DE69802117T2

DE69802117T2 - Tintenstrahldrucktinten-Zusammensetzungen enthaltend Hydroxamid-derivate und Druckverfahren

Info

Publication number: DE69802117T2
Application number: DE69802117T
Authority: DE
Inventors: John Wei-Ping Lin
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: EP0853107B1; JPH10204348A; US5693129A; DE69802117D1; EP0853107A1

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf wässrige Tintenzusammensetzungen gerichtet. Spezieller ist die vorliegende Erfindung auf wässrige Tintenzusammensetzungen gerichtet, die Hydroxyamidderivate und ihre Oxyalkylen-Reaktionsprodukte als Feuchthaltemittel und Antiroll-Tintenzusätze zur Verwendung in Tintenstrahldruckverfahren enthalten.
Das Tintenstrahldrucken ist ein Nichtschlag-Druckverfahren, das Tintentröpfchen erzeugt, die auf einen Druckträger (Aufzeichnungsmedium), wie Papier oder durchsichtigen Film, als Reaktion auf ein elektronisches digitales Signal niedergeschlagen werden. Wärmetintenstrahldrucker oder Blasenstrahl-drop-on-demand-Tintenstrahldrucker haben breite Anwendungen als Ausgabegerät für persönliche Computer im Büro und zu Hause gefunden.
Ein Hauptproblem bei allen Tintenstrahldruckern und insbesondere bei Tintenstrahldruckern mit hoher Auflösung ist das Zusetzen oder Verstopfen von Düsen während des Betriebs und in Betriebsunterbrechungen. Dies wird durch die Verdampfung eines organischen Lösungsmittels oder von Wasser oder von beiden aus der Öffnung der Düse verursacht. In Tinten auf Farbstoffbasis kann diese Verdampfung eine Kristallisation oder einen Niederschlag von löslichen Komponenten, wie Farbstoff oder festen Zusätzen, verursachen und die Viskosität der Tintenflüssigkeit erhöhen. In Tinten auf Pigmentbasis kann diese Verdampfung einen Niederschlag oder eine Agglomeration der Pigmentteilchen aufgrund der Destabilisierung eines Pigment-Dispergiermittels und von Pigmentteilchen verursachen. Zusätzlich kann sie die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von Pigmentteilchen in der Tinte erhöhen und dadurch eine Ausflockung und Agglomeration oder eine Aggregation der Pigmentteilchen verursachen. Ein Niederschlag von festen Tintenzusätzen und eine Erhöhung der Viskosität der Tintenflüssigkeit kann ebenfalls eintreten. Sowohl der Niederschlag von Pigmenten und festen Tintenzusätzen als auch der Anstieg der Tintenviskosität beeinflussen die Fähigkeit der Heizeinrichtung (d. h. eines Heizwiderstandes) eines Druckkopfes, einen erfolgreichen Tintentropfen durch eine Düse auszustoßen.
Ein weiteres wichtiges Erfordernis für Tintenstrahltinten, insbesondere für Tinten auf Pigmentbasis, ist, dass die Pigmentteilchen stabil und gleichmäßig in der Tinte während der gesamten Lebensdauer der Tintenstrahlpatrone dispergiert bleiben. Tintenstrahltinten auf Farbstoffbasis sind homogene Systeme ohne Pigmentteilchen, haben aber Mängel hinsichtlich der Wasserbeständigkeit (Wasserwiderstandsfähigkeit) und Lichtbeständigkeit (Lichtwiderstandsfähigkeit), nachdem sie auf verschiedene Träger gedruckt sind. Pigmenttinten ergeben sowohl ein Bild mit hoher optischer Dichte und scharten Kanten als auch sehr gute Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit. Daher sind Pigmente eine bevorzugte Alternative zu Farbstoffen in einer Tintenstrahltinte, vorausgesetzt, dass die Pigmentteilchen und Dispersionen stabil gemacht werden können, um unerwünschte Ausflockung und/oder Aggregation und Absetzen zu vermeiden.
Beim Bedrucken einer festen Fläche wird eine große Menge einer wässrigen Tintenstrahltinte auf einen Druckträger (z. B. Normalpapiere) niedergeschlagen, welche ein Rollen nach dem Trocknen möglicherweise aufgrund des Auftretens von verschiedener Spannung zwischen der Abbildungsoberfläche und der Nichtabbildungsoberfläche verursachen kann. In einem schwierigen Fall biegt sich das Papier, das mit einer Tinte bedruckt ist, um einen großen, festen Bereich zu bedecken, in Richtung des Bildes und bildet eine Rolle oder eine Röhre. Dieser Typ von starkem Papierrollen stellt ein Problem beim Betrachten und Aufbewahren von Tintenstrahlbildern für Archivzwecke dar. Ein Verfahren zur Verringerung des Papierrollens ist die Verwendung eines das Rollen vermindernden Mittels in Tintenstrahltinten. Ein erwünschtes Mittel zur Verringerung des Rollens stört die Strahlleistung einer Tinte nicht und ergibt eine lange Latenz für hoch auflösendes Drucken und eine gute Verträglichkeit mit anderen Bestandteilen in Tinten, einschließlich Farbstoffen und Pigmenten. Daher besteht ein Bedarf, ein neues, das Rollen vermindernde Mittel in einer Tintenstrahltinte zu erhalten, die in geeigneter Weise ausgestoßen werden kann.
Um das Welligwerden von Papier und das Rollen in Tintenstrahldruckern zu verringern, sind Anstrengungen untemommen worden, Antirollmittel und Mittel gegen Welligwerden zur Verringerung dieses Problems bereit zu stellen. So beschreibt z. B. US-A-5,356,464 Antirollmittel, die in Tintenstrahltinten verwendet werden können. US-A-5,207,824 beschreibt eine Tintenstrahltinte, die ein Mittel gegen Welligwerden für Wärmetintenstrahldrucker enthält. Einige dieser Materialien haben eine unerwünscht hohe Viskosität bei einer Konzentration, die zur Verringerung des Rollens wirksam ist. Manchmal neigen sie dazu, zu niedriger Latenz für Tinten, die für hoch auflösendes Tintenstrahldrucken vorgesehen sind, und zu Ausstoßschwierigkeiten beizutragen.
Ein anderes Problem, das bei der Verwendung von wässrigen Tintenstrahltinten- Zusammensetzungen auftritt, ist die Kogation. Wenn eine Tinte in einem Tintenstrahl- Druckkopf, der Heizwiderstände (oder Wärmeenergieerzeuger) umfasst, erhitzt und verdampft wird, werden manchmal einige der Tintenkomponenten thermisch gespalten. Diese thermische Zersetzung führt zum Niederschlag von Rückständen auf der Oberfläche des Heizwiderstandes, was im Stand der Technik als "Kogation" bekannt ist. Solche Tintenniederschläge isolieren die Erhitzung einer Tinte auf der Oberfläche des Heizwiderstandes, wodurch eine verringerte Wirksamkeit der Blasenbildung, eine herabgesetzte Ausstoßgeschwindigkeit der Tintentropfen, ein verringertes, auf den Druckträger aufgebrachtes Tropfenvolumen und eine Fehlleitung der Tinte verursacht werden. Folglich wird die Druckqualität verringert, und die Unfähigkeit zur Blasenbildung kann zum Ausfall der Druckfähigkeit des Druckkopfes und des Tintenstrahldruckers führen. Somit sind Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen besonders erwünscht, die Materialien verwenden, wie neue Feuchthaltemittel, welche (1) die Verdampfungsgeschwindigkeit der Tintenstrahltinte, (2) die Wahrscheinlichkeit des Verstopfens der Tintenstrahldüsen und (3) die Bildungsgeschwindigkeit der Kogation verringern können.
Die Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erfüllen die vorstehenden Erfordernisse ohne nachteilige Wirkungen, wie das Hervorrufen von unerwünschtem Zusetzen der Druckkopfdüsen oder mindere Druckqualität.
