DE69829790T2

DE69829790T2 - Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Tinte für den Tintenstrahldruck

Info

Publication number: DE69829790T2
Application number: DE69829790T
Authority: DE
Inventors: Takehiro Wakayama-shi Tsutsumi; Koji Wakayama-shi Azuma; Michitaka Wakayama-shi Sawada
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: DE69829790D1; EP0857766B1; US5998501A; EP0857766A1

Description

[Technisches Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht]
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Tinte, die einer erhöhte Druckdichte der Druckstoffe ergeben kann und eine ausgezeichnete Fixierbarkeit des zu druckenden Materials und Wasserresistenz aufweist. Mehr spezifisch betrifft sie ein Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte für den Tintenstrahldruck, die eine weiter verbesserte Wasserresistenz aufweist und das Anbrennen an einen Druckerkopf verhindern kann.
[Stand der Technik]
Ein Tintenstrahldrucksystem ist ein Drucksystem, das das Herausschleudern von Tintentröpfchen durch eine sehr feine Düse direkt auf ein Druckmaterial und das anschließende Fixieren darauf unter Erhalt von Buchstaben oder Bildern umfaßt. Als Tintenstrahlsysteme werden in großem Umfang ein piezoelektrisches System unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes für einen Druckkopf und ein Wärmestrahlsystem unter Verwendung eines Wärmegerätes aus einem wärmeresistenten Element verwendet. Bei den für diese Systeme zu verwendenden Tinten ist es Praxis, wasserlösliche Farbstoffe zu verwenden, um das Verstopfen der Düsen zu verhindern. Obwohl das Verstopfen der Düsen mit Tinten nahezu vollständig durch Verwendung dieser wasserlöslichen Farbstoffe verhindert werden kann, treten einige Probleme auf, daß die Tinte eine geringe Wasserlöslichkeit aufweist und insbesondere bei dem Wärmestrahlsystem werden die Farbstoffe durch die übermäßige Wärme an dem Druckerkopf oxidiert, und somit können die Tinten an den Druckerkopf anvulkanisieren.
Zur Verbesserung der Wasserresistenz der Tinten für den Tintenstrahldruck wurde vorgeschlagen, Pigmente als Tinten (JP-A 4-28776, 4-189876, 4-359071 und 4-359072), nichtwäßrige Lösungsmittel (JP-A 4-261478), Farbstoffe mit ausgezeichneter Wasserresistenz (US-Patent 4,963,189) usw. zu verwenden.
Jedoch wird befürchtet, daß die Verwendung von Pigmenten als Tinten zu Problemen wie einer Verminderung beim Chroma der Druckstoffe und Verstopfung der Düsen führt. In diesem Fall sind diese Tinten weiterhin unzureichend bezüglich der Fixierfähigkeit mit den zu bedruckenden Materialien wie Papier und OHP-Blättern, was die Fähigkeit der Druckstoffe verschlechtert, die Aufzeichnungen zu bewahren. Keines der anderen bisher vorgeschlagenen Verfahren kann irgendeine Tinte ergeben, die die Bedürfnisse für die Wasserresistenz und Fixierfähigkeit erfüllt.
Weiterhin offenbart JP-A-55-18412 die Mischung aus einem Latex mit einer Tinte, um so die Wasserresistenz zu verbessern, während JP-A 62-95366, die US-A 4,692,188 entspricht, die Verwendung einer Tinte vorschlägt, worin ein öliger Farbstoff in ein Polymer mit der Verwendung eines Tensides, etc. eingefügt ist, obwohl darin kein Polymer, das eine Salzbildungs-Gruppe aufweist, offenbart ist.
Wenn ein Latex verwendet wird, treten einige Probleme wie starkes Anbrennen am Druckerkopf und Verstopfen der Düsen auf. Wenn der Farbstoff in ein Polymer mit der Verwendung eines Tensides eingefügt wird, hat das Polymer eine große Teilchengröße und somit hat die Dispersion eine unzureichende Stabilität. In diesem Fall wird der Farbstoff weiterhin in die Polymerteilchen nur mit einem geringen Verhältnis eingefügt, was es schwierig macht, eine zufriedenstellende Druckdichte zu erzielen. Das heißt, dieses Verfahren führt nicht zu einer Tinte, die die Bedürfnisse zur Verhinderung des Anbrennens, der Stabilität und Druckdichte erfüllt.
[Offenbarung der Erfindung]
Demzufolge ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte für den Tintenstrahldruck anzugeben, die eine erhöhte Druckdichte der Druckstoffe ergeben kann, eine verbesserte Fixierbarkeit mit dem zu bedruckenden Material, verbesserte Wasserresistenz und verbesserte Lagerungsstabilität aufweist und durch die ein Anbrennen an einen Druckerkopf kaum auftritt.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, haben diese Erfinder intensive Untersuchungen durchgeführt und als Ergebnis festgestellt, daß eine Tinte mit einer wäßrigen Dispersion aus Polymerteilchen, erhalten durch ein spezifisches Verfahren, worin ein hydrophober Farbstoff enthalten ist, eine ausreichende Druckdichte, verbesserte Wasserresistenz erzielt und das Anbrennen an einen Druckerkopf unterdrücken kann, wodurch diese Erfindung vollendet wurde.
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte für den Tintenstrahldruck, umfassend die Schritte: Lösen eines Polymers mit einer salzbildenden Gruppe und eines hydrophoben Farbstoffes in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel mit einer Löslichkeit in Wasser von 3 Gew.-% oder weniger, wobei eine Lösung erhalten wird, Zugabe von Wasser und eines Neutralisationsmittels zu der Lösung, wobei die salzbildende Gruppe des Polymers ionisiert wird, Emulgieren der resultierenden Mischung und Entfernen des Lösungsmittels von der Emulsion, wobei eine wäßrige Dispersion von Polymerteilchen erhalten wird, die den Farbstoff enthalten.
Ein bevorzugtes Beispiels des Polymers mit der salzbildenden Gruppe ist ein Vinylpolymer, das durch Copolymerisieren mindestens eines Monomers (a), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem durch die folgende Formel (1) dargestellten Silicon-Makromer, einem Acrylamid-Monomer und einem Methacrylamid-Monomer, mit Ausnahme solcher, die salzbildende Gruppen aufweisen, mit einem polymerisierbaren ungesättigten Monomer mit einer salzbildenden Gruppe (b) und einem Monomer (c), welches mit den oben erwähnten Monomeren copolymerisierbar ist, erhalten wird: X(Y)_nSi(R)_3-m(Z)_m (1)wobei X eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe darstellt; Y eine zweiwertige Bindungs-Gruppe darstellt; die Vielzahl an R gleich oder verschieden sein kann und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-Gruppe, Ethyl-Gruppe, Aryl-Gruppe oder Alkoxy-Gruppe sind; Z eine einwertige Siloxanpolymer-Gruppe mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von mindestens 500 darstellt; n 0 oder 1 ist; und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
