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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schnell trocknende Tintenzusammensetzung
zum Tintenstrahldrucken, die sich für das Bedrucken von Glasoberflächen eignet,
die während
des Bedruckens feuchten Bedingungen ausgesetzt sein können. Die
Informationen, mit denen die Glasoberflächen bedruckt werden, sind
gegenüber
der Einwirkung von feuchten Bedingungen beständig.
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Tintenstrahldrucken
ist eine bekannte Technik, bei der das Drucken ohne Kontakt zwischen
der Druckvorrichtung und dem Substrat, auf das die Druckzeichen
abgeschieden werden, erfolgt. Kurz beschrieben wird beim Tintenstrahldrucken
eine Technik angewandt, bei der ein Strom von Tintentröpfchen auf
eine Oberfläche projiziert
und die Richtung des Stroms elektronisch gesteuert wird, was bewirkt,
dass die Tröpfchen
die gewünschte
Druckinformation auf dieser Oberfläche bilden.
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Die
Technik des Tintenstrahldruckens oder kontaktfreien Druckens eignet
sich besonders für
das Aufbringen von Zeichen auf unregelmäßig geformte Oberflächen, z.B.
Glas-, Metall- oder Kunststoffbehälter, die im Allgemeinen zur
Aufnahme von Getränken,
Kosmetik, Pharmazeutika, Alkohol und Gesundheitspflegeprodukten
verwendet werden.
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Reviews
verschiedener Aspekte des Tintenstrahldruckens finden sich in den
nachfolgenden Veröffentlichungen:
Kuhn et al., Scientific American, April 1979, 162-178 und Keeling,
Phys. Technol., 12(5), 196-303 (1981). Verschiedene Tintenstrahldruckvorrichtungen
sind in den folgenden US-Patenten beschrieben:
3,060,429 ,
3,298,030 ,
3,373,437 ,
3,416,153 und
3,673,601 .
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Im
Allgemeinen muss eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung bestimmte
strenge Vorgaben erfüllen,
um für
Tintenstrahldruckzwecke nützlich
zu sein. Dazu gehören
Viskosität,
spezifischer Widerstand, Löslichkeit,
Kompatibilität
der Komponenten und Benetzbarkeit des Substrates. Weiterhin muss
die Tinte rasch trocknen, schmierfest und abriebbeständig sein,
die Tintenstrahldüse
ohne Verstopfen passieren können
und eine rasche Reinigung der Maschinenteile mit minimalem Aufwand
erlauben.
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Darüber hinaus
muss die Tinte bestimmte weitere Vorgaben erfüllen. Viele Getränkehersteller
befüllen die
Behälter
mit gekühlten
Getränken,
häufig
unter feuchten Bedingungen, die die Feuchtigkeitskondensation auf
den Behältern
begünstigen.
Die Feuchtigkeit, die auf den Behälteroberflächen kondensiert, stellt ein
ernstes Problem hinsichtlich der Tintendurchdringung, guten Haftung
und Abriebfestigkeit der Druckinformationen dar. Daher sollte die
Tintenstrahltinte das Bedrucken dieser Behälter in Gegenwart der Kondensation
erlauben und die Druckinformationen sollten durch die Kondensation
nicht beschädigt
werden. Darüber
hinaus sollten sich die Informationen bei Eintauchen der Behälter in
Eiswasser zwecks Kühlung
nicht auflösen
oder durch das Eiswasser beschädigt
werden. Zusätzlich
können
während
der Lagerung und des Transports in verschiedene Landesteile zu unterschiedlichen
Jahreszeiten warme und feuchte Bedingungen auf die Flaschen einwirken.
Die Informationen sollten durch die heißen und kalten feuchten Bedingungen
nicht beschädigt
werden. Weiterhin sollten die Informationen durch eine Laugenwäsche entfernbar
sein, um eine Wiederverwendung der zurückgegebenen Glasflaschen zu
erlauben.
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Viele
der bekannten Tintenstrahl-Tintenzusammensetzungen eignen sich nicht
zum Bedrucken von Glas unter feuchten Bedingungen oder verleihen
Druckinformationen auf Glasoberflächen keine Wasserfestigkeit.