EP-A-526,198 beschreibt Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen, die Wasser, ein Färbemittel und eine weitere Komponente enthalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Amiden, cyclischen Amiden und cyclischen Estern. Die Amide und cyclischen Amide können Hydroxylgruppen enthalten.
US-A-5,173,112 beschreibt eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung, die Wasser, ein Färbemittel und ein organisches Co-Lösungsmittel enthält, welches ein Alkyldioldiamid, ein Hydroxyamid oder ein Hydroxyalkylharnstoff sein kann.
US-A-3,889,269 beschreibt eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung, die Wasser, ein Färbemittel und ein Hydroxyamid enthält.
EP-A-446,618 beschreibt eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung, die Wasser, ein Färbemittel und ein Hydroxyamid enthält.
Die vorliegende Erfindung stellt Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen bereit, wie in den Patentansprüchen 1 und 2 definiert.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Patentansprüchen wiedergegeben.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wässrige Tintenstrahltinten, die spezielle Hydroxyamidderivate mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und wenigstens einer Amidgruppe in einer Verbindung enthalten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einem bevorzugten Aspekt ebenfalls auf Tintenstrahltinten, die Reaktionsprodukte (Kondensationsprodukte) der Hydroxyamidderivate mit einem Alkylenoxid, einschließlich Ethylenoxid oder Propylenoxid und Mischungen davon, umfasst.
Die Hydroxyamidderivate und ihre Oxyalkylen-Reaktionsprodukte sind wasserlöslich oder verträglich und können als Feuchthaltemittel verwendet werden, wodurch sie der wässrigen Tintenstrahltinte eine lange Latenz verleihen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzen die Tintenstrahltinten z. B. eine Latenz von größer als oder gleich 10 Sekunden in einem Drucker mit wenigstens einer Düse mit einer Kanalweite (Düsenöffnung) in dem Bereich von 10 bis 49 um (Mikron). Zusätzlich verleihen die in dieser Erfindung verwendeten Feuchthaltemittel den Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen eine gute Rollverminderungseigenschaft.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können sowohl für Tinten auf Farbstoffbasis als auch auf Pigmentbasis verwendet werden. Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung haben die Vorteile, dass sie (1) die Rate der Tintenverdampfung; (2) das unerwünschte Verstopfen der Tintenstrahldüsen mit einem Färbemittel oder einem festen Tintenzusatz; (3) die Kogation; und (4) das Rollen des Papiers verringern. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls Tintenstrahltinten bereit, die eine verbesserte Ausstoßwirksamkeit und Druckqualität für Hochauflösungsdrucker haben. Die vorliegende Erfindung stellt Tintenstrahltinten bereit, die zum Drucken bei einer hohen Geschwindigkeit befähigt sind.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tintenstrahltinten gerichtet, umfassend wenigstens (1) ein Hydroxyamidderivat mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und wenigstens einer Amidgruppe, (2) ein Isomer eines solchen Hydroxyamidderivats, das wenigstens ein Heteroatom (z. B. N, S oder Se entweder mit oder ohne einen aromatischen und/oder heterocyclischen Ring) enthält, (3) ein Oxyalkylen-Reaktionsprodukt (Alkylenoxid- Reaktionsprodukt) der vorstehend genannten Derivate, (4) Isomere der vorstehend genannten Derivate und (5) Mischungen davon. Die Konzentration der vorstehend genannten Hydroxyamidderivate oder Isomeren in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% variieren.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf Tintenstrahltinten gerichtet, die ein Hydroxyamidderivat mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und einer Amidgruppe in einer Verbindung enthalten. Solche Hydroxyamidderivate werden durch die folgende Formel wiedergegeben:
worin R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus cyclischem CnH2n-1, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, substituierten oder unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit Kohlenstoffatomen von 3 bis 20 und OCnH2n+1, worin n 1 bis 40 ist; R&sub1; ist unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CmH2m+1, cyclischem CmH2m-1, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, Polyethylenglycoxyphenyl (eine Gruppe, die von der Reaktion eines Hydroxyphenylteils (Phenol) und Ethylenoxid abgeleitet ist, Polypropylenglycoxyphenyl (eine Gruppe, die von dem Reaktionsprodukt des Hydroxyphenylteils (Phenol) und Propylenoxid abgeleitet ist), Poly(ethylen-co-propylen)glycoxyphenyl (eine Gruppe, die von dem Reaktionsprodukt des Hydroxyphenylteils und einer Mischung von Ethylenoxid und Propylenoxid abgeleitet ist), und substituierten und unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, worin m 1 bis 40 ist; X ist unabhängig ausgewählt aus H und CkH&sub2;k-1, worin k 0 bis 20 ist; P ist 2 bis 20; W ist 1 bis 20; Y ist 0 bis 40; Z ist 0 bis 40; und Z + Y muss 1 oder größer als 1 sein.
Die Konzentration des Hydroxyamidderivates in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des gesamten Tintengewichts, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% variieren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Tintenstrahltinten, die ein Hydroxyamidderivat umfassen, das wenigstens einen Oxyalkylenteil enthält. Dieses Hydroxyamidderivat ist ein Reaktionsprodukt von wenigstens einer Hydroxylgruppe eines Hydroxyamidderivats und wenigstens eines Alkylenoxids (Oxyalkylen). In Ausführungsformen wird das Hydroxyamidderivat durch eine der Verbindungen der vorstehenden Formel (I) wiedergegeben, und es kann ein Reaktionsprodukt mit Oxyalkylenen (Alkylenoxiden) bilden, das Verbindungen enthält, wie Ethylenoxid (unsubstituiertes Oxyalkylen) oder Propylenoxid. Solche Oxyalkylen-Reaktionsprodukte der Hydroxyamidderivate werden durch eine Reaktion (Kondensation) gebildet, die sie miteinander verbindet, und in einigen Fällen können sie ebenfalls durch die Formel (I) wiedergegeben werden. Verschiedene Oxyalkylenmoleküle können mit einem Hydroxyamid über die Hydroxylgruppe des Hydroxyamidderivats miteinander verbunden werden.
Die Konzentration der vorstehenden Reaktionsprodukte eines Oxyalkylens (Alkylenoxid) in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% variieren.
Die funktionellen Hydroxyl- und Amidgruppen der Hydroxyamide sind polare, funktionelle Gruppen, die mit Wasser verträglich sind und mit Cellulosematerialien, einschließlich Papieren, wechselwirken können. Es wird angenommen, dass diese einzigartigen Eigenschaften es den in Tintenstrahltinten (insbesondere wässrigen Tintenstrahltinten) zu verwendenden Hydroxyamiden erlauben, die Verdampfung von Wasser zu verringern und als Feuchthaltemittel in Tinten die Latenz erhöhen und mit den Hydroxylgruppen von Cellulose (in Papier, Fasern, textilem Material und anderen polaren Trägern) durch Wasserstoffbindung zur Verringerung des Welligwerdens und des Rollens binden.
