FR2865213A1 - Encre pour impression par jet d'encre - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une encre pour impression par jet d'encre permettant d'obtenir une image imprimée présentant une bonne stabilité, se manifestant par une bonne tenue de la couleur dans le temps.Ladite encre comprend au moins un polymère d'aluminosilicate susceptible d'être obtenu selon un procédé de préparation consistant à traiter un halogénure d'aluminium avec un orthosilicate d'alkyle ne comportant que des substituants hydrolysables ou avec un mélange d'au moins un alcoxyde de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et d'au moins un alcoxyde de silicium comportant un substituant non hydrolysable par un alcali aqueux, en présence de groupes silanol, la concentration en aluminium étant maintenue inférieure à 0,3 mol/l, le rapport Al/Si molaire étant maintenu entre 1 et 3,6 et le rapport molaire alcali/Al étant maintenu entre 2,3 et 3; puis à agiter le mélange obtenu à température ambiante en présence de groupes silanol pendant une durée suffisante pour former le polymère d'aluminosilicate.
Description
ENCRE POUR IMPRESSION PAR JET D'ENCRE
La présente invention concerne une encre pour impression par jet d'encre ainsi qu'un procédé d'impression par jet d'encre utilisant ladite encre.
La photographie numérique est en plein essor depuis quelques années, le grand public disposant désormais d'appareils photographiques numériques performants et au coût raisonnable. On recherche donc à pouvoir réaliser des tirages photographiques à partir d'un simple ordinateur et de son imprimante, avec la meilleure qualité possible.
De nombreuses imprimantes, en particulier celles liées à la bureautique personnelle, utilisent la technique d'impression par jet d'encre. Il existe deux grandes familles de techniques d'impression par jet d'encre: le jet continu et la goutte à la demande.
Le jet continu est le système le plus simple. On force l'encre sous pression (3.105 Pa) à passer à travers une ou plusieùrs buses de sorte que l'encre se transforme en un flux de gouttelettes. Afin d'obtenir des tailles et des espaces entre gouttes les plus réguliers possibles, on envoie des impulsions de pression régulières au moyen par exemple d'un cristal piézo-électrique en contact avec l'encre alimenté en courant alternatif haute fréquence (jusqu'à 1 MHz). Pour que l'on puisse imprimer un message à l'aide d'une buse unique, il faut que chaque goutte soit contrôlée et dirigée individuellement. Pour cela, on utilise l'électrostatique: on place une électrode autour du jet d'encre à l'endroit où les gouttes se forment. Le jet se charge par induction et chaque goutte porte désormais une charge dont la valeur dépend de la tension appliquée. Les gouttes passent ensuite entre deux plaques déflectrices chargées de signe opposé et suivent alors une direction donnée, l'amplitude du mouvement étant proportionnelle à la charge portée par chacune d'entre elles. Pour empêcher les autres gouttes d'atteindre le papier, on les laisse non chargées: ainsi, au lieu de se diriger vers le support elles continuent leur chemin sans être déviées et vont directement dans un réceptacle. L'encre est alors filtrée et peut être réutilisée.
L'autre catégorie d'imprimante à jet d'encre est la goutte à la demande ("drop-on-demand" DOD). Elle constitue la base des imprimantes jet d'encre utilisées en bureautique. Avec cette méthode, la pression dans le bac à encre n'est pas maintenue constante mais est appliquée quand un caractère doit être formé. Dans un système largement répandu on trouve une rangée de 12 buses ouvertes, chacune d'entre elles étant activée par un cristal piézo-électrique. On donne à l'encre contenue dans la tête une impulsion: l'élément piézo est contracté par une tension électrique, qui provoque une diminution de volume, entraînant l'expulsion de la goutte par la buse. Quand l'élément reprend sa forme initiale, il pompe dans le réservoir l'encre nécessaire pour de nouvelles impressions. La rangée de buses est ainsi utilisée pour générer une matrice colonne, de sorte qu'aucune déflexion de goutte n'est nécessaire. Une variation de ce système consiste à remplacer les cristaux piézo-électriques par de petits éléments chauffants derrière chaque buse. Les gouttes sont éjectées à la suite de la formation de bulles de vapeur de solvant. L'augmentation de volume permet l'expulsion de la goutte. Enfin, il existe un système de jet d'encre à impulsion dans lequel l'encre est solide à température ambiante. La tête d'impression doit donc être chauffée pour que l'encre se liquéfie et puisse imprimer. Ceci permet un séchage rapide sur une gamme plus large de produits que les systèmes conventionnels.
