ES2273056T3 - Tintas para la impresion de inyeccion de tinta que comprenden un tinte triazo. - Google Patents

Abstract

Tinta que comprende un medio líquido y un compuesto triazo de Fórmula (1) o una sal del mismo: Fórmula (1) en la que el medio líquido comprende agua y un disolvente orgánico.

Description

Tintas para la impresión de inyección de tinta que comprenden un tinte triazo.

Esta invención está relacionada con tintas de utilización en la impresión por inyección de tinta (IIT). La IIT es una técnica de impresión sin impacto en la que se eyectan gotitas de tinta a través de un fino inyector sobre un sustrato sin que el inyector entre en contacto con el sustrato.

Existe una gran demanda de requerimientos de rendimiento para las tintas utilizadas en la IIT. Por ejemplo, deseablemente proporcionan imágenes nítidas, no tramadas teniendo buenas inalterabilidad al agua, inalterabilidad a la luz y densidad óptica. Con frecuencia se exige que las tintas sequen rápidamente cuando se aplican a un sustrato para evitar que se extiendan, pero no deben formar una costra sobre la boquilla de los inyectores de tinta, ya que esto hará que la impresora deje de funcionar. Las tintas también deben ser estables durante su almacenamiento a lo largo del tiempo, sin descomponerse ni formar un precipitado que podría obstruir los finos inyectores.

Ahora se ha concebido una tinta que es particularmente útil para la impresión por inyección de tinta.

De acuerdo con la presente invención se proporciona una tinta que comprende un medio líquido y un compuesto triazo de Fórmula (1) o una sal del mismo:

Fórmula (1)

1

en la que el medio líquido comprende agua y un disolvente orgánico.

Cuando el compuesto de Fórmula (1) está en forma de una sal las sales preferidas son sales de metal alquilo, especialmente sales de litio, sodio y potasio, sales de amonio y amonio sustituido. Sales especialmente preferidas son sales con amonio y aminas volátiles. La forma de ácido libre se puede convertir en una sal utilizando técnicas conocidas. Por ejemplo, una sal de metal alcalino se puede convertir en una sal con amonio o una amina disolviendo una sal de metal alcalino de la composición en agua, acidificando con un ácido mineral y ajustando el pH de la disolución a de pH 9 a 9,5 con amonio o la amina y eliminado los cationes de metal alcalino por diálisis.

La tinta comprende preferiblemente:

(a) desde 0,01 hasta 30 partes de un compuesto de Fórmula (1) o sal del mismo y

(b) desde 70 hasta 99,99 parte de un medio líquido que comprende agua y un disolvente orgánico;

en la que todas la partes están en peso y el número de partes de (a)+(b)=100.

El número de partes del componente (a) es preferiblemente desde 0,1 hasta 20, más preferiblemente desde 0,5 hasta 15, y especialmente desde 1 hasta 5 partes. El número de partes del componente (b) es preferiblemente desde 99,9 hasta 80, más preferiblemente desde 99,5 hasta 85, y especialmente desde 99 hasta 95 partes.

Preferiblemente, el componente (a) está completamente disuelto en el componente (b). Preferiblemente, el componente (a) tiene una solubilidad en el componente (b) a 20ºC de al menos el 10%. Esto permite la preparación de concentrados de colorante líquidos que se pueden utilizar para preparar tintas y reduce la probabilidad de la precipitación del colorante en caso de que durante el almacenamiento se produzca la evaporación del medio líquido.

La proporción en peso del agua respecto al disolvente orgánico es preferiblemente desde 99:1 hasta 1:99, más preferiblemente desde 99:1 hasta 50:50, y especialmente desde 95:5 hasta 80:20.