Nur ein paar Tintenzusammensetzungen eignen sich nachgewiesenermaßen für das Bedrucken
von Glasoberflächen
unter feuchten Bedingungen. Das
US-Patent
5,693,127 offenbart z.B. eine Tintenstrahltinte aus einem
Bindemittel, einem Farbmittel, einem flüssigen Träger und einem Haftvermittler,
bei dem es sich um Alkoxysilylpolyalkylenimin handelt. Zwar gibt
das Patent an, dass sich die Tinte zum Bedrucken von Glasflaschen mit
darauf befindlicher Kondensation eignet, doch bei Befolgung seiner
Lehren ergeben sich bestimmte Schwierigkeiten. Der Alkoxysilylpolyalkylenimin-Haftvermittler
scheint z.B. nicht im Handel erhältlich
zu sein und das Patent lehrt den Fachmann nicht, wie dieser Haftvermittler
herzustellen ist. Weiterhin bleibt die Stabilität der Tintenzusammensetzung
mit Alkoxysilylpolyalkyleniminen unter bestimmten Bedingungen unsicher.
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Das
US-Patent 5,596,027 offenbart
eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung aus einem Tintenträger, einem
Farbmittel, einem Polyamin und einem Säureharz. Diese Tintenzusammensetzung
kann kondensations- und feuchtigkeitsbeständige Bilder auf Glasflaschen
erzeugen. Zwar beziehen sich die Ansprüche auf Tintenzusammensetzungen
auf Lösungsmittel-
und Wasserbasis, doch das Patent deutet nicht darauf hin, dass der
spezifische Vorteil – die
kurze Trocknungszeit – durch
Verwendung organischer Lösungsmittel
als Tintenträger
erzielt wurde. Tinten auf Wasserbasis trocknen auf Glassubstraten
relativ langsam. Bei Tinten auf Wasserbasis können Trocknungszeiten von mehr
als 10 Sekunden notwendig sein.
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Daher
besteht Bedarf an einer Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, die
bestimmte kritische Leistungsvorgaben erfüllt. Es besteht Bedarf an einer
Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, die Behälteroberflächen, insbesondere Glasoberflächen mit
qualitativ hochwertigen Informationen bedruckt. Es besteht Bedarf
an einer Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, mit der Glasoberflächen mit
einer darauf befindlichen Feuchtigkeitskondensation bedruckt werden
können.
Es besteht Bedarf an einer Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung, deren
Druckinformationen bei Einwirken von Eiswasser nicht verschmieren,
abriebfest sind und auch anderweitig nicht an Qualität verlieren.
Weiterhin besteht Bedarf an einer Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung,
deren Druckinformationen bei Einwirken von heißen und kalten feuchten Bedingungen
nicht verschmieren, abriebfest sind und auch anderweitig nicht an
Qualität
verlieren. Weiterhin besteht Bedarf an einer Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung,
deren Druckinformationen auf Glasoberflächen mittels einer Ätzlauge
abgewaschen werden können.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
bereitzustellen, die verschiedene Oberflächen, insbesondere Glasoberflächen, auf
denen sich eine Feuchtigkeitskondensation befinden kann, mit qualitativ
hochwertigen Informationen bedruckt. Es ist eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung bereitzustellen,
deren Druckinformationen bei Einwirken von heißen und kalten feuchten Bedingungen
nicht verschmieren, abriebfest sind und auch anderweitig nicht an
Qualität
verlieren. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
bereitzustellen, deren Druckinformationen bei Einwirken von Eiswasser nicht
verschmieren, abriebfest sind und auch anderweitig nicht an Qualität verlieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung bereitzustellen,
deren Druckinformationen auf Glasoberflächen leicht mittels einer Ätzlauge
abgewaschen werden können.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
auf der Basis eines organischen Lösungsmittels bereit, das das
organische Lösungsmittel,
ein Farbmittel, ein Säureharz
und ein Polyamin ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem Polyalkylenamin, einem Aminoacrylpolymer
und einem Dendrimer umfasst.
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Die
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
hat den Vorteil, dass sie verschiedene Oberflächen mit qualitativ hochwertigen
Informationen bedrucken kann. Die Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
ermöglicht
das Bedrucken von Glasoberflächen
mit einer darauf befindlichen Feuchtigkeitskondensation. Die Druckinformationen
auf dem Glas sind nach Einwirken feuchter Bedingungen schmierfest
und abriebbeständig.
Weiterhin sind die Druckinformationen nach Einwirken von Eiswasser
sowie kalten und heißen
feuchten Bedingungen schmierfest und abriebbeständig. Die Druckinformationen
auf dem Glas können
mittels einer Ätzlauge
abgewaschen werden.
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Das
in der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
eingesetzte Farbmittel ist z.B. ein Farbstoff oder ein Pigment.