Les encres utilisées dans ces différentes imprimantes à jet d'encre sont soit des encres à base de pigments, soit des encres à base de colorants. D'une manière générale, un colorant est une matière colorante qui se dissout dans le véhicule de l'encre. Un pigment est une matière colorante qui est insoluble dans le véhicule et qui est dispersée ou sous forme de suspension, souvent stabilisée par des agents dispersants. Le choix d'une matière colorante dans les systèmes jet d'encre est critique pour la qualité d'image. La matière colorante doit notamment permettre d'obtenir une image imprimée d'une grande stabilité.
Généralement, les encres aqueuses utilisées dans les systèmes jet d'encre comprennent un colorant soluble dans l'eau, qui est soluble dans le véhicule de l'encre tel que l'eau, ou des mélanges d'eau et de cosolvants organiques. Il est connu que les colorants qui permettent d'obtenir des couleurs très éclatantes ont tendance à donner des images imprimées présentant une mauvaise stabilité au cours du temps qui se manifeste par une perte de densité des couleurs.
Il est donc nécessaire de développer des encres aqueuses à base de colorants permettant d'obtenir des images imprimées présentant une bonne stabilité des couleurs dans le temps.
Dans ce but, l'encre pour impression par jet d'encre selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un polymère d'aluminosilicate susceptible d'être obtenu selon un procédé de préparation qui comprend les étapes suivantes: a) on traite un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium dont le silicium porte au moins trois substituants hydrolysables, ou un précurseur mixte d'aluminium et de silicium obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables, avec un alcali aqueux, en présence de groupes silanol, la concentration en aluminium étant maintenue inférieure à 0,3 mol/I, le rapport Al/Si molaire étant maintenu entre 1 et 3,6 et le rapport molaire alcali/Al étant maintenu entre 2,3 et 3; b) on agite le mélange obtenu à l'étape a) à température ambiante en présence de groupes silanol pendant une durée suffisante pour former le polymère d'aluminosilicate; et c) on élimine du milieu réactionnel les sous-produits formés au cours des étapes a) et b).
Dans toute la présente description, l'expression "substituant hydrolysable" désigne un substituant éliminé par hydrolyse au cours du procédé et en particulier à l'occasion du traitement avec l'alcali aqueux. Cela signifie que lorsque l'atome de silicium ne porte que trois substituants hydrolysables, il porte également un substituant non hydrolysable qui ne se sépare pas de l'atome de silicium au cours du procédé et en particulier à l'occasion du traitement avec l'alcali aqueux. De tels substituants sont par exemple l'hydrogène, le fluor ou un groupe organique.
Dans ce qui suit, l'expression "alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium non modifié" ou "précurseur mixte d'aluminium et de silicium non modifié" désigne respectivement un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, ou un précurseur mixte d'aluminium et de silicium obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables.
L'expression "alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium modifié" désigne un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium dans lequel l'atome d'aluminium ne porte que des substituants hydrolysables et l'atome de silicium porte trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable.
De même, l'expression " précurseur mixte d'aluminium et de silicium modifié" désigne un précurseur obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable. Ce substituant non hydrolysable permet d'obtenir un matériau polymère d'aluminosilicate hybride.
D'une manière plus générale, un composé "non modifié" est un composé qui ne comporte que des substituants hydrolysables et un composé "modifié" est un composé qui comporte un substituant non hydrolysable.
L'encre pour impression par jet d'encre selon la présente invention permet d'obtenir des images imprimées présentant une bonne stabilité des couleurs dans le temps.
La présente invention concerne également un procédé d'impression par jet d'encre utilisant ladite encre comprenant les étapes suivantes: A) disposer d'une imprimante à jet d'encre sensible aux signaux numériques; B) charger dans ladite imprimante un matériau destiné à la formation d'images par impression par jet d'encre, comprenant un support et une couche réceptrice d'encre C) charger dans ladite imprimante une encre pour jet d'encre telle que décrite ci-dessus, et D) imprimer sur ladite couche réceptrice d'encre en utilisant ladite encre pour jet d'encre en réponse auxdits signaux numériques.