Se prefiere que el disolvente orgánico presente en la mezcla de agua y disolvente orgánico sea un disolvente orgánico miscible en agua o una mezcla de este tipo de disolventes. Los disolventes orgánicos miscibles en agua preferidos incluyen alcanoles C_{1-6}, preferiblemente metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, terc-butanol, n-pentanol, ciclopentanol y ciclohexanol; amidas lineales, preferiblemente dimetilformamida o dimetilacetamida; cetonas y alcohol-cetonas, preferiblemente acetona, metil éter cetona, ciclohexanona y diacetona alcohol; éteres miscibles en agua, preferiblemente tetrahidrofurano y dioxano; dioles, preferiblemente dioles que tengan desde 2 hasta 12 átomos de carbono, por ejemplo pentano-1,5 diol, etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, pentilenglicol, hexilenglicol y tiodiglicol y oligo- y poli-alquilenglicoles, preferiblemente dietilenglicol, trietilenglicol, polietilenglicol y polipropilenglicol; trioles, preferiblemente glicerol y 1,2,6-hexanotriol; éteres monoalquilo C_{1-4} de dioles, preferiblemente éteres monoalquilo C_{1-4} de dioles que tengan de 2 a 12 átomos de carbono, especialmente 2-metoxietanol, 2-(2-metoxietoxi)etanol, 2-(2-etoxietoxi)etanol, 2-[2-(2-metoxietoxi)etoxi] etanol, 2-[2-(2-etoxietoxi)etoxi]-etanol y etilenglicol monoalil éter; amidas cíclicas, preferiblemente 2-pirrolidona, N-metil-2-pirrolidona, N-etil-2-pirrolidona, caprolactama y 1,3-dimetil imidazolidona; ésteres cíclicos, preferiblemente caprolactona; sulfóxidos, preferiblemente sulfóxido de dimetilo y sulfolano. Preferiblemente, el medio líquido contiene agua y 2 o más, especialmente desde 2 hasta 8, disolventes orgánicos solubles en agua.

Típicamente, el medio líquido comprenderá además uno o más tensioactivos, por ejemplo tensioactivos aniónicos y no iónicos. Ejemplos de tensioactivos aniónicos incluyen: tensioactivos sulfonato tales como sulfosuccinatos (Aerosol® OT, A196; AY y GP, disponibles de CYTEC) y sulfonatos (Aerosol® DPOS-45, OS disponible de CYTEC; Witconate® C-50H disponible de WITCO; Dowfax® 8390 disponible de DOW); y tensioactivos fluorados (Fluorad® FC99C disponible de 3M). Ejemplos de tensioactivos no iónicos incluyen: tensioactivos fluorados (Fluorad® FC170C disponible de 3M); tensioactivos alcoxilados (Tergitol® series 15S-5, 15S-7, y 15S-9 disponibles de Union Carbide); y tensioactivos de organosilicona (Silwet® L-77 y L-76-9 disponibles de WITCO).

En el medio líquido se pueden incluir opcionalmente uno o más tampones para modular el pH de la tinta. Los tampones pueden ser tampones biológicos de base orgánica o tampones inorgánicos, preferiblemente, de base orgánica. Ejemplos de tampones empleados preferiblemente incluyen tris(hidroximetil)aminometano (TRIS), disponible de compañías tales como Aldrich Chemical (Milwaukee, Wis.), ácido 4-morfolinoetanosulfónico (MES), ácido 4-morfolinopropanosulfónico (MOPS) y ácido beta-hidroxi-4-morfolinopropanosulfónico(MOPSO). Además, los tampones utilizados deben proporcionar un pH variando desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 9 en la práctica de la invención, preferiblemente aproximadamente 4 hasta aproximadamente 6 y lo más preferiblemente desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 5.

Uno o más de los biocidas normalmente empleados en las tintas de inyección de tinta se puede incluir opcionalmente en el medio líquido, tales como Nuosept® 95, disponible de Huls America (Piscataway, N.J.); Proxel® GXL, disponible de Zeneca (Wilmington, Del.); y glutaraldehído, disponible de Union Carbide Company (Bound Brook, N.J.) bajo la designación comercial Ucarcide 250.

El medio líquido también puede incluir opcionalmente uno o más quelantes de metal. Dichos quelantes se utilizan para unir cationes de metal de transición que pueden estar presentes en la tinta. Ejemplos de quelantes de metal preferidos incluyen: ácido etilendiaminotetraacético ("EDTA"), ácido dietilendiaminopentaacético ("DPTA"), ácido trans-1,2-diaminociclohexanotetraacético ("CDTA"), ácido etilendinitrilotetraacético ("EGTA") u otros quelantes.

En una realización las tintas de acuerdo con la invención tienen un pH de desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 5, preferiblemente desde aproximadamente 3,5 hasta aproximadamente 4,5. En otra realización el pH de la tinta es preferiblemente desde 4 hasta 11, más preferiblemente desde 7 hasta 10.

La viscosidad de la tinta a 25ºC es, preferiblemente, menor de 50 cP, más preferiblemente menor de 20 cP y especialmente menor de 5 cP.