Beispiele von in dieser Erfindung verwendeten brauchbaren Hydroxyamidderivaten, die mehr als eine Hydroxylgruppe und wenigstens eine Amidgruppe in einer Verbindung enthalten, umfassen N,N-Bis(hydroxyethyl)isonicotinamid (zwei Hydroxylgruppen und eine Amidgruppe mit einem heterocyclischen Teil). Diese Verbindungen werden durch die nachstehende Formel (II) wiedergegeben. Sie können auch mit einem Oxyalkylen (Alkylenoxid) einschließlich Ethylenoxid, Propylenoxid und einer Mischung aus beiden Oxyalkylenen über ihre Hydroxylgruppen reagieren, um neue Hydroxyamidderivate (mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen und wenigstens einer Amidgruppe) entstehen zu lassen, die ebenfalls vom Bereich dieser Erfindung umfasst sind, und in einigen Fällen können sie ebenfalls durch die nachstehende Formel (II) wiedergegeben werden. Die Konzentration der vorstehenden Hydroxyamidderivate in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% variieren.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können Hydroxyamidderivate oder ihre Oxyalkylen-Reaktionsprodukte enthalten, die mindestens zwei Hydroxylgruppen und wenigstens eine Amidgruppe enthalten. Diese Hydroxyamidderivate werden durch die folgende Formel (II) wiedergegeben:
worin R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus cyclischem CnH2n-1 C&sub6;H&sub5;, C&sub4;H&sub4;N, substituierten oder unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit Kohlenstoffatomen von 3 bis 20 und OCnH2n+1, worin n 1 bis 40 ist; die Buchstaben J und X unabhängig ausgewählt sind aus H und CkH2k+1, und k 0 bis 20 ist; P und Q unabhängig ausgewählt sind aus 2 bis 20; U und W unabhängig ausgewählt sind aus 1 bis 20; V und Z unabhängig ausgewählt sind aus 0 bis 40; und E und Y unabhängig ausgewählt sind aus 0 bis 40; Z + Y muss wenigstens 1 oder größer als 1 sein; V + E muss wenigstens 1 oder größer als 1 sein; und sämtliche Buchstaben P, Q, U, W, V, Z, E, Y, X und J können unabhängig ausgewählt werden. Zusätzlich kann die Gruppe [(CQH2Q)u - O]v] und [(CPH2p)w - O]z] ebenfalls unabhängig durch eine Phenoxygruppe (C&sub6;H&sub4;0-) oder eine Alkylphenoxygruppe substituiert sein. Die Konzentration der vorstehenden Hydroxyamidderivate in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% variieren.
In Ausführungsformen können in der vorliegenden Erfindung verwendete Tinten ebenfalls Isomere der vorstehend genannten Hydroxyamidderivate, ihre Reaktionsprodukte mit Oxyalkylenen und Mischungen davon enthalten. Eine Kondensationsreaktion einer Hydroxylgruppe eines Hydroxyamidderivats mit einem Oxyalkylen oder Alkylenoxid mit oder ohne einen Katalysator (z. B. einen sauren oder basischen Katalysator) ist möglich.
Zusätzlich können in Ausführungsformen Tinten der vorliegenden Erfindung ebenfalls Thiolderivate (Schwefelanaloge) von sämtlichen der vorstehend genannten Hydroxyamidderivaten enthalten. Jedes Sauerstoffatom der vorstehend genannten Hydroxyamidderivate (insbesondere -OH und Amidgruppen) einschließlich solcher in der Formel (I) und der Formel (II) können unabhängig ausgewählt und durch ein Schwefelatom ersetzt sein, um neue brauchbare Materialien in Tinten dieser Erfindung zu ergeben. Zum Beispiel kann das Sauerstoffatom jeder Hydroxylgruppe und Amidgruppe der vorstehend genannten Hydroxyamide gegebenenfalls durch ein Schwefelatom ersetzt sein, um ein Mercaptoamidderivat (enthaltend mindestens eine Thiol-(-SH) und eine Amid- (-CO-N< )-Gruppe in einer Verbindung) bzw. ein Hydroxythioamidderivat (enthaltend mindestens eine Hydroxylgruppe und eine Thioamid-(-CS-N< )-Gruppe in einer Verbindung) zu ergeben. Wie die Hydroxylgruppe (-OH) der Hydroxyamidderivate kann die Thiolgruppe (-SH) der Mercaptoamidderivate ebenfalls mit Oxyalkylenen (Alkylenoxiden) und Thioalkylenen (z. B. Ethylensulfid, Propylensulfid) reagieren, um Produkte zu ergeben, die Thiopolyoxyalkylen (z. B. -S-(CH&sub2;CH&sub2;O)a-H, -S-(CH&sub2;CHCH&sub3;O)a-H, worin a 1 bis 40 ist) bzw. Thiopolythioalkylen (z. B. -S-(CH&sub2;CH&sub2;S)b-H, -S-(CH&sub2;CHCH&sub3;S)b-H, worin b 1 bis 40 ist) und gemischtes Alkylenoxid und Alkylensulfid (z. B. -S-(CH&sub2;CH&sub2;O)c-(CH&sub2;CH&sub2;S)d-H, enthalten, worin c und d unabhängig voneinander von 1 bis 40 ausgewählt sind. Ebenso können Hydroxythioamidderivate (enthaltend -OH und -CS-N< -Gruppen) und Thiolthioamid (Mercaptothioamid, enthaltend -SH und -CON< -Gruppen) ebenfalls mit Oxyalkylen (Alkylenoxid) und Thioalkylen (Alkylensulfid) über entweder die Hydroxylgruppe oder die Thiolgruppe reagieren, um entsprechende Reaktionsprodukte von Oxyalkylen (Alkylenoxid) und Thioalkylen (Alkylensulfid) zu ergeben, die mindestens eine Thioamid-(-CS-N< )-Gruppe enthalten. Die Konzentration der vorstehenden Hydroxyamidderivate in einer Tintenstrahltinte kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts und vorzugsweise von 1 bis 30% variieren.
Sämtliche der vorstehend genannten Hydroxyamidderivate (wenigstens eine Hydroxylgruppe und eine Amidgruppe), Mercaptoamidderivate (wenigstens eine Thiolgruppe und eine Amidgruppe), Hydroxythioamidderivate (wenigstens eine Hydroxylgruppe und eine Thioamidgruppe) und Mercaptothioamidderivate (wenigstens eine Thiolgruppe und eine Thioamidgruppe) können entweder mit Oxyalkylen oder Thioalkylen in jedem stöchiometrischen Verhältnis (z. B. 1/1, 1/2, 1/3, 2/1, 2/5,2/3, 3/5, 1/6, N/N', worin N und N' unabhängig voneinander jede ganze positive Zahl sein können) reagieren, um neue Verbindungen zu ergeben. Jede einzelne der neuen Verbindungen enthält wenigstens zwei funktionelle Gruppen, die ausgewählt sind aus einer Hydroxylgruppe (-OH); einer Mer - captolgruppe (-SH); einer Amidgruppe (-CO < N); und einer Thioamidgruppe (-CS < N) mit den folgenden Kombinationen, umfassend (a) und (c), (a) und (d), (b) und (c), und (b) und (d).