Es ist bevorzugt, daß die salzbildende Gruppe -COOH ist.
Das Verfahren dieser Erfindung beinhaltet manchmal den zusätzlichen Schritt der Zugabe eines Tensides zusammen mit Wasser und einem Neutralisationsmittel.
Mit anderen Worten gibt diese Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte für den Tintenstrahldruck an, gekennzeichnet durch Auflösen eines Polymers mit einer salzbildenden Gruppe und eines hydrophoben Polymers in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel, Zugabe von Wasser und einem Neutralisationsmittel wahlweise zusammen mit einem Tensid zu der erhaltenen Lösung, um hierdurch die salzbildende Gruppe in dem Polymer zu ionisieren, anschließendes Emulgieren der somit erhaltenen Mischung und Entfernen des Lösungsmittels von der Emulsion, unter Erhalt einer Tinte mit einer wäßrigen Dispersion aus den Polymerteilchen, in die der Farbstoff eingefügt ist.
[Detaillierte Beschreibung der Erfindung]
Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung detailliert beschrieben.
Als Polymer mit salzbildender Gruppe, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist es bevorzugt, ein Vinyl-Polymer zu verwenden, erhalten durch Copolymerisation von zumindest einem Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Silcon-Makromer mit der Formel (1), einem Acrylamid-Monomer und Methacrylamid-Monomer, ausschließlich solchen mit salzbildenden Gruppe, mit einem polymerisierbaren ungesättigten Monomer mit salzbildender Gruppe und einem Monomer, das mit den erwähnten Monomeren copolymerisierbar ist, in der Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators.
In dem Silicon-Makromer mit der Formel (1) bedeutet X eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe und bestimmte Beispiele davon umfassen CH₂=CH- und CH₂=C(CH₃)- und Y bedeutet eine bivalente Binde-Gruppe. Besondere Beispiele davon umfassen -COO-, -COOC_bH_2b (worin b eine Zahl von 1 bis 5 ist) und eine Phenylen-Gruppe, und -COOC₃H₆ ist hierfür bevorzugt. R bedeutet ein Wasserstoffatom, Methyl- oder Ethyl-Gruppe, Aryl-Gruppe wie Phenyl-Gruppe oder Alkoxy-Gruppe wie Methoxy-Gruppe, von denen eine Methyl-Gruppe bevorzugt ist. Z bedeutet eine monovalente Siloxanpolymer-Gruppe mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von wenigstens 500, bevorzugt ein monovalentes Dimethylsiloxan-Polymer mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 800 bis 5000. n ist 0 oder 1, bevorzugt 1. m ist eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1.
Beispiele dieser Silicon-Makromere umfassen Verbindungen mit den folgenden Formeln (1-1) bis 1-4).
worin R' ein Wasserstoffatom oder eine Methyl-Gruppe ist, die Gruppen R gleich oder verschieden sein können und jeweils die Bedeutung wie oben definiert haben, E eine Gruppe der folgenden Formel ist:
und a eine Zahl von 5 bis 65 ist.
Unter diesen Verbindungen sind solche mit der Formel (1-1) bevorzugt. Insbesondere ist ein Silicon-Makromer FM-0711 (hergestellt von Chisso Corp.) mit der Struktur mit der Formel (1-1-1) bevorzugt.
worin a' eine Zahl ist, die ein Molekulargewicht im Zahlenmittel von 1000 ergeben kann.
Beispiele der Acrylamid- oder Methacrylamid-Monomere [nachfolgend als (Meth)acrylamid-Monomere bezeichnet] ohne salzbildende Gruppe, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Acrylamid-Monomere wie Acrylamid, N-(1,1-Dimethyl-3-oxobutyl)acrylamid(diacetonacrylamid), N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Diethylacrylamid, N,N-Diisopropylacrylamid, N,N-Dibutyacrylamid, N,N-Diphenylacrylamid, N-t-Butylacrylamid, N-t-Hexylacrylamid, N-t-Octylacrylamid, N-(1-Methylundecyl)acrylamid, N-Isobornylacrylamid, N-Norbornylacrylamid, N-Adamantylacrylamid, N-Benzylacrylamid, N-(4-Methylphenyl)methacrylamid, N-Diphenylacrylamid, Phthalimidomethylacrylamid, Acrylamidohydroxyessigsäure, 3-Acrylamido-3-methylbutansäure, 10-Acrylamidoundecylsäure, N-(2,2,2-Trichlor-1-hydroxy)ethylacrylamid, N-(1,1,3,5-Tetramethyl)oxtylacrylamid, N-(1,5-Dimethyl-1-ethyl)hexylacrylamid, N-Isopropylacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Cyclohexylacrylamid, N-(1,1,3-Trimethyl)butylacrylamid und Methacrylamid-Monomere wie Methacrylamid, N-(1,1-Dimethyl-3-oxobutyl)methacrylamid, N,N-Dimethylmethacrylamid, N,N-Diethylmethacrylamid, N,N-Diisopropylmethacrylamid, N,N-Dibutylmethacrylamid, N,N-Diphenylmethacrylamid, N-t-Butylmethacrylamid, N-t-Hexylmethacrylamid, N-t-Octylmethacrylamid, N-(1-Methylundecyl)methacrylamid, N-Isobornylmethacrylamid, N-Norbornylmethacrylamid, N-Adamantylmethacrylamid, N-Benzylmethacrylamid, N-(4-Methylphenyl)methylmethacrylamid, N-Diphenylmethacrylamid, Phthalimidomethylmethacrylamid, Methacrylamidohydroxyessigsäure, 3-Methacrylamido-3-methylbutansäure, 10-Methacrylamidoundecylsäure, N-(2,2,2-Trichlor-1-hydroxy)ethylmethacrylamid, N-(1,1,3,5-Tetramethyl)octylmethacrylamid, (N-(1,5-Dimethyl-1-ethyl)hexylmethacrylamid, N-Isopropylmethacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-Cyclohexylmethacrylamid und N-(1,1,3-Trimethyl)butylmethacrylamid, obwohl diese Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Beispiele des polymerisierbaren ungesättigten Monomers mit der salzbildenden Gruppe, das erfindungsgemäß verwendet wird, umfassen kationische Monomere wie ungesättigte tertiäre aminhaltige Monomere und ungesättigte ammoniumsalzhaltige Monomere. Besondere Beispiele davon umfassen Monovinylpyridine wie Vinylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin und 2-Ethyl-5-vinylpyridin; Styrole mit Dialkylamino-Gruppen wie N,N-Dimethylaminostyrol und N,N-Dimethylaminomethylstyrol; Ester mit Dialkylamino-Gruppen von Acryl- oder Methacrylsäure wie