WO2004033560A1 - Farbstoffzubereitungen - Google Patents

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WO2004033560A1
WO2004033560A1 PCT/EP2003/010965 EP0310965W WO2004033560A1 WO 2004033560 A1 WO2004033560 A1 WO 2004033560A1 EP 0310965 W EP0310965 W EP 0310965W WO 2004033560 A1 WO2004033560 A1 WO 2004033560A1
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weight
component
dye preparations
dye
printing
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PCT/EP2003/010965
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Ulrike Hees
Michael Kluge
Bernhard Albert
Heinz Heissler
Frank Funke
Karl Siemensmeyer
Jürgen Werner
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Basf Aktiengesellschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0071—Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/0077—Preparations with possibly reduced vat, sulfur or indigo dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0071—Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/008—Preparations of disperse dyes or solvent dyes

Definitions

  • the invention relates to dye formulations and their use, in particular for inkjet printing.
  • dye preparations which are used for ink jet printing. These contain, as polymeric dispersants, special arylsulfonic acid-formaldehyde condensates, as are known from US Pat. No. 5,186,846.
  • the known polymeric dispersants based on naphthalene-sulfonic acid-formaldehyde condensation products which are used in dye preparations for ink-jet printing, have in common the relatively low average molecular weight of about 2000 to 9000 g / mol.
  • the object of the present invention is to prepare dye preparations for printing. in particular to provide ink-jet printing, which do not have the disadvantages of the prior art.
  • the dispersants contained therein should be able to be eliminated from the wastewater, be color-neutral when printing and form stable dye dispersions.
  • the dispersants should be able to be formulated with the usual auxiliaries (additives).
  • the object is achieved by dye preparations containing, based in each case on the weight of the preparation,
  • Azo dyes which are free of ionic groups as component (A), b) 0.1 to 20% by weight of a dispersant based on a naphthalene sulfonic acid
  • the object is achieved by using the dye preparations in ink-jet printing processes and other dyeing or printing processes.
  • the dye preparations according to the invention contain 0.1 to 30% by weight of one or more anthraquinone, quinophthalone or azo dyes which are free of ionic groups.
  • Suitable anthraquinone dyes that are free of ionic groups obey e.g. of formula I.
  • L 1 is hydrogen, Ci- o-alkyl or optionally by - alkyl, -CC 4 alkoxy,
  • Halogen or nitro substituted phenyl, L 2 and L 3 independently of one another are each hydrogen, optionally substituted by phenyl or -CC alkylphenyl -CC 10 alkoxy, optionally by phenyl Substituted - o-alkylthio, halogen, hydroxyphenyl, -CC alkoxyphenyl, Ci-C f f-alkanoyl, Ci-C ö alkoxycarbonyl or a radical of the formula
  • G 1 represents oxygen or sulfur and G 2 represents hydrogen or C 8 -C 8 monoalkylsulfamoyl, the alkyl chain of which may be interrupted by 1 or 2 oxygen atoms in ether function, and
  • L 4 optionally substituted by phenyl or -CC 4 -alkylphenyl amino, hydroxy or optionally substituted by phenyl - o-alkylthio.
  • Suitable quinophthalone dyes that are free of ionic groups obey e.g. of formula II
  • X denotes hydrogen, chlorine or bromine.
  • substituted alkyl groups occur in the above formula I, they generally have 1 or 2 substituents.
  • substituted phenyl groups occur in the formulas mentioned above, they generally have 1 to 3, preferably 1 or 2, substituents.
  • An exemplary list of residues as defined in formula I follows.
  • alkyl radicals are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, 2-methylpentyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, isooctyl, nonyl , isononyl, decyl or isodecyl (the designations isooctyl, isononyl and isodecyl are trivial names derived from the results obtained by the oxo process alcohols - cf. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5 th Edition, Vol A 1, pages 290-293. , as well as vol. A 10, pages 284 and 285).
  • Phenyl radicals are e.g. Phenyl, 2-, 3- or 4-methylphenyl, 2-, 3- or 4-ethylphenyl, 2-, 3- or 4-propylphenyl, 2-, 3- or 4-isopropylphenyl, 2-, 3- or 4- Butylphenyl, 2,3-, 2,4- or 2,6-dimethylphenyl, 2- 3- or 4-methoxyphenyl, 2-, 3- or 4-ethoxyphenyl, 2,3-, 2,4- or 2,6 -Dimethoxyphenyl, 2-, 3- or 4-fluorophenyl, 2-, 3- or 4-chlorophenyl, 2-, 3- or 4-bromophenyl or 2-, 3- or 4-nitrophenyl.
  • Alkylthio and phenylthio residues are e.g. Methylthio, ethylthio, propylthio, isopropylthio, butylthio, isobutylthio, pentylthio, hexylthio, heptylthio, octylthio, isooctylthio, 2-ethylhexylthio, nonylthio, isononylthio, decylthio, isodecylthio or 2-phenyl or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzylthio or benzyl
  • Alkoxy residues are e.g. Methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, pentyloxy, isopentyloxy, neopentyloxy, tert-pentyloxy, hexyloxy, 2-methylpentyloxy, heptyloxy, octyloxy, isooctyloxy, 2-ethylhexyloxy, nonyloxy, isononyloxy, decyloxy, isodoxy Benzyloxy or 1- or 2-phenylethoxy.
  • Halogen is e.g. Fluorine, chlorine or bromine.
  • Alkoxycarbonyl radicals are e.g. Methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, sec-butoxycarbonyl,
  • Pentyloxycarbonyl isopentyloxycarbonyl, neopentyloxycarbonyl or hexyloxycarbonyl.
  • Alkanoyl residues are e.g. Formyl, acetyl, propionyl, butyryl, pentanoyl or hexanoyl.
  • Sulfamoyl radicals are, for example, methylsulfamoyl, ethylsulfamoyl, propylsulfamoyl, isopropylsulfamoyl, butylsulfamoyl, pentylsulfamoyl, hexylsulfamoyl, heptylsulfamoyl, octylsulfamoyl, 2-ethylsulfamoyl, ethoxysulfamoyl, 2-methoxysulfamoyl 3,6-dioxaheptylsulfamoyl, 3,6-dioxaoctylsulfamoyl, 4,8-dioxanonylsulfamoyl, 3,7-dioxaoctylsulfamoyl, 3,7-dioxanonylsul
  • G 1 and G 2 each have the abovementioned meaning, G 1 in particular represents oxygen and G 2 in particular hydrogen.
  • the dyes of the formula I and II are generally known dyes.
  • the anthraquinone dyes of the formula I are described, for example, in K. Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. III, pages 391 to 413, Academic Press, New York, London, 1970.
  • the quinophthalone dyes of formula II are e.g. in EP-A-83553 or the literature cited therein.
  • Dye preparations are preferred in which 99% of the dye particles contained in the preparation are smaller than 1 mm.
  • Dye preparations which contain dyes from the anthraquinone or quinophthalone series whose sublimation temperature is 140 to 300 ° C. are further preferred.