D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 représente le pourcentage de perte de densité pour différents papiers jet d'encre imprimés avec différentes encres comparatives et selon la présente invention et exposés à l'ozone.
L'encre pour impression par jet d'encre selon la présente invention comprend au moins un polymère d'aluminosilicate susceptible d'être obtenu selon un procédé de préparation qui comprend les étapes suivantes: a) on traite un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, ou un précurseur mixte d'aluminium et de silicium non modifié obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, ou un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium dont le silicium porte à la fois des substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable, ou un précurseur mixte d'aluminium et de silicium modifié obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable, avec un alcali aqueux, en présence de groupes silanol, la concentration en aluminium étant maintenue inférieure à 0,3 mol/1, le rapport Al/Si molaire étant maintenu entre 1 et 3,6 et le rapport molaire alcali/Al étant maintenu entre 2,3 et 3; b) on agite le mélange obtenu à l'étape a) à température ambiante en présence de groupes silanol pendant une durée suffisante pour former le polymère d'aluminosilicate; et c) on élimine du milieu réactionnel les sous-produits formés au cours des étapes a) et b).
Selon un mode de réalisation, on utilise un précurseur mixte d'aluminium et de silicium non modifié qui peut être formé in situ en mélangeant en milieu aqueux (i) un composé choisi dans le groupe constitué par les sels d'aluminium, les alcoxydes d'aluminium et les halogénoalcoxydes d'aluminium et (ii) au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, le composé de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables étant choisi pour ne comporter que des substituants hydrolysables. Le radical alcoxyde du composé d'aluminium ou du composé de silicium non modifié contient de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, tel que méthoxyde, éthoxyde, n-propoxyde, i-propoxyde.
De préférence, on utilise un sel d'aluminium, tel qu'un halogénure (par exemple chlorure ou bromure), un perhalogénate, un sulfate, un nitrate, un phosphate ou un carboxylate, et au moins un alcoxyde de silicium non modifié, tel que l'orthosilicate de tétraméthyle ou de tétraéthyle.
On peut utiliser un seul alcoxyde de silicium non modifié ou un mélange d'alcoxydes de silicium non modifiés, ou un seul chloroalcoxyde de silicium non modifié ou un mélange de chloroalcoxydes de silicium non modifiés, ou un mélange d'alcoxydes et de chloroalcoxydes de silicium non modifiés.
De préférence, on utilise un halogénure d'aluminium, tel que le chlorure, et un alcoxyde de silicium non modifié ne comportant que des substituants hydrolysables. Dans la pratique, le mélange est effectué à température ordinaire entre 15 C et 35 C, de préférence entre 20 C et 25 C, en ajoutant l'alcoxyde de silicium, pur ou dilué dans un co-solvant tel qu'un alcool, au sel d'aluminium en solution aqueuse, sous agitation, jusqu'à obtenir un mélange limpide et homogène. On obtient ainsi un précurseur mixte d'aluminium et de silicium non modifié. Le temps d'agitation varie entre 10 et 180 minutes, et est de préférence égal à 120 minutes.
Selon un autre un mode de réalisation du procédé utilisé dans la présente invention, on utilise un précurseur mixte d'aluminium et de silicium modifié qui est formé in situ en mélangeant en milieu aqueux (i) un composé choisi dans le groupe constitué par les sels d'aluminium, les alcoxydes d'aluminium et les halogénoalcoxydes d'aluminium, (ii) au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium non modifiés ne comportant que des substituants hydrolysables et (iii) au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium modifiés comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable.
Le radical alcoxyde du composé d'aluminium ou du composé de silicium modifié ou non contient de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, tel que méthoxyde, éthoxyde, n-propoxyde, i-propoxyde.
De préférence, on utilise un sel d'aluminium, tel qu'un halogénure (par exemple chlorure ou bromure), un perhalogénate, un sulfate, un nitrate, un phosphate ou un carboxylate. Un halogénure d'aluminium, tel que le chlorure, est particulièrement préféré.
De préférence, les composés de silicium sont utilisés sous la forme d'alcoxydes.