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
kann zusätzlich
Tenside, Benetzungsmittel, Weichmacher, Entschäumer und Elektrolyte einschließen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein verbessertes Verfahren
zum Bedrucken von Glasoberflächen
mit kondensations- und wasserfesten Informationen mittels Tintenstrahldrucken
bereit, wobei die Verbesserung den Einsatz der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
bei dem Tintenstrahldruckprozess umfasst.
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
weist im Allgemeinen die folgenden Charakteristiken zur Verwendung
bei Tintenstrahldrucksystemen auf: (1) eine Viskosität von etwa
1,5 Centipoise (cps) bis etwa 7 cps bei 25 °C, (2) einen spezifischen elektrischen
Widerstand von etwa 50 Ohm-cm bis etwa 2000 Ohm-cm und (3) eine
Schallgeschwindigkeit von etwa 1100 Meter/Sekunde bis etwa 1700
Meter/Sekunde.
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Die
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
hat den Vorteil, dass sie auf Substratoberflächen, insbesondere Glasoberflächen rasch
trocknet, was ein Hochgeschwindigkeitsdrucken erlaubt. Die Trocknungszeit
der mittels Tintenstrahldrucken erzeugten Informationen beträgt weniger
als 10 Sekunden, vorzugsweise weniger als etwa 2 Sekunden und noch
bevorzugter etwa 1 Sekunde oder weniger.
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Vorzugsweise
schließt
das in der Tintenzusammensetzung verwendete Farbmittel einen Farbstoff oder
ein Pigment ein. Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann
zusätzlich
Tenside, Benetzungsmittel, Weichmacher, Elektrolyte und Entschäumer einschließen.
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
lässt sich
nach jedem geeigneten Verfahren herstellen. Die Komponenten der
Zusammensetzung können
z.B. kombiniert und in einem geeigneten Mischer gemischt werden.
Eine detaillierte Diskussion der einzelnen Komponenten und der Charakteristiken
der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
ist nachfolgend dargelegt.
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Organisches Lösungsmittel
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Als
Tintenträger
der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
kann jedes geeignete organische Lösungsmittel eingesetzt werden;
vorzugsweise wird ein organisches Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt oder
ein Gemisch solcher organischen Lösungsmittel als Tintenträger eingesetzt.
Beispiele für
geeignete organische Lösungsmittel
sind Ketone, Alkohole, Ester, Ether und Amide, vorzugsweise niedere
Ketone, niedere Alkohole und Mischungen davon. Daher sind Methylethylketon,
Ethanol und Mischungen davon Beispiele für bevorzugte Tintenträger.
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Es
kann jede geeignete Menge des Tintenträgers eingesetzt werden. Typischerweise
wird der Träger in
einer Menge von bis zu etwa 95 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge
von etwa 35 bis etwa 85 Gew.-% und noch bevorzugter in einer Menge
von etwa 80 bis etwa 85 Gew.-% der Tintenzusammensetzung verwendet.
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Polyamin
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
umfasst ein Polyamin, das frei oder im Wesentlichen frei von Alkoxysilylgruppen
ist. Man glaubt, dass die Aminogruppe des Polyamins mit dem Säureharz
in Wechselwirkung tritt, so dass eine haltbare Druckinformation
entsteht, die gegenüber
Feuchtigkeitskondensation und Verschmieren oder Beschädigung bei
Einwirken von Eiswasser beständig
ist. Die Wechselwirkung zwischen dem Polyamin und dem Säureharz
versteht man noch nicht vollständig
und man glaubt, dass dazu Wechselwirkungen wie die Bildung kovalenter,
Ionen- und Wasserstoffbindungen und/oder Wechselwirkungen wie van
der Waals-Wechselwirkungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, dipol-induzierte Dipolwechselwirkungen
oder Kombinationen davon gehören.
Ein Beispiel für
eine Ionenwechselwirkung ist die Bildung eines Ammoniumcarboxylatsalzes.
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Man
glaubt außerdem,
dass das Polyamin und die Substratoberfläche in geeigneter Weise in
Wechselwirkung treten, so dass eine verbesserte Haftung zwischen
der Substratoberfläche
und den Komponenten der Druckinformation entsteht. Daher glaubt
man, dass die Oberflächengruppen,
z.B. die Aminogruppen auf dem Polyamin, mit den Oberflächengruppen
auf dem Substrat in Wechselwirkung treten.
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Das
Polyamin besitzt mindestens zwei Aminogruppen pro Molekül. Es kann
sich dabei um ein kleines Molekül
wie Ethylendiamin oder ein polymeres Molekül wie Polyethylenimin handeln.
Das Molekül
kann linear, verzweigt, vernetzt oder dreidimensional sein.