  • Suitable mono- or polyazo dyes are known per se and are described in large numbers, e.g. in K. Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. VI, Academic Press, New York, London, 1972.
  • azo dyes in particular monoazo dyes, with a diazo component which is derived from an aniline or from a five-membered aromatic heterocyclic amine which has one to three heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and sulfur in the heterocyclic ring and can be fused by a benzene, thiophene, pyridine or pyrimidine ring.
  • Important monoazo dyes are, for example, those whose diazo components e.g. from an aniline or from a heterocyclic amine from the pyrrole, furan, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, triazole, oxadiazole, thiadiazole, benzofuran, benzothiophene -, benzimidazole, benzoxazole, benzthiazole, benzisothiazole, pyridothiophene, pyrimidothiophene, thienothiophene or thienothiazole series.
  • diazo components e.g. from an aniline or from a heterocyclic amine from the pyrrole, furan, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, triazole
  • diazo components which are derived from an aniline or from a heterocyclic amine from pyrrole, thiophene, pyrazole, thiazole, isothiazole, triazole, thiadiazole, benzothiophene, benzothiazole, benzisothiazole, pyridothiophene , Pyrimidothiophene, thienothiophene or thienothiazole series.
  • azo dyes in particular monoazo dyes, with a coupling component from the aniline, aminonaphthalene, aminothiazole, diaminopyridine or hydroxypyridone series.
  • Azo dyes of the formula III are particularly preferred
  • L 16 Cr-Qr-alkyl, R 1 and R 2 each Ci-alkyl
  • R 3 is hydrogen -CC 6 alkyl or -C ö alkoxy
  • R 4 is hydrogen, Ci-C ö alkyl or Ci-Ce alkanoylamino.
  • the azo dyes are known per se and e.g. in Venkataraman (loc. cit.), in EP-A-201 896, DE-A-3 108 077, US-A-4 843 153, GB-A-1 546 803, EP-A-535 490 or EP -A-544 153 or can be obtained by the methods mentioned therein.
  • a compilation of suitable anthraquinone, quinophthalone or azo dyes can be found, for example, in the Color Index both under disperse dyes and under vat dyes.
  • C.I. Vat Blue 1 (CI Pigment Blue 66), 3, 5, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 25, 26, 29, 30, 31, 35, 41, 42, 43, 64, 65, 66, 72 and 74;
  • the pigment preparations according to the invention contain 0.1 to 20% by weight of a water-soluble dispersant based on a naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensation product with an average molecular weight of at least 11,000 g / mol.
  • the naphthalenesulfonic acid / formaldehyde condensation products used as dispersants according to the invention preferably have an average molecular weight of 11,000 to 35,000, particularly preferably 11,000 to 20,000 g / mol.
  • the proportion with a molecular weight above 11,000 g / mol is from at least 5% to at most 95%, preferably from 10% to 90%.
  • Condensation products with a sulfonic acid group content of at most 40% by weight are preferred as dispersants (B).
  • the condensation products (B) can be obtained by sulfonating naphthalene and then condensing the naphthalenesulfonic acids formed with formaldehyde.
  • naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensation products used according to the invention are preferably obtained according to the following general preparation instructions:
  • 1-3 parts by weight of naphthalene are sulfonated with 1-3 parts by weight of a sulfuric acid having a concentration of 85-100% by weight or oleum containing 2 to 45% by weight of free SO 3 .
  • the sulfonation can be carried out at temperatures from 80 to 190 ° C., the reaction times are from 0.5 to 10 hours.
  • Auxiliaries such as boric acid may be present during the sulfonation, preferably in a concentration of 0.5 to 5% by weight, based on sulfuric acid or oleum.
  • the reaction mixture is diluted with 0.5 to 2 parts of water and then with 0.3 to 1.8 parts of aqueous formaldehyde solution with a concentration of 20 to 40% by weight of formaldehyde at a temperature of 80 to 180 ° C condenses.
  • the condensation mixture is then diluted with up to 0.5 parts of water and adjusted to a pH of 4 to 10 with sodium hydroxide solution.
  • the condensation mixture is finally diluted again with 0.5 part of water, mixed with sodium hydroxide solution and milk of lime and filtered off from the precipitated CaSO 4 .
  • the pH is then adjusted to a value between 4 and 10.
  • the final concentration of 15 to 50% by weight dry matter is adjusted with water. According to this preparation procedure, a naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensation product with the desired molecular weight is obtained.
  • the dye preparations according to the invention contain 0.1 to 90% by weight of one or more mono- or polyhydric alcohols as component (C).
  • Suitable monohydric or polyhydric alcohols are generally alkane mono- or polyols, in particular polyols, which have 2 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms and up to 4, preferably 2 to 4, alcoholic hydroxyl groups.
  • Examples include ethane-1,2-diol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, glycerol, pentane-1,2,5-triol or hexane-1,2,6-triol. 1,2-hexanediol, 1,2-pentanediol.
  • the dye preparations can contain up to 10% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, of a polyalkylene glycol.
  • Suitable polyalkylene glycols which may be present in the dye preparations according to the invention are, in particular, polyethylene or polypropylene glycols which have, for example, an average molecular weight of 100 to 1000, preferably 100 to 600 and in particular approximately 400.
  • ethylene oxide / propylene oxide copolymers can also be used.
  • Dye preparations are preferred, each based on the weight of the preparation 1 to 50% by weight of one or more anthraquinone, quinophthalone or azo dyes as component (A), 0.5 to 20% by weight of the dispersants (B) and Contain 1 to 80 wt .-%, preferably 2 to 50 wt .-% of one or more mono- or polyhydric alcohols as component (C).
  • the dye preparations according to the invention can contain, as component (D), customary auxiliaries, such as preservatives, antioxidants, antifoam agents, surfactants or agents for regulating the viscosity. These agents are known per se and are commercially available. If these agents are present in the dye preparations according to the invention, their total amount is up to 5% by weight, preferably up to 1% by weight, based on the weight of the preparation.
  • customary auxiliaries such as preservatives, antioxidants, antifoam agents, surfactants or agents for regulating the viscosity.
  • Preferred dye formulations are surfactants for reducing the Surface tension and to improve the wetting behavior contained in the ink head.
  • Preferred dye preparations contain surfactants based on ethoxylated or propoxylated fatty or oxo alcohols, propylene oxide-ethylene oxide block copolymers, ethoxylates of oleic acid or alkylphenols, alkylphenol ether sulfates, alkylpolyglycosides, alkylphosphonates, alkylphenylphosphonates, alkylphenylphosphates or alkynediols.
  • the total of the constituents in the dye preparations according to the invention is of course in each case 100% by weight. If the sum of the constituents of the dye preparations according to the invention gives a value which is less than 100% by weight, the remaining constituent is generally water (component E).
  • the water content of dye preparations according to the invention which are used as printing inks is usually 50 to 90% by weight, based on the total weight of the dye preparations.
  • the surface tension of the dye preparations according to the invention is generally 20 to 70 Nm / m, preferably 25 to 60 Nm / m.