On peut utiliser un seul alcoxyde de silicium non modifié ou un mélange d'alcoxydes de silicium non modifiés, ou un seul chloroalcoxyde de silicium non modifié ou un mélange de chloroalcoxydes de silicium non modifiés, ou un mélange d'alcoxydes et de chloroalcoxydes de silicium non modifiés. De même, on peut utiliser un seul alcoxyde de silicium modifié ou un mélange d'alcoxydes de silicium modifiés, ou un seul chloroalcoxyde de silicium modifié ou un mélange de chloroalcoxydes de silicium modifiés, ou un mélange d'alcoxydes et de chloroalcoxydes de silicium modifiés.
De préférence, on réalise un mélange (i) d'un halogénure d'aluminium et (ii) d'un mélange comprenant au moins un alcoxyde de silicium non modifié ne comportant que des substituants hydrolysables et au moins un alcoxyde de silicium modifié comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable.
Un alcoxyde de silicium non modifié peut être représenté par la formule Si-(OR)4, et un alcoxyde de silicium modifié comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable peut être représenté par la formule R'-Si-(OR)3 où R représente un groupe alkyle comprenant 1 à 5 atomes de carbone R' représente H, F, ou un groupe alkyle ou alcényle linéaire ou ramifié, substitué ou non, comprenant 1 à 8 atomes de carbone, par exemple un groupe méthyle, éthyle, n-propyle, n- butyle, 3-chloropropyle, ou un groupe vinyle.
De préférence, l'alcoxyde de silicium non modifié est l'orthosilicate de tétraméthyle ou de tétraéthyle, et l'alcoxyde de silicium modifié est le méthyltriéthoxysilane ou le vinyltriéthoxysilane.
Le rapport alcoxyde de silicium non modifié/alcoxyde de silicium modifié est compris entre 0,1 et 10 en moles de silicium, et est de préférence voisin de 1.
Dans la pratique, on réalise tout d'abord le mélange alcoxyde de silicium non modifié/alcoxyde de silicium modifié, pur ou dilué dans un cosolvant tel qu'un alcool. Ledit alcool est de préférence de l'éthanol, utilisé en quantité suffisante pour obtenir un mélange limpide et homogène une fois les composés de silicium mélangés au composé d'aluminium. Puis, on ajoute ce mélange au sel d'aluminium en solution aqueuse, sous agitation, à température ordinaire entre 15 C et 35 C, de préférence entre 20 C et 25 C, jusqu'à obtenir un mélange limpide et homogène. On obtient ainsi un précurseur mixte d'aluminium et de silicium modifié. Le temps d'agitation varie entre 10 et 240 minutes, et est de préférence égal à 120 minutes.
Selon l'étape a) du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention, le précurseur ou un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium non modifié ou modifié est ensuite mis en contact avec un alcali aqueux, la concentration en aluminium étant maintenue inférieure à 0,3 mol/1, le rapport Al/Si molaire étant maintenu entre 1 et 3,6, et le rapport molaire alcali/Al étant maintenu entre 2,3 et 3. Avantageusement, la concentration en aluminium est comprise entre 1, 5x10-2 et 0,3 mol/1 et de manière encore plus préférée entre 4,4x10-2 et 0,3 mol/1. De préférence, le rapport Al/Si molaire est compris entre 1 et 2.
De préférence, on utilise une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, de potassium ou de lithium, de diéthylamine ou de triéthylamine, d'une concentration comprise 0,5M et 3M, et de préférence égale à 3M. L'alcali peut également se trouver sous forme d'une solution hydroalcoolique.
L'alcali est ajouté au précurseur ou à l'alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium non modifié ou modifié à une vitesse de préférence comprise entre 50 et 650 mmoles/heure.
L'addition de l'alcali lors de l'étape a) s'effectue en présence de groupes silanol. Ces groupes peuvent être fournis par des particules ou des billes de verre ou de silice (laine de verre), qui présentent des groupes hydroxy superficiels. Lorsque le volume de liquide à traiter devient important, il peut être souhaitable d'augmenter la quantité de billes. Le diamètre des billes peut être compris entre 0,2 et 5 mm et de préférence entre 1 et 3 mm. Pour simplifier la mise en oeuvre du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention, la préparation du précurseur mixte d'aluminium et de silicium peut également s'effectuer en présence de groupes silanol, par exemple en faisant circuler le mélange sur un lit de billes de verre.
Après l'ajout de l'alcali, l'étape b) du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention consiste à agiter le mélange obtenu à l'étape a) à température ambiante en présence de groupes silanol pendant une durée suffisante pour former ledit polymère d'aluminosilicate.