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Eine
bevorzugte Polyaminklasse ist Polyalkylenamin. Eine weitere bevorzugte
Polyaminklasse ist ein Aminoacrylpolymer, z.B. das in dem
US-Patent 4,834,799 beschriebene
Copolymer aus Methylmethacrylat und Dimethylaminoethylmethacrylat.
Wieder ein anderes Beispiel für
eine bevorzugte Polyaminklasse ist ein Dendrimer.
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Beispiele
für geeignete
Polyamine sind N,N'-Bis-(3-aminopropyl)-1,2-ethylendiamin, 1,4-Bis-(3-aminopropyl)piperazin,
N,N'-Bis-(3-aminopropyl)-1,4-butandiamin, Nitrilotrisethylamin,
N,N'-(Diaminoethyl)piperazin,
Piperazinylethylethylendiamin, Aminoethyltriethylentetramin, Aminoethylpiperazinylethylethylen diamin, Piperazinylethyldiethylentriamin
und Polyalkylenamine wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin,
Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin sowie Mischungen davon.
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Dendrimere
sind radial-symmetrische Moleküle
der STARBURST
TM-Topologie aus einem Initiatorkern wie
z.B. Stickstoff, Ethylenimin und dergleichen, an dem Kern befestigten
Innenschichten mit einer geeigneten Anzahl von Armen, z.B. zwei
bis vier Armen, wobei jeder Arm aus Grundeinheiten besteht, deren
Anzahl pro Arm die Dendrimergeneration darstellt, und endständigen funktionellen
Gruppen, z.B. einem an der äußersten Generation
hängenden
primären
Amin. Solche Dendrimere sind z.B. in den
US-Patenten
4,507,466 ,
4,631,337 ,
4,558,120 ,
4,568,737 und
4,587,329 sowie in Tomalia et al.,
Angewandte Chemie, Int. Ed. Engl. 29, 138 (1990) dargestellt. Größe und Form
des STARBURST-Dendrimermoleküls
und der funktionellen Gruppen in dem Dendrimermolekül lassen
sich durch Wahl des Initiatorkerns, der Anzahl der Generationen
und der Wahl der pro Generation eingesetzten Grundeinheiten steuern.
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Die
Wahl der Dendrimerkomponenten kann die Eigenschaften der Dendrimere
beeinflussen. Der Initiatorkern kann die Dendrimerform beeinflussen
und so z.B. spheroidförmige
Dendrimere, zylindrische oder stangenförmige Dendrimere oder ellipsoidförmige Dendrimere
erzeugen. Die aufeinander folgende Erzeugung von Generationen bestimmt
die Abmessungen der Dendrimere und die Beschaffenheit ihres Inneren.
Beispiele für
geeignete Kernmaterialien sind Ammoniak, polyfunktionelle Alkohole
wie z.B. Pentaerythritol oder Tris(hydroxymethyl)ethan, 1,1,1-Tris-(4'-hydroxyphenyl)ethan,
polyfunktionelle Amine wie z.B. Ethylendiamin, lineare Polyethylenimine
und dergleichen. Die chemische Funktionalität der Grundeinheit in den Innenschichten
kann z.B. Amidoamine wie z.B. Aminoethylacetamid, Imine wie z.B.
Diethylendiimin oder Ether wie z.B. die aus Materialien wie z.B.
3,5-Dihydroxyethylbenzylalkohol
gewonnenen einschließen.
Die endständigen
Funktionalitäten
sind z.B. Aminogruppen, Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen, Carboxylate, Ester,
Amide, Phosphate, Sulfonate und dergleichen.
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Die
Synthese der Dendrimere erfolgt für gewöhnlich nach einem divergenten
Ansatz, bei dem der anfänglichen
Umsetzung eines Monomers mit dem Initiatorkern die erschöpfende Umsetzung
der entstandenen funktionellen Gruppen mit einer difunktionellen
Verbindung, z.B. einem Diamin einschließlich z.B. eines Ethylendiamins
folgt, so dass die nächste
Generation der reaktiven Aminogruppen entsteht. Daher kann z.B.
Ethylendiamin geeigneterweise zunächst mit Methylacrylat umgesetzt
werden, so dass eine Verbindung wie N,N,N',N'-Tetra(methoxycarbonylethyl)ethylendiamin
entsteht. Diese Verbindung kann im nächsten Schritt mit Ethylendiamin
umgesetzt werden, so dass ein Amidoamindendrimer mit einer Generationenanzahl
von 0, einem Molekulargewicht von 517 und vier primären Aminogruppen
auf der Oberfläche
entsteht. Die Wiederholung des obigen zweistufigen Verfahrens führt zu nachfolgenden
Generationen.