  • the viscosities of the dye preparations according to the invention are generally 2 to 300 mPa s, preferably 2 to 150 mPa s.
  • the pH of the dye preparations according to the invention is generally 5 to 11, preferably 6 to 10.
  • the new dye preparations are produced in a manner known per se. So you can mix the dye, for example in the form of a press cake, together with the dispersant, the mono- or polyhydric alcohol and optionally polyalkylene glycol in the presence of water and predisperse in a suitable apparatus. The resulting mixture can then be treated in a mill to adjust the desired size of the dye particles. Finally, the final adjustment can be carried out by adding appropriate amounts of water, optionally polyalkylene glycol and optionally further auxiliaries and, after mixing, filtering using a sieve, preferably with a pore size of 1 mm.
  • the dye formulations according to the invention are advantageously suitable as inks in the ink-jet process and for sublimation transfer printing.
  • the ink jet process usually uses aqueous inks that are sprayed directly onto the substrate in small droplets.
  • pressure is exerted on the ink system either by means of a piezoelectric crystal or a heated cannula (bubble or thermo-jet method) and thus an ink drop is thrown out
  • Such procedures are described in Text. Chem. Color, Volume 19 (8), pages 23 to 29, 1987, and Volume 21 (6), Pages 27 to 32, 1989.
  • the dye preparations according to the invention are particularly suitable as inks for the bubble jet process or for the process using a piezoelectric crystal.
  • suitable substrates for the ink jet process are also the carrier materials listed below.
  • Suitable carriers are in particular textile materials, e.g. Fibers, yarns, threads, knits, woven or non-wovens made of polyester, modified polyester, e.g. anionically modified polyester, blended fabric of polyester with cellulose, cotton, viscose or wool, polyamide, polyacrylonitrile, triacetate, acetate, polycarbonate, polypropylene or polyvinyl chloride, polyester microfibers or also plastic-coated supports such as metal foils, glass or ceramics.
  • textile materials e.g. Fibers, yarns, threads, knits, woven or non-wovens made of polyester, modified polyester, e.g. anionically modified polyester, blended fabric of polyester with cellulose, cotton, viscose or wool, polyamide, polyacrylonitrile, triacetate, acetate, polycarbonate, polypropylene or polyvinyl chloride, polyester microfibers or also plastic-coated supports such as metal foils, glass or ceramics.
  • the dye preparations according to the invention are particularly suitable for printing on textiles.
  • the substrate is, depending on the dye class (vat dye, disperse dye or a mixture thereof), cotton, viscose, polyester or a blend of cotton or viscose and polyester.
  • the printing can be done directly or indirectly in sublimation transfer printing.
  • a pattern is first pre-formed on an intermediate carrier and then transferred to a carrier by the action of heat.
  • the dye can be used both during the transfer itself and in a subsequent fixing and Post-treatment process can be fixed. This method is generally known and is described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume A26, pages 499 to 501.
  • the new dye preparations are distinguished by the fact that they do not clog the nozzles in the ink jet process. Streak-free prints are also obtained when used.
  • Dispersants 1, 2 and 3 are commercial dispersants available on the market.
  • Dispersant 1 is a naphthalene sulfonic acid-formaldehyde condensation product which has an average molecular weight of approximately 6000.
  • Dispersant 2 is an aqueous solution of a naphthalene sulfonic acid-formaldehyde condensation product, which also has an average molecular weight of approximately 6000.
  • Dispersant 3 is a liquid formulation of an arylsulfonic acid-formaldehyde condensation product which has an average molecular weight of approximately 9000 g / mol.
  • the dispersant 4 of naphthalene sulfonic acid-formaldehyde condensation product used according to the invention is a liquid formulation with an average molecular weight of 16,000 and an active ingredient content of 37%.
  • the dispersant 5 according to the invention is a powder formulation with an average molecular weight of 18,000 g / mol and an active ingredient content of 79%. In addition, more than 90% of dispersants 4 and 5 can be eliminated from the waste water.
  • the dispersion properties were determined on the basis of dispersion tests and grinding tests.
  • the dispersing properties of the dispersing agents for disperse dyes were determined by the following method: 100 ml of dispersion of 0.5 g of Palanil scarlet and xg dispersant are adjusted to pH 5 and kept at 130 ° C. for 30 minutes under autogenous pressure. The mixture is then cooled to 63 ° C. and the resulting suspension is filtered off at this temperature using a blue band filter. The observable residue is then assessed visually.
  • dispersants 4 and 5 used according to the invention have a significantly better dispersing behavior than the commercial comparative products.
  • the dispersing properties of the vat dye dispersants were determined by the following method:
  • dispersants 4 and 5 used according to the invention have the significantly better dispersing properties.
  • polyester fabric was dyed for 60 minutes at 130 ° C. in a blind dye liquor containing 5 g / 1 of the dispersant to be tested, acetic acid buffer to adjust the pH to 4.5 in a liquor ratio of 1:20. It was then rinsed with demineralized water, the textile was dried and the soiling behavior was assessed visually.
  • the dispersing agents 4 and 5 used according to the invention perform at least as well in terms of the soiling behavior as the dispersing agents of the prior art.
  • 15 g disperse red 60, 7.5 g polyethylene glycol (average molecular weight 400 g / mol), 15 g dispersing agent 3 or dispersing agent 4, 0.4 g 50% by weight solution of glutardialdehyde and 0.5 g 47% by weight solution of tetramethylolacetylene diurea are made up to a total weight of 100 g with water and pasted in a mill.
  • the pH is then adjusted to 8.5 with 0.5 part of triethanolamine.
  • the mixture is then ground in a stirred ball mill. The particle size according to the defined energy input of the mill is determined and compared.
  • x50 and xl6 mean that 50% and 16% of the particles have a particle size above the specified value.
  • the grinding progress can be seen from the table above. It can clearly be seen that a significantly better grinding result is obtained with dispersant 4 than with dispersant 3.
  • Disperse Red 60 15.0 g of Disperse Red 60, 6.13 g of polyethylene glycol (average molecular weight 400 g / mol), 33.0 g of dispersant 4 used according to the invention, and 0.4 g of 50% strength by weight aqueous solution of glutardialdehyde were dissolved in a dissolver, 0.5 g of a 4% by weight aqueous solution of tetramethylolacetylene diurea and 0.5 g of triethanolamine are mixed and made up with 3556 g of deionized water. This mixture was ground for about 5 hours in a ball mill (Molynex) until the maximum particle diameter was 1 ⁇ m. scam. 10 g of the mix component were heated to 60 ° C. for 14 days, whereby a separation of disperse dye from the dispersion or particle growth could not be observed.
  • the surface tension of the ink was 34 mN / m, the viscosity 3.6 mPa s.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Errfindung sind Farbstoffzubereitungen, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zubereitung, a) 0,1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Anthrachinon-, Chinophthalon- oder Azofarbstoffe, die frei sind von ionischen Gruppen, als Komponente (A),b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Dispergiermittels auf Basis eines Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukts mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 11 000 g/mol, als Komponente (B), c) 0,1 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Alkohole als Komponente (C), d) 0 bis 5 Gew.-% üblicher Hilfsmittel als Komponente (D), und e) gegebenenfalls Wasser zur Ergänzung auf 100 Gew.-%.