N,N-Dimethylaminoethylacrylat, N,N-Dimethylamoniethylmethacrylat, N,N-Dimethylaminopropylacrylat und N,N-Diethylaminopropylmethacrylat; Vinylether mit Dialkylamino-Gruppen wie 2-Dimethylaminoethylvinylether; Acrylamide oder Methacrylamide mit Dialkylamino-Gruppen wie N-(N',N'-Dimethylaminoethyl)acrylamid, N-(N',N'-Dimethylaminoethyl)methacrylamid, N-(N',N'-Diethylaminoethyl)acrylamid, N-(N',N'- Diethylaminoethyl)methacrylamid, N-(N',N'-Dimethylaminopropyl)acrylamid, N-(N',N-Dimethylaminopropyl)methacrylamid, N-(N',N'-diethylaminopropyl)acrylamid und N-(N',N'-Diethylaminopropyl)methacrylamid; und Verbindungen, die mit bekannten Quaternisierungsmitteln wie C_1-4-Alkylhalogeniden quaternisiert sind. Beispiele der anionischen Monomere umfassen ungesättigte Carbonsäure-Monomere, ungesättigte Sulfonsäure-Monomere und ungesättigte Phosphorsäure-Monomere. Besondere Beispiele davon umfassen ungesättigte Carbonsäure-Monomere wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, 2-Methacryloyloxymethylsuccinsäure und Anhydride und Salze davon; ungesättigte Sulfonsäure-Monomere wie Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 3-Sulfopropyl(meth)acrylat, Bis(3-sulfopropyl)itaconat und Salze davon, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylsäuremonosulfat und ungesättigte Phosphorsäure-Monomere wie Vinylphosphonsäure, Vinylphosphat, Bis(methacryloxyethyl)phosphat, Diphenyl-2-methacryloyloxyethylphosphat, Dibutyl-2-acryloyloxyethylphosphat und Dioctyl-2-(meth)acryloyloxyethylphospht.
Beispiele der Monomeren, die mit den erwähnten Monomeren gemäß dieser Erfindung copolymerisierbar sind, umfassen Acrylate wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Amylacrylat, Isoamylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat, Decylacrylat und Dodecylacrylat; Methacrylate wie Methylmethacrylat, Ettylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Amylmethacrylat, Isoamylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Decylmethacrylat und Dodecylmethacrylat; Styrol-Monomere wie Styrol, Vinyltoluol, 2-Methylstyrol und Chlorstyrol; Hydroxyl- Gruppen-haltige Acrylate und Methacrylate wie 2-Hydroxyethylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat und 3-Hydroxypropylmethacrylat; Vinyl-Makromere bestehend aus Vinyl-Polymeren mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe an einem Ende; Polyester-Makromere, bestehend aus Polyestern mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe an einem Ende; Polyurethan-Makromere, bestehend aus Polyurethanen mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe an einem Ende und Polyalkylether-Makromere, bestehend aus Polyalkylethern mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe an einem Ende.
Das erfindungsgemäß zu verwendende copolymerisierbare Monomer ist nicht auf die oben erwähnten beschränkt, und kommerziell erhältliche radikalisch copolymerisierbare Monomere sind ebenfalls verwendbar. Angesichts der Lagerungsstabilität der Dispersion ist es jedoch bevorzugt, eine der Verbindungen zu verwenden, ausgewählt aus solchen mit den Formeln (2-1) bis (2-4) oder eine Kombination von zwei oder mehreren von diesen.
worin x und y Zahlen sind, die ein Verhältnis von x/y von 6/4 bis 10/0 und ein Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 1000 bis 10 000 geben können.
worin p, q und r Zahlen sind, die ein Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 500 bis 10 000 geben können.
Als Verbindungen mit den obigen Formeln (2-1) bis (2-4) können ebenfalls kommerziell erhältliche verwendet werden. Beispiele dieser Verbindungen umfassen Styrol und/oder Acrylnitril-Copolymermakromere mit einer Methacryloyloxy-Gruppe an einem Ende (AN-6 und AS-6 hergestellt von Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd.), ein Methylmethacrylat-Makromer mit einer Methacryloyloxy-Gruppe an einem Ende (AA-6 hergestellt von Toa Gosei Chemical Industry, Co., Ltd.), Polyoxyethylen-Makromere mit einer Methacryloyloxy-Gruppe an einem Ende (NK Esters M-90 Gnew, M-40 Gnew und M-20 Gnew hergestellt von Shin-Nakamura Kagaku K. K.) und ein Polyester-Makromer mit einer Methacryloyloxy-Gruppe an einem Ende (FM4DS hergestellt von Daicel Chemical Industries, Ltd.).
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß das oben erwähnte Vinyl-Polymer durch Copolymerisation von 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf alle Monomere, von einem oder mehreren Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Silicon-Makromer mit der Formel (1) und (Meth)acrylamid-Monomeren, 3 bis 25 Gew.-%, bezogen auf alle Monomere, eines polymerisierbaren Monomers mit einer salzbildenden Gruppe und 35 bis 96 Gew.-%, bezogen auf alle Monomere, von anderen Monomeren erzeugt wird.
Erfindungsgemäß kann das Vinyl-Polymer durch Copolymerisation der oben erwähnten Monomeren durch bekannte Polymerisationsverfahren beispielsweise Massenpolymerisation, Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation erzeugt werden. Es ist besonders bevorzugt, das Vinyl-Polymer durch Lösungspolymerisation zu erzeugen. Als Lösungsmittel, das bei der Lösungspolymerisation verwendet wird, können allgemein bekannte organische Lösungsmittel verwendet werden, die durch aliphatische Alkohole wie Ethanol und Propanol, Ketone wie Aceton und Methylethylketon, Ester wie Ethylacetat und aromatische Lösungsmittel wie Benzol und Toluol veranschaulicht werden. Eines dieser organischen Lösungsmittel oder eine Mischung von zwei oder mehreren davon kann verwendet werden.
Als radikalischer Polymerisationsinitiator, der bei der erwähnten Polymerisation verwendet wird, werden bevorzugt verwendet: Azo-Verbindungen wie 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril), Dimethyl-2,2'-azobisbutyrat, 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril) und 1,1'-Azobis(1-cyclohexancarbonitril). Alternativ können organische Peroxide wie t-Butylperoctylat, Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxid und Dibenzoylperoxid verwendet werden. Ein solcher Initiator wird bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 2,0 mol%, mehr bevorzugt 0,01 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Monomermischung verwendet.