Die Konzentration der in dieser Erfindung verwendeten Hydroxyamide, Mercaptoamide, Hydroxythioamide und Mercaptothioamide, wenn sie in eine Tintenstrahltinte einverleibt werden, kann von 0,1 bis 40 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 0,1 bis 35 Gew.-% des Gesamttintengewichts und weiter vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-% des Gesamttintengewichts betragen, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Die Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verdampfen nicht rasch wie Wasser und ergeben somit eine lange Latenz, und sie sind verträglich mit wasserlöslichen oder mischbaren Färbemitteln, einschließlich Farbstoffen und Pigmenten (einschließlich stabilisierten Pigmenten entweder mit oder ohne ein Dispergiermittel). Zusätzlich können die Hydroxyl-, Mercaptol-, Amid- und Thioamidgruppen der Tintenstrahltinten dieser Erfindung mit den Hydroxylgruppen von Cellulose in einem Papierträger und den Hydroxyl- und Carbonylgruppen eines Trägers aus transparentem Material wechselwirken, was zu einer möglichen Verringerung des Welligwerdens und Rollens eines mit einem Bild versehenen Trägers führt.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Verbindungen, die als Feuchthaltemittel in den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung wirken können, können die Tinten weiter zusätzliche Feuchthaltemittel und/oder Co-Lösungsmittel enthalten. Solche Zusätze können, wenn vorhanden, jede der verschiedenen bekannten Tintenstrahltinten-Feuchthaltemittel und -Co-Lösungsmittel umfassen, welche umfassen, aber nicht beschränkt sind auf Glycole, wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Polyethylenglycole, Polypropylenglycole; Diole, enthaltend 2 bis 40 Kohlenstoffatome, wie 1,3-Propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol; Triole, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Triole, die 3 bis 40 Kohlenstoffatome mit drei Hydroxylgruppen enthalten; Tetraole, die 4 bis 40 Kohlenstoffatome enthalten, wie Pentaerythrit, Erythrit; innere Salze, wie Betain, Sulfoxide, wie Alkylsulfoxide, Dialkylsulfoxide und cyclische Sulfoxide, die Dimethylsulfoxid, Diethylsulfoxid, Methylbutylsulfoxid, Alkylphenylsulfoxide umfassen; Sulfone, wie Sulfolan (ein cyclisches Sulfon, das auch als Tetramethylensulfon bekannt ist), Dialkylsulfone, Alkylphenylsulfone; Amide, einschließlich 2-Pyrrolidinon (2-Pyrrolidon), N,N-Dialkylamide, N-Alkyl-N-phenylamide, N-Methylpyrrolidinon, N-Ethylpyrrolidinon, N-Cyclohexylpyrrolidinon, N,N-Diethyltoluamid, Harnstoff; Ether, wie Alkyl- oder Phenyletherderivate von Alkohol, Diolen, Trtolen und Glycolen, einschließlich Butylcarbitol®, Triolethern, Alkylethern von Polyethylenglycolen, Älkylphenylethern von Polyethylenglycolen, Alkylethern von Polypropylenglycolen, Alkylphenylethern von Polypropylenglycolen; und Thioderivate (Schwefelderivate) der vorstehend genannten Materialien einschließlich, aber nicht beschränkt auf Alkylmercaptanderivate (Alkylthiolderivate), Thioethylenglycol, Thiodiethylenglycol, Thiopropylenglycol, Thiodipropylenglycol, Thiopolyethylenglycol, Thiopolypropylenglycol, Dithio- oder Trithioglycerin, ihre Derivate und Mischungen davon. Weiterhin können die vorstehend genannten Diole, Triole, Tetraole, Polyole, Glycole und ihre Kondensationsprodukte mit entweder Oxyalkylen oder Thioalkylen ebenfalls verwendet und in die Tintenstrahltinten dieser Erfindung eingebracht werden. Jede erwünschte Kombination der vorstehend genannten Feuchthaltemittel oder Lösungsmittel kann in den Tintenstrahltinten dieser Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel können Tintenstrahltinten gemäß der vorliegenden Erfindung auch Sulfolan allein, Sulfolan in Kombination mit anderen Co-Lösungsmitteln oder Feuchthaltemitteln, einschließlich der vorstehend genannten, oder eines oder mehrere Lösungsmittel oder Feuchthaltemittel ohne das Sulfolan enthalten.
Die Tintenstrahltinte dieser Erfindung kann auch ein Penetriermittel enthalten, um die Tintentrocknung zu beschleunigen und das lneinanderlaufen von Farben zu verringern. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Penetriermittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Hydroxyether, einschließlich Alkylcellusolven®, und Alkylcarbitole®, wie Hexylcarbitol® und Butylcarbitol®; Polyethylenglycoletherderivate (wie Alkylether, einschließlich Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Dodecyl-, Lauryl- und Stearyletherderivate, Phenyl- und Alkylphenyletherderivate von Polyethylenglycolen); und Polypropylenglycoletherderivate (wie Alkylether, einschließlich Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Dodecyl-, Lauryl-, Stearyletherderivate, Phenyl- und Alkylphenyletherderivate von Polypropylenglycolen); und Mischungen davon.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung enthalten auch ein Färbemittel. Das Färbemittel für die Tintenstrahltinten dieser Erfindung kann ausgewählt werden aus jedem der geeigneten Färbemittel, die im Stand der Technik bekannt sind, welche umfassen einen anionischen (saure Farbstoffe) oder einen kationischen Farbstoff (z. B. basische Farbstoffe) oder einen Direktfarbstoff oder einen Reaktivfarbstoff, ein Pigment (einschließlich Ruße) und ihre geeigneten Mischungen davon. Die Färbemittel können entweder mit oder ohne ein Dispergiermittel vorhanden sein. Das Pigment kann auch ein gepfropftes oder chemisch modifiziertes Pigment sein, welches wenigstens eine wasserverträgliche oder ionisierbare Gruppe (z. B. Carbonsäure-, Sulfonsäure-, phosphorige Säure- und Phosphorsäuregruppe und ihre Salze) enthält.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wo Farbstoffe verwendet werden, ist der Farbstoff in der Tintenstrahltinten-Zusammensetzung in jeder wirksamen Menge vorhanden, um eine erwünschte Farbe zu ergeben. Typischerweise ist der Farbstoff in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-% des Gesamttintengewichts und vorzugsweise von 0,5% bis 10% des Gesamttintengewichts vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Eine Mischung von Farbstoffen in den zum Erhalt einer speziellen Farbtönung erwünschten Verhältnissen kann ebenfalls verwendet werden (z. B. eine Mischung von cyanfarbenen und gelben Farbstoffen, eine Mischung von cyanfarbenen und magentafarbenen Farbstoffen, eine Mischung von magentafarbenen und gelben Farbstoffen, eine Mischung von zwei verschiedenen Farbstoffen bestehend aus Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz in jeder Kombination). In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wo Pigmente verwendet werden, kann in ähnlicher Weise das Pigment in der Tintenstrahltinten-Zusammensetzung in jeder wirksamen Menge entweder mit oder ohne Anwesenheit eines Farbstoffs vorhanden sein. Typischerweise ist das Pigment in einer Menge von 0,1% bis 15 Gew.-% der Gesamttinte und vorzugsweise von 0,5% bis 10 Gew.-% des Gesamttintengewichts vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Wo sowohl Farbstoffe als auch Pigmente in die Tintenstrahltinten-Zusammensetzung einverleibt werden, kann der Gewichtsprozentanteil des kombinierten Färbemittels dementsprechend eingestellt werden.