Description

Farbstoffzubereitungen
Die Erfindung betrifft Farbstoffzubereitungen und deren Verwendung, insbesondere für den Ink- Jet-Druck.
Aus DE-A 197 52 333 sind Farbstoffpräparationen bekannt, die für den Ink-Jet-Druck Verwendung finden. Diese enthalten als polymere Dispergiermittel spezielle Arylsul- fonsäure-Formaldehyd-Kondensate, wie sie aus US 5,186,846 bekannt sind.
Den bekannten polymeren Dispergiermitteln auf Basis von Naphtalinsulfonsäure- Formaldehyd-Kondensationsprodukten, die in Farbstoffzubereitungen für den Ink-Jet- Druck Verwendung finden, ist das relativ geringe mittlere Molekulargewicht von ca. 2000 bis 9000 g/mol gemeinsam.
Viele der bekannten Dispergiermittel sind schlecht biologisch abbaubar. Leicht biologisch abbaubare Dispergiermittel sind die aus US 5,186,846 bekannten Dispergiermittel auf Basis von Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukten.
Ferner sind die Auswirkung des Dispergiermittels auf die resultierende Färbung bzw. den Druck zu beachten. Viele der Dispergiermittel des Standes der Technik sind nicht farbneutral und färben das bedruckte Gewebe an. Die aus dem Stand der Technik bekannten, biologisch abbaubaren Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensations- produkte bewirken beispielsweise eine deutliche Anfärbung von bedrucktem Polyestergewebe.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Farbstoffzubereitungen für den Druck. insbesondere den Ink-Jet-Druck, bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen. Insbesondere sollen die darin enthaltenen Dispergiermittel aus dem Abwasser eliminierbar sein, sich beim Drucken farbneutral verhalten und stabile Farbstoffdispersionen bilden. Die Dispergiermittel sollen sich mit den üblichen Hilfsmitteln (Additiven) formulieren lassen. Gelöst wird die Aufgabe durch Farbstoffzubereitungen, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zubereitung,
a) 0,1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Anthrachinon-, Chinophthalon- oder
Azofarbstoffe, die frei sind von ionischen Gruppen, als Komponente (A), b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Dispergiermittels auf Basis eines Naphtalinsulfonsäure-
Formaldehyd-Kondensationsprodukts mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 11 000 g mol, als Komponente (B), c) 0,1 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Alkohole als
Komponente (C), d) 0 bis 5 Gew.-% üblicher Hilfsmittel als Komponente (D), und e) gegebenenfalls Wasser zur Ergänzung auf 100 Gew.- .
Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung der Farbstoffzubereitungen in Ink- Jet-Druckverfahren und anderen Färbe- oder Druckverfahren.
Als Komponente (A) enthalten die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen 0,1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Anthrachinon-, Chinophthalon- oder Azofarbstoffe, die frei von ionischen Gruppen sind.
Geeignete Anthrachinonfarbstoffe, die frei von ionischen Gruppen sind, gehorchen z.B. der Formel I
Figure imgf000003_0001
worin
L1 Wasserstoff, Ci- o-Alkyl oder gegebenenfalls durch - -Alkyl, Cι-C4-Alkoxy,
Halogen oder Nitro substituiertes Phenyl, L2 und L3 unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, gegebenenfalls durch Phenyl oder Cι-C -Alkylphenyl substituiertes Cι-C10-Alkoxy, gegebenenfalls durch Phenyl substituiertes - o-Alkylthio, Halogen, Hydroxyphenyl, Cι-C -Alkoxyphenyl, Ci-Cff-Alkanoyl, Ci-Cö-Alkoxycarbonyl oder einen Rest der Formel
Figure imgf000004_0001
worin G1 für Sauerstoff oder Schwefel und G2 für Wasserstoff oder Cι-C8- Monoalkylsulfamoyl, dessen Alkylkette durch 1 oder 2 Sauerstoffatome in Etherfunktion unterbrochen sein kann, stehen, und
L4 gegebenenfalls durch Phenyl oder Cι-C4-Alkylphenyl substituiertes Amino, Hydroxy oder gegebenenfalls durch Phenyl substituiertes - o-Alkylthio bedeuten.
Geeignete Chinophthalonfarbstoffe, die frei von ionischen Gruppen sind, gehorchen z.B. der Formel II
Figure imgf000004_0002
in der X Wasserstoff, Chlor oder Brom bedeutet.
Alle in der obengenannten Formel I auftretenden Alkylgruppen können sowohl geradkettig als auch verzweigt sein.
Wenn in der obengenannten Formel I substituierte Alkylgruppen auftreten, so weisen sie in der Regel 1 oder 2 Substituenten auf.
Wenn in den obengenannten Formeln substituierte Phenylgruppen auftreten, so weisen sie in der Regel 1 bis 3, vorzugsweise 1 oder 2, Substituenten auf. Es folgt eine beispielhafte Aufzählung von Resten, wie sie in Formel I definiert sind.
Alkylreste sind z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert- Butyl, Pentyl, Isopentyl, Neopentyl, tert-Pentyl, Hexyl, 2-Methylpentyl, Heptyl, Octyl, 2- Ethylhexyl, Isooctyl, Nonyl, Isononyl, Decyl oder Isodecyl (die Bezeichnungen Isooctyl, Isononyl und Isodecyl sind Trivialbezeichnungen und stammen von den nach der Oxosynthese erhaltenen Alkoholen - vgl. dazu Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A 1, Seiten 290 bis 293, sowie Vol. A 10, Seiten 284 und 285).
Phenylreste sind z.B. Phenyl, 2-, 3- oder 4-Methylphenyl, 2-, 3- oder 4-Ethylphenyl, 2-, 3- oder 4-Propylphenyl, 2-, 3- oder 4-Isopropylphenyl, 2-, 3- oder 4-Butylphenyl, 2,3-, 2,4- oder 2,6-Dimethylphenyl, 2- 3- oder 4-Methoxyphenyl, 2-, 3- oder 4- Ethoxyphenyl, 2,3-, 2,4- oder 2,6-Dimethoxyphenyl, 2-, 3- oder 4-Fluorphenyl, 2-, 3- oder 4-Chlorphenyl, 2-, 3- oder 4-Bromphenyl oder 2-, 3- oder 4-Nitrophenyl.
Alkylthio- und Phenylthioreste sind z.B. Methylthio, Ethylthio, Propylthio, Isopropylthio, Butylthio, Isobutylthio, Pentylthio, Hexylthio, Heptylthio, Octylthio, Isooctylthio, 2- Ethylhexylthio, Nonylthio, Isononylthio, Decylthio, Isodecylthio, Benzylthio oder 1- oder 2-Phenylethylthio.