Weiterhin kann ein Kettenübertragungsmittel zur genannten Polymerisation gegeben werden. Besondere Beispiele des Kettenübertragungsmittels umfassen Mercaptane wie Octylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, t-Dodecylmercaptan, n-Hexadecylmercaptan, n-Tetradecylmercaptan und t-Tetradecylmercaptan; Xanthogendisulfide wie Dimethylxanthogendisulfid, Diethylxanthogendisulfid und Diisopropylxanthogendisulfid; Thiuramdisulfide wie Tetramethylthiuramdisulfide, Tetraethylthiuramdisulfid und Tetrabutylthiuramdisulfid; halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff und Ethylenbromid; Kohlenwasserstoffe wie Pentaphenylethan; Acrolein, Methacrolein, Allylalkohol, 2-Ethylhexylthioglycolat, Terpinolen, α-Terpinen, γ-Terpinen, Dipenten, α-Methylstyrol-Dimere (bevorzugt solche mit zumindest 50 Gew.-% 2,4-Diphenyl-4-methyl-1-penten); ungesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe wie 9,10-Dihydroanthracen, 1,4-Dihydronaphthalin, Inden und 1,4-Cyclohexadien; und ungesättigte heterocyclische Verbindungen wie Xanthen und 2,5-Dihydrofuran. Eine dieser Verbindungen oder eine Mischung zwei oder mehreren davon kann verwendet werden.
Die Polymerisation wird üblicherweise bei 30 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 80°C für 1 bis 10 Stunden durchgeführt, obwohl die Polymerisationsbedingungen angemessen in Abhängigkeit von dem radikalischen Polymerisationsinitiator, den Monomeren, Lösungsmitteln usw. ausgewählt werden kann. Die Polymerisation wird bevorzugt in einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoffgas durchgeführt.
Nach Vollendung der Polymerisation kann das somit erzeugte Copolymer von der Reaktionsmischung durch ein allgemein bekanntes Verfahren wie erneute Ausfällung oder Lösungsmittelentfernung isoliert werden. Das erhaltene Copolymer kann durch Entfernen der nicht-reagierten Monomere durch wiederholte erneute Ausfällung, Membrantrennung, Chromatographie, Extraktion, etc. gereinigt werden.
Angesichts der Verhinderung des Anbrennens an einen Druckerkopf, der Haltbarkeit der Tinte nach dem Druck und der Bildung einer Dispersion hat das somit erhaltene Vinyl-Polymer bevorzugt ein Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 3000 bis 80 000, bevorzugt 3000 bis 50 000.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß das erwähnte Vinyl-Polymer eine Tg, gemessen mit einem Differentialkalorimeter (DSC) von wenigstens 20°C, bei dem Tintenstrahldrucksystem unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes oder wenigstens 30°C bei dem Tintenstrahldrucksystem unter Verwendung der Wärmeenergie aufweist. Es ist besonders bevorzugt, daß die Tg im Bereich von 40 bis 150°C sowohl beim piezoelektrischen Element als auch den Wärmeenergiesystemen beträgt. Wenn das Vinyl-Polymer eine Tg unterhalb der unteren Grenz wie oben angegeben aufweist, tritt manchmal das Problem des Tintentransfers auf, wenn Papierblätter, die mit der wäßrigen Tinte dieser Erfindung bedruckt sind, übereinander gelegt werden.
Der erfindungsgemäß zu verwendende hydrophobe Farbstoff ist nicht besonders beschränkt, solange er in die Polymerteilchen mit der salzbildenden Gruppe, erhalten auf oben beschriebene Weise, eingefügt werden kann. Beispielsweise können ölige Farbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, direktziehende Farbstoffe, saure Farbstoffe und basische Farbstoffe verwendet werden. Insbesondere ist es bevorzugt, ölige Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe zu verwenden, die in die Polymerteilchen gut eingefügt werden können.
Bevorzugte Beispiele der öligen Farbstoffe umfassen C.I. Solvent Black 3, 7, 27, 29 und 34; C.I. Solvent Yellow 14, 16, 19, 29, 30, 56, 82, 93 und 162; C.I. Solvent Red 1, 3, 8, 18, 24, 27, 43, 49, 51, 72, 73, 109, 122, 132 und 218; C.I. Solvent Violet 3; C.I. Solvent Blue 2, 11, 25, 35 und 70; C.I. Solvent Green 3 und 7; und C.I. Solvent Orange 2, obwohl diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Besonders bevorzugte Beispiele davon umfassen C.I. Solvent Yellow 29 und 03 als gelbe Farbstoffe, C.I. Solvent Blue 70 als Cyan-Farbstoff, C.I. Solvent Red 18 und 49 als Magenta-Farbstoffe, C.I. Solvent Black 3 und Nigrosin-Farbstoffe als schwarze Farbstoffe. Kommerziell erhältliche Beispiele dieser Farbstoffe umfassen Nubian Black PC-0850, Oil Black HBB, Oil Black 860, Oil Yellow 129, Oil Yellow 105, Oil Pink 312, Oil Red 5B, Oil Scarlet 308, Vali Fast Flue 2606, Oil Blue BOS (hergestellt von Orient Co., Ltd.) Neopen Yellow 075, Neopen Magenta SE1378, Neopen Blue 808, Neopen Blue FF4012 und Neopen Cyan FF4238 (hergestellt von BASF).
Bevorzugte Beispiele der Dispersionsfarbstoffe umfassen CI Disperse Yellow 5, 42, 54, 64, 79, 82, 83, 93, 99, 100, 119, 122, 124, 126, 160, 184:1, 186, 198, 199, 201, 204, 224 und 237; C.I. Disperse Orange 13, 29, 31:1, 33, 49, 54, 55, 66, 73, 118, 119 und 163; C.I. Disperse Red 54, 60, 72, 73, 86, 88, 91, 92, 93, 111, 126, 127, 134, 135, 143, 145, 152, 153, 154, 159, 164, 167:1, 177, 181, 204, 206, 207, 221, 239, 240, 258, 277, 278, 283, 311, 323, 343, 348, 356 und 362; C.I. Disperse Violet 33; C.I. Disperse Blue 56, 60, 73, 87, 113, 128, 143, 148, 154, 158, 165, 165:1, 165:2, 176, 183, 185, 197, 198, 201, 214, 224, 225, 257, 266, 267, 287, 354, 358, 365 und 368; und C.I. Disperse Green 6:1 und 9, obwohl diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Es ist bevorzugt, daß der hydrophobe Farbstoff in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel bei einem Verhältnis von 2 g/l oder mehr, mehr bevorzugt 20 bis 500 g/l aufgelöst werden kann angesichts der Tatsache, daß er effizient innerhalb der Polymerteilchen mit der salzbildenden Gruppe bei dem Syntheseverfahren, das später beschrieben wird, eingefügt wird.