Die Tintenstrahltinten-Zusammensetzungen dieser Erfindung können ein Färbemittel enthalten, wie wasserlösliche oder mischbare Farbstoffe einschließlich anionischer und kationischer Farbstoffe. Diese Farbstoffe können basische Farbstoffe, saure Farbstoffe, Direktfarbstoffe und Reaktivfarbstoffe sein. Beispiele von geeigneten Farbstoffen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Lebensmittelschwarz Nr. 1, Lebensmittelschwarz Nr. 2, Lebensmittelrot Nr. 40, Lebensmittelblau Nr. 1, Lebensmittelgelb Nr. 7; verschiedene FD & C Farbstoffe; Säureschwarz-Farbstoffe (Nr. 1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194); Säurerot-Farbstoffe (Nr. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256); Säureblau-Farbstoffe (Nr. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193, 209); Säuregeld-Farbstoffe (Nr. 3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151 ); Direktschwarz-Farbstoffe (Nr. 4, 14, 17, 22, 27, 38, 51, 112, 117, 154, 168); Direktblau- Farbstoffe (Nr. 1, 6, 8, 14, 15, 25, 71, 76, 78, 80, 86, 90, 106, 108, 123, 163, 165, 199, 226); Direktrot-Farbstoffe (Nr. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236); Direktgelb-Farbstoffe (Nr. 4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157); Anthrachinon-Farbstoffe, Monoazo-Farbstoffe, Disazo-Farbstoffe, Phthalocyaninderivate, einschließlich verschiedener Phthalocyaninsulfonat- und -ammoniumsalze, Azaannulene, Formazan-Kupfer-Komplexe, Triphenodioxazine, Bernecid Red 2BMN; Pontamine Brilliant Bond Blue A; Pontamine; Cibracron Brillantrot 38-A (Reaktivrot 4), erhältlich von Aldrich Chemical Co.; Drimarene Brillantrot X-2B (Reaktivrot 56), erhältlich von Pylam, Inc.; Levafix Brillantrot E-4B, erhältlich von Mobay Chemical; Levafix Brillantrot E-6BA, erhältlich von Mobay Chemical; Procion Rot H8B (Reaktivrot 31), erhältlich von ICI America; Direktbrillantrosa B Ground Crude, erhältlich von Crompton & Knowles Co.; Cartasol Gelb GTF Presscake, erhältlich von Sandoz Inc.; Cartasol Gelb GTF Flüssig Special 110, erhältlich von Sandoz Inc.; Gelb Ton 16948, erhältlich von Tricon Co., Basacid Schwarz X34, erhältlich von BASF Co., Carta Schwarz 2GT, erhältlich von Sandoz Inc.; Neozapon Rot 492 (BASF); Orasol Rot G (Ciba-Geigy); Direktbrillantrosa B (Crompton-Knolls); Aizen Spilon Rot C-BH (Hodogaya Chemical Company); Kayanol Rot 3BL (Nippon Kayaku Company); Levanol Brillantrot 3BW (Mobay Chemical Company); Levaderm Zitronengelb (Mobay Chemical Company); Spirit Fast Gelb 3G; Aizen Spilon Gelb C -GNH (Hodogaya Chemical Company); Sirius Supra Gelb GD 167; Cartasol Brillantgelb 4GF (Sandoz); Pergasol Gelb CGP (Ciba-Geigy); Orasol Schwarz RL (Ciba-Geigy); Orasol Schwarz RLP (Ciba-Geigy); Savinyl Schwarz RLS (Sandoz); Dermacarbon 2GT (Sandoz); Pyrazol Schwarz BG (ICI); Morfast Schwarz Konzentrat A (Morton-Thiokol); Spezialschwarz-Farbstoffe (von Mobay Co.); Schwarz S-SF Flüssig VP2162 (Hoechst und Celanese); Diazol Schwarz RN Quad (ICI); Orasol Blau GN (Ciba-Geigy); Savinyl Blau GLS (Sandoz); Luxol Blau MBSN (Morton-Thiokol); Sevron Blau SGMF (ICI); Basacid Blau 750 (BASF); Bernacid Rot, erhältlich von Berncolors, Poughkeepsie, N. Y.; Pontamine Brilliant Bond Blue; Berncolor A. Y. 34; Telon Fast Yellow 4GL-175; BASF Basacid Schwarz SE 0228; verschiedene Reaktivfarbstoffe, einschließlich schwarze Reaktivfarbstoffe, blaue Reaktivfarbstoffe, rote Reaktivfarbstoffe, gelbe Reaktivfarbstoffe und Mischungen davon.
Das Pigment kann sowohl schwarz, cyanfarben, magentafarben, gelb, rot, blau, grün, braun sein als auch Mischungen davon umfassen. Beispiele geeigneter Pigmente umfassen, sind aber nicht beschränkt auf verschiedene Ruße, wie Kanalruß, Ofenruß, Lampenruß, Raven® 5250, Raven® 5750, Raven® 3500 und andere ähnliche Rußprodukte, erhältlich von Columbia Company, Regal® 330, Black Pearl® L, Black Pearl® 1300 und andere ähnliche Rußprodukte, erhältlich von Cabot Company, Degussa-Ruße, wie Color Black®-Reihen, Special Black®-Reihen, Printtex®-Reihen und Derussol®- Rußdispersionen, erhältlich von Degussa Company, Levanyl®-Rußdispersionen von Bayer Co., Hostafine®-Reihen, wie Hostafine® Gelb GR (Pigment 13), Hostafine(r) Gelb (Pigment 83), Hostafine® Rot FRLL (Pigment Rot 9), Hostafine® Rubin F6B (Pigment 184), Hostafine® Blau 2G (Pigment Blau 15 : 3), Hostafine® Schwarz T (Pigment Schwarz 7), und Hostafine® Schwarz TS (Pigment Schwarz 7) als auch Novofil Schwarz BBO3-Rußdispersion, erhältlich von Hoechst Celanese Corporation, Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlich), Paliogen® Violett 5100 (BASF), Paliogen® Violett 5890 (BASF), Permanent Violett VT2645 (Paul Uhlich), Heliogen® Grün L8730 (BASF), Argyle Grün XP-111-S (Paul Uhlich), Brillant Grün Toner GR 0991 (Paul Uhlich), Hellogen® Blau L6900. L7020 (BASF), Hellogen Blau D6840, D7080 (BASF), Sudan® Blau OS (BASF), PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst), Irgalite Blau BCA (Ciba-Geigy), Paliogen® Blau 6470 (BASF), Sudan® III (Matheson, Coleman, Bell), Sudan II (Matheson, Coleman, Bell), Sudan® IV (Matheson, Coleman, Bell), Sudan Orange G (Aldrich), Sudan® Orange 220 (BASF), Paliogen® Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlich), Paliogen® Gelb 152, 1560 (BASF), Lithol Fast Yellow 0991 K (BASF), Paliotol Gelb 1840 (BASF), Novoperm Gelb FG 1 (Hoechst und Celanese), Permanent Gelb YE 0305 (Paul Uhlich), Lumogen Gelb D0790 (BASF), Suco-Gelb L1250 (BASF), Suco- Gelb D1355 (BASF), Hostaperm® Pink E (Hoechst und Celanese), Fanal® Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Lithol Scharlach D3700 (BASF), Toluidin Rot (Aldrich Chemical Co.), Scharlach für Thermoplast NSD PS PA (Ugine Kuhlmann of Canada), E. D. Toluidin Rot (Aldrich), Lithol Rubin Toner (Paul Uhlich), Lithol Scharlach 4440 (BASF), Bon Red C (Dominion Color Company), Royal Brillant Rot RD-8192 (Paul Uhlich), Oracet Rosa RF (Ciba-Geigy), Paliogen® Rot 3871 K (BASF), Paliogen® Rot 3340 (BASF), Lithol Fast Scarlet L4300 (BASF) und ihre Mischungen davon. Andere geeignete Pigmente können ebenfalls verwendet werden.
Die bevorzugten Pigmente für die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung sind nicht toxisch und sind negative Materialien im AMES-Test, die aus Sicherheitsgründen nicht mutagene und nicht krebserregende Pigmente umfassen. Es ist z. B. erwünscht, Pigmente, einschließlich von Rußen und Farbpigmenten zu haben, die eine sehr niedrige Konzentration an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen haben, die als krebserregend oder mutagen bekannt sind. Zur Erläuterung werden Nitropyren, Pyren, Tetracen, Pentacen und andere polyaromatische Kohlenwasserstoffe in zahlreichen handelsüblichen Rußen und Farbpigmenten bei einer Konzentration von größer als 5 Teilen pro Million als toxisch angesehen. Es ist somit erwünscht, die Menge an solchen toxischen, polyaromatischen Kohlenwasserstoffen in den Pigmenten auf weniger als 5 Teile pro Million für die Herstellung von nicht toxischen Tintenstrahltinten zu begrenzen. Zahlreiche handelsübliche Ruße und gefärbte Pigmente haben eine Konzentration an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen, die 5 Teile pro Million übersteigt, und daher werden die von solchen Pigmenten abgeleiteten Tinten allgemein als toxisch oder als den AMES- Test nicht bestehend angesehen. Zahlreiche nicht toxische Ruße und Farbpigmente einschließlich Regal® 330, Black Pearl® 1300, Black Pearls®, L. Raven® 5250, Raven® 5750, Vulcan® XC-7, Hostapem® Rosa E, Hostaperm® Blau (ein Phthalocyaninderivat) und andere Pigmente werden jedoch allgemein in Tonern und anderen Bildherstellungsanwendungen verwendet. Diese Ruße und Farbpigmente haben gewöhnlich einen Gehalt an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen von weniger als 5 Teilen pro Million. Sie reagieren in dem AMES-Test (einem Test auf Mutagenität) nicht positiv und werden als relativ sicher in Toner- und in Tintenstrahltinten-Anwendungen angesehen.
