DE69916292T2

DE69916292T2 - Öl-basierende tinte für den tintenstrahldruck

Info

Publication number: DE69916292T2
Application number: DE1999616292
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Osaka-shi TSUCHIYA; Masanori Osaka-shi KANO
Original assignee: Sakata Inx Corp
Current assignee: Sakata Inx Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: JP4350311B2; DE69916292D1; KR20010053587A; ATE263813T1; CN1196753C; EP1111017B1; CN1310748A; EP1111017A1; CA2338287C; EP1111017A4; WO2000071627A1; KR100655764B1; US6527845B1; CA2338287A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung. Genauer betrifft die Erfindung eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung, die hervorragend in ihrer Tintenspritzstabilität und Lagerstabilität ist, ohne durch Temperaturveränderungen aufgrund der Druckbedingungen beeinflußt zu werden und die eine Welligkeit oder Kräuselung verursacht.
Hintergrund der Erfindung
Im Bereich der Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme wurden sowohl die Vorrichtungen als auch die Tinte dahingehend untersucht, dass ein Image mit klaren Farben stabil bei hoher Geschwindigkeit ohne Verlust in der Dichte und ohne Verschmieren gedruckt werden können.
Zur Zeit sind als Drucker ein System unter Verwendung eines Piezo-Vibrationselements, ein System das einen Thermokopf verwendet, ein System das eine elektrische Anziehung nutzt und dgl. bekannt.
Von diesen ist das System mit einem Piezo-Vibrationselements hervorragend in seinen Möglichkeiten vom Gesichtspunkt aus, daß der Aufbau des Aufzeichnungskopfes einfach ist und daß Einschränkungen in Bezug auf elektrische und thermische Leistung der Tinte im Vergleich zu einem anderen System gering sind, hervorragend. Als Tinte, die in einem Drucker dieser Art verwendet werden kann, wurde vor kurzem eine Tinte auf Ölbasis, bei der ein Pigment in einem gesättigten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel dispergiert ist, in der Praxis eingesetzt.
Eine Tinte vom Pigmenttyp hat allerdings intrinsisch das sogenannte Problem der geringen Zuverlässigkeit als Flüssigkeit zur Tintenstrahl-Aufzeichnung, wie eine geringe Lagerstabilität oder Spritzleistung der Tinte selbst.
Um die Oberflächenspannung der Tinte zu erhöhen, so daß ein Verstopfen der Düse reduziert wird, ist es hilfreich, ein Cycloparaffin (d. h. Naphthen) in die Tinte als gesättigten Kohlenwasserstoff einzubringen; wenn allerdings ein gedruckter Gegenstand, die aus Tinte, die Cycloparaffin enthält, in einer kommerziell erhältlichen transparenten Dokumentenhülle oder dgl. aufbewahrt wird, so tritt ein Problem auf, daß die Hülle anschwillt und ein Welligkeit verursacht.
Weiterhin wurde ein Versuch durchgeführt, daß ein Isoparaffin mit einem niedrigen Schmelzpunkt und einem hohen Siedepunkt in einer Tinte in großer Menge enthalten ist, um den flüssigen Zustand bei niedriger Temperatur zu behalten und ein Verstopfen der Düse zu verhindern, das durch Austrocknen aufgrund von Verdampfung verursacht wird. Allerdings war die Oberflächenspannung der erhaltenen Tinte verringert und damit trat das Problem auf, daß die Düse einfach verstopfte und somit nicht mehr spritzen konnte.
Somit weist eine Tinte zur Tintenstrahl-Aufzeichnung, in der ein organisches Lösungsmittel vom gesättigten Kohlenwasserstofftyp als Dispersionsmedium verwendet wird, verschiedene Probleme auf.
Zum Beispiel wird als eine Verbesserung der Spritzleistung der Tinte ein Verfahren in der JP-A-10-507487 und dgl. offenbart, bei dem ein organisches Lösungsmittel vom aliphatischen Kohlenwasserstofftyp in Kombination mit einem polaren Lösungsmittel, wie Oleylalkohol, verwendet wird. Gemäß diesem Verfahren wird die Benetzbarkeit der Düse durch die Tinte durch kombinierte Verwendung einer polaren Komponente kontrolliert, so daß die Tinte eine Rückwärtsbewegung vom vorderen Bereich der Düse in das Innere macht, wenn ein Ausstoß erfolgte, um ein Austrocknen davon zu verhindern.
Wenn allerdings ein Lösungsmittel vom gesättigten Kohlenwasserstofftyp in Kombination mit einem polaren Lösungsmittel, wie im vorgenannten Verfahren, verwendet wird, gibt es das Problem, daß die Lagerstabilität der Tinte noch stärker verringert ist, so daß das Pigment während der Lagerung ausfällt.