Ensuite, l'étape c) du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention consiste à éliminer du milieu réactionnel les sous-produits formés au cours des étapes a) et b), tels que les ions résiduels provenant essentiellement de l'alcali utilisé lors de l'étape a). L'élimination des ions résiduels peut s'effectuer par lavage par sédimentations successives ou par diafiltration. Le polymère d'aluminosilicate résultant de l'étape c) peut ensuite être concentré par centrifugation ou par nanofiltration.
Lorsque l'on utilise des composés modifiés comportant un substituant non hydrolysable, on obtient un polymère d'aluminosilicate hybride. L'introduction de substituants non hydrolysables, tels que des fonctions organiques, permet de donner par exemple un caractère organophile aux polymères d'aluminosilicates hybrides obtenus.
Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention, on ajoute lors de l'étape a) une quantité d'alcali de manière à avoir un rapport molaire alcali/Al sensiblement égal à 2,3. Le pH est dans ce cas maintenu entre 4 et 5, et de préférence entre 4,2 et 4,3. On applique ensuite l'étape b) telle que décrite ci-dessus. On obtient ainsi le polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention sous forme de dispersion. L'étape c) pour éliminer les ions résiduels peut alors s'effectuer par diafiltration, suivie d'une concentration par nanofiltration.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention, on ajoute lors de l'étape a) une quantité d'alcali de manière à avoir un rapport molaire alcali/Al sensiblement égal à 3. On applique ensuite l'étape b) telle que décrite ci-dessus. On obtient ainsi le polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention sous forme de suspension. L'étape c) pour éliminer les ions résiduels peut alors s'effectuer par diafiltration, suivie d'une concentration par nanofiltration, le polymère d'aluminosilicate ayant été au préalable redispersé par ajout d'acide, tel que l'acide chlorhydrique ou l'acide acétique ou un mélange des deux.
Dans un troisième mode de mise en oeuvre, le procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention comprend une étape d) supplémentaire, après l'étape b) et avant l'étape c). Ladite étape d) consiste à ajouter en quelques minutes une quantité supplémentaire d'alcali aqueux pour atteindre le rapport molaire alcali/Al égal à 3 si ce rapport n'a pas déjà été atteint au cours de l'étape a). On obtient ainsi le polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention sous forme de suspension.
L'étape c) pour éliminer les ions résiduels peut alors s'effectuer par diafiltration, suivie d'une concentration par nanofiltration, le polymère d'aluminosilicate ayant été au préalable redispersé par ajout d'acide chlorhydrique. L'étape c) peut également s'effectuer par lavage à l'eau osmosée par sédimentations successives, suivie d'une concentration par centrifugation.
Le polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention résultant de l'étape c) suivie d'une concentration, se présente sous la forme d'un gel physique. Le rapport molaire Al/Si est compris entre 1 et 3,6. Une lyophilisation subséquente permet d'obtenir le polymère d'aluminosilicate utile dans la présente invention sous forme de poudre. Un tel polymère d'aluminosilicate peut être caractérisé en ce qu'il présente un spectre Raman comprenant dans la zone spectrale 200-600 cm -1 une bande large située à 250 6 cm-1, une bande large et intense située à 359 6 cm-1, un épaulement situé à 407 7 cm-1, et une bande large située à 501 6 cm-1, le spectre Raman étant réalisé sur le polymère d'aluminosilicate obtenu après l'étape b) et avant l'étape c) et lyophilisé. Lorsque l'on a utilisé des composés modifiés et que l'on obtient un polymère d'aluminosilicate hybride, le spectre Raman comprend également les bandes correspondant au substituant non hydrolysable du silicium, les bandes liées au substituant non hydrolysable du silicium pouvant se juxtaposer aux autres bandes.
L'encre comprend de préférence entre 2% et 20% en poids de polymère d'aluminosilicate par rapport au poids total de l'encre. Lorsque le polymère d'aluminosilicate tel qu'obtenu ci-dessus est utilisé sous forme d'une poudre pour la préparation de l'encre, cette poudre doit être très fine.
L'encre comprend également un véhicule, des solvants solubles dans l'eau, des colorants, des surfactants et autres additifs tels que biocides, tampons, agents chélatants, anti-mousse, etc. Les véhicules sont extrêmement variés et sont généralement des mélanges d'eau et de solvants organiques.