La tinta también puede contener componentes adicionales convencionalmente utilizados en las tintas para impresión por inyección de tinta, por ejemplo, modificadores de la viscosidad y tensión superficial, inhibidores de la corrosión, y aditivos para reducir la incrustación.

Para evitar dudas, la presente invención se refiere únicamente a tintas que contienen el compuesto de Fórmula (1). El alcance de la protección buscado en esta memoria descriptiva de patente no incluye el compuesto de Fórmula (1) en sí mismo.

Las tintas de la presente invención proporcionan impresiones de tonos negros neutros atractivos que son particularmente muy adecuados para la impresión por inyección de tinta de texto e imágenes. Las tintas tienen buena estabilidad en almacenamiento y baja tendencia a bloquear los muy finos inyectores utilizados en las impresoras de inyección de tinta. Además, las imágenes resultantes tienen buenas densidad óptica, inalterabilidad a la luz, inalterabilidad al agua y resistencia a la decoloración en presencia de contaminantes de aire oxidantes (por ejemplo ozono). Las tintas se pueden incorporar en cartuchos de inyección de tinta y utilizar en impresoras por inyección de tinta mediante cualquiera de los numerosos métodos conocidos, por ejemplo como se describe en las muchas solicitudes de patente de Hewlett Packard, Seiko Epson, Canon y Lexmark. Por ejemplo, las tintas se pueden inyectar en un cartucho de inyección de tinta vacío y el cartucho ser re-utilizado en una impresora por inyección de tinta de forma
convencional.

La invención se ilustra además mediante el siguiente ejemplo, en el que todas las partes y porcentajes están en peso a menos que se especifique otra cosa. La abreviatura "Ac" significa CH_{3}CO-.

\newpage

Ejemplo 1

Preparación de una tinta que comprende:

2

Preparación del producto intermedio 2,5-di-(2-acetoxietoxi)anilina

Paso 1

Preparación de 1,4-bis-(2-acetoxietoxi)hidroquinona

Se agitaron y calentaron bajo reflujo toda la noche hidroquinonebis-(2-hidroxietil)éter (179 g), ácido acético (100 ml) y anhídrido acético (300 ml). Tras enfriar hasta temperatura ambiente y sumergir en agua (2 l) se aisló el producto mediante filtración, se lavó con agua, se secó y se volvió a cristalizar de etanol para dar 212 g de producto.

Paso 2

Preparación de 2-nitro-1,4-bis-(2-acetoxietoxi)hidroquinona

Se disolvió el producto de la etapa 1 (211,5 g) en ácido acético (1800 ml). A continuación, se añadió una mezcla de ácido nítrico (51,9 ml) y ácido acético (200 ml) durante 20 minutos manteniendo la temperatura por debajo de 20ºC. Tras agitar toda la noche a temperatura ambiente la disolución de sumergió en agua (9 l) y el producto se aisló por filtración, se lavó con agua y se volvió a cristalizar de etanol para dar 209 g de producto.

Paso 3

Preparación de 2,5-di-(2-acetoxietoxi)anilina

Se disolvió 2-nitro-1,4-bis-(2-acetoxietoxi)hidroquinona (115 g) en etanol a 50ºC y se redujo con hidrógeno en presencia de catalizador de paladio (2 g, 5% Pd/C). Cuando paró la respuesta del hidrógeno se cribó la disolución para eliminar el catalizador y se dejó enfriar el filtrado hasta temperatura ambiente. El sólido cristalino se aisló mediante filtración y se secó en vacío para dar 90 g de producto.

Etapa uno

Preparación de monoazo-4-(4-acetilamino-2-sulfo-3-fenilazo)-2,5-di-(2-acetoxietoxi)anilina

3

Se agitó 4-amino-3-sulfoacetanilida (174 g; 0,6 moles) en agua (2,5 l) a pH 9 y se añadió nitrito de sodio (45,54 g; 0,66 moles). La disolución se añadió a hielo/agua conteniendo ácido clorhídrico concentrado (180 ml) con agitación. Tras agitación durante 1,5 h a menos de 10ºC se destruyó el exceso de ácido nitroso mediante la adición de ácido sulfámico. Se disolvió 2,5-di-(2-acetoxietoxi)anilina (178,2 g; 0,6 moles) en acetona (1000 ml) y se añadió a la anterior suspensión de sal de diazonio a 0-10ºC seguido por la adición lenta de piridina (30 ml). Tras agitación a temperatura ambiente toda la noche el producto precipitado se filtró, se lavó con agua. La pasta mojada se agitó a continuación en acetona, se filtró y se secó (50ºC) para dar un sólido naranja (210 g; 64%).