Aufgrund des Vorgenannten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung bereitzustellen, die in ihrer Spritzstabilität und Lagerstabilität über einen breiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur bis zur Umgebungstemperatur oder höher hervorragend ist und die weiterhin eine geringe Well- bzw. Kräuseleigenschaft aufzeigt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich somit auf die folgende Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung:

(1) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung, umfassend hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel, ein Pigment und ein Dispergiermittel, wobei das organische Lösungsmittel ein gesättigtes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und ein Pflanzenöl in einem Gewichtsverhältnis von 100 : (10–100) ist.
(2) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß (1), wobei das gesättigte Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel sowohl Komponenten eines Isoparaffin-Lösungsmittels als auch eines Cycloparaffin-Lösungsmittels umfaßt.
(3) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß (1) oder (2), wobei das gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel ein flüssiges Paraffin als Hauptkomponente umfaßt und dieses flüssige Paraffin eine Viskosität von 20 mPa·s oder weniger bei einer Temperatur von 25°C aufweist.
(4) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß (3), wobei das flüssige Paraffin ein flüssiges Paraffin ist, das mindestens einen Test besteht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin beschrieben im japanischen Arzneibuch, einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin beschrieben in den Japanischen Standards für Lebensmittelzusatzstoffe, und einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin beschrieben in den in Japan etablierten Standards für Kosmetische Bestandteile.
(5) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (4), wobei das Pflanzenöl mindestens eines ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem halbtrocknenden Öl und einem nichttrocknenden Öl.
(6) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (5), wobei das Pflanzenöl mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sojabohnenöl, Rapsöl und Olivenöl umfaßt.
(7) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (6), wobei das Dispergiermittel ein Reaktionsprodukt aus einer Aminverbindung und einem Selbstkondensationsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure umfaßt.
(8) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (7), die eine Oberflächenspannung von 26 bis 30 Dyn/cm bei einer Temperatur von 25°C und einen Kontaktwinkel zu einem Ethylenfluorid/Propylen-Copolymerfilm von 40 bis 50° aufweist.
(9) Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (8), die einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ω·cm oder mehr aufweist.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer erklärt.
Als erfindungsgemäß verwendbare Pigmente können anorganische oder organische Pigmente, die in üblichen Tinten für die Tintenstrahl-Aufzeichnung genutzt werden, verwendet werden und besonders nützliche sind C. I.-Pigment gelb 93, 95, 109, 110, 120, 128, 138, 139, 151, 154, 155, 173, 180, 185 und 193; C. I.-Pigment orange 34, 36, 43, 61 73 und 71; C. I.-Pigment rot 122, 202 und eine feste Lösung von C. I.-Pigment rot 122 und 202; C. I.-Pigment blau 15; C. I.-Pigment violett 19, 23 und 33; C. I.-Pigment schwarz 7 und dgl.
In einem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem werden grundsätzlich die vier Farben gelb, magenta, cyan und schwarz verwendet und seit kurzem werden sechs Farben verwendet, wobei orange und grün zu den o. g. hinzugefügt wurden, und weiterhin werden acht Farben verwendet, bei denen zu den o. g. hellmagenta und hellblau zugefügt wurden, um ein farbiges Bild und dgl. zu ergeben.
Um diese Farbtöne bereitzustellen, sind von den o. g. Pigmenten, die geeignet, die hervorragend in ihrer Wetterbeständigkeit sind. Unter anderen sind als gelb C. I.-Pigment gelb 138, 154, 180 und 185; als magenta C. I.-Pigment rot 122 und 202 und C. I.-Pigment 19; als cyan C. I.-Pigment blau 15; als schwarz ein saures oder neutrales Pigment von C. I.-Pigment schwarz 7; als orange C. I.-Pigment orange 43, 64 und 71; und als grün C. I.-Pigment grün 7 und 36 besser geeignet.
In der vorliegenden Erfindung ist eine geeignete Menge an Pigment 0,5 bis 30 Gew.-% in einer Tinte auf Ölbasis für eine Tintenstrahl-Aufzeichnung, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%. Wenn die Menge an Pigment zu gering ist, ist die Farbdichte der Tinte verschlechtert, während, wenn sie zu groß ist, ein Drucken aufgrund der Tintenviskosität oder -fließbarkeit schwierig wird.
Ein organisches Lösungsmittel, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, umfaßt ein natürliches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und ein Pflanzenöl.
Als gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, können genannt werden gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, die hauptsächlich in bestehenden Tinten auf Ölbasis für die Tintenstrahl-Aufzeichnung verwendet werden, z. B. Mischungen von Isoparaffinen, wie Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L und Isopar M (jeweils hergestellt von Exxon Chemical Company), Shellsol (hergestellt von Shell Chemical Company), Soltrol (hergestellt von Philips Oil Co., Ltd.), Begasol (hergestellt von Mobil Petroleum Co., Inc.) und IP Solvent 2835 (hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.), und Mischungen von Cycloparaffinen, wie Exxsol D130 (hergestellt von Exxon Chemical Company). Einige dieser kommerziell erhältlichen Lösungsmittel enthalten eine geringe Menge an nicht gesättigten Kohlenwasserstoffen; diese können aber ohne Einschränkung erfindungsgemäß verwendet werden. Weiterhin können flüssige Paraffine genannt werden, jedes davon ist eine Mischung hauptsächlich umfassend drei Komponenten von normalem Paraffin, Isoparaffin und einem monozyklischen Cycloparaffin und schließt solche ein, die im japanischen Arzneibuch als stärker volatile flüssige Paraffine bezeichnet werden, z. B. sind kommerziell erhältliche Moresco White P-40, Moresco White P-55 (hergestellt von Matsumura Oil Research Corp.), flüssiges Paraffin Nr. 40-S, flüssiges Paraffin Nr. 55-S (hergestellt von Chuo Kasei Co., Ltd.).