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls möglich, daß verschiedene hydrophobe Stabilisatoren zusammen mit dem hydrophoben Farbstoff in dem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel aufgelöst sind, um hierdurch diese Stabilisatoren in das Polymer einzufügen. Als Stabilisatoren können beispielsweise UV-Absorber wie Salicylat, Benzophenon, Benzotriazol und Cyanoacrylat-Verbindungen; primäre Antioxidantien wie gehindertes Phenol und Amin-Verbindungen, sekundäre Antioxidantien wie Phosphor- und Schwefel-Verbindungen und UV-Stabilisatoren wie gehinderte Amin-Verbindungen verwendet werden, obwohl diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Erfindungsgemäß wird der Farbstoff innerhalb der Polymerteilchen mit der salzbildenden Gruppe auf folgende Weise enthalten. Zunächst wird das Polymer mit salzbildender Gruppe und der hydrophobe Farbstoff in dem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel aufgelöst. In diesem Schritt ist es angesichts des Erhalts einer sehr stabilen wäßrigen Dispersion bevorzugt, von 1 bis 30 Gew.-Teilen des Polymers mit salzbildender Gruppe und von 1 bis 60 Gew.-Teilen des hydrophoben Farbstoffes in 100 Gew.-Teilen des wasserunlöslichen organischen Lösungsmittels aufzulösen.
Als wasserunlösliches organisches Lösungsmittel, das erfindungsgemäß verwendet wird, werden solche mit einer Löslichkeit in Wasser von 3 Gew.-% oder weniger verwendet. Besondere Beispiele davon umfassen aromatische Lösungsmittel wie Benzol und Toluol; aliphatische Lösungsmittel wie Heptan, Hexan und Cyclohexan; und halogenierte aliphatische Lösungsmittel wie Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und 1,2-Dichlorethan. Wenn ein hydrophiles Lösungsmittel mit einer Löslichkeit in Wasser von mehr als 3 Gew.-% wie Methylethylketon oder Aceton verwendet wird, werden Kristalle des Farbstoffes beim Schritt der Emulgieren wie später beschrieben ausgefällt, was es schwierig macht, eine stabile Emulsion zu erhalten.
Dann werden ein Neutralisationsmittel und Wasser zur erwähnten Lösung des Polymers mit der salzbildenden Gruppe und dem hydrophoben Farbstoff in dem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel gegeben, um hierdurch die salzbildende Gruppe in dem Polymer zu ionisieren. Bei diesem Schritt können Tenside weiter zugegeben werden, falls erforderlich. Als Neutralisationsmittel können allgemein bekannte Säuren oder Basen in Abhängigkeit von der Art der Salzbildungs-Gruppe verwendet werden. Als Säuren können beispielsweise anorganische Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure oder organische Säuren wie Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Succinsäure und Glycolsäure verwendet werden. Als Base können beispielsweise tertiäre Amine wie Triethylamin, Triethylamin, Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin, Ammoniak, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet werden, obwohl diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Obwohl der Neutralisationsgrad nicht besonders beschränkt ist, ist es bevorzugt, die Neutralisation so zu bewirken, daß die erhaltene wäßrige Dispersion schwach basisch oder neutral wird.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, Wasser in einer Menge von 150 bis 1000 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des erwähnten wasserunlöslichen organischen Lösungsmittels zuzugeben.
Das erfindungsgemäß zugegebene Tensid ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können anionische Tenside wie solche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylbenzolsulfonaten, Alkylnaphthalinsulfonaten, Alkan- oder Olefinsulfonaten, Alkylsulfatsalzen, Polyoxyethylenalkyl- oder -arylethersulfatsalzen, Alkylphosphatsalzen, Alkyldiphenyletherdisulfonaten, Ethercarboxylaten, Alkylsulfosuccinaten, α-Sulfo-aliphatische Fettsäureester und Fettsäuresalzen, höheren Fettsäure/Aminosäurekondensten und Naphthenaten. Bevorzugte Beispiele von anionischen Tensiden umfassen Alkylbenzolsulfonate und Polyoxyethylenalkylethersulfate verwendet werden. Eines von diesen Tensiden oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon kann verwendet werden. Als kationische Tenside können beispielsweise aliphatische Aminsalze, quaternäre Ammoniumsalze, Sulfoniumsalze und Phosphoniumsalze verwendet werden. Eines dieser Tenside oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon kann verwendet werden. Als nichtionische Tenside können beispielsweise Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitfettsäureester, Glycerinfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Alkyl(poly)glycoside verwendet werden. Bevorzugte Beispiele der nichtionischen Tenside umfassen Polyoxyethylenalkylether. Eines von diesen Tensiden oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon kann verwendet werden.
Anschließend wird die Mischung, erhalten durch Ionisieren der salzbildenden Gruppe auf oben beschriebene Weise, emulgiert und das wasserunlösliche organische Lösungsmittel von der erhaltenen Emulsion zusammen mit einer bestimmten Menge an Wasser entfernt, unter Erhalt einer wäßrigen Dispersion der Polymerteilchen, worin der hydrophobe Farbstoff mit einer bestimmten Konzentration an Feststoffen eingefügt ist.
Erfindungsgemäß wird das Emulgieren bevorzugt in einem solchen Ausmaß durchgeführt, daß das wasserunlösliche organische Lösungsmittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 bis 0,5 μm dispergiert wird. Irgendein Emulgator kann erfindungsgemäß ohne Beschränkung verwendet werden, solange er eine Teilchengröße innerhalb des oben angegebenen Bereiches ergibt. Allgemein verwendete wie Ultraschallemulgator, Ultrahochdruckhomogenisator und Membranemulgator können verwendet werden. Bevorzugte Beispiele davon umfassen einen Mikrofluidizer (hergestellt von Microfluidizer), einen Nanomizer (hergestellt von Tokushu Kika Kogyo K. K.) und einen Ultraschallhomogenisator (hergestellt von Nippon Seiki Seisakusho).
Obwohl die Bedingungen zur Entfernung des wasserunlöslichen organischen Lösungsmittels nicht besonders erfindungsgemäß beschränkt sind, ist es bevorzugt, daß das wasserunlösliche organische Lösungsmittel bei 20 bis 100°C, bevorzugt 30 bis 60°C verdampft wird. wenn das wasserunlösliche organische Lösungsmittel nicht vollständig bei diesem Schritt entfernt wird, tritt manchmal das Problem auf, daß die Oberflächentension der Dispersion erniedrigt wird und die wäßrige Tinte für den Tintenstrahldruck stark verschmiert.