L'eau est généralement le constituant principal du véhicule, représentant entre 51% et 90% en poids de l'encre. On utilise de préférence de l'eau désionisée.
Les solvants organiques, ou co-solvants sont généralement des solvants solubles dans l'eau. Ils représentent entre 5% et 49% en poids de l'encre.
Un ou plusieurs solvants peuvent être utilisés. Les solvants sont utilisés comme humectants ou pour contrôler la viscosité de l'encre. Ces solvants peuvent être: des lactames, tels que 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolid-2-one (NMP), 1,3-diméthylimidazolid-2-one, et octyl-pyrrolidone; des diols tels que les éthanediols (par exemple 1-2-éthanediol), des propanediols (par exemple 1,2- propanediol, 1,3-propanediol, 2-ethyl-2-hydroxy-methyl-1,3-propanediol, éthylhydroxypropanediol), des butanediols (par exemple 1,2-butanediol, 1, 3-butanediol, 1,4-butanediol), des pentanediols (par exemple 1,5- pentanediol), des hexanediols (par exemple 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 2,5-hexanediol), des heptanediols (par exemple 1,2-heptanediol, 1,7- heptanediol), des octanediols (par exemple 1,2-octanediol, 1,8-octanediol) ; des glycols, glycol ethers et thioglycol ethers, utilisés généralement dans les encres pour jet d'encre, tels que polyalkylène glycols tels que les polyéthylène glycols (par exemple diéthylène glycol (DEG), triéthylène glycol, tétraéthylène glycol), les polypropylène glycols (par exemple dipropylène glycol, tripropylène glycol, tétrapropylène glycol), des glycols polymères (par exemple PEG 200, PEG 300, PEG 400, PPG 400), des glycérols éthoxylés, et le thiodiglycol. Ces solvants sont généralement utilisés comme humectants. D'autres solvants, tels que les alcools, les cétones ou éthers peuvent être utilisés pour aider l'encre à pénétrer la couche réceptrice d'encre.
Les colorants utilisés sont généralement directement solubles dans l'eau. On utilise de préférence des colorants de type acide. Les colorants utiles dans la présente invention peuvent être les colorants Direct Blue 199 (CAS 12222-04-7), Direct Yellow 132 (CAS 10114-86-0), Direct Yellow 86 (CAS 50925-42-3), Acid Yellow 17 (CAS 6359-98-4), Acid Yellow 23 (CAS 1934-21-0), Acid Red 52 (CAS 3520-42-1), Reactive Red 180 (CAS 98114-32-0). L'encre peut comprendre de 0,05% à 10% en poids de colorants.
Les surfactants comprennent les surfactants cationiques, anioniques, zwitterioniques ou non ioniques. L'encre peut comprendre de 0.01 à 10% en poids de surfactant.
L'encre peut également comprendre des biocides (0,05-5% en poids) et des agents de contrôle de pH (0,1-10% en poids).
L'encre selon l'invention est obtenue en mélangeant l'ensemble des constituants. Elle peut être utilisée pour imprimer par jet d'encre tout support adapté à cette technologie et connu en soi. L'encre selon la présente invention permet d'obtenir des images imprimées présentant une bonne stabilité des couleurs au cours du temps.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
1) Préparation du polymère d'aluminosilicate A 100 1 d'eau osmosée on ajoute 4,53 moles d'A1C13, 6H20, puis 2,52 moles d'orthosilicate de tétraéthyle. On agite ce mélange et on le fait circuler simultanément au travers d'un lit formé de 1 kg de billes de verre de 2 mm de diamètre au moyen d'une pompe ayant un débit de 8 1/min. L'opération de préparation du précurseur mixte d'aluminium et de silicium non modifié dure 120 minutes. Ensuite, selon l'étape a) du procédé de préparation, on ajoute au précurseur 10,5 moles de NaOH 3M en deux heures. Le milieu réactionnel se trouble. Selon l'étape b) du procédé de préparation, on agite le mélange pendant 15 à 20 heures. Le milieu devient limpide. On arrête