Daneben können auch Kohlenwasserstoffe vom normalen Paraffintyp, wie Octan, Nonan, Decan und Dodecan, Kohlenwasserstoffe vom Isoparaffintyp, wie Isooctan, Isodecan und Isododecan, Kohlenwasserstoffe vom Cycloparaffintyp, wie Cyclohexan, Cyclooctan, Cyclodecan und Decalin, und dgl. verwendet werden.
Von diesen gesättigten Hydrokohlenwasserstoff-Lösungsmitteln können vom Standpunkt des Erhaltens einer Tinte mit hervorragender Spritzstabilität über ein weiten Temperaturbereich bevorzugt eine Mischung von Cycloparaffin-Lösungsmittel mit einer möglichst hohen Oberflächenspannung und Isoparaffin-Lösungsmittel mit einem niedrigen Schmelzpunkt und einem hohen Siedepunkt verwendet werden. Wenn ein Cycloparaffin-Lösungsmittel und ein Isoparaffin-Lösungsmittel zusammen verwendet werden, ist ein Verhältnis von 20 bis 70 Gew.-% Cycloparaffin-Lösungsmittel und 30 bis 80 Gew.-% Isoparaffin-Lösungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht beider Lösungsmittel, bevorzugt. Von flüssigen Paraffinen sind am meisten solche bevorzugt, die beide Komponenten in einer gut ausgewogenen Menge enthalten.
Entsprechend kann ein Isoparaffin-Lösungsmittel verwendet werden, wenn ein flüssiges Paraffin als Hauptkomponente verwendet wird, wenn ein Lösungsmittel mit einen niedrigen Schmelzpunkt in einer kalten Umgebung usw. notwendig ist, in einem Bereich, daß die Oberflächenspannung erhalten bleibt, während, wenn eine höhere Oberflächenspannung notwendig ist, ein Cycloparaffin-Lösungsmittel damit verwendet werden kann in einem Bereich, daß der niedrige Schmelzpunkt erhalten bleibt.
Ein flüssiges Paraffin ist dabei ein Kohlenwasserstofföl, das durch starkes Raffinieren einer relativ volatilen Schmierölfraktion durch Schwefelsäurewaschen oder dgl. erhalten wird. Als Flüssigparaffin ist vom Standpunkt der Verarbeitbarkeit und der Hygiene ein Flüssigparaffin bevorzugt, das auf ein solches Niveau verfeinert wurde, daß die ultraviolett absorbierenden Verunreinigungen im wesentlichen nicht darin vorkommen und das gemäß dem Verwendungszweck mindestens einen Test besteht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, wie er im japanischen Arzneibuch beschrieben ist, einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, wie er in dem Japanischen Standard für Lebensmittelzusätze beschrieben ist und einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, wie er in Japanischen Standards für Kosmetische Inhaltsstoffe beschrieben ist.
Die o. g. drei Reinheitstests für flüssiges Paraffin und die Standardwerte sind übrigens in der 14. überarbeiteten Ausgabe des japanischen Arzneibuchs beschrieben, der 7. Auflage der offiziellen Standards für Lebensmittelzusätze und den Standards für Kosmetische Inhaltsstoffe basierend auf der Mitteilung Nr. 181 des Ministeriums für Öffentliche Gesundheit als neueste Ausgaben.
Als gesättigtes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie es erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist vom Standpunkt der Spritzstabilität der Tinte eines mit einer Viskosität von 20 mPa·s oder weniger bei einer Temperatur von 25°C bevorzugt. Weiterhin ist eine Mischung von gesättigtem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit einer niedrigen Viskosität und von gesättigtem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit hoher Viskosität, das auf die o. g. Viskosität eingestellt ist, möglich. Wenn das Gleichgewicht zwischen der Zunahme in der Druckgeschwindigkeit aufgrund des Austrocknens durch Verdampfen und das Verstopfen der Düse berücksichtigt wird, ist es bevorzugt, daß der Siedepunkt des gesättigten Kohlenwassserstoff-Lösungsmittels im Bereich von 180 bis 360°C/760 mmHg liegt. Wenn eine Mischung von gesättigten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln verwendet wird, ist es bevorzugt, daß die meisten dieser Komponenten im o. g. Bereich des Siedepunkts liegen.
Wie oben ausgeführt, können entsprechend geeignete, gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel vermischt und verwendet werden, um die benötigte Leistung für eine Tinte aufzuzeigen; nur gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel können inhärent keine ausreichende Löslichkeit der genannten Pigmentdispergiermittel bereitstellen, und insbesondere je niedriger die Temperatur wird um so deutlicher ist diese Tendenz zu beobachten.