Die Teilchengröße der Polymerteilchen mit dem darin eingefügten hydrophoben Farbstoff liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,5 μm, mehr bevorzugt 0,02 bis 0,3 μm. wenn die Teilchengröße weniger als 0,01 μm ist, verschmiert die Tinte. Wenn die Teilchengröße 0,5 μm übersteigt, kann die Stabilität der Dispersion hierdurch beeinträchtigt werden. Somit ist es bevorzugt, daß die Teilchengröße innerhalb des oben angegebenen Bereiches fällt.
In der wäßrigen Dispersion der Polymerteilchen mit dem darin eingefügten hydrophoben Farbstoff gemäß dieser Erfindung ist der Gehalt des hydrophoben Farbstoffes bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 Gew.-%, mehr bevorzugt von 75 bis 150 Gew.-%, bezogen auf das Polymer mit salzbildender Gruppe. Die Einfügung des hydrophoben Farbstoffes kann beispielsweise durch die Abwesenheit von irgendwelchen unlöslichen Farbstoffkristallen in der stark gefärbten wäßrigen Phase der Tinte sichergestellt werden. Weiterhin sind die spektralen Charakteristiken der Tinte äquivalent zu solchen einer Lösung des gleichen Farbstoffes in einem organischen Lösungsmittel, was anzeigt, daß die Färbung durch den Farbstoff verursacht wird, der in der festen Polymerphase eingefügt ist.
In der wäßrigen Tinte, erhalten durch das erfindungsgemäße Verfahren, liegt der Gehalt der wäßrigen Dispersion der Polymerteilchen mit dem darin eingefügten hydrophoben Farbstoff bevorzugt im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, mehr bevorzugt 2 bis 15 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, ausgedrückt als Feststoff. Wenn der Feststoffgehalt weniger als 1 Gew.-% ist, kann nur eine unzureichende Druckdichte erzielt werden. Wenn er 30 Gew.-% übersteigt, verursacht die Verdampfung der Tinte an der Düsenspitze eine Verdickung oder Aggregation der Tinte insbesondere in einem Tintenstrahldrucker, was manchmal zum Verstopfen der Düse führt. Es ist daher bevorzugt, daß der Gehalt der wäßrigen Dispersion innerhalb des angegebenen Bereiches fällt.
Das Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte dieser Erfindung ist hinsichtlich folgender Punkte besser als die konventionell verwendeten Phasenumkehr-Emulgationsverfahren mit der Verwendung von selbstemulgierenden Harzen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein stark hydrophober Farbstoff verwendbar, der hydrophobe Farbstoff kann in einem Polymer mit einem sehr hohen Verhältnis eingefügt und der Säurewert des verwendeten Polymers auf einen niedrigen Wert eingestellt werden, unter Erhalt einer sehr stabilen Dispersion.
Nach Bildung einer wäßrigen Dispersion aus Polymerteilchen mit einem darin eingefügten hydrophoben Farbstoff durch das erwähnte Verfahren ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung einer wäßrigen Tinte verschiedene allgemein bekannte Additive, falls erforderlich, hinzuzufügen. Beispiele dieser Additive umfassen Benetzungsmittel wie mehrwertige Alkohole und Aminosäuren, Dispersionsmittel, Entschäumungsmittel wie Silicon-Verbindungen, Oberflächenspannungsregulatoren wie kationische, anionische und nichtionische Tenside, Schimmelresistenzmittel wie Chlormethylphenol und/oder Chelatisierungsmittel wie EDTA und Sauerstoffeinfangmittel wie Sulfite.
Beispiele der oben erwähnten Benetzungsmittel umfassen Glykole wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol und Polyethylenglykol; Glycerin; mehrwertige Alkoholether wie Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykoldibutylether, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Methylcarbitol, Ethylcarbitol, Butylcarbitol, Ethylcarbitolacetat, Diethylcarbitol, Triethylenglykolmonomethylether, Triethylenglykolmonoethylether und Propylenglykolmonomethylether; Acetate; Thioglykol; Stickstoff-haltige Verbindungen wie N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethylimidazolidinon, Triethanolamin, Formamid und Dimethylformamid; Dimethylsulfoxid; und Aminosäuren wie N-Methylglycin, Arginin und Glutaminsäure, obwohl diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Eines dieser Benetzungsmittel oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon kann verwendet werden. Obwohl der Gehalt des Benetzungsmittels nicht besonders beschränkt ist, ist es bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-% in der wäßrigen erfindungsgemäßen Tinte enthalten.
Die Dispersionsmittel sind nicht besonders beschränkt. Anionische, nichtionische oder kationische Dispersionsmittel können verwendet werden, solange die Stabilität der wäßrigen Dispersion des Polymers nicht verschlechtert wird.
Die Entschäumungsmittel sind nicht besonders beschränkt. Angesichts der Inhibition des Schäumens bei der Herstellung der Tinte und der Regulierung der Oberflächenspannung der Tinte ist es bevorzugt, Verbindungen mit der folgenden Formel (3) zu verwenden:
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ gleich oder verschieden sind und jeweils eine C_1-10-Alkyl- oder Aryl-Gruppe sind; R₅ und R₆ gleich oder verschieden sind und jeweils eine C_1-10-Alkyl- oder Aryl-Gruppe oder Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl- oder Epoxy-Gruppe sind; und b und b' gleich oder verschieden sind und jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 1000, bevorzugt 1 bis 1000 sind.
Beispiele der Verbindungen mit der obigen Formel (3) umfassen KF96, 66, 69, KS68, 604, 307A, 602, 603, KM73, 73A, 73E, 72, 72A, 72C, 72F, 82F, 70, 71, 75, 80, 83A, 85, 89, 90, 68-1F und 68-2F (hergestellt von Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.).
Obwohl der Gehalt des Entschäumungsmittels nicht besonders beschränkt ist, ist es bevorzugt in einer Menge von 0 bis 2,0 Gew.-% in der wäßrigen Tinte für den Tintenstrahldruck dieser Erfindung enthalten. Wenn der Gehalt des Entschäumungsmittels 2,0 Gew.-% übersteigt, kann das Schäumen inhibiert werden, aber eine Blasenbildung tritt in der Tinte beim Drucken auf, was manchmal die Druckqualitäten verschlechtert. Demzufolge ist es bevorzugt, daß der Gehalt des Entschäumungsmittels innerhalb des oben angegebenen Bereiches fällt.