la circulation sur le lit de billes de verre. Puis, selon l'étape d) du procédé utilisé dans la présente invention, on rajoute 3.09 moles de NaOH 3M en 10 minutes. La concentration en aluminium est égale à 4,4xl0"2 mol/1, le rapport molaire Al/Si est égal à 1,8 et le rapport alcali/Al est égal à 3. On obtient ainsi le polymère d'aluminosilicate utilisé dans la présente invention sous forme de suspension. L'étape c) du procédé depréparation consiste à ajouter 165 g de HC1 37% préalablement dilué 10 fois, et à agiter 150 minutes pour obtenir une dispersion du polymère d'aluminosilicate que l'on laisse reposer. La dispersion est ensuite diafiltrée sur une membrane de nanofiltration NF 2540 de Filmtec (surface de 6 m2) pour éliminer les sels de sodium jusqu'à obtenir un taux Al/Na supérieur à 100. On concentre le rétentat issu de la diafiltration par nanofiltration jusqu'à obtenir un gel contenant environ 2% en poids d'aluminium. A 2 kg de ce gel, on ajoute 115 g de HC1 à 37% puis l'on distille 317g d'eau soit 15% de la masse de gel engagée. On obtient un gel qui est ensuite lyophilisé jusqu'à obtenir un solide de masse constante. On obtient alors le polymère d'aluminosilicate utilisé dans la présente invention sous forme de poudre (230 g). 2) Préparation des encres On prépare des encres en utilisant comme colorant le colorant 5 Rhodamine B (CAS 81-88-9) Rhodamine B [81-88-9] M= 479.02 gluai-1 On réalise un pré-mélange ayant la composition 1 obtenue en mélangeant par agitation magnétique: Composition 1 2-pyrrolidone 2.0 g 1,5 pentane diol 2.5 g Triméthylol propane 2.2 g Rhodamine B 120 mg Eau qsp 10 g On prépare différentes encres en mélangeant la composition 1 avec le polymère 20 d'aluminosilicate préparé selon le paragraphe 1 et dissous à 15% dans l'eau, par agitation magnétique jusqu'à l'obtention d'un milieu limpide.
Les encres obtenues correspondent aux exemples indiqués dans le tableau I ci-dessous:
Tableau I
Composant Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 (comparatif) (invention) (invention) Composition 1 2 g 2 g 2 g Polymère d'alumino 0 2 g 4 g silicate à 15% dans l'eau Eauqsp 6g 6g 6g 3) Evaluation de la stabilité d'image Les encres correspondant aux exemples 1 à 3 sont utilisées pour imprimer des bandes de différents papiers jet d'encre de qualité photographique disponibles dans le commerce: papier Canon PRO PR101 (245g/m2), papier Fuji Super Photograde WPA420 (245 m), et papier Tetenal "high glossy" 131368 (264 g/m2).
Pour évaluer la stabilité d'image, on réalise pour chaque bande de papier obtenue un test d'altération des couleurs par exposition à l'ozone. Pour cela, les différentes bandes de papier imprimées avec les différentes encres sont analysées au moyen d'un densitomètre X-RiteTM qui mesure les couleurs par réflexion. Puis les bandes de papier sont placées au noir dans une pièce à atmosphère contrôlée en ozone (60 ppb) pendant 3 semaines. Au bout de 3 semaines, on mesure à l'aide du densitomètre l'éventuelle dégradation de la densité des couleurs.
La figure 1 représente le pourcentage de perte de densité de la couleur de l'image imprimée avec les encres des exemples 1 à 3 sur le papier Canon (référence C), sur le papier Fuji (référence F) et sur le papier Tetenal (référence T). La perte de densité de la couleur imprimée sur le papier Canon avec l'encre de l'Exemple 3 est nulle.
On remarque que les papiers jet d'encre imprimés avec une encre contenant un polymère d'aluminosilicate, selon la présente invention, présentent une meilleure tenue de la couleur et donc une meilleure stabilité d'image que les papiers imprimés avec une encre ne contenant pas de polymère d'aluminosilicate utilisé dans la présente invention.
