DE69839146T2 - Tintenzusatzmittel - Google Patents

Description

• GEBIET DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahldruck-Formulierungen und speziell betrifft sie Tintenstrahldruck-Formulierungen auf Pigment-Basis, die verklumpungsverhütende Mittel enthalten.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Der Tintenstrahldruck ist eine wohlbekannte Technik, durch welche ein Drucken vorgenommen wird, ohne einen tatsächlichen Kontakt zwischen der Druckvorrichtung und dem Substrat herzustellen, auf dem das Druckmaterial abgeschieden wird. Ein derartiges Verfahren umfasst das Richten eines Tröpfchenstroms gegen eine Oberfläche, wobei die Trajektorien der Tröpfchen elektronisch gesteuert werden, wodurch man das gewünschte Druckbild erhält. Ein weiteres Verfahren des Tintenstrahldruckens besteht darin, Tröpfchen nach Bedarf aus einem Satz von Öffnungen auf ein Substrat zu richten, das sich relativ zu dem Satz von Öffnungen bewegt.
• Die in diesen Vorrichtungen verwendeten Tintenzusammensetzungen müssen verschiedene Anforderungen erfüllen im Hinblick auf Viskosität, Oberflächenspannung, elektrischen Widerstand, Löslichkeit, Benetzbarkeit des Substrats, rasches Trocknen und darauf, dass sie durch eine Tintenstrahlöffnung treten können, ohne sie zu verkrusten oder zu verstopfen. Es sollte verstanden werden, dass das Verkrusten und Verstopfen dieser Öffnungen unannehmbar ist, da es die Druckqualität verringert, indem es eine weiße, nicht bedruckte Fläche auf dem Substrat zurücklässt und letztendlich dazu führt, dass der Drucker nicht mehr druckt. Wenn Tinten auf Pigment-Basis in Tintenstrahldruckern verwendet werden, wurde gefunden, dass das Verstopfen aufgrund der umfangreichen Verklumpung, die durch Pigmentaggregation verursacht wird, ein äußerst ernstes Problem ist.
• In der Vergangenheit ist eine Anzahl von Lösungen beschrieben worden, die Wege vorschlagen, um Tintenstrahldruck-Formulierungen zu verbessern.
• Die US 5,431,720 offenbart eine schnell trocknende Tintenzusammensetzung, die eine gute Eindringeigenschaft und Konservierungsstabilität aufweist und Wasser, ein Gleitmittel, ein Färbemittel und R-O(CH₂CH₂O)mCH₂COOM umfasst, worin R eine Alkylgruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen ist, M ein Kation ist, das aus Alkalimetallion, quartärem Ammoniumkation, quartärem Phosphoniumkation, Alkanolaminkation ausgewählt ist, und m eine ganze Zahl von 3 bis 12 ist.
• Die US 5,102,458 offenbart die Einverleibung eines C_2-4-Alkylamins in nichtwässrige Tintenstrahldruck-Formulierungen, um die Korrosion von Metallen, die in Kontakt mit der Tintenformulierung kommen, zu verhindern.
• Die US 5,106,417 lehrt die Verwendung einer Tintenzusammensetzung mit verbesserter Viskosität, wobei diese Zusammensetzung ein festes Pigment auf der Basis eines Polyacryl-Harzes, mit Wasser verdünnbares organisches Lösungsmittel, wie (C₁-C₄)-Alkanole, niederaliphatische Ketone und andere, Wasser und ein Befeuchtungsmittel, wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol und dergleichen, umfasst.
• Die US 5,494,759 offenbart eine Tintenstrahldruck-Formulierung, die einen Träger und eine Tinte aufnehmende Schicht umfasst, welche ein Pigment, ein hydrophiles Bindemittel, das eine Mischung von Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon und ein Vinylacetat-Homopolymer und/oder Vinylacetat-Alkylacrylat-Copolymer umfasst, zusammen mit einer quartären Ammoniumverbindung umfasst. Diese Zusammensetzung sorgt gemäß der US 5,494,759 für eine gute Wasserfestigkeit und gute Gewebe-Abriebeigenschaften sowie eine hohe Farbdichte und Bildklarheit.