Angesichts der Ausstrahlstabilität bei der Verwendung, insbesondere bei einem Tintenstrahldrucker ist es bevorzugt, daß die wäßrige Tinte, erhalten durch das erfindungsgemäße Verfahren, eine Viskosität bei 20°C von 0,5 bis 5 cp, mehr bevorzugt 1 bis 3 cp hat.
Angesichts des Eindringens in das zu bedruckende Material ist es bevorzugt, daß die wäßrige Tinte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, eine Oberflächenspannung bei 20°C von 25 bis 50 dyn/cm, mehr bevorzugt 30 bis 45 dyn/cm hat.
Die wäßrige Tinte für den Tintenstrahldruck, erhalten durch das erfindungsgemäße Verfahren, hat eine ausgezeichnete Wasserresistenz und kann ein Anbrennen an einem Druckerkopf verhindern.
[Beispiele]
Zur weiteren Erläuterung dieser Beispiele und nicht zur Beschränkung werden die folgenden Beispiele angegeben.
Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Teile und Prozentangaben in den folgenden Beispielen auf das Gewicht.
Beispiele 1 und 2
In einen mit einem Rührer, Rückflußkondensator, Tropftrichter, Thermometer und Stickstoffeinlaßrohr ausgerüsteten Reaktor wurden 20 Teile Methylethylketon als Polymerisationslösungsmittel, die in Tabelle 1 als anfänglich zugeführte Monomere aufgelisteten Monomere als polymerisierbare ungesättigte Monomere und ein Kettenübertragungsmittel gegeben. Dann wurde der Reaktor ausreichend mit Stickstoff geflutet. Getrennt davon wurden die als tropfenweise zugeführten Monomere in Tabelle 1 angegebenen Monomere, ein Kettenübertragungsmittel, 60 Teile Methylethylketon und 0,2 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) in den Tropftrichter nach ausreichendem Fluten mit Stickstoff geführt. In einer Stickstoffatmosphäre wurde die Mischung in dem Reaktor unter Rühren auf 65°C erwärmt. Dann wurde die Mischung in dem Tropftrichter langsam über 3 Stunden zugegeben. 2 Stunden nach Vollendung des Zutropfens wurden 0,1 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) in 5 Teilen Methylethylketon aufgelöst und die resultierende Lösung zugegeben. Die somit erhaltene Mischung wurde 2 Stunden bei 65°C und dann weitere 2 Stunden bei 70°C gealtert, unter Erhalt einer Copolymerlösung.
Ein Anteil der somit erhaltenen Copolymerlösung wurde unter vermindertem Druck bei 105°C 2 Stunden lang getrocknet. Somit wurde das Lösungsmittel vollständig entfernt und das Copolymer isoliert. Dann wurde das Molekulargewicht des Copolymers durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol als Standard und Tetrahydrofuran als Lösungsmittel gemessen. Es wurde festgestellt, daß das Molekulargewicht im Gewichtsmittel des Copolymers etwa 10 000 war.
Zu 5 Teilen des Copolymers, erhalten durch Trocknen der oben erhaltenen Copolymerlösung unter vermindertem Druck wurden 25 Teile des organischen Lösungsmittels und 5 Teile des hydrophoben Farbstoffes, die jeweils in Tabelle 1 gezeigt sind, gegeben. Nach vollständigem Auflösen wurden zwei Teile einer 30%igen wäßrigen Lösung der in Tabelle 1 gezeigten Base weiterhin zugegeben, um hierdurch teilweise die salzbildende Gruppe des Copolymers zu neutralisieren. Dann wurden 300 Teile denionisiertes Wasser und 3 Teile einer 25%igen wäßrigen Lösung eines Tensides (Emul 20C, hergestellt von Kao Corporation) zugegeben und die resultierende Mischung wurde gerührt und dann bei 59 MPa (8500 psi) für 30 Minuten mit einem Mikrofluidizer (hergestellt von Microfluidizer) emulgiert. Von der erhaltenen Emulsion wurde das Lösungsmittel bei 60°C unter vermindertem Druck vollständig entfernt. Weiterhin wurde der Rest durch teilweises Entfernen von Wasser konzentriert, unter Erhalt einer wäßrigen Dispersion mit einer Feststoffkonzentration von 10 Gew.-% des Vinyl-Polymers mit dem darin eingefügten hydrophoben Farbstoff.
80 Teile der wäßrigen Dispersion aus dem Vinyl-Polymer wurden mit 10 Teilen N-Methylglycin, 6 Teilen entionisiertem Wasser, 4 Teilen einer 25%igen wäßrigen Lösung eines Tensides (Emul 20C, hergestellt von Kao Corporation) und 0,01 Teilen eines Entschäumungsmittels (KM-71, von Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) gemischt, unter Erhalt einer Dispersion. Diese Dispersion wurde durch ein 0,2 μm-Filter filtriert, unter Eliminierung von Kontaminantien und grober Teilchen, so daß eine wäßrige Tinte erhalten wurde.
Beispiel 3
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Monomer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 erhalten, wobei Vali Fast Blue 2606 (Solvent Blue 70) als hydrophober Farbstoff verwendet wurde. Dann wurde eine wäßrige Tinte auf gleiche Weise erhalten.
Beispiel 4
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Monomer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 erhalten, wobei Oil Punk 312 (Solvent Red 49) als hydrophober Farbstoff verwendet wurde. Dann wurde eine wäßrige Tinte auf gleiche Weise erhalten.
Beispiel 5
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Monomer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 erhalten, wobei Vali Oil Yellow 105 (Solvent Yellow) als hydrophober Farbstoff verwendet wurde. Dann wurde eine wäßrige Tinte auf gleiche weise erhalten.
Beispiel 6
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Monomer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 erhalten, wobei Oil Scarlet 308 (Solvent Red 18) als hydrophober Farbstoff verwendet wurde. Dann wurde eine wäßrige Tinte auf gleiche Weise erhalten.
Beispiel 7
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Monomer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 erhalten, wobei Nubian Black PC-0850 (Nigrosine black-Farbstoff) als hydrophober Farbstoff verwendet wurde. Dann wurde eine wäßrige Tinte auf gleiche Weise erhalten.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
Unter Verwendung von wasserlöslichen Tinten, die bei allgemeinen Tinten für den Tintenstrahldruck verwendet werden, wurden Tinten entsprechend den folgenden Formulierungen hergestellt. <Tinte von Vergleichsbeispiel 1>