Alkoxyreste sind z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec- Butoxy, Pentyloxy, Isopentyloxy, Neopentyloxy, tert-Pentyloxy, Hexyloxy, 2- Methylpentyloxy, Heptyloxy, Octyloxy, Isooctyloxy, 2-Ethylhexyloxy, Nonyloxy, Isononyloxy, Decyloxy, Isodecyloxy, Benzyloxy oder 1- oder 2-Phenylethoxy.
Halogen ist z.B. Fluor, Chlor oder Brom.
Alkoxycarbonylreste sind z.B. Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Isopropoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Isobutoxycarbonyl, sec-Butoxycarbonyl,
Pentyloxycarbonyl, Isopentyloxycarbonyl, Neopentyloxycarbonyl oder Hexyloxycarbonyl.
Alkanoylreste sind z.B. Formyl, Acetyl, Propionyl, Butyryl, Pentanoyl oder Hexanoyl.
Sulfamoylreste sind z.B. Methylsulfamoyl, Ethylsulfamoyl, Propylsulfamoyl, Isopropylsulfamoyl, Butylsulfamoyl, Pentylsulfamoyl, Hexylsulfamoyl, Heptylsulfamoyl, Octylsulfamoyl, 2-Ethylsulfamoyl, 2-Methoxyethylsulfamoyl, 2-Ethoxyethylsulfamoyl, 3,6-Dioxaheptylsulfamoyl, 3,6-Dioxaoctylsulfamoyl, 4,8-Dioxanonylsulfamoyl, 3,7- Dioxaoctylsulfamoyl, 3,7-Dioxanonylsulfamoyl, 4,7-Dioxaoctylsulfamoyl, 4,7- Dioxanonylsulfamoyl oder 4,8-Dioxadecylsulfamoyl.
Bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, enthaltend einen oder mehrere Anthrachinon- farbstoffe der Formel I, in der L1 Wasserstoff, Cχ-C4-Alkyl oder gegebenenfalls durch Methyl substituiertes Phenyl und L4 Hydroxy, Amino oder gegebenenfalls durch Methyl substituiertes Phenylamino bedeuten.
Weiterhin bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, enthaltend einen oder mehrere Anthrachinonfarbstoffe der Formel l, in der L2 C1-C4— Alkoxy, Acetyl, C1-C4- Alkoxycarbonyl oder einen Rest der Formel
Figure imgf000006_0001
bedeutet, worin G1 und G2 jeweils die obengenannte Bedeutung besitzen, dabei steht G1 insbesondere für Sauerstoff und G2 insbesondere für Wasserstoff.
Weiterhin bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, enthaltend den Chinophthalonfarbstoff der Formel Ha
Figure imgf000006_0002
Bei den Farbstoffen der Formel I und II handelt es sich im allgemeinen um bekannte Farbstoffe. Die Anthrachinonfarbstoffe der Formel I sind beispielsweise in K. Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. III, Seiten 391 bis 413, Academic Press, New York, London, 1970, beschrieben. Die Chinophthalonfarbstoffe der Formel II sind z.B. in der EP-A-83553 oder der dort zitierten Literatur beschrieben.
Bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, in denen 99 % der in der Zubereitung enthaltenen Farbstoffteilchen kleiner sind als 1 mm. Weiterhin bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, die solche Farbstoffe aus der Anthrachinon- oder Chinophthalonreihe enthalten, deren Sublimationstemperatur 140 bis 300°C beträgt.
Geeignete Mono- oder Polyazofarbstoffe sind an sich bekannt und in großer Zahl beschrieben, z.B. in K. Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. VI, Academic Press, New York, London, 1972.
Von besonderer Bedeutung sind Azofarbstoffe, insbesondere Monoazofarbstoffe, mit einer Diazokomponente, die sich von einem Anilin oder von einem fünfgliedrigen aromatischen heterocyclischen Amin ableitet, das ein bis drei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, im heterocyclischen Ring aufweist und durch einen Benzol-, Thiophen-, Pyridin- oder Pyrimidinring anelliert sein kann.
Wichtige Monoazofarbstoffe sind beispielsweise solche, deren Diazokomponente sich z.B. von einem Anilin oder von einem heterocyclischen Amin aus der Pyrrol-, Furan-, Thiophen-, Pyrazol-, Imidazol-, Oxazol-, Isoxazol-, Thiazol-, Isothiazol-, Triazol-, Oxadiazol-, Thiadiazol-, Benzofuran-, Benzthiophen-, Benzimidazol-, Benzoxazol-, Benzthiazol-, Benzisothiazol-, Pyridothiophen-, Pyrimidothiophen-, Thienothiophen- oder Thienothiazolreihe ableitet.
Besonders zu nennen sind solche Diazokomponenten, die von einem Anilin oder von einem heterocyclischen Amin aus der Pyrrol-, Thiophen-, Pyrazol-, Thiazol-, Isothiazol-, Triazol-, Thiadiazol-, Benzthiophen-, Benzthiazol-, Benzisothiazol-, Pyridothiophen-, Pyrimidothiophen-, Thienothiophen- oder Thienothiazolreihe stammen.
Von Bedeutung sind weiterhin Azofarbstoffe, insbesondere Monoazofarbstoffe, mit einer Kupplungskomponente aus der Anilin-, Aminonaphthalin-, Aminothiazol- Diaminopyridin- oder Hydroxypyridonreihe.
Besonders bevorzugt sind Azofarbstoffe der Formel III
Figure imgf000007_0001
worm
L 15 und L • 17 jeweils Cyano,
L16 Cr-Qr-Alkyl, R1 und R2 jeweils Ci- -Alkyl,
R3 Wasserstoff Cι-C6-Alkyl oder -Cö-Alkoxy und
R4 Wasserstoff, Ci-Cö-Alkyl oder Ci-Ce-Alkanoylamino bedeuten.
Wie eingangs schon erwähnt, sind die Azofarbstoffe an sich bekannt und z.B. in Venkataraman (loc. cit.), in der EP-A-201 896, DE-A-3 108 077, US-A-4 843 153, GB-A- 1 546 803, EP-A-535 490 oder EP-A-544 153 beschrieben oder können nach den dort genannten Methoden erhalten werden. Eine Zusammenstellung geeigneter Anthrachinon-, Chinophthalon- oder Azofarbstoffe findet sich beispielsweise im Colour Index sowohl unter Dispersionsfarbstoffen als auch unter Küpenfarbstoffen.