Daher wird erfindungsgemäß ein Pflanzenöl als ein organisches Lösungsmittel darin verwendet, um die Löslichkeit des Pigmentdispergiermittels zu verbessern und gleichzeitig die Oberflächenspannung der Tinte zu erhöhen, und somit werden auch die Wirkungen, daß die Spritzstabilität der Tinte hervorragend ist und weiterhin daß die Kräuseleigenschaft verringert ist, bereitgestellt.
Als Pflanzenöle können erfindungsgemäß verwendet werden halbtrockenes Öl, wie Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl, Sonnenblumenöl, Rapssamenöl, Senföl, Sesamöl und Kornöl; nichttrocknende Öle, wie Olivenöl, Erdnußöl und Tsubakiöl, und trocknende Öle, wie Leinsamenöl und Safloröl, wobei diese Pflanzenöle allein oder als Mischungen davon verwendet werden können.
In Bezug auf die gewünschten Eigenschaften sind halbtrocknende Öle und nichttrocknende Öle, die eine niedrige Polymerisationseigenschaft aufgrund von Oxidation aufweisen, bevorzugt; von diesen sind Rapssamenöl und Olivenöl, die eine niedrige Viskosität aufzeigen, und Sojabohnenöl, das billig ist, insbesondere bevorzugt.
In Bezug auf die organischen Lösungsmittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind die Mengen an gesättigten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und an Pflanzenöl so, daß das Gewichtsverhältnis von gesättigtem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zu Pflanzenöl im Bereich von 100 : (10–100), bevorzugt 100 : (12–60) liegt. Wenn die Menge an Pflanzenöl kleiner als der oben genannte Bereich ist, ist die Variation in der ausgespritzten Tintenmenge aufgrund der Temperaturveränderungen in Druckbereich erhöht und die Lagerstabilität der Tinte insbesondere bei niedriger Temperatur ist verschlechtert, und eine solche Menge ist nicht bevorzugt. Andererseits, wenn die Menge an Pflanzenöl größer ist als die im o. g. Bereich, ist es schwierig eine Tinte mit niedriger Viskosität bereitzustellen und eine Abnahme in der Trocknungseigenschaft des Gedruckten oder ein Verstopfen aufgrund von Oxidationspolymerisation kann auftreten, daher ist eine solche Menge nicht bevorzugt. Weiter ist es vom Standpunkt der o. g. gewünschten Effekte bevorzugt, daß die Gesamtmenge an gesättigtem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und einem Pflanzenöl in einem organischen Lösungsmittel 70 Gew.-% oder größer, insbesondere 80 Gew.-% oder größer ist.
Weiterhin kann zum Einstellen der Trocknungseigenschaft oder des Schmelzpunkts, wenn notwendig, in dem organischen Lösungsmittel ein Niederalkohol, wie Methanol, Ethanol oder Propanol, oder ein Alkylether, wie (Poly)alkylenglycol, wie (Poly)ethylenglycol oder (Poly)propylenglycol, jeder ist ein organisches Lösungsmittel, das mit dem gesättigten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mischbar ist, in einem organischen Lösungsmittel in einer Menge enthalten sein, daß die Oberflächenspannung der Tinte und dgl. nicht verringert ist.
Übrigens können auch ein Ester-Lösungsmittel, Keton-Lösungsmittel und aromatischer Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und dgl. verwendet werden; sie können allerdings den Drucker beschädigen. Daher ist es bevorzugt, daß diese nicht einer großen Menge vorhanden sind.
Ein organisches Lösungsmittel, das die o. g. Materialien beinhaltet, ist bevorzugt so eingestellt, daß die Bedingung erfüllt wird, daß es im flüssigen Zustand bei der Verwendungstemperatur bleibt und weiterhin der Schmelzpunkt bei –20°C oder kleiner vom Standpunkt der Umgebung bei Transport oder Lagerung liegt.
Als Dispergiermittel, die zur Dispersion von Pigmenten im organischen Lösungsmittel verwendet werden können, können verschiedene Pigmentdispergiermittel und Pigmentdispergierharze mit hohem Molekulargewicht, die in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden können, verwendet werden.
Bevorzugte Pigmentdispergiermittel sind zum Beispiel ein Reaktionsprodukt einer Aminverbindung und eines Selbstkondensationsprodukts von 12-Hydroxystearinsäure, insbesondere ein Reaktionsprodukt von Polyallylamin und ein Selbstkondensationsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure; ein Reaktionsprodukt von Polyethylenpolyamin und ein Selbstkondensationsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure, wie Solsperse 13940 (hergestellt von Zeneka Co., Ltd.) als kommerzielles Produkt und dgl.; ein Reaktionsprodukt von Dialkylaminoalkylamin und ein Selbstkondensationsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure, wie Solsperse 17000, 18000 (hergestellt von Zeneka Co., Ltd.) als kommerzielle Produkte und dgl.