Vorzugsweise ist die Pigmentteilchengröße von Tintenstrahltinten dieser Erfindung so gering wie möglich, um eine stabile, kolloidale Suspension der Teilchen in dem flüssigen Bindemittel mit guter Farbfestigkeit zu ermöglichen, und um das Verstopfen der Tintenkanäle oder Düsenöffnungen zu verhindern, wenn die Tinte in einem Wärmetintenstrahldrucker verwendet wird. Bevorzugte mittlere Teilchengrößen betragen allgemein 0,001 bis 3 Mikrometer, obwohl in Ausführungsformen die Teilchengröße außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Eine bevorzugtere mittlere Pigmentteilchengrößen in den Tinten dieser Erfindung umfasst Teilchen mit mindestens 50% der Teilchen unter 0,3 Mikrometer, wobei keine Teilchen größer sind als 3,0 Mikrometer (gemessen mit einem Hodaka CAPA 700 Teilchengrößenanalysator). Bevorzugter umfasst die Teilchengröße Teilchen mit wenigstens 70% der Teilchen unter 0,3 Mikrometer, wobei keine Teilchen größer sind als 1,0-1,2 Mikrometer, obwohl die mittlere Teilchengröße außerhalb dieses Bereiches liegen kann.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Pigment in der Tinte mit einem oder mehreren Dispergiermitteln dispergiert werden. Die Dispergiermittel können anionische, kationische oder nicht ionische Typen sein. Einige der bevorzugten Dispergiermittel sind ionische Dispergiermittel, die sowohl ionische (hydrophiler Typ, der zur Ionisation in Wasser befähigt ist) und hydrophobe (Affinität für Pigmente) Teile haben. Geeignete Dispergiermittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf anionische Dispergiermittel, wie Polymere und Copolymere von Styrolsulfonatsalzen (wie Na+, Li+, K+, Cs+, Rb+, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) oder Naphthalinsulfonatsalze (wie Na+, Li+, K+, Cs+, Rb+, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen), unsubstituierte und substituierte (z. B. Alkyl, Alkoxy, substituierte Naphthalinderivate) Naphthalinsulfonatsalze (wie Na+, Li+, K+, Cs+; Rb+, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) und ein Aldehydderivat (wie unsubstituierte Alkylaldehydderivate, einschließlich Formaldehyd, Acetaldehyd, Propylaldehyd), Acrylsäuresalze, Methacrylsäuresalze, Maleinsäuresalze und Mischungen davon. Sie können entweder in fester Form oder als wässrige Lösungen vorliegen. Beispiele solcher Dispergiermittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Handelsprodukte, wie Versa® 4, Versa® 7, Versa® 77 (National Starch and Chemical Co.); Lomar® D (Diamond Shamrock Chemicals Co.); Daxad® 19, Daxad® K (W. R. Grace Co.); Tamol® SN (Rohm & Haas). Einige bevorzugte Dispergiermittel umfassen sowohl Naphthalinsulfonatsalze, insbesondere ein Kondensationsprodukt von Naphthalinsulfonsäure oder ihren Salzen (wie Na+, Li+, K+, Cs+, Rb+, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) und Formaldehyd als auch Copolymere von verschiedenen Acrylsäuresalzen oder Methacrylsäuresalzen. Es können auch nicht ionische Dispergiermittel oder oberflächenaktive Mittel in Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie ethoxylierte Monoalkyl- oder Dialkylphenole, einschließlich den Igepal® CA- und CO-Reihenmaterialien (Rhone- Poulenc Co.), den Briji®-Reihenmaterialien (ICI Americas, Inc.) und den Triton®-Reihenmaterialien (Union Carbide Company). Diese nicht ionischen oberflächenaktiven Mittel oder Dispergiermittel können allein oder in Kombination mit den vorstehend genannten anionischen und kationischen Dispergiermitteln verwendet werden.
Das Verhältnis von Pigment zu dem bzw. den vorstehend genannten Pigment-Dispergiermittel(n) liegt im Bereich von 1/0,01 bis 1/3, vorzugsweise von 1/0,1 bis 1/2 und am bevorzugtesten von 1/0,15 bis 1/1,5, obwohl es außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Das Verhältnis des Naphthalinsubstituenten zu Aldehyd (z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd) in dem vorstehend genannten anionischen Dispergiermittel-Kondensationsprodukt beträgt allgemein etwa 1 : 1, obwohl dieses Verhältnis in Abhängigkeit von der Stöchiometrie des Einsatzmaterials und der Reaktionsbedingung verschieden sein und rasch eingestellt werden kann, um ein Dispergiermittel mit einem erwünschten Molekulargewicht und dem erwünschten Verhältnis des Naphthalinsubstituenten zu Aldehyd zu erhalten. Der Rest des Dispergiermittels kann aktive Bestandteile, wie Wasser, Cösungsmittel oder Feuchthaltemittel, umfassen. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Dispergiermittels beträgt allgemein weniger als 20000, vorzugsweise weniger als 13000 und weiter vorzugsweise weniger als 10000. Die Pigmentdispersion sollte genug Dispergiermittel enthalten, um die Pigmentteilchendispersion zu stabilisieren, aber nicht so stark, dass die Eigenschaften der Dispersion, wie Viskosität, Stabilität und optische Dichte, nachteilig beeinflusst werden.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls einen wasserlöslichen oder mischbaren Mikrowellenkuppler zusätzlich zu den vorstehend genannten Hydroxyamidderivaten und ihren Isomeren enthalten, die auch wirksam mit der Mikrowelle gekuppelt werden können. Die Mikrowellenkuppler können aus jedem der bekannten Mikrowellenkuppler ausgewählt werden und können ein organisches oder anorganisches Salz oder ein nicht ionisches Mikrowellenkupplungsmittel sein, das die rasche Trocknung einer Tinte durch eine Mikrowellenheizvorrichtung erlaubt. Beispiele solcher Salze umfassen, sind aber nicht beschränkt auf sowohl einwertige Ammoniumsalze und Metallsalze, einschließlich Ammoniumbromid, Ammoniumchlorid, Ammoniumiodid, Ammoniumformiat, Ammoniumacetat, Ammoniumpropionat, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumbromid, Kaliumbromid, als auch verschiedene mehrwertige Metallsalze (z. B. Ca++, Zn++, Mg++, Fe+++, Mn++, Al+++, Ce++++) von organischen und anorganischen Säuren.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls ein Ausstoßhilfsmittel enthalten, wie Polyethylenoxid oder ein stabilisiertes Pigmentteilchen mit einer Konzentration von weniger als 0,1 Gew.-% des Gesamttintengewichts, wie in US-A- 5,531,818 beschrieben. Das Polyethylenoxid-Ausstoßhilfsmittel ist bevorzugt eine Verbindung mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von etwa 18500. Das Ausstoßhilfsmittel ermöglicht einen glatten Ausstoß oder den Ausstoß mit geringeren Schwankungen und guter Blasenbildung mit einer großen Tropfenmasse und hoher Tintengeschwindigkeit.