Beispiele für geeignete Anthrachinon-, Chinophthalon- oder Azofarbstoffe sind
C.I. Vat Yellow 2, 3, 4, 5, 9, 10, 12, 22, 26, 33, 37, 46, 48, 49 und 50;
- C.I. Vat Orange 1, 2, 5, 9, 11, 13, 15, 19, 26, 29, 30 und 31;
C.I. Vat Red 2, 10, 12, 13, 14, 16, 19, 21, 31, 32, 37, 41, 51, 52 und 61;
C.I. Vat Violet 2, 9, 13, 14, 15, 17 und 21;
C.I. Vat Blue 1 (C.I. Pigment Blue 66), 3, 5, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 25, 26, 29, 30, 31, 35, 41, 42, 43, 64, 65, 66, 72 und 74;
C.I. Vat Green 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 17, 26, 29, 30, 31, 32, 33, 40, 42, 43, 44 und 49;
C.I. Vat Brown 1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 17, 25, 32, 33, 35, 38, 39, 41, 42, 44, 45, 49, 50, 55, 57, 68, 72, 73, 80, 81, 82, 83 und 84;
- C.I. Vat Black 1, 2, 7, 8, 9, 13, 14, 16, 19, 20, 22, 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 36, 56, 57, 58, 63, 64 und 65; Als Komponente (B) enthalten die erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen 0,1 bis 20 Gew.-% eines wasserlöslichen Dispergiermittel auf der Basis eines Naphthalinsulfonsäure- Formaldehyd-Kondensationsproduktes mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 11 000 g/mol.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß als Dispergiermittel eingesetzten Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukte ein mittleres Molekulargewicht von 11 000 bis 35 000, besonders bevorzugt von 11 000 bis 20 000 g/mol auf.
Im allgemeinen beträgt dabei der Anteil mit einem Molekulargewicht oberhalb von 11 000 g/mol von mindestens 5% bis höchstens 95%, bevorzugt von 10% bis 90%.
Als Dispergiermittel (B) sind Kondensationsprodukte mit einem Sulfonsäuregruppengehalt von maximal 40 Gew.-% bevorzugt.
Die Kondensationsprodukte (B) sind durch Sulfonieren von Naphthalin und anschließendes Kondensieren der gebildeten Naphthalinsulfonsäuren mit Formaldehyd erhältlich.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäß eingesetzten Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd- Kondensationsprodukte nach der folgenden allgemeinen Herstellvorschrift erhalten:
1 - 3 Gewichtsteile Naphtalin werden mit 1 -3 Gewichtsteilen einer Schwefelsäure mit einer Konzentration von 85 - 100 Gew.-% oder Oleum mit einem Gehalt an freiem SO3 von 2 bis 45 Gew.-% sulfoniert. Die Sulfonierung kann bei Temperaturen von 80 bis 190°C durchgeführt werden, die Reaktionszeiten betragen von 0,5 bis 10 Stunden. Bei der Sulfonierung können Hilfsmittel wie Borsäure anwesend sein, bevorzugt in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew-%, bezogen auf Schwefelsäure bzw. Oleum. Nach der Sulfonierung wird das Reaktionsgemisch mit 0,5 bis 2 Teilen Wasser verdünnt und anschließend mit 0,3 bis 1,8 Teilen wässriger Formaldehyd-Lösung mit einer Konzentration von 20 bis 40 Gew.-% Formaldehyd bei einer Temperatur von 80 bis 180°C kondensiert. Das Kondensationsgemisch wird anschließend mit bis zu 0,5 Teilen Wasser verdünnt und mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 4 bis 10 eingestellt. Das Kondensationsgemisch wird schließlich nochmals mit 0,5 Teilen Wasser verdünnt, mit Natronlauge und Kalkmilch versetzt und von ausfallendem CaSO4 abfiltriert. Anschließend wird der pH-Wert auf einen Wert zwischen 4 und 10 eingestellt. Zum Schluss wird mit Wasser die Endkonzentration von 15 bis 50 Gew.-% Trockengehalt eingestellt. Nach dieser Herstellvorschrift wird ein Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd- Kondensationsprodukt mit dem gewünschten Molekulargewicht erhalten.
Als Komponente (C) enthalten die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen 0,1 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Alkohole.
Geeignete ein- oder mehrwertige Alkohole sind in der Regel Alkanmono- oder -polyole, insbesondere Polyole, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome und bis zu 4, vorzugsweise 2 bis 4, alkoholische Hydroxygruppen aufweisen. Beispielhaft sind zu nennen Ethan-l,2-diol, Propan-l,2-diol, Propan-l,3-diol, Glycerin, Pentan-l,2,5-triol oder Hexan-l,2,6-triol, 1,2-Hexandiol, 1,2-Pentandiol.
Darüber hinaus können die Farbstoffzubereitungen, bezogen auf das Gewicht der Zubereitung, bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew .-%, eines Polyalkylenglykols enthalten.
Geeignete Polyalkylenglykole, die in den erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen enthalten sein können, sind insbesondere Polyethylen- oder Polypropylenglykole, die beispielsweise ein mittleres Molekulargewicht von 100 bis 1000, vorzugsweise 100 bis 600 und insbesondere ca. 400 aufweisen. Gegebenenfalls können auch Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymere zur Anwendung gelangen.
Bevorzugt sind Farbstoffzubereitungen, die jeweils bezogen auf das Gewicht der Zubereitung 1 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Anthrachinon-, Chinophthalon- oder Azofarbstoffe als Komponente (A), 0,5 bis 20 Gew.-% der Dispergiermittel (B) und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Alkohole als Komponente (C) enthalten.
Als Komponente (D) können die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen übliche Hilfsmittel, wie Konservierungsmittel, Antioxidantien, Schaumverhinderungsmittel, Tenside oder Mittel zur Regulierung der Viskosität enthalten. Diese Mittel sind an sich bekannt und handelsüblich. Wenn diese Mittel in den erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen zugegen sind, beträgt ihre Gesamtmenge bis zu 5 Gew.-%, bevorzugt bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zubereitung.
In bevorzugten Farbstoffzubereitungen sind Tenside zur Reduzierung der Oberflächenspannung und zur Verbesserung des Benetzungsverhaltens im Tintenkopf enthalten.
Bevorzugte Farbstoffzubereitungen enthalten Tenside auf der Basis von ethoxylierten oder propoxylierten Fett- oder Oxoalkoholen, Propylenoxid-Ethylenoxid-Blockcopolymeren, Ethoxylaten von Ölsäure oder Alkylphenolen, Alkylphenolethersulfaten, Alkylpolyglycosiden, Alkylphosphonaten, Alkylphenylphosphonaten, Alkylphenylphos- phaten oder Alkindiolen.
Selbstverständlich beträgt die Summe der Bestandteile in den erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen jeweils 100 Gew.-%. Sofern die Summe der Bestandteile der erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen einen Wert ergibt, der kleiner als 100 Gew.-% ist, ist der restliche Bestandteil in der Regel Wasser (Komponente E).
Üblicher Weise beträgt der Wassergehalt von erfindungsgemäßen Farbstoffzuberreitungen, die als Drucktinten verwendet werden, 50 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbstoffzubereitungen.
Die Oberflächenspannung der erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen beträgt in der Regel 20 bis 70 Nm/m, vorzugsweise 25 bis 60 Nm/m.
Die Viskositäten der erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen beträgt in der Regel 2 bis 300 mPa s, vorzugsweise 2 bis 150 mPa s.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen liegt im allgemeinen bei 5 bis 11, vorzugsweise 6 bis 10.