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Ein
alternativer Syntheseweg ist die konvergente Wachstumssynthese,
wie sie im Detail in Hawker et al., J. Amer Chem. Soc., 112, 7638
(1990) beschrieben ist.
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Das
Dendrimer kann zusätzlich
zu den Aminogruppen auch andere Gruppen oder Segmente besitzen. Das
Dendrimer kann z.B. einen kovalent daran gebundenen Farbstoff oder
bestimmte darauf aufgepfropfte funktionelle Gruppen aufweisen.
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Bevorzugte
Dendrimere zur Verwendung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
sind z.B. die mit einer endständigen
Aminfunktionalität
auf der Oberfläche.
Weiterhin besitzt das Dendrimer vorzugsweise ein Molekulargewicht
im Bereich von etwa 300 bis etwa 100.000, eine Generationenanzahl
von 0 bis 10, eine Konzentration der Amingruppen auf der Oberfläche von
etwa 3 bis etwa 4100 und einen Moleküldurchmesser von etwa 10 bis
etwa 10.000 Å.
Noch bevorzugter besitzt das Dendrimer ein Molekulargewicht im Bereich
von etwa 500 bis etwa 5000, eine Generationenanzahl von 0 bis etwa
2 und eine Konzentration der Amingruppen auf der Oberfläche von
etwa 4 bis etwa 16. Auch der Polydispersitätsindex (Mw/Mn) des Dendrimers
ist vorzugsweise gering und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa
1,1000 bis etwa 1,0001, noch bevorzugter im Bereich von etwa 1,001
bis etwa 1,0001. Weitere Einzelheiten zu den Dendrimeren sind dem
US-Patent 5,596,027 , Spalte
6, Zeilen 39-62 zu entnehmen, auf dessen Offenbarung hierin Bezug
genommen wird.
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Es
kann jede geeignete Menge des Polyamins eingesetzt werden. Das Polyamin
wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-%
und noch bevorzugter in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-%
der Tintenzusammensetzung eingesetzt.
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Farbmittel
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
umfasst ein Farbmittel. Es kann jedes geeignete Farbmittel – Farbstoff
oder Pigment – verwendet
werden. Ein Beispiel für
einen geeigneten Farbstoff ist C.I. Solvent Black 29, erhältlich als
ORASOL BLACK RLI
TM von Ciba-Geigy. Beispiele
für Pigmente
und zusätzliche Farbstoffbeispiele
finden sich in dem
US-Patent
5,596,027 , Spalte 7, Zeile 12 bis Spalte 9, Zeile 3, auf
dessen Offenbarung hierin Bezug genommen wird.
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Das
Farbmittel kann in der Tintenzusammensetzung in einer Menge eingesetzt
werden, die für
die Erzeugung der gewünschten
Farbintensität,
des gewünschten
Farbkontrastes und der gewünschten
Lesbarkeit erforderlich ist. Das Farbmittel wird vorzugsweise in
einer Menge von etwa 1 bis 10 Gew.-%, noch bevorzugter in einer
Menge von etwa 3 bis etwa 6 Gew.-% der Tintenzusammensetzung eingesetzt.
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Säureharz
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
umfasst ein Säureharz.
Es kann jedes geeignete Polymerharz mit einer Carboxyl-, Sulfon-
oder Phosphonsäuregruppe
eingesetzt werden, wobei die Carboxylgruppe bevorzugt ist. Bevorzugte
Säureharze
sind die mit einer Säurezahl
im Bereich von etwa 10 bis etwa 120; die noch bevorzugteren Säureharze
haben eine Säurezahl
im Bereich von etwa 50 bis etwa 80. Die Säurezahl wird in mg KOH/g Harz
ausgedrückt.
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Die
Säureharze
zur Verwendung in der Tintenzusammensetzung schließen in einem
organischen Lösungsmittel
lösliche
oder dispergierbare Harze ein. Daher kann das Harz eine echte Lösung bilden
oder eine kolloidale Suspension, die verwendet werden kann, sofern
sie ohne substantielle Trennung durch einen Filter einer Porengröße, die
erheblich kleiner ist als das Kapillarröhrchen des Druckers, filtrierbar
ist, z.B. durch einen Filter einer Porengröße von etwa einem Mikrometer.