Weiterhin können auch langkettige Alkylaminacetatverbindungen wie Octadodecylaminacetat, quaternäre Ammoniumsalze wie hydriertes Talg-Trimethylammoniumchlorid, Polyoxyethylenderivate wie Polyoxyethylenmonostearat, Sorbitan langkettige Fettsäureesterverbindungen wie Sorbitanmonooleat, Sorbitanmonolaurat und Sorbitanmonostearat, und als kommerzielles Produkt Solsperse 5000 (hergestellt von Zeneka Co., Ltd.), dies ist ein Pigmentderivat und EFKA 47 (hergestellt von Efka Chemicals B. V.), dies ist eine Polyaminverbindung, und dgl. verwendet werden.
Andererseits können als pigmentdispergierende Harze Petroleumharze, harzmodifizierte Maleinharze, harzmodifizierte Phenolharze, Alkylphenolharze, Alkydharze, Aminoalkydharze, Acrylharze, Polyamidharze und Cumaron-Inden-Harze und dgl. genannt werden. Von diesen sind Petroleumharze oder harzmodifizierte Maleinharze bevorzugter, jedes davon ist hervorragend in einem organischen Lösungsmittel, wie es erfindungsgemäß verwendet wird, löslich.
Als Menge an Dispergiermittel sind ca. das 0,1 bis 10-fache der Menge an verwendetem Pigment auf Gewichtsbasis geeignet.
Um die Fixierungseigenschaft der Tinte an einen zu bedruckenden Gegenstand und dgl. zu verbessern, werden verschiedene Binderharze in herkömmlichen Tinten auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung verwendet und weiterhin können verschiedene Zusatzmittel, wie oberflächenaktives Mittel, Viskositätsmodifizierer, Antischaummittel und ein filmbildender Helfer dazugegeben werden.
Als Verfahren zur Herstellung einer Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung unter Verwendung dieser Materialien umfaßt ein Verfahren die Schritte: Lösen eines Dispergiermittels in einem gesättigten Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel allein oder in einem Mischlösungsmittel aus gesättigtem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und einem Pflanzenöl, um eine Dispergiermittellösung herzustellen; und Zugabe unter Rühren von Pigment, wenn notwendig, Pflanzenöl, anderem organischen Lösungsmittel, oberflächenaktivem Mittel oder dgl.; Vermahlen dieses mit Hilfe eines Zermahlers; und anschließend, wenn notwendig, Zugabe und Vermischen einer Fertigmischung.
Als o. g. Zermahler können zum Beispiel genannt werden eine Naßumlaufmühle, eine Kugelmühle, eine Ballmühle, eine Sandmühle, Attritor, eine Walzmühle, ein Agitator, ein Henschel-Mixer, eine Kolloidmühle ein Ultraschall-Homogenator, ein Ultrahochdruck-Homogenator, ein Perlmühle und dgl.; insbesondere im Fall von Flüssigkeit zur Tintenstrahl-Aufzeichnung ist es notwendig, ein Pigment feiner zu dispergieren als bei herkömmlicher Drucktinte, und somit ist von den o. g. Arten die Naßumlaufmühle bevorzugt.
Die Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung hat bevorzugt eine Viskosität im Bereich von 1,0 bis 30,0 mPa·s, bevorzugter im Bereich von 10,0 bis 20,0 mPa·s, bei Raumtemperatur bei Verwendung. Die Tinte zur Tintenstrahl-Aufzeichnung mit einer Viskosität in diesem Bereich stellt eine gute Spritzstabilität bei hoher Druckgeschwindigkeit bereit.
Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, daß die erfindungsgemäße Tinte eine Oberflächenspannung im Bereich von 26 bis 30 Dyn/cm bei einer Temperatur von 25°C aufweist und einen Kontaktwinkel auf der Oberfläche eines Ethylenfluorid/Propylen-Copolymerfilms (d. h. eines FEP-Films) im Bereich von 40 bis 50°. Wenn die Tinte in diesem Bereich liegt, kann das Innere einer Düse schnell mit Tinte befüllt werden und ein Verstopfen der Düse kann reduziert werden.
Die o. g. Werte des Kontaktwinkels auf FEP-Film werden wie folgt erhalten: Ein Toyoflon 50F-Film (mit einer Dicke von 50 μm), hergestellt von Toray Plastics Films Co., Ltd. wird verwendet. Die Umgebungstemperatur ist 25°C, ein Tropfen Tinte wird mit einer Spritze auf die horizontale Ebene davon getropft und anschließend wird sowie die Tinte in Kontakt mit dem Film kommt der Kontaktwinkel bestimmt.
Die Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem, das nur nach Bedarf benötigt wird, geeignet, bei dem ein Piezo-Vibrationselement verwendet wird, um die Tinte zu spritzen und eine hervorragende Spritzeigenschaft kann Druckern verliehen werden, die eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung verwenden, wie sie derzeit am Markt erhältlich sind.