• Eine wasserlösliche Farbstoff-Tintenzusammensetzung, die eine anionische Farbstoff-Komponente und ein kationisches Farbstoff-Gegenion umfasst, wobei das kationische Farbstoff-Gegenion ausgewählt ist aus Lithium, einem quartären Ammonium und einem quartären Phosphonium, ist in der US 5,462,592 offenbart.
• Die US 5,169,437 offenbart eine mögliche Lösung des Problems des Verkrustens und Verstopfens der Öffnungen durch Verwendung eines Befeuchtungsmittels in den wässrigen Tintenstrahl-Zusammensetzungen. Gemäß dieser Druckschrift verbessern einschließende Verbindungen, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylolpropan, Pentaethylenglycol, die Tintenzusammensetzung durch Verringerung der Verdampfungsgeschwindigkeit.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist demgemäß das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Additiv für eine Tintenstrahldruck-Zusammensetzung auf Pigment-Basis bereitzustellen, das ein Verstopfen in einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers wesentlich verringern kann.
• Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahldruck-Zusammensetzung bereitzustellen, welche ein Additiv umfasst, das das Verstopfen im Druckkopf und die Korrosion von Metallteilen der Tintenstrahldruck-Vorrichtung, mit der die Drucktinten-Zusammensetzung in Kontakt kommt, wesentlich verringern kann.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Additivs, das eine kationische Komponente, die ein kationisches Tensid ist, und eine anionische Komponente für die Verhütung des Verklumpens in einer Tintenstrahldruck-Zusammensetzung auf Pigment-Basis umfasst, welche in Verbindung mit einem Druckkopf verwendet wird, der metallische Komponenten umfasst, wobei das Additiv etwa 0,05 bis etwa 1 Gew.-% des gesamten Zusammensetzungsgewichts ausmacht.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Additivs, das eine kationische Komponente und eine anionische Komponente umfasst, für die Verhütung des Verklumpens in einer Tintenstrahldruck-Zusammensetzung auf Pigment-Basis, die in Verbindung mit einem Druckkopf verwendet wird, der metallische Komponenten umfasst, wobei das Additiv etwa 0,2 bis etwa 0,4 Gew.-% des gesamten Zusammensetzungsgewichts ausmacht.
• Andere Ziele der Erfindung werden aus dem weiteren Verlauf der Beschreibung ersichtlich.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Additiv für eine Tintenstrahldruck-Zusammensetzung auf Pigment-Basis, die in Verbindung mit einem Druckkopf verwendet wird, welcher metallische Komponenten umfasst, wobei das Additiv eine kationische Komponente und eine anionische Komponente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Komponente ein kationisches Tensid ist.
• Der Ausdruck "Tensid", wie er nachstehend verwendet wird, betrifft eine Substanz, welche, wenn sie in geringer Konzentration in einem System vorhanden ist, die Eigenschaft aufweist, auf Oberflächen oder Grenzflächen des Systems zu adsorbieren und in einem deutlichen Ausmaß die freien Oberflächen- oder Grenzflächenenergie jener Oberflächen oder Grenzflächen zu ändern.
• Tintenstrahldruck-Zusammensetzungen, die darin ein oder mehrere Pigmente einschließen, sind in der Tat Dispersionen von Pigmenten, wobei die Pigment-Teilchen eine Tendenz aufweisen zu aggregieren, wodurch die Tintenstrahlöffnungen des Druckkopfes des Druckers verstopft werden.