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Beispiele
für Säureharze
zur Verwendung in der Tintenzusammensetzung sind Acrylharze mit
Carboxylgruppen. Ein Beispiel für
solche geeigneten Acrylharze ist das Harz SURCOLTM 836,
erhältlich
von Allied Colloids Co., Suffolk, Virginia. Das Harz SURCOL 836
besitzt eine Säurezahl
von 63, ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von etwa 26.000 und
ein massegemitteltes Molekulargewicht von etwa 46.000. Weitere Beispiele
für solche
Acrylharze sind JONCRYLTM 611 und JONCRYL
586, erhältlich
von S.C. Johnson Co., Racine, Wisconsin. JONCRYL 611 besitzt eine
Säurezahl
von 53, JONCRYL 586 eine Säurezahl
von 108. Noch ein anderes Beispiel für ein geeignetes saures Acrylharz
ist CARBOSETTM 527, erhältlich von B.F. Goodrich Specialty
Chemicals Co., Cleveland, Ohio. CARBOSET 527 besitzt eine Säurezahl
von 80 und ein massegemitteltes Molekulargewicht von etwa 40.000.
Ein weiteres Beispiele für
ein geeignetes saures Acrylharz ist NEOCRYLTM B-817,
erhältlich
von Zeneca Resins, Inc., Wilmington, Delaware. NEOCRYL B-817 ist
ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Ethylacrylat und besitzt
eine Säurezahl
von 55 und ein massegemitteltes Molekulargewicht von etwa 20.000.
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Das
Säureharz
kann in jeder geeigneten Menge eingesetzt werden. Das Säureharz
wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 3 bis etwa 30 Gew.-%,
noch bevorzugter in einer Menge von etwa 7 bis etwa 15 Gew.-% der
Tintenzusammensetzung eingesetzt.
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Tensid
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Die
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
kann weiterhin ein Tensid zur Optimierung der Benetzungs- und Trocknungscharakteristiken
der Tinte einschließen.
Es kann jedes geeignete Tensid eingesetzt werden, z.B. fluoraliphatische
Polymerester und polyalkylenoxid-modifizierte Polydimethylsiloxane. Beispiele
für geeignete
Tenside sind SILWETTM 7622, ein polyalkylenoxid-modifiziertes
Polydimethylsiloxan, erhältlich
von OSI Specialties, Inc., Danbury, Connecticut und FC 430, ein
fluoraliphatischer Polymerester, erhältlich von 3M Co.
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Das
Tensid kann in jeder geeigneten Menge, vorzugsweise in einer Menge
von bis zu etwa 2 Gew.-%, noch bevorzugter in einer Menge von etwa
0,01 bis etwa 1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung eingesetzt werden.
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Weichmacher
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Die
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
kann weiterhin einen Weichmacher zur Verbesserung der Haltbarkeit
der Druckinformation einschließen.
Es kann jeder geeignete Weichmacher eingesetzt werden. Es kann z.B.
Weichmacher 8, ein o,p-Gemisch aus N-Ethyltoluolsulfonamid, erhältlich von Monsanto
Co., eingesetzt werden.
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Der
Weichmacher kann in jeder geeigneten Menge, vorzugsweise in einer
Menge von bis zu etwa 2 Gew.-%, noch bevorzugter in einer Menge
von etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung eingesetzt
werden.
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Benetzungsmittel
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
kann vorzugsweise ein Benetzungsmittel zur Verhinderung des Trocknens
der Tinte auf dem Druckkopf während
des Druckens sowie während
der Lagerung der Tinte einschließen. Benetzungsmittel sind
hydrophile Lösungsmittel
mit einem hohen Siedepunkt, vorzugsweise über 100 °C und noch bevorzugter im Bereich
von etwa 150 bis etwa 250 °C.
Es kann jedes dem Fachmann bekannte geeignete Benetzungsmittel eingesetzt
werden. Beispiele für
geeignete Benetzungsmittel sind Glycole wie z.B. Ethylenglycol,
Propylenglycol, Glycerin, Diglycerin, Diethylenglycol und dergleichen,
Glycolether wie z.B. Ethylenglycoldimethylether, Ethylenglycoldiethylether,
Propylenglycolmethylethercellosolve, Diethylenglycolmonoethylether
(Carbitol), Diethylenglycoldimethylether und Diethylenglycoldiethylether,
Dialkylsulfoxide wie z.B. Dimethylsulfoxid und andere Lösungsmittel
wie Sulfolan, N-Methylpyrrolidinon und dergleichen.
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Das
Benetzungsmittel kann in einer Menge von bis zu etwa 5 Gew.-%, noch
bevorzugter in einer Menge von bis zu etwa 2 Gew.-% der Tintenzusammensetzung
eingesetzt werden.