C.I. Direct Yellow 132 1,5%

Diethylenglykol 7,5%

Glycerin 2,5%

Entionisiertes Wasser 88,5%

<Tinte von Vergleichsbeispiel 2>

C.I. Acid Red 52 1,5%

Triethylenglykol 10%

1,2,6-Hexantriol 5%

Entionisiertes Wasser 83,5%
<Vergleichsbeispiel 3>
Eine wäßrige Dispersion aus einem Vinyl-Polymer mit einem hydrophoben Farbstoff, der darin eingefügt war, wurde durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 hergestellt, während Aceton als Substitut für Toluol als organisches Lösungsmittel für die Emulgation verwendet wurde, und eine wäßrige Tinte wurde auf gleiche Weise erhalten, obwohl eine große Menge an unlöslichen Farbstoffkristallen bei der Entfernung von Aceton gebildet wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der wäßrigen Tinten, erhalten in den obigen Beispielen 1 bis 7 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3, wurden durch folgende Vorgänge ausgewertet. Tabelle 2 faßt die Ergebnisse zusammen.
<Auswertung>
(1) Druckdichte
Ein Feststoffdruck wurde auf einem regenerierten PPC-Papierblatt unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Mikroblasenstrahldruckers (Modell BJ-01vL, hergestellt von Canon Inc.) bewirkt. Die optische Dichte wurde mit einem Macbeth-Densitometer RD918 (her von Macbeth Co., Ltd.) gemessen.
(2) Wasserresistenz
Ein Feststoffdruck wurde auf einem regenerierten PPC-Papierblatt unter Verwendung des erwähnten Druckers bewirkt. Nach Stehenlassen für eine Stunde oder länger wurde das Blatt vertikal in stehendes Wasser eine Stunde getaucht und dann vertikal als solches nach oben gezogen. Nach spontanem Trocknen bei Raumtemperatur wurde die Druckdichte der gleichen Druckbuchstaben durch den erwähnten Macbeth-Densitometer gemessen und die Wasserresistenz wurde entsprechend der folgenden Formel bestimmt:
(3) Anbrennresistenz
Ein Feststoffdruck wurde auf fünf A4-Blätter von regeneriertem PPC-Papier unter Verwendung des oben erwähnten Druckers durchgeführt. Dann wurde die Heizeinheit in der Tintenkartusche mikroskopisch beobachtet und das Ausmaß des Anbrennens der Tinte entsprechend den folgenden Kriterien bewertet.

O:: keine Adhäsion von Anbrennen
Δ:: leichte Adhäsion von Anbrennen
X:: beachtliche Adhäsion von Anbrennen

(4) Durchschnittliche Teilchengröße
Die durchschnittliche Teilchengröße wurde unter Verwendung eines Coulter-Counter N4 (hergestellt von Coulter) als Größenmeßanlage gemessen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Tinte für das Tintenstrahldrucken, umfassend die Schritte: Lösen eines Polymers mit einer salzbildenden Gruppe und einen hydrophoben Farbstoff in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel mit einer Löslichkeit in Wasser von 3 Gew.-% oder weniger, wobei eine Lösung erhalten wird, Zugabe von Wasser und eines Neutralisierungsmittels zu der Lösung, wobei die salzbildende Gruppe des Polymers ionisiert wird, Emulgieren der resultierenden Mischung und Entfernen des Lösungsmittels von der Emulsion, wobei eine wässrige Dispersion von Polymerteilchen erhalten wird, die den Farbstoff umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymer mit der salzbildenden Gruppe ein Vinylpolymer ist, das durch Copolymerisieren mindestens eines Monomers (a), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem durch die folgende Formel (1) dargestellten Siliconmakromer, einem Acrylamidmonomer und einem Methacrylamidmonomer, mit Ausnahme solcher, die salzbildende Gruppen aufweisen, mit einem polymerisierbaren ungesättigten Monomer mit einer salzbildenden Gruppe (b) und einem Monomer-(c), welches mit den oben erwähnten Monomeren copolymerisierbar ist, erhalten wird: X(Y)_nSi(R)_3-m(Z)_m (1) wobei X eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe darstellt; Y eine zweiwertige Bindungsgruppe darstellt; die Vielzahl an R gleich oder verschieden sein kann und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellen; Z eine einwertige Siloxanpolymergruppe mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von mindestens 500 darstellt; n 0 oder 1 ist; und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Polymers mit der salzbildenden Gruppe in den Bereich von 3.000 bis 80.000 fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teilchengrösse der Polymerteilchen, umfassend einen hydrophoben Farbstoff, 0,01 bis 0,5 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wasserunlösliche organische Lösungsmittel ein aromatisches Lösungsmittel oder ein halogeniertes aliphatisches Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der hydrophobe Farbstoff ausgewählt wird aus den Farbstoffen C.I. Solvent Yellow 29 und 30, C.I. Solvent Blue 70, C.I. Solvent Red 18 und 49 und C.I. Solvent Black 3 und Nigrosin Black.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt des hydrophoben Farbstoffs im Bereich von 50 bis 200 Gew.-%, in bezug auf das Polymer mit der salzbildenden Gruppe, liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die salzbildende Gruppe -COOH ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Tensid zusammen mit Wasser und einem Neutralisierungsmittel hinzugefügt wird.