\newpage

Etapa dos

Preparación del producto intermedio bisazo

\vskip1.000000\baselineskip

4

El producto monoazo de la etapa uno (24,75 g; 0,05 moles) se disolvió en agua (300 ml) con agitación a pH 10 a la que se añadieron nitrito de sodio (6,90 g; 0,1 moles) y acetona (200 ml). A continuación se añadió a la mezcla resultante ácido clorhídrico 0,10 M (70 ml) con agitación a temperatura ambiente. Tras agitación durante 1 h, se destruyó el exceso de ácido nitroso mediante la adición de ácido sulfámico. La sal de dizonio resultante se añadió a continuación a una disolución agitada de ácido cromotrópico (20,00 g; 0,05 moles) a menos de 10ºC a pH 7-8 mantenido por la adición de hidróxido de litio 2 N cuando era necesario. Tras agitación toda la noche el producto se precipitó por la adición de cloruro de litio al 25% (p/v), se filtró a continuación y se lavó con disolución de cloruro de litio al 30%. La pasta mojada resultante se suspendió en agua (700 ml) y se añadió hidrato de hidróxido de litio (25,00 g; 0,60 moles) y la disolución se calentó a 70ºC. Después de 3 h la disolución se neutralizó a pH 6-7 por la adición de ácido clorhídrico concentrado. El producto se precipitó por la adición lenta de cloruro de litio al 20%, se filtró y se lavó con disolución de cloruro de litio al 25% (p/v). La pasta mojada se disolvió en agua y a continuación se sometió a diálisis a baja conductividad. La disolución se evaporó hasta sequedad (70ºC) para dar un polvo negro (25,5 g; 67%).

Etapa tres

Preparación del colorante titular

Se agitó en agua (160 ml) en compuesto aminobisazo de la etapa dos (0,015 moles) a pH 9 al que se añadieron aceite Calsolene (1 ml) y nitrito de sodio (1,20 g; 0,0174 moles). La disolución resultante se agitó, a continuación se añadió a hielo/agua (100 g) conteniendo ácido clorhídrico concentrado (5 ml) con agitación a 0-10ºC. Tras agitación durante 1 h a 0-10ºC se destruyó el exceso de ácido nitroso por la adición de ácido sulfámico. La sal de diazonio resultante se añadió a una disolución agitada de 1-etil-1,2-dihidro-6-hidroxi-4-metil-2-oxo-3-piridincarbonamida (3,10 g, 0,158 moles) en agua (100 ml) a 0-10ºC y a continuación se ajustó a pH 7. Tras agitación toda la noche la disolución se vertió en acetona (3 l) con agitación, se filtró y se lavó con acetona. El sólido se disolvió en agua y se sometió a diálisis a baja conductividad para dar tras evaporación (80ºC) un polvo negro (8,9 g; 61%; \varepsilon_{max} 81.232 y un \varepsilon_{max} 601 nm).

Etapa 4

Preparación de la tinta

Se puede preparar una tinta teniendo la siguiente formulación:

2-pirrolidona	5 partes
tiodiglicol	5 partes
Surfynol® 465	1 parte (de Air Products Inc., EE.UU.)
Colorante	3 partes
Agua	86 partes

Ejemplo 2 Formulaciones de tinta

Se pueden preparar las tintas adicionales descritas en las tablas I y II, en las que el Colorante descrito en la primera columna es el compuesto del ejemplo 1. Los números que se dan desde la segunda columna en adelante se refieren al número de partes del ingrediente relevante, y todas las partes están en peso. Las tintas se pueden cargar en un cartucho de impresora por inyección de tinta vacío (por ejemplo un cartucho HP 51625A o 51641A) y aplicar a papel mediante impresión por inyección de tinta térmica o piezoeléctrica (por ejemplo utilizando una impresora por inyección de tinta térmica HP-DeskJet 340, 540, 600, 840C, 930C o 932c).