Weiterhin hat die Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ω·cm oder größer, ein Aufladungsmittel ist allerdings nicht enthalten. Daher ist die Spritzeigenschaft, wie sie für die Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung notwendig ist, inhärent und unterschiedlich zu den Eigenschaften, die für eine Tinte notwendig sind, wenn sie in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem verwendet wird, bei dem eine elektrische Anziehung, die zwischen geladenen Tintentropfen und einer Elektrode gebildet wird, genutzt wird, um kontinuierlich die Tropfen zu bewegen.
Eine erfindungsgemäße Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung hat über den gesamten breiten Temperaturbereich beim Drucken eine stabile Spritzeigenschaft und ist hervorragend in ihrer Lagerstabilität bei geringer Temperatur, und weiterhin ist es eine Tinte zur Tintenstrahl-Aufzeichnung mit einer geringen Kräuseleigenschaft.
Für ein organischen Lösungsmittel für Tinte zur Tintenstrahl-Aufzeichnung unter Verwendung eines Pigments als Farbmittel, wie in der vorliegenden Erfindung, ist es notwendig, daß das Lösungsmittel in seiner pigmentdispergierenden Eigenschaft hervorragend ist, eine hohe Oberflächenspannung aufweist und einen niedrigen Schmelzpunkt und einen hohen Siedepunkt, so daß die Lagerstabilität und die Spritzstabilität der Tinte über einen breiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur bis zur Umgebungstemperatur oder höher hervorragend ist und weiterhin, daß das Lösungsmittel kein Kräuseln eines Polyolefinfilms, der als Material für eine transparente Dokumentenhülle verwendet wird, verursacht. Daher muß es eine Vielzahl von Leistungen aufweisen, um die o. g. Voraussetzungen zu erfüllen.
In der vorliegenden Erfindung sind bei den gesättigten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln, die als organisches Lösungsmittel verwendet werden, Isoparaffin vom Standpunkt, daß es einen geringen Schmelzpunkt aufweist und in einem flüssigen Zustand bei niedriger Temperatur gehalten werden kann und eine geringe Kräuseleigenschaft aufweist, bevorzugt und außerdem ist Cycloparaffin bevorzugt vom Standpunkt aus, daß es eine hohe Oberflächenspannung aufweist und ein Verstopfen der Düse verhindert.
Wenn ein flüssiges Paraffin, in dem diese gesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen in einem gut ausbalancierten Anteil enthalten sind, verglichen wird mit einer anderen gesättigten Kohlenwasserstoffmischung (wie Isopar), das ein Lösungsmittel für eine Tinte auf Ölbasis für eine Tintenstrahl-Aufzeichnung, wie sie derzeit in der Praxis verwendet wird, ist, ist das erstere flüssige Paraffin in seiner Spritzstabilität über einen weiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur bis zu Umgebungstemperatur oder höher hervorragend und weiterhin sind darin keine verschlechternden Inhaltsstoffe enthalten, und somit stellt das flüssige Paraffin die Wirkung bereit, daß die Arbeitsumgebung beim Drucken nicht verschlechtert wird.
Allerdings sind gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel allein in ihrer Lösungskraft für ein Dispergiermittel bei niedriger Temperatur gering, und weiterhin können sie keine hohe Oberflächenspannung beibehalten und stellt somit eine Tinte bereit, bei der das Niveau an Lagerstabilität und Spritzstabilität nicht ausreichend ist.
Andererseits hat Pflanzenöl die folgenden Vorteile: es ist sehr gut kompatibel mit einer gesättigten Kohlenwasserstoffverbindung und weist eine relativ hohe Oberflächenspannung und Benetzbarkeit der Oberfläche von Pigment auf und hat weiterhin eine gute Lösungskraft für ein Dispergiermittel, insbesondere bei geringer Temperatur, und führt nicht zu einem Anschwellen von Polyolefin.
Daher wird als organisches Lösungsmittel für Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung eine gesättigte Kohlenwasserstoffverbindung und Pflanzenöl zusammen in speziellen Anteilen verwendet; dadurch wird eine Tinte zur Tintenstrahl-Aufzeichnung bereitgestellt, die eine stabile Spritzeigenschaft über einen breiten Temperaturbereich beim Drucken aufzeigt und hervorragend selbst bei einer Lagerstabilität bei geringer Temperatur ist und weiterhin eine geringe Kräuseleigenschaft aufzeigt.
Beste Ausführungsform für die Durchführung der Erfindung
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen genauer dargestellt; die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf diese Beispiele begrenzt. So lange nichts anderes gesagt wird, stellen in den Beispielen die Einheit "Teil(e)" und "%" Gewichtsteil(e) bzw. Gew.-% dar.
Herstellung der Basistinte
3 Teile eines Reaktionsprodukts von Polyallylamin und einem Selbstkondensationsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure als Dispergiermittel wurden in 12 Teilen Flüssigparaffin Nr. 40-S (hergestellt von Chuo Kasei Co., Ltd.) gelöst und 5 Teile Carbon Black MA-7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation) wurden als Pigment unter Rühren hinzugefügt, und anschließend wurde die erhaltene Mischung mit Hilfe einer Kugelmühle gemahlen, um die Grundtinte Nr. 1 bereitzustellen.