Andere erwünschte chemische Additive umfassen oberflächenaktive Mittel, wasserlösliche Polymere, pH-Puffer, Biozide, Chelat bildende Mittel (z. B. EDTA), Antirollmittel und Mittel gegen das Welligwerden, Mittel gegen das Verlaufen von Farben ineinander, und andere optionale Additive können gegebenenfalls ebenfalls in den Tinten dieser Erfindung verwendet werden. Solche Additive können allgemein zu Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung in bekannten Mengen für ihren bekannten Zweck zugesetzt werden.
Oberflächenaktive Mittel oder Netzmittel können zu den Tintenstrahltinten zugesetzt werden. Diese Zusätze können vom anionischen, kationischen und nicht ionischen Typ sein. Geeignete oberflächenaktive Mittel und Netzmittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Tamol SN®, Tamol LG® und die Materialien der Triton®-Reihen (Rohm und Haas Co.); die Materialien der Marasperse®-Reihen; die Materialien der Igepal®-Reihen (Rhone-Poulenc Co., früher von GAF Co.); die Materialien der Briji®-Reihen, einschließlich Briji® 30, Briji® 35, Briji® 52, Briji® 56, Briji® 58, Briji® 72, Briji® 76, Briji® 78, Briji® 92, Briji® 96 und Briji® 98; die Materialien der Surfynol®-Reihen (Air Product Co.); die Materialien der Tergitol®-Reihen und die Materialien der Duponol®-Reihen (E. I. Du Pont de Nemours & Co.); Emulphor® ON 870 und ON 877 (GAF); und verschiedene andere im Handel erhältliche oberflächenaktive Mittel. Diese oberflächenaktiven Mittel und Netzmittel können in den Tinten in wirksamen Mengen vorhanden sein, allgemein von 0,0001 bis 10 Gew.-% des Gesamttintengewichts und vorzugsweise von 0,001 bis 10 Gew.-% des gesamten Tintengewichts und weiter vorzugsweise von 0,001 bis 5 Gew.-% des gesamten Tintengewichts, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Polymere chemische Zusätze können ebenfalls zu den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung zugesetzt werden, um die Viskosität der Tinte einzustellen. Geeignete polymere Zusätze umfassen, sind aber nicht beschränkt auf wasserlösliche Polymere und Copolymere, wie Gummi arabicum, Polyacrylatsalze, Polymethacrylatsalze, Polyvinylalkohole, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylpyrrolidinon, Polyvinylether, Stärke, Polysaccharide, Polyethylenimine, die, oder die nicht mit Ethylenoxid und Propylenoxid derivatisiert sind, einschließlich der Discole®-Reihen (DKS International); die Jeffamine®-Reihen (Texaco). Polymere Zusätze können in den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung in Mengen von 0 bis 10 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 8 Gew.-% des Gesamttintengewichts und weiter vorzugsweise von 0,01 bis 5 Gew.-% des Gesamttintengewichts vorhanden sein, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Andere optionale chemische Zusätze (Tintenzusätze) für die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung umfassen Biozide, wie Dowicil® 150, 200 und 75, Benzoatsalze, Sorbatsalze, Proxcel® (erhältlich von ICI). Wenn sie verwendet werden, so sind solche Biozide allgemein in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 8 Gew.-% des Gesamttintengewichts und weiter vorzugsweise von 0,01 bis 4,0 Gew.-% des Gesamttintengewichts vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auch pH-Regulierungsmittel enthalten. Geeignete pH-Regulierungsmittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Säuren, Basen, Phosphatsalze, Carboxylatsalze, Sulftsalze und Aminsalze. Wenn sie verwendet werden, sind solche pH-Kontrollmittel allgemein in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% des Gesamttintengewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 5 Gew.-% des Gesamttintengewichts und weiter vorzugsweise von 0,01 bis 5 Gew.-% des Gesamttintengewichts vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Andere geeignete chemische Zusätze sind Chelat bildende Mittel, die umfassen, aber nicht beschränkt sind auf Ethylendiamin-N,N'-diessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Ethylendiamintriessigsäure und ihre Metallsalze einschließlich ihrer Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Calcium-, Zink- und Eisensalze. Sie sind in den Tinten in einer Konzentration von 0 bis 8 Gew.-% des Gesamttintengewichts enthalten.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auf einen geeigneten Träger in bildweiser Anordnung aufgebracht werden. Das Aufbringen der Tinte auf den Träger kann durch jedes geeignete Druckverfahren erfolgen, das mit Tinten auf Wasserbasis verträglich ist, wie Flexodruck, Stiftschreiber, Tintenstrahldrucken mit kontinuierlichem Strom, drop-on-demand-Tintenstrahldrucken (einschließlich piezoelektrischer, akustischer und Wärmetintenstrahlverfahren). Die Tintenstrahltinten dieser Erfindung können auf einen Druckträger entweder unter Anwendung von Wärme oder ohne Anwendung von Wärme gedruckt werden. Die Wärme kann selektiv auf einen Druckträger, wie ein Papier und ein durchsichtiges Material für das Tintenstrahldrucken, in jeder Stufe des Tintenstrahldruckverfahrens einschließlich sowohl vor, während und nach dem Drucken als auch durch Kombinationen davon, aufgebracht werden. Die Heizeinrichtungen können Strahlungsheizung, eine erhitzte Platte, eine erhitzte Walze, eine erhitzte Trommel, eine Mikrowellentrockungsvorrichtung, eine Heizlampe, Licht und heiße Luft sein. Der verwendete Druckträger kann jeder Träger sein, der mit Tinten auf Wasserbasis verträglich ist, einschließlich Normalpapiere, Kopierpapiere, wie Xerox®-Reihen 10 Papier, Xerox® 4024 Papier, handelsübliche Bondpapiere; beschichtete Papiere (oder spezielle Tintenstrahlpapiere einschließlich von mit Siliciumdioxid behandeltem Papier), wie diejenigen, die von Hewlett-Packard Co., Canon Co., Oji Paper Co. und Xerox Corporation erhältlich sind; transparente Materialien für das Tintenstrahldrucken, die für wässrige Tinten oder Tintenstrahldruckverfahren geeignet sind, einschließlich diejenigen von Artright Co., Hewlett-Packard Co., Canon Co. und Xerox Corporation.
Die Verwendung der Hydroxyamide, Mercaptoamide, Thioamide und Mercaptothioamide in Tintenstrahltinten haben viele Vorteile. Insbesondere können sie in wässrigen Tinten auf Farbstoffbasis und Pigmentbasis verwendet werden, um das Rollen des Papiers zu verringern; sie sind billig; sie sind mit zahlreichen bekannten Feuchthaltemitteln und Tintenstrahlbestandteilen und chemischen Zusätzen verträglich; sie sind rasch löslich oder mischbar in Wasser; sie haben hohe Siedepunkte und niedrige Dampfdrucke; und sie sind für Bildherstellungsverfahren geeignet, die Wärme- und Verzögerungstechniken verwenden. Die brauchbaren Tinten der vorliegenden Erfindung minimieren auch die Farbstoffkristallisation und den Pigmentniederschlag oder die Agglomeration und tragen somit zur Verringerung des Verstopfens oder Zusetzens von Tintenstrahldüsen bei. Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung besitzen eine ausgezeichnete Latenz. Die Tinten zeigen allgemein eine Latenz von zehn Sekunden oder mehr bei einer relativen Feuchte (RH) von 15%, wenn ein hoch auflösender Druckkopf (600 spi Druckkopf) verwendet wird.

