegeben und mit einem Magnetrührer gemischt. Die erforderliche Menge Ammoniumhydroxid wurde zugesetzt und etwa 5 Minuten lang gerührt. Die erforderliche Menge Schellacklösung (Nr. 4, veredelte Konfektglasur) in 200 Proof reinem Ethanol wurde zugesetzt und etwa 15 Minuten lang gemischt.
Teil B
Die erforderliche Menge Material von Teil A wurde in ein sauberes Gefäß aus rostfreiem Stahl gegeben und in einem Mischer gemischt.
Der in Beispiel 1 hergestellte oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff wurde der Lösung in dem Gefäß aus rostfreiem Stahl langsam zugesetzt, wobei der Inhalt kontinuierlich gemischt wurde. Nach Zugabe des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes wurde die Drehzahl auf etwa 2000 UpM erhöht. Das Mischen wurde fortgesetzt, bis man eine gleichmäßige Tintenzusammensetzung erhielt.
Beispiel 3
Dieses Beispiel veranschaulicht die Nützlichkeit sowie die Eigenschaften der in Beispiel 2 hergestellten Tintenstrahltintenzusammensetzung beim Bedrucken von glasiertem Konfekt mittels Tintenstrahldrucken.
Ein Tintenstrahldruckerkopf (Labormaßstab) wurde so montiert, dass er einen Strom von Tintentröpfchen auf ein Förderband leitet. Auf einem Klebeband wurden mehrere M&Ms einzeln befestigt; die angeklebten Schokobonbons wurden an dem Förderband verankert. Die Bonbons wurden dann, wenn das Förderband die Bonbons zu dem Druckerkopf transportierte, mittels Tintenstrahldrucken mit der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung bedruckt. Nach dem Bedrucken wurde die Zeit bis zum vollständigen Trocknen mittels einer Stoppuhr überwacht. Die Tintentrocknungszeit betrug weniger als eine Sekunde. Man erhielt ein qualitativ hochwertiges Druckbild. Es kam zu keinem Verschmieren.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes.

Es wurden folgende Bestandteile verwendet.

Bestandteil	Gew.-%
SDA-3A (speziell denaturierter Alkohol)	71,9
Ethylcellulose (ETHOCEL, Dow, 15% Lösung in 200 Proof SDA 3A)	8,6
FORAL AX (35% Feststoffe in SDA 3A)	2,0
FD&C Blue # 1-Farblackkonzentrat (WJ)	17,5
	100,0

Das FORAL AX-Harz wurde in SDA-3A gelöst, so dass eine FORAL AX-Lösung entstand. Ethylcellulose wurde in SDA-3A gelöst und die Lösung filtriert. Die Ethylcelluloselösung und die Floral AX-Lösung wurden in ein Reaktionsgefäß mit einem Hochschermischer und einer Temperatursteuerung gegossen. Dann wurde der Harzlösung bei einer Temperatur von etwa 35 bis 40°C unter Hochgeschwindigkeitsmischen bei etwa 2000 UpM das blaue Pigment langsam und kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 Minuten zugesetzt. Die entstandene Paste wurde mit einer hohen Drehzahl von 3000 bis 4000 UpM bei einer Temperatur von etwa 40 bis 45°C etwa 40 Minuten lang weiter gemischt. Die entstandene Paste wurde in eine Waagrechtmedienmühle mit YTZ-Perlen eines Durchmessers von 0,6 mm gegeben und kugelgemahlen, so dass eine homogene Paste einer reduzierten Partikelgröße entstand, die im Wesentlichen frei von Agglomeraten war. Es stellte sich heraus, dass der oberflächenmodifizierte oder beschichtete Farbstoff bei der Herstellung einer Tintenstrahltintenzusammensetzung nützlich ist. Die Gew.-% der zuvor aufgeführten Ethylcellulose und der FORAL AX-Harze beziehen sich auf die Prozentsätze der Feststoffe.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung unter Verwendung des oberflächenmodifizieren oder beschichteten Farbstoffes von Beispiel 4.
Es wurden die folgenden Bestandteile verwendet.

Bestandteil Gew.-%

SDA-3A (speziell denaturierter Alkohol) 72,0

10% Ammoniumchlorid (in Wasser) 3,0

Oberflächenmodifizierter oder beschichteter Farbstoff von Beispiel 4 25,0

100,0
Die Tintenzusammensetzung wurde durch Verdünnen des gut gerührten oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes von Beispiel 4 mit Ethanol hergestellt. Dann wurde die erforderliche Menge Ammoniumchlorid-Lösung zugesetzt und das Mischen mit einer Drehzahl von etwa 1000 UpM fortgesetzt, bis man eine Tintenzusammensetzung erhielt.
Die entstandene Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde erfolgreich zum Aufdrucken von Informationen auf Citrusfrüchte wie Zitronen und Orangen verwendet. Die Citrusfrüchte unterliefen sechs Mal den Zyklus von der Kühlschrank- zur Raumtemperaturatmosphäre; dabei wurde kein Verlaufen der Informationen oder eine andere Verschlechterung beobachtet.
BEISPIEL 6
Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenzusammensetzung unter Verwendung eines weiteren Zusatzstoffes.