Claims (13)
1 - Encre pour impression par jet d'encre, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un polymère d'aluminosilicate susceptible d'être obtenu selon un procédé de préparation qui comprend les étapes suivantes: a) on traite un alcoxyde mixte d'aluminium et de silicium dont le silicium porte au moins trois substituants hydrolysables, ou un précurseur mixte d'aluminium et de silicium obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables, avec un alcali aqueux, en présence de groupes silanol, la concentration en aluminium étant maintenue inférieure à 0,3 mol/1, le rapport Al/Si molaire étant maintenu entre 1 et 3,6 et le rapport molaire alcali/Al étant maintenu entre 2,3 et 3; b) on agite le mélange obtenu à l'étape a) à température ambiante en présence de groupes silanol pendant une durée suffisante pour former le polymère d'aluminosilicate; et c) on élimine du milieu réactionnel les sousproduits formés au cours des étapes a) et b).
2 - Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alcali de l'étape a) pour préparer le polymère d'aluminosilicate est choisi parmi le groupe comprenant l'hydroxyde de sodium, de potassium, ou de lithium, la diéthylamine et la triéthylamine.
3 - Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit rapport molaire alcali/Al pour préparer le polymère d'aluminosilicate est sensiblement égal à 2,3.
4 - Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit rapport molaire alcali/Al pour préparer le polymère d'aluminosilicate est sensiblement égal à 3.
5 - Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le procédé de préparation du polymère d'aluminosilicate comprend, après l'étape b) et avant l'étape c), une étape d), selon laquelle on ajoute de l'alcali de manière à atteindre le rapport molaire alcali/Al égal à 3 si ce rapport n'a pas déjà été atteint au cours de l'étape a). la
6 - Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le précurseur mixte d'aluminium et de silicium obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables est un produit résultant du mélange en milieu aqueux (i) d'un composé choisi dans le groupe constitué par les sels d'aluminium, les alcoxydes d'aluminium et les halogénoalcoxydes d'aluminium et (ii) d'au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, le composé de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables étant choisi pour ne comporter que des substituants hydrolysables.
7 Encre selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit précurseur mixte d'aluminium et de silicium est le produit résultant du mélange (i) d'un halogénure d'aluminium et (ii) d'un alcoxyde de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables.
8 - Encre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit précurseur mixte d'aluminium et de silicium obtenu par hydrolyse d'un mélange de composés d'aluminium et de composés de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et de composés de silicium comportant au moins trois substituants hydrolysables est un produit résultant du mélange en milieu aqueux (i) d'un composé choisi dans le groupe constitué par les sels d'aluminium, les alcoxydes d'aluminium et les halogénoalcoxydes d'aluminium, (ii) d'au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables, et (iii) d'au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les alcoxydes et les chloroalcoxydes de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable.
9 - Encre selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit précurseur mixte d'aluminium et de silicium est le produit résultant du mélange (i) d'un halogénure d'aluminium et (ii) d'un mélange comprenant au moins un alcoxyde de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables et au moins un alcoxyde de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable.
- Encre selon la revendication 9, caractérisée en ce que le rapport alcoxyde de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables/alcoxyde de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable est compris entre 0,1 et 10 en moles de silicium.
11 - Encre selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que l'alcoxyde de silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable est représenté par la formule R'-Si-(OR)3 où R représente un groupe alkyle comprenant 1 à 5 atomes de carbone R' représente H, F, ou un groupe alkyle ou alcényle linéaire ou ramifié, substitué ou non, comprenant 1 à 8 atomes de carbone.
12 - Encre selon la revendication 11, caractérisée en ce que R' représente un groupe méthyle, éthyle, n-propyle, n-butyle, 3- chloropropyle, vinyle.
13 - Encre selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit alcoxyde de 5 silicium comportant trois substituants hydrolysables et un substituant non hydrolysable est le méthyltriéthoxysilane ou le vinyltriéthoxysilane.
14 - Encre selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que ledit alcoxyde de silicium ne comportant que des substituants hydrolysables 10 est l'orthosilicate de tétraméthyle ou l'orthosilicate de tétraéthyle.
- Encre selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend entre 2% et 20 % en poids dudit polymère d'aluminosilicate par rapport au poids total de l'encre.
16 - Procédé d'impression par jet d'encre comprenant les étapes suivantes: A) disposer d'une imprimante à jet d'encre sensible aux signaux numériques; B) charger dans ladite imprimante un matériau destiné à la formation d'images par impression par jet d'encre, comprenant un support et une 20 couche réceptrice d'encre C) charger dans ladite imprimante une encre pour jet d'encre selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, et D) imprimer sur ladite couche réceptrice d'encre en utilisant ladite encre pour jet d'encre en réponse auxdits signaux numériques.
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