• BEISPIELE
• Beispiel 1
• Drei Strahltinten auf Pigment-Basis wurden verglichen, indem man jede durch vier Druckköpfe leitete, wobei jeder der Druckköpfe 48 Düsen umfasste. Die Einzelheiten der verwendeten Druckköpfe können in unserer mitanhängigen Anmeldung IL 119944 gefunden werden. Die erste Strahltinte war eine Magentapigmentierte Standardtinte auf Lösungsmittelbasis, die von Marabu, Deutschland, geliefert wurde, und die auch als Grundlage für die anderen zwei Tinten verwendet wurde (nachstehend als "Tinte Nr. 1" bezeichnet). Die zweite getestete Tinte war eine Modifikation der Tinte Nr. 1, bei der 0,2 Gew.-% eines anionischen Tensids vom Typ primärer Ester von Phosphorsäure (Monotetradecylphosphat-Salz) zur Tinte Nr. 1 gegeben wurden, und die dritte getestete Tinte war eine Zusammensetzung, die Tinte Nr. 1 umfasste, zu der 0,3 Gew.-% C₁₆(CH₃)₃NBr gegeben wurden. Die Additive wurden vor der Verwendung bis zur vollständigen Auflösung mit der Tinte gemischt. Alle Köpfe wurden im ganzen Test unter identischen Bedingungen betrieben. Die Anzahl der nicht-funktionsfähigen Düsen wurde als Funktion der Zeit aufgezeichnet, und als das Experiment abgeschlossen war, wurde verifiziert, dass alle Düsen, die nicht funktionierten, wieder funktionierten, wenn das Verstopfen entfernt worden war.
• 1 stellt die Ergebnisse dar, die nach einem Betrieb von einem Monat erhalten wurden. Bei der Leistungsbewertung wurden Köpfe, die bereits in Verwendung waren, getestet. Deshalb waren einige Düsen bereits verstopft, als der Test begann, daher starten die graphischen Darstellungen, welche die Zahl der verstopften Düsen darstellen, nicht bei 0 ausgefallenen Düsen. Es ist aus der Figur klar ersichtlich, dass alle Düsen, durch welche Tinte der ersten und zweiten Art im Strahl hindurchgeführt wurden, innerhalb von 23 Tagen Betrieb verstopft waren, während zu diesem Zeitpunkt lediglich etwa 8% der Düsen verstopft waren, durch welche Tinte der dritten Art im Strahl geleitet wurde.
• Beispiel 2
• Ein Druckkopf vom Typ Idanit Ad162 wurde in 6 Arten von Strahltinten auf Pigment-Basis eingetaucht. Die ersten drei waren jene, die in Beispiel 1 beschrieben wurden, während die anderen drei Tinte auf der Basis von gelbem Pigment, Tinte auf der Basis von Cyan-Pigment und Tinte auf der Basis von schwarzem Pigment waren.
• Es wurde gefunden, dass die Köpfe, wenn sie in jede dieser Tinten eingetaucht wurden, mit der Ausnahme der Tinte Nr. 3, die 0,3 Gew.-% C₁₆(CH₃)₃NBr-Additiv umfasste, eine schwere Lochbildung und Korrosion der Metallteile des Druckkopfes zeigten, die in direktem Kontakt mit der Tinte standen. Gleichzeitig akkumulieren nach 5 Tagen ab Beginn des Tests große Tintenaggregate (in der Größenordnung von 100 bis 500) auf den inneren Seitenwänden der Druckköpfe.
• Als der Kopf, der in die Tinte Nr. 1 getaucht worden war, welcher 0,3 Gew.-% C₁₆(CH₃)₃NBr zugesetzt waren, nach 21 Tagen überprüft wurde, wurde keines der oben beschriebenen Phänomene beobachtet.

Claims (6)

1. Verwendung eines Additivs, das eine kationische Komponente und eine anionische Komponente umfasst, zur Verhütung von Verklumpung in einer Tintenstrahl-Druckzusammensetzung auf Pigment-Basis, die in Verbindung mit einem Druckkopf verwendet wird, welcher metallische Komponenten umfasst, wobei die kationische Komponente ein kationisches Tensid ist.
2. Verwendung nach Anspruch 1, bei der die kationische Komponente des Additivs ein Ammonium-Tensid ist.
3. Verwendung nach Anspruch 2, bei der die kationische Komponente C_10-22-Alkyltrimethylammonium ist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, bei der das Additiv C₁₆-Alkyl-(CH₃)₃NBr ist.
5. Verwendung nach Anspruch 1, bei der das Additiv etwa 0,05 bis etwa 1 Gew.-% des gesamten Zusammensetzungsgewichts ausmacht.
6. Verwendung nach Anspruch 1, bei der das Additiv etwa 0,2 bis etwa 0,4 Gew.-% des gesamten Zusammensetzungsgewichts ausmacht.