Es wurden die folgenden Bestandteile verwendet.

Bestandteil	Gew.-%
DA-3A (speziell denaturierter Alkohol)	71,0
10% Ammoniumchlorid (in Wasser)	3,0
Glycerylmonooleat	1,0
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter Farbstoff von Beispiel 4	25,0
	100,0

Die Tintenzusammensetzung wird durch Verdünnen des gut gerührten oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes von Beispiel 4 mit Ethanol hergestellt. Dann werden die erforderlichen Mengen Ammoniumchlorid-Lösung und Glycerylmonooleat-Zusatzstoff zugesetzt und das Mischen mit einer Drehzahl von etwa 1000 UpM fortgesetzt, bis man eine gleichmäßige Tintenzusammensetzung erhält.
Die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen bieten mehrere Vorteile. Die Tintenzusammensetzung ist relativ sedimentfrei. Die oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffe können in pigmentfreien Tintenstrahldruckern auch zur Verbesserung der Tinteneigenschaften, z. B. zur Erhöhung der Lichtundurchlässigkeit eingesetzt werden.
Die Druckbilder trocknen relativ rasch ohne Verschmieren. Es wurden kurze Trocknungszeiten in der Größenordnung von 2 Sekunden oder weniger beobachtet. Die gedruckten Informationen weisen eine gute Haftung an den Substraten und eine hervorragende Abriebfestigkeit auf.

Claims

Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff, der einen lebensmittelreinen Farbstoff mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,01 Mikrometer bis 5 Mikrometer, einen Farbstoffträger und ein Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel umfasst, wobei das Oberflächenmodifikations- oder Beschichtungsmittel (i) Schellack und ein Celluloseharz oder ein saures Harz oder (ii) ein Celluloseharz und ein saures Harz umfasst.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach Anspruch 1, bei dem das Celluloseharz Ethylcellulose und das saure Harz ein Terpentinharz ist.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter Farbstoff nach Anspruch 2, bei dem das Terpentinharz ein hydriertes Baumharz ist.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter Farbstoff nach Anspruch 1, bei dem der Schellack ein veredelter gebleichter Schellack ist.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der weiterhin Schellack und ein zusätzliches Bindemittelharz umfasst, welches aus der aus Methylcelullose, Hydroxypropylmethylcellulose und Polyvinylpyrrolidon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Farbstoff ein FD&C Blue # 1-Farblack oder Titandioxid ist.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Träger einen Alkohol wie Ethanol umfasst.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach Anspruch 7, bei dem der Träger weiterhin Wasser umfasst.
Oberflächenmodifizierter oder beschichteter lebensmittelreiner Farbstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der weiterhin einen Stabilisator umfasst.
Verfahren zur Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes nach den Ansprüchen 1 und 5, das Folgendes umfasst: (a) Lösen des Schellacks in dem Träger; (b) Lösen des zusätzlichen Bindemittelharzes in der in Schritt (a) erhaltenen Lösung; (c) Zugabe einer Stabilisatorbase zu der in Schritt (b) erhaltenen Lösung; und (d) Dispergieren von Titandioxid in der in Schritt (c) erhaltenen Lösung.
Verfahren zur Herstellung des oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoffes nach den Ansprüchen 2 oder 3, das Folgendes umfasst: (a) Lösen der Ethylcellulose in dem Farbstoffträger; (b) Lösen des sauren Harzes in der in Schritt (a) erhaltenen Lösung; und (d) Dispergieren des Farbstoffes in der in Schritt (b) erhaltenen Lösung.
Tintenstrahltintenzusammensetzung, die sich zum Bedrucken von Lebensmitteln oder pharmazeutischen Artikeln eignet und einen Tintenträger und den oberflächenmodifizierten oder beschichteten Farbstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder hergestellt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 10 oder 11 umfasst.
Tintenstrahltintenzusammensetzung nach Anspruch 12, die einen oder mehr zusätzliche Zusatzstoffe umfasst, die aus der aus Glycerylmonooleat, Polyethylenglycol und Propylenglycol bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Tintenstrahltintenzusammensetzung nach Anspruch 12, bei der der Tintenträger einen Alkohol wie Ethanol oder ein Gemisch aus einem Alkohol und Wasser umfasst.
Tintenstrahltintenzusammensetzung nach Anspruch 12, 13 oder 14, die weiterhin einen Elektrolyten umfasst.
Verfahren zum Bedrucken von Lebensmitteln oder pharmazeutischen Artikeln mittels Tintenstrahldrucken, das die Projektion eines Stromes einer Tintenstrahltintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 12 bis 15 auf die Artikel und die Steuerung der Richtung des Stromes umfasst, so dass bewirkt wird, dass die Tröpfchen die gewünschten Druckinformationen auf der Oberfläche der Artikel bilden.