Claims

1. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung, die für hoch auflösendes Tintenstrahldrucken geeignet ist, umfassend:

Wasser;

ein Färbemittel; und

ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Hydroxyamidderivat mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und wenigstens einer Amidgruppe; einem Mercaptoamidderivat mit wenigstens einer Mercaptolgruppe und wenigstens einer Amidgruppe; einem Hydroxythioamidderivat mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und wenigstens einer Thioamidgruppe; einem Mercaptothioamidderivat mit wenigstens einer Mercaptolgruppe und wenigstens einer Thioamidgruppe; einem Oxyalkylen-Reaktionsprodukt dieser Derivate; einem Thioalkylen-Reaktionsprodukt dieser Derivate; und Mischungen davon,

worin das Hydroxyamidderivat durch die folgende Formel wiedergegeben wird:

worin R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus cyclischem CnH2n-1, worin n 3 bis 40 ist, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, substituierten oder unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit Kohlenstoffatomen von 3 bis 20 Und OCnH2n+1, worin n 1 bis 40 ist;

R&sub1; unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus CmH2m+1, worin m 1 bis 40 ist, cyclischem CmH2m-1, worin m 3 bis 40 ist, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, Polyethylenglycoxyphenyl, Polypropylenglycoxyphenyl, Poly(ethylen-co-propylen)glycoxyphenyl und substituierten und unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen; und

X unabhängig ausgewählt ist aus H und CkH2k+1, worin k 0 bis 20 ist; P 2 bis 20 ist; W 1 bis 20 ist; Y 0 bis 40 ist; Z 0 bis 40 ist; und Z + Y 1 oder größer als 1 sein muss.

2. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung, die für hoch auflösendes Tintenstrahldrucken geeignet ist, umfassend:

Wasser;

ein Färbemittel; und

ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Hydroxyamidderivat; einem Mercaptoamidderivat mit wenigstens einer Mercaptolgruppe und wenigstens einer Amidgruppe; einem Hydroxythioamidderivat mit wenigstens einer Hydroxylgruppe und wenigstens einer Thioamidgruppe; einem Mercaptothioamidderivat mit wenigstens einer Mercaptolgruppe und wenigstens einer Thioamidgruppe; einem Oxyalkylen-Reaktionsprodukt dieser Derivate; einem Thioalkylen- Reaktionsprodukt dieser Derivate; und Mischungen davon;

worin das Hydroxyamidderivat wenigstens zwei Hydroxylgruppen und wenigstens eine Amidgruppe hat und durch die folgende Formel wiedergegeben wird:

worin R unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus cyclischem CnH2n-1, worin n 3 bis 40 ist, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, substituierten oder unsubstituierten aromatischen Gruppen und heterocyclischen Gruppen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen und OCnH2n+1, worin n 1 bis 40 ist; die Buchstaben J und X unabhängig ausgewählt sind aus H und CkH2k+1, und k 0 bis 20 ist; P und Q unabhängig ausgewählt sind aus 2 bis 20; U und W unabhängig ausgewählt sind aus 1 bis 20; V und Z unabhängig ausgewählt sind aus 0 bis 40; und E und Y unabhängig ausgewählt sind aus 0 bis 40; Z+Y wenigstens 1 oder größer als 1 sein muss; V+E wenigstens 1 oder größer als 1 sein muss; und sämtliche Buchstaben P, Q, U, W, V, Z, E, Y, X und J unabhängig voneinander ausgewählt sind.

3. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin wenigstens ein Sauerstoffatom des Hydroxyamidderivats oder des Oxyalkylen- Reaktionsprodukts durch ein Schwefelatom ersetzt ist.

4. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin einen chemischen Zusatz enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Feuchthaltemitteln, oberflächenaktiven Mitteln, Penetriermitteln, Pigment-Dispergiermitteln, Bioziden, pH-Puffern, einwertigen Ammonium- oder Metallsalzen, mehrwertigen Metallsalzen, Antirollmitteln und Mitteln zur Vermeidung des Welligwerdens; Mitteln zur Verhinderung des Verlaufens von Farben ineinander, Blasenkembildungsmitteln und Chelat bildenden Mitteln.

5. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, worin die Feuchthaltemittel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Betainen; Harnstoff; Glycolderivaten; Diolen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen mit zwei Hydroxylgruppen; Triolen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen mit 3 Hydroxylgruppen; Tetraolen mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen mit vier Hydroxylgruppen; Alkylenoxid- oder Alkylensulfid- Reaktionsprodukten der vorstehend genannten Feuchthaltemittel; Thioderivaten der vorstehenden Feuchthaltemittel einschließlich Alkylthiolderivaten, Thioglycolderivaten, einschließlich Thiodiethylenglycol und Polythioglycolderivaten; und Mischungen davon.

6. Eine Tintenstrahltinten-Zusammensetzung gemäß Anspruch 4 oder 5, worin die Pigment-Dispergiermittel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus nicht ionischen, kationischen und anionischen Dispergiermitteln, und worin die anionischen Dispergiermittel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polymeren und Copolymeren von Naphthalinsulfonatsalzen und einem Aldehyd, Polystyrolsulfonatsalzen, Copolymeren von Maleinsäuresalzen, Copolymeren, die Methacryl- oder Acrylsäuresalze umfassen; und Mischungen davon.

7. Verwendung einer Tintenstrahltinten-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Tintenstrahldruckverfahren.