Die Herstellung der neuen Farbstoffzubereitungen erfolgt auf an sich bekanntem Weg. So kann man den Farbstoff, beispielsweise in Form eines Presskuchens, zusammen mit dem Dispergiermittel, dem ein- oder mehrwertigen Alkohol und gegebenenfalls Polyalkylenglykol in Gegenwart von Wasser mischen und in einer geeigneten Apparatur vordispergieren. Die resultierende Mischung kann dann in einer Mühle behandelt werden, um die gewünschte Größe der Farbstoffteilchen einzustellen. Schließlich kann man die Endeinstellung vornehmen, indem man noch entsprechende Mengen Wasser, gegebenenfalls Polyalkylenglykol und gegebenenfalls weitere Hilfsmittel zusetzt und nach dem Mischen mittels eines Siebs, vorzugsweise mit einer Porengröße von 1 mm, filtriert. Die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen eignen sich in vorteilhafter Weise als Tinten im Ink-Jet-Verfahren sowie für den Sublimations-Transferdruck.
Beim Ink-Jet-Verfahren (Tintenstrahldruck-Verfahren) verwendet man üblicherweise wässrige Tinten, die in kleinen Tröpfchen direkt auf das Substrat gesprüht werden. Man unterscheidet dabei ein kontinuierliches Verfahren, bei dem die Tinte gleichmäßig durch eine Düse gepresst und durch ein elektrisches Feld, abhängig vom zu druckenden Muster, auf das Substrat gelenkt wird, und ein unterbrochenes Tintenstrahl- oder "Drop-on- Demand'-Verfahren, bei dem der Tintenausstoß nur dort erfolgt, wo ein farbiger Punkt gesetzt werden soll. Bei dem letztgenannten Verfahren wird entweder über einen piezoelektrischen Kristall oder eine beheizte Kanüle (Bubble- oder Thermo-Jet- Verfahren) Druck auf das Tintensystem ausgeübt und so ein Tintentropfen herausgeschleudert. Solche Verfahrensweisen sind in Text. Chem. Color, Band 19 (8), Seiten 23 bis 29, 1987, und Band 21 (6), Seiten 27 bis 32, 1989, beschrieben.
Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen als Tinten für das Bubble-Jet-Verfahren oder für das Verfahren mittels eines piezoelektrischen Kristalls.
Geeignete Substrate für das Ink-Jet-Verfahren sind neben Papier auch die im folgenden aufgeführten Trägermaterialien.
Geeignete Träger sind insbesondere textile Materialien, z.B. Fasern, Garne, Zwirne, Maschenware, Webware oder Non-wovens aus Polyester, modifiziertem Polyester, z.B. anionisch modifiziertem Polyester, Mischgewebe von Polyester mit Cellulose, Baumwolle, Viskose oder Wolle, Polyamid, Polyacrylnitril, Triacetat, Acetat, Polycarbonat, Polypropylen oder Polyvinylchlorid, Polyestermikrofasern oder auch mit Kunststoffen beschichtete Träger, wie Metallfolien, Glas oder Keramik.
Die erfindungsgemäßen Farbstoffzubereitungen eignen sich besonders gut für den Druck auf Textil. Das Substrat ist dabei, abhängig von der Farbstoffklasse (Küpenfarbstoff, Dispersionsfarbstoff oder eine Mischung derselben), Baumwolle, Viscose, Polyester oder ein Mischgewebe aus Baumwolle oder Viscose und Polyester. Der Druck kann direkt oder indirekt im Sublimationstransferdruck erfolgen.
Beim Sublimationstransferdruck wird ein Muster zunächst auf einem Zwischenträger vorgebildet und anschließend durch Hitzeeinwirkung auf einen Träger übertragen. Der Farbstoff kann sowohl beim Transfer selbst als auch in einem anschließenden Fixier- und Nachbehandlungsprozess fixiert werden. Dieses Verfahren ist allgemein bekannt und z.B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Band A26, Seiten 499 bis 501, beschrieben.
Die neuen Farbstoffzubereitungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie beim Ink-Jet- Verfahren zu keiner Verstopfung der Düsen führen. Weiterhin erhält man bei ihrer Anwendung streifenfreie Drucke.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Dispergiermittel 1, 2 und 3 sind kommerzielle Dispergiermittel, wie sie auf dem Markt erhältlich sind. Dispergiermittel 1 ist ein Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd- Kondensationsprodukt, welches ein mittleres Molekulargewicht von ca. 6000 aufweist. Dispergiermittel 2 ist eine wässrige Lösung eines Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd- Kondensationsprodukt, welches ebenfalls ein mittleres Molekulargewicht von ca. 6000 aufweist. Dispergiermittel 3 ist hingegen eine flüssige Formulierung eines Arylsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsproduktes, welches ein mittleres Molekulargewicht von ca. 9000 g/mol aufweist.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Dispergiermittel 4 aus Naphtalinsulfonsäure- Formaldehyd-Kondensationsprodukt ist eine flüssige Formulierung mit einem mittleren Molekulargewicht von 16 000 und einem Wirkstoffgehalt von 37%. Das erfindungsgemäße Dispergiermittel 5 ist eine Pulverformulierung mit einem mittleren Molekulargewicht von 18 000 g/mol und einem Wirkstoffgehalt von 79%. Darüber hinaus sind Dispergiermittel 4 und 5 zu mehr als 90% aus dem Abwasser eliminierbar.
Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele VI bis V5 Dispergiereigenschaften der Dispergiermittel
Die Dispergiereigenschaften wurden anhand von Dispergiertests und Mahlversuchen ermittelt.
Die Dispergiereigenschaften der Dispergiermittel für Dispersionsfarbstoffe wurden nach dem folgenden Verfahren bestimmt: 100 ml Dispersion aus 0,5 g Palanil Scharlach und x g Dispergiermittel werden auf pH 5 eingestellt und 30 min unter dem Eigendruck bei 130°C gehalten. Anschließend wird auf 63°C abgekühlt und bei dieser Temperatur die resultierende Suspension über einen Blaubandfilter abfiltriert. Der beobachtbare Rückstand wird anschließend visuell bewertet.
Figure imgf000014_0001
Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäß eingesetzten Dispergiermittel 4 und 5 ein deutlich besseres Dispergierverhalten aufweisen als die kommerziellen Vergleichsprodukte.
Die Dispergiereigenschaften der Dispergiermittel für Küpenfarbstoffe wurden nach dem folgenden Verfahren bestimmt:
100 ml Stammküpe bestehend aus 0,5 g/1 Indanthren Brillantviolett RRN, 12 ml/1 Natronlauge (38°Be) und 4 g/1 Natriumdithionit (100%) werden x g Dispergiermittel zugesetzt. Anschließend wird unter Rühren 5 ml 6 gew.-%ige Wasserstoffperoxidlösung zugegeben und ca. 1 min gerührt. Ein Weißbandfilter (Schleicher & Schüll, 90 mm Durchmesser, No. 300109) wird auf die offene Seite eines Becherglases gelegt und 1 ml der erhaltenen Flotte wird in die Mitte des Filters mit einer Pipette aufgetropft. Man lässt dann an der Luft trocknen und beurteilt das Fließbild. Schlechte Dispergiermittel weisen deutliche Agglomerationen auf, gute hingegen zeigen einen deutlichen Fluss fein dispergierter, reoxidierter Küpenpigmente über das Filterpapier.