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Entschäumer
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
kann weiterhin einen Entschäumer
zur Verhinderung des Schäumens
der Tinte während
der Herstellung sowie während
des Druckens einschließen.
Es kann jeder dem Fachmann bekannte geeignete Entschäumer, z.B.
ein Polysiloxan-Entschäumer eingesetzt
werden. Ein Beispiel für
einen Polysiloxan-Entschäumer
ist BYKTM 065 von BYK-Chemie, Wallingford,
Connecticut.
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Der
Entschäumer
kann in der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
in einer Menge vorliegen, die das Schäumen der Tintenstrahltinte
während
der Herstellung und des Gebrauchs wirksam verhindert. Der Entschäumer kann
in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa
0,25 bis etwa 0,35 Gew.-% eingesetzt werden.
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Die
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
kann auch ein geeignetes Silan zur weiteren Verbesserung der Haftung
der Information an den Glassubstraten einschließen. Ein Beispiel für ein geeignetes
Silan ist ein Epoxysilan wie Silan A-187, erhältlich von OSI Specialties,
Inc. (γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan).
Die Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung kann ggf. weiterhin ein Elektrolyt
zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit einschließen. Es
können
alle dem Fachmann bekannten geeigneten Elektrolyte eingesetzt werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Tintenzusammensetzung
kann eine Vielzahl von Glasflaschen bedruckt werden. Beispiele für Glasflaschen
sind Bierflaschen (Einweg- oder Mehrwegflaschen). Die erfindungsgemäße Tintenstrahltinte
kann mittels Tintenstrahldrucken auf eine Vielzahl von Glasarten,
z.B. Natronkalkglas, Borsilicatglas, Aluminiumsilicatglas, Bleiglas,
Boratglas und dergleichen aufgebracht werden. Die zuvor spezifizierten
Arten von Glasbehältern
können
eine zusätzliche
Beschichtung enthalten.
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Die
nachfolgenden illustrativen Beispiele veranschaulichen die vorliegende
Erfindung weiter, sollen ihren Umfang jedoch natürlich in keiner Weise beschränken.
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der Pentaethylenhexamin als Polyamin
und SURCOL 836 als Säureharz
eingesetzt wurden. Die nachfolgenden Bestandteile wurden in den
angegebenen Mengen verwendet. Nachfolgend steht IPA für Isopropanol.
| Bestandteile | Teile |
| Methylethylketon
(MEK, Exxon) | 629 |
| Ethanol
CDA-19 200 Proof (EMCO Chemical) | 200 |
| Pentaethylenhexamin,
10% in IPA (Aldrich) | 20 |
| SURCOL
836 (Allied Colloids) | 100 |
| ORASOL
BLACK RLI (Ciba-Geigy) | 50 |
| FC-430,
10% in MEK (3M) | 1 |
| Gesamt | 1000 |
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COCA-COLATM- und FANTATM-Glasflaschen
wurden in einer Kammer mit 95 °C
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90 °C mit der Tinte bedruckt. Vor
dem Bedrucken wurden die Flaschen durch 5-minütiges Waschen mit einer 3%
Natriumhydroxidlösung
bei 60 °C
und anschließendes
Spülen
mit entionisiertem Wasser gereinigt. Dann wurden die Flaschen mit
Eiswasser befüllt. Überschüssige Wassertropfen
auf der Oberfläche
der Flaschen wurden mit Hilfe eines Luftmessers entfernt. Eine Minute
nach dem Befüllen
der Flaschen wurden diese unterhalb der Fülllinie mittels Tintenstrahldrucken
mit Informationen bedruckt. Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit
der Umgebung und der niedrigen Temperatur der Flaschen entstand
vor und nach dem Drucken eine signifikante Menge Feuchtigkeitskondensation
auf den Flaschen.
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Bei
den bedruckten Flaschen wurden folgende Tests durchgeführt:
- Kammerabriebtest:
Die Druckinformation wurde eine Minute nach dem Bedrucken mit dem
Daumen unter starkem Druck verrieben und die für die Entfernung der Information
notwendige Anzahl der Reibbewegungen notiert. Bei den Informationen
waren mindestens 10 Reibbewegungen notwendig, um sie von der Glasoberfläche zu entfernen.
- Eiswassertest: Die Flaschen wurden, nachdem man die Informationen
auf den Flaschen mindestens ein paar Stunden bei Umgebungsbedingungen
hatte trocknen lassen, über
einen Zeitraum von mindestens 16 Stunden in Eiswasser getaucht.
Die Informationen wurden mit dem Daumen unter starkem Druck verrieben.