3 Teile Solsperse 17000 und 0,5 Teile Solsperse 5000 als Dispergiermittel wurden in 11,5 Teilen Flüssigparaffin Nr. 40-S (hergestellt von Chuo Kasei Co., Ltd.) gelöst und 5 Teile Carbon Black MA-7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation) wurden als Pigment unter Rühren hinzugefügt, und anschließend wurde die erhaltene Mischung mit Hilfe einer Kugelmühle gemahlen, um die Grundtinte Nr. 2 bereitzustellen.
3 Teile Solsperse 17000 und 0,5 Teile Solsperse 5000 als Dispergiermittel wurden in 11,5 Teilen Isopar M, das eine Mischung von Isoparaffinen darstellt (hergestellt von Exxon Chemical Company) gelöst und 5 Teile Carbon Black MA-7 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation) wurden als Pigment unter Rühren hinzugefügt, und anschließend wurde die erhaltene Mischung mit Hilfe einer Kugelmühle gemahlen, um die Grundtinte Nr. 3 bereitzustellen.
Beispiele 1 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Gemäß den in Tabelle 1 gezeigten Formulierungen wurden verschiedene Materialien unter Rühren miteinander vermischt, um Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 bereitzustellen; diese hatten jeweils eine Viskosität von ca. 10 mPa·s bei einer Temperatur von 25°C und einen Volumenwiderstand im Bereich von 10⁹ bis 10¹⁰ Ω·cm.
Nr. 55-S ist ein Flüssigparaffin (hergestellt von Chuo Kasei Co., Ltd.), IP Lösungsmittel 2835 ist eine Mischung aus Isoparaffinen (Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) und Exxsol D130 ist eine Mischung aus Cycloparaffin und Paraffin (Exxon Chemical Company).
Untersuchung der Leistung
a. Bestimmung der Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung einer Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung in jedem der Beispiele 1 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5 wurde bei einer Temperatur von 25°C mit Hilfe eines Oberflächenspannungsmeter (ein dynamischer Benetzungstester, hergestellt von Rhesca Corp.) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
b. Bestimmung des Kontaktwinkels
Bei einer Umgebungstemperatur von 25°C wurde ein Tropfen Tinte mit Hilfe einer Spritze auf eine horizontale Ebene von Toyoflon 50F (mit einer Dicke von 50 μm), hergestellt von Torey Plastic Film Co., Ltd., getropft. Anschließend wurde der Kontaktwinkel sofort, nachdem die Tinte mit dem Film in Kontakt kam, bestimmt.
c. Lagerstabilität bei niedriger Temperatur
Eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß den Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 wurde in eine Glasflasche gegeben, diese wurde dann dicht verschlossen. Die Tinte wurde bei einer Temperatur von 0°C für einen Zeitraum von einem Monat und anschließend bei einer Temperatur von –10°C für einen Zeitraum von einem Monat gelagert. Die Lagerstabilität bei niedriger Temperatur wurde untersucht auf Basis der Anwesenheit bzw. Abwesenheit eines Präzipitats und dem Zustand des Präzipitats, wobei:

A: kein Präzipitat
B: einige Präzipitate wurden gebildet, diese lösten sich nach leichten Schütteln auf und
C: Präzipitat löste sich selbst bei stärkerem Schütteln nicht auf

d. Spritzstabilität bei Umgebungstemperatur
Bei einer Temperatur von 25°C, die als eine übliche Raumtemperatur angesehen wurde, wurde ein Drucker (IP-4000, Piezo-Typ, hergestellt von Seiko Instruments Co., Ltd.), der an herkömmliche Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung angepaßt war, zum kontinuierlichen Festdrucken auf einem speziellen Glanzpapier (gerolltes Papier) unter Verwendung der jeweiligen Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 bzw. der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 verwendet, und das bedruckte Papier wurde zu einer Größe geschnitten, die der Größe "AO" entspricht, um 100 gedruckte Gegenstände zu erhalten. Auf Basis der Zahl der Blätter wo kein bedruckter Bereich nach Beginn des Druckens auftrat (nämlich ein Bereich, in dem kein Drucken geschah, da keine Tinte aus keiner der gesamten Düsen dorthin gespritzt wurde) wurde die Spritzstabilität bei Umgebungstemperatur untersucht, wobei:

A: kein bedruckter Bereich tritt nach 72 Blättern auf oder kein bedruckter Bereich trat bei keinem der 100 Blätter auf
B: kein bedruckter Bereich trat nach 51 bis 71 Blättern auf
C: kein bedruckter Bereich trat nach 31 bis 50 Blättern auf und
D: kein bedruckter Bereich trat beim 30. Blatt auf

e. Spritzstabilität bei niedriger Temperatur
Die Spritzstabilität einer Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 bzw. Vergleichsbeispiele 1 bis 5 bei niedriger Temperatur wurde in der gleichen Weise und auf Basis der gleichen Untersuchungskriterien wie bei der oben genannten Spritzstabilität bei Umgebungstemperatur durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Raumtemperatur auf 5°C geändert wurde.