Figure imgf000014_0002
Auch hier ist deutlich zu sehen, dass die erfindungsgemäß eingesetzten Dispergiermittel 4 und 5 die deutlich besseren Dispergiereigenschaften aufweisen.
Beispiel 5 Beurteilung des Anschmutzungsverhaltens durch Dispergiermittel
5 g Polyestergewebe wurde 60 Min bei 130°C in einer blinden Färbeflotte enthaltend 5 g/1 des zu prüfenden Dispergiermittels, Essigsäurepuffer zur Einstellung des pH- Wertes auf 4,5 im Flottenverhältnis 1:20 gefärbt. Anschließend wurde mit VE-Wasser gespült, das Textil getrocknet und das Anschmutzungsverhalten visuell beurteilt.
Figure imgf000015_0001
Die erfindungsgemäß eingesetzten Dispergiermittel 4 und 5 schneiden bezüglich des Anschmutzverhaltens mindestens ebenso gut ab wie die Dispergiermittel des Standes der Technik.
Beispiel 6
Mahlverhalten von Dispergiermittel 4 im Vergleich zu Dispergiermittel 3
15 g Disperse Rot 60, 7,5 g Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 400 g/mol), 15 g Dispergiermittel 3 bzw. Dispergiermittel 4, 0,4 g 50 gew.-%ige Lösung von Glutardialdehyd und 0,5 g 47 gew%-ige Lösung von Tetramethylolacetylendiharnstoff werden mit Wasser zum Gesamtgewicht von 100 g aufgefüllt und in einer Mühle angeteigt. Danach wird der pH- Wert mit 0,5 Teilen Triethanolamin auf 8,5 gestellt. Anschließend wird die Mischung in einer Rührwerkskugelmühle gemahlen. Die Teilchengröße nach definiertem Energieeintrag der Mühle wird bestimmt und verglichen.
Figure imgf000016_0001
Dabei bedeuten x50 bzw. xl6, dass 50% bzw. 16% der Teilchen eine Teilchengröße oberhalb des angegebenen Wertes aufweisen. Aus obiger Tabelle ist der Mahlfortschritt zu erkennen. Es ist deutlich zu sehen, das mit Dispergiermittel 4 ein deutlich besseres Mahlergebnis erhalten wird als mit Dispergiermittel 3.
Beispiel 7
Herstellung und Test der Mixkomponente
In einem Dissolver wurden 15,0 g Disperse Rot 60, 6,13 g Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 400 g/mol), 33,0 g erfindungsmäß eingesetztes Dispergiermittel 4, 0,4 g 50 gew.-%ige wässrige Lösung von Glutardialdehyd, 0,5 g 4 gew.-%ige wässrige Lösung von Tetramethylolacetylendiharnstoff und 0,5 g Triethanolamin vermischt und mit 3556 g vollentsalztem Wasser aufgefüllt. Diese Mischung wurde für circa 5 Stunden in einer Kugelmühle (Firma Molynex) vermählen, bis der maximale Teilchendurchmesser 1 μm. betrug. 10 g der Mixkomponente wurden 14 Tage auf 60°C erwärmt, wobei eine Abtrennung von Dispersionsfarbstoff aus der Dispersion bzw. ein Teilchenwachstum nicht beobachtet werden konnte.
Beispiel 8
Herstellung einer Tinte
In einem Becherglas wurden 40 g der jeweiligen Mixkomponente mit 30 g Glycerin, 10 g Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 400 g/mol), 0,4 g Heptamethyl- trisiloxanallylalkoxylat-Copolymer und 119,6 g vollentsalztes Wasser vermischt. Die so erhaltene Tinte wurde mit einem Piezokopfdrucker EPSON 3000 Stylus Color auf DIN A3-Papier verdruckt. Es wurden Drucke mit vorzüglicher Schärfe der Linien erhalten. Auch nach 40 Blatt Papier war keine Düse ausgefallen, desgleichen nicht nach 10 m2 Druck im Dauerbetrieb. Die Laufeigenschaften der Tinte sind exzellent. Die Drucktests wurden nach 5 Tagen Stehen der Tinte bei 60°C wiederholt, auch in diesem Fall wurde ein einwandfreies Druckbild und Laufverhalten beobachtet. Nach Lagerung der Tinte für 21 Tage bei 60°C konnte keine Abtrennung von Dispersionsfarbstoff aus der Dispersion und kein Teilchenwachstum beobachtet werden. Die Oberflächenspannung der Tinte betrug 34 mN/m, die Viskosität 3,6 mPa s.
Gleich gute Ergebnisse werden z.B. erhalten mit Tinten auf der Basis von Disperse Blau 72, Disperse Blau 332, Disperse Blau 359, Disperse Gelb 54, Disperse Blau 60, Disperse Blau 77, Disperse Blau 73, Disperse Rot 86, Disperse Rot 91, Disperse Rot 92, Solvent Gelb 163, Disperse Rot 277, Disperse Orange 44, Disperse Gelb 198, Disperse Rot 279, Vat Rot 41, Vat Blau 1, Vat Blau 5, und Vat Gelb 46.

Claims

Patentansprüche
1. Farbstoffzubereitungen, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zubereitung,
a) 0,1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Anthrachinon-, Chinophthalon- oder
Azofarbstoffe, die frei sind von ionischen Gruppen, als Komponente (A), b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Dispergiermittels auf Basis eines
Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukts mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 11 000 g/mol, als Komponente
(B), c) 0,1 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Alkohole als Komponente ©, d) 0 bis 5 Gew.-% üblicher Hilfsmittel als Komponente (D), und e) gegebenenfalls Wasser zur Ergänzung auf 100 Gew.-%.
2. Farbstoffzubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Naphtalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mit einem Molekulargewicht von mindestens 11 000 g/mol von 10% bis 95% beträgt.
3. Verwendung von Farbstoffzubereitungen nach Anspruch 1 oder 2 als Tinten für den Ink-Jet-Druck.
4. Verwendung von Farbstoffzubereitungen nach Anspruch 1 oder 2 für den Sublimationstransferdruck.
5. Verwendung von Farbstoffzubereitungen nach Anspruch 1 oder 2 zum Bedrucken von textilen Substraten.
6. Verfahren zum Bedrucken textiler Substrate nach dem Ink-Jet-Druck- Verfahren unter Verwendung von Farbstoffzubereitungen nach Anspruch 1 oder 2.
7. Die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 erhältlichen bedruckten textilen Substrate.
8. Verfahren zum Bedrucken textiler Substrate nach dem Sublimationstransferdruck- Verfahren unter Verwendung von Farbstoffzubereitungen nach Anspruch 1 oder 2. Die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 8 erhältlichen bedruckten textilen Substrate.
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