Bei den Informationen waren 7 Reibbewegungen notwendig, um sie von
der Glasoberfläche
zu entfernen.
- Laugenwäschetest:
Man ließ die
Flaschen mindestens eine Stunde lang bei Umgebungsbedingungen trocknen
und tauchte sie anschließend
5 Minuten lang in ein Bad mit 3% Natriumhydroxid bei 60 °C. In den
meisten Fällen
wurden die Informationen durch die Ätzlauge abgelöst. In einigen
Fällen,
in denen die Informationen durch die Ätzlauge nicht vollständig abgelöst wurden,
wurden die Flaschen nach dem 5-minütigen Eintauchen aus der Ätzlauge
genommen und in ein Bad mit entionisiertem Wasser platziert. Diese
Informationen wurden durch das Wasserbad vollständig von der Glasoberfläche entfernt.
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der Pentaethylenhexamin als Polyamin
und SURCOL 836 als Säureharz
eingesetzt wurden. Die nachfolgenden Bestandteile wurden in den
angegebenen Mengen verwendet.
| Bestandteile | Teile |
| Methylethylketon
(MEK, Exxon) | 748 |
| Ethanol
CDA-19 200 Proof (EMCO Chemical) | 90 |
| Pentaethylenhexamin,
10% in IPA (Aldrich) | 20 |
| SURCOL
836 (Allied Colloids) | 80 |
| ORASOL
BLACK RLI (Ciba-Geigy) | 40 |
| Weichmacher
8 (Monsanto) | 10 |
| FC-430,
10% in MEK (3M) | 10 |
| BYK
065 (BYK-Chemie) | 2 |
| Gesamt | 1000 |
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Die
Glasflaschen wurden mittels Tintenstrahldrucken bedruckt und die
Druckinformationen wie in Beispiel 1 dargestellt getestet. Die Druckinformationen
besaßen
eine gute Abriebbeständigkeit
und bestanden den Laugenwäschetest.
Im Kammerabriebtest und im Eiswassertest waren mehr als 10 Reibbewegungen
notwendig, um sie zu entfernen.
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Beispiel 3
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der STARBURST Generation 2 als Polyamin
und SURCOL 836 als Säureharz
eingesetzt wurden. Die nachfolgenden Bestandteile wurden in den
angegebenen Mengen verwendet.
| Bestandteile | Teile |
| Methylethylketon
(MEK, Exxon) | 763 |
| Ethanol
CDA-19 200 Proof (EMCO Chemical) | 90 |
| STARBURST
Generation 2, 49,51% in Methanol (Dendritech) | 5 |
| SURCOL
836 (Allied Colloids) | 80 |
| ORASOL
BLACK RLI (Ciba-Geigy) | 40 |
| Weichmacher
8 (Monsanto) | 10 |
| FC-430,
10% in MEK (3M) | 10 |
| BYK
065 (BYK-Chemie) | 2 |
| Gesamt | 1000 |
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Die
Glasflaschen wurden mittels Tintenstrahldrucken bedruckt und die
Druckinformationen wie in Beispiel 1 dargestellt getestet. Die Druckinformationen
besaßen
eine gute Abriebbeständigkeit
und bestanden den Laugenwäschetest.
Im Kammerabriebtest und im Eiswassertest waren mehr als 10 Reibbewegungen
notwendig, um sie zu entfernen.
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Beispiel 4
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein Methylacrylat/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer
als Polyamin und SURCOL 836 als Säureharz eingesetzt wurden.
Die nachfolgenden Bestandteile wurden in den angegebenen Mengen
verwendet.
| Bestandteile | Teile |
| Methylethylketon
(MEK, Exxon) | 742 |
| Ethanol
CDA-19 200 Proof (EMCO Chemical) | 100 |
| Methylmethacrylat/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer (70/30),
35,5% in MEK | 16 |
| SURCOL
836 (Allied Colloids) | 80 |
| ORASOL
BLACK RLI (Ciba-Geigy) | 40 |
| Weichmacher
8 (Monsanto) | 10 |
| FC-430,
10% in MEK (3M) | 10 |
| BYK
065 (BYK-Chemie) | 2 |
| Gesamt | 1000 |
-
Die
Glasflaschen wurden mittels Tintenstrahldrucken bedruckt und die
Druckinformationen wie in Beispiel 1 dargestellt getestet. Die Druckinformationen
besaßen
eine gute Abriebbeständigkeit
und bestanden den Laugenwäschetest.
Im Kammerabriebtest und im Eiswassertest waren mehr als 10 Reibbewegungen
notwendig, um sie zu entfernen.