f. Trocknungseigenschaft auf dem Papiersubstrat
Unter Umgebungsbedingungen einer Raumtemperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% wurden die Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5 auf spezielles Glanzpapier mit Hilfe des gleichen Druckers, der an Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung angepaßt war, wie er o. g. ist, festgedruckt. Auf Basis des Zeitraums von der Zeit des Druckens bis zu der Zeit, wenn die aufgezeichnete Flüssigkeit nicht an einem darauf gelegten Finger anhaftet, wurde die Trocknungsleistung untersucht, wobei:

A: trocknete innerhalb von 2 Sekunden
B: trocknete innerhalb von 5 Sekunden und über 2 Sekunden und
C: trocknete selbst nach 5 Sekunden nicht

g. Kräuselungs- oder Welligkeitseigenschaft
Ein Bild, das so eingestellt war, daß der bedruckte Bereich ca. 10% der Gesamtfläche des Papiers ausmacht, wurde auf spezielles Glanzpapier mit der Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5 aufgedruckt, um einen bedruckten Gegenstand zu erhalten, gefolgt von einem Schneiden in einer Größe von "A4". Anschließend wurden die erhaltenen Blätter in eine kommerzielle transparente Dokumentenhülle gebracht (Clear Book ra-460B, hergestellt von Kokuyo Co., Ltd.) und bei Raumtemperatur für einen Zeitraum von einer Woche aufbewahrt, und anschließend wurde die Kräuseleigenschaft davon auf Basis des äußeren Erscheinungsbilds des transparenten Dokumentenaufbewahrers bestimmt, wobei

A: keine Veränderung wurde beobachtet
B: Falten aufgrund von Anschwellen wurde teilweise beobachtet aber keine Deflektion wurde beobachtet und
C: Deflektion aufgrund des Schwellens wurde über die gesamte Oberfläche beobachtet

In Bezug auf die Spritzstabilität bei Umgebungstemperatur und bei niedriger Temperatur bei der oben beschriebenen Untersuchung wurde eingeschätzt, daß die Grade "A" und "B" eine gute Leistung darstellen, der Grad "C" eine Leistung darstellt, die bei der praktischen Verwendung kein Problem darstellt, und der Grad "D" eine Leistung darstellt, die in der Praxis Unannehmlichkeiten verursacht, während bei den anderen Punkten der Grad "A" eine gute Leistung darstellt, der Grad "B" eine Leistung darstellt, die im praktischen Gebrauch keine Probleme verursacht, und der Grad "C" eine Leistung darstellt, die in der Praxis Probleme verursacht.
Wie mit Hilfe der Beispiele und Vergleichsbeispiele gezeigt, kann die erfindungsgemäße Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung gedruckte Darstellungen mit guter Druckqualität liefern, ohne daß sie von Temperaturveränderungen der Druckumgebung beeinflußt werden, und weiterhin stellt sie eine Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung dar, die selbst bei einer Lagerung bei niedriger Temperatur eine hervorragende Stabilität erlaubt.

Claims

Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung, umfassend hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel, ein Pigment und ein Dispergiermittel, wobei das organische Lösungsmittel ein gesättigtes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und ein Pflanzenöl in einem Gewichtsverhältnis von 100 : (10–100) umfaßt, die Tinte auf Ölbasis eine Viskosität im Bereich von 1,0 bis 30 mPa·s bei Anwendung unter Umgebungstemperatur aufweist und kein Einfüllmittel enthält.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach Anspruch 1, wobei das gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel sowohl ein Isoparaffin-Lösungsmittel als auch ein Cycloparaffin-Lösungsmittel umfaßt.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel ein flüssiges Paraffin mit einer Viskosität von 20 mPa·s oder weniger bei einer Temperatur von 25°C als Hauptkomponente aufweist.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach Anspruch 3, wobei das flüssige Paraffin ein flüssiges Paraffin ist, das mindestens einen Test besteht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, beschrieben in der Japanese Pharmacopoeia, einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, beschrieben in den japanischen Standards für Lebensmittelzusatzstoffe, und einem Reinheitstest für flüssiges Paraffin, beschrieben in den in Japan etablierten Standards für kosmetische Bestandteile.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Pflanzenöl mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem halbtrocknenden Öl und einem nicht-trocknenden Öl, umfaßt.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Pflanzenöl mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sojabohnenöl, Rapsöl und Olivenöl, umfaßt.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Dispergiermittel ein Reaktionsprodukt aus einer Aminverbindung und einem selbstkondensierenden Produkt von 12-Hydroxystearinsäure umfaßt.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die eine Oberflächenspannung von 26 bis 30 Dyn/cm bei einer Temperatur von 25°C und einen Kontaktwinkel zu einem Ethylenfluorid/Propylen-Copolymerfilm von 40 bis 50° aufweist.
Tinte auf Ölbasis zur Tintenstrahl-Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ω·cm oder mehr aufweist.