En las tablas I y II se utilizan las siguientes abreviaturas:

PG = propilenglicol

DEG = dietilenglicol

NMP = N-metil pirrolidona

DMK = dimetil cetona

IPA = isopropanol

MEOH = metanol

2P = 2-pirrolidona

MIBK = metil isobutil cetona

P12 = propano-1,2-diol

BDL = butano-2,3-diol

CET = tampón de tris(2-aminoetil)amina

PHO = Na_{2}HPO_{4} y

TBT = butanol terciario

TDG = tiodiglicol

Ejemplos de ensayos de impresión

La tinta descrita en el ejemplo 1 (etapa 4) fue impresa por inyección de tinta sobre una variedad de papeles utilizando una Hewlett Packard DeskJet 560C®. Las coordenadas CIE de color de cada impresión (a, b, L, saturación C y tonalidad H) se midieron utilizando un Gretag Spectrolino Spectrodensitometer® con geometría de medida 0º/45º con un rango espectral de 400-700 nm a intervalos espectrales de 20 nm, utilizando iluminante D50 con un ángulo de observador de 2º (CIE 1931) y una operación de densidad de estatus A. Fueron tomadas no menos de 2 medidas diagonalmente a través de un bloque de color sólido de la impresión con un tamaño mayor de 10 mm x 10 mm. Las propiedades de las impresiones resultantes se muestran en la tabla 1, en la que el número de ejemplo del colorante utilizado para preparar la tinta se indica en la columna de la izquierda, y ROD es la densidad ótica relativa.

Los sustratos utilizados en las tablas 1, 2 y 3 fueron como sigue:

	Número
HP Printing Paper®	1
HP Premius Plus Mkll®	2
Epson Premium Photo®	3
Ilford Instant Dry®	4

TABLA 1

5

Inalterabilidad a la luz

Para evaluar la inalterabilidad a la luz se irradiaron las impresiones en un Atlas Ci5000 Weatherometer® durante 100 horas. Los resultados se muestran en la tabla 3. El grado de decoloración se expresa como \DeltaE, donde una cifra menor indica mayor inalterabilidad a la luz, y \DeltaE se define como el cambio global en las coordenadas CIE de color L, a, b de la impresión y se expresa por la ecuación \DeltaE=(\DeltaL^{2}+\Deltaa^{2}+\Deltab^{2})^{0,5}.

TABLA 2

6

Inalterabilidad al ozono

La tinta del ejemplo 1 (etapa 4) fue impresa sobre el sustrato utilizando una impresora por inyección de tinta HP560C®. El sustrato impreso se evaluó a continuación en cuanto a la estabilidad al ozono utilizando una vitrina de ensayo para ozono de Hampden Test Equipment. El ensayo se llevó a cabo durante 24 horas a 40ºC y 50% de humedad relativa en presencia de 1 parte por millón de ozono. La inalterabilidad de la tinta impresa al ozono se valoró mediante la diferencia en la densidad óptica antes y después de la exposición al ozono utilizando un Gretag Spectrolino Spectrodensitometer. Así, a menor pérdida de % de DO mayor inalterabilidad al ozono. Los resultados se muestran en la tabla 4 donde el número de ejemplo del colorante utilizado para preparar la tinta se indica por la columna de la izquierda. Estos demuestran claramente que las tintas basadas en composiciones de esta invención exhiben buena inalterabilidad al ozono.

TABLA 3

7

TABLA I

8

TABLA II

9

10

Claims (10)

1. Tinta que comprende un medio líquido y un compuesto triazo de Fórmula (1) o una sal del mismo:

Fórmula (1)

11

en la que el medio líquido comprende agua y un disolvente orgánico.

2. Tinta de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

(a) desde 0,01 hasta 30 partes de un compuesto de Fórmula (1) o sal del mismo, y

(b) desde 70 hasta 99,99 partes de un medio líquido que comprende agua y un disolvente orgánico;

en la que todas la partes están en peso y el número de partes de (a)+(b)=100.

3. Tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el número de partes del componente (a) es desde 1 hasta 5 partes y el número de partes del componente (b) es desde 99 hasta 95 partes.

4. Tinta de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en la que el componente (a) está completamente disuelto en el componente (b).

5. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el medio líquido comprende uno o más tensioactivos aniónicos y/o no iónicos.

6. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el medio líquido comprende uno o más tampones de pH.

7. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el medio líquido comprende uno o más biocidas.

8. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el medio líquido comprende uno o más quelantes de metal.

9. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que tiene un pH de 3 a 5.

10. Tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que tiene una viscosidad a 25ºC de menos de 50 cP.