WO2004094541A1 - Wasserbasierende farbmittelpräparationen für den ink-jet-druck - Google Patents

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WO2004094541A1
WO2004094541A1 PCT/EP2004/003771 EP2004003771W WO2004094541A1 WO 2004094541 A1 WO2004094541 A1 WO 2004094541A1 EP 2004003771 W EP2004003771 W EP 2004003771W WO 2004094541 A1 WO2004094541 A1 WO 2004094541A1
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pigment
weight
colorant
parts
alkyl
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Application number
PCT/EP2004/003771
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Inventor
Karl-Heinz Schweikart
Andreas Harz
Martin Alexander Winter
Heidemarie Menzel
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Clariant Gmbh
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    • 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
    • C09B67/0084—Dispersions of dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes

Definitions

  • the present invention is in the field of water-based colorant preparations.
  • the ink-jet printing process such as electrophotography (laser printer and copier), is a non-contact printing process (non-impact printing process) and, due to the increasing use of computers, has mainly in the so-called SOHO area (small office, home office) , but also in the so-called wide format area has become increasingly important in recent years.
  • SOHO area small office, home office
  • ink-jet printing a distinction is made between the so-called continuous printing process and the drop-on-demand process, the latter processes using a computer-controlled electrical signal to generate the ink drops.
  • thermal ink jet printing also known as bubble jet
  • piezoelectric ink jet printing a type of drop-on-demand ink jet processes
  • inks are used for thermal and piezoelectric ink-jet printing, which are based on solutions of water-soluble dyes, which is why the prints have high brilliance and optical density, but have insufficient light fastness and poor water resistance.
  • the mentioned disadvantages of dye-based ink jet inks can only be partially overcome with the help of special papers.
  • One way to overcome the disadvantages of dye-based inks is to use pigmented inks.
  • the pigmented inks for inkjet printing must have a suitable viscosity and surface tension for printing, they must be stable in storage, ie they should not coagulate and the dispersed pigment should not settle, they must not lead to blockage of the printer nozzles, which can be problematic in particular with the inks containing pigment particles, and they should be environmentally friendly, ie largely based on water and contain the lowest possible concentrations of organic solvents.
  • High demands are also placed on the purity of the preparations, since excessive concentrations of inorganic or organic salts and ions, in particular chloride ions, lead to corrosion and thus to premature destruction of the print heads or, in the case of bubble jet printers, to harmful deposits on the heating elements.
  • the fine particle size of the pigment preparations is a basic requirement for their use in ink-jet printing, because in order not to clog the nozzles, the average particle size of the pigment particles should not exceed 200 nm, preferably 150 nm, and the particle size distribution should be very narrow , so that the maximum particle size does not exceed a value of 500 nm.
  • the flocculation resistance is a very important quality criterion of an ink jet preparation, which is why suitable additives must effectively prevent crystal growth or agglomeration of the pigment particles. This is usually done using certain dispersing agents.
  • the storage stability of the pigment dispersions is closely linked to the flocculation resistance, because the pigment particles must not agglomerate during prolonged storage, even at temperatures which are raised or lowered relative to room temperature.
  • the dispersing aid must have stability ensure the pigment dispersion.
  • thermal ink jet printing process also known as bubble jet
  • short-term temperature jumps of up to 500 ° C occur.
  • there should be no flocculation or sedimentation of the pigment on the heating elements of the printer referred to as "cogation” in the English-language literature
  • nozzle clogging in the English-language literature
  • the dispersing agent used is therefore of crucial importance because it is not only the physical properties, e.g. Surface tension and viscosity of the dispersions determined, but also must ensure the stability of the inks against flocculation during storage and decomposition during the printing process.
  • the dispersant has a great influence on the formation of drops during the printing process. Uniform droplet formation free of satellites is a prerequisite for high-quality ink-jet prints, for example in the photo printing sector.
  • EP-A-1 116 757 discloses pigment dispersions for ink-jet printing which contain a combination of ethoxylated naphthalene derivatives and sulfosuccinates or polyethylene glycol carboxylates as the dispersant system.
  • Dicarboxyethyl) -N-disubstituted sulfosuccinamates are described as dispersants.
  • EP-A-0 448 055 describes aqueous ink-jet recording liquids consisting of pigments and dispersants which contain at least one
  • the pigment content is 2 to 4%.
  • the storage stabilities are sometimes unsatisfactory.
  • the pigmented preparations for ink-jet printing known from the prior art often do not meet the requirements imposed by the printer manufacturers because they have deficits in the fine distribution, as well as the temperature and storage stability.
  • the stability problems of pigmented ink jet inks are closely linked to sufficient stabilization of the pigment particles in the aqueous-organic solutions. It was therefore the task of using suitable dispersing agents to provide new pigment preparations which combine the above-mentioned quality features and requirements with regard to the ink-jet printing process and can therefore be used advantageously in the ink-jet process.
  • colorant preparations can be produced which meet the above-mentioned requirements of ink-jet printing to a high degree.
  • the invention therefore relates to aqueous colorant preparations consisting essentially of
  • the invention also relates to aqueous colorant preparations consisting of
  • Component (A) of the colorant preparations according to the invention is a finely divided organic or inorganic pigment and / or an organic dye or a mixture of various organic and / or inorganic pigments and / or organic dyes.
  • the pigments can be used both in the form of dry powders and water-moist presscakes.
  • pigments whose surface has been changed by chemical processes such as sulfonation or diazotization and provided with functional, optionally charge-bearing groups or polymer chains (referred to in the English-language literature as self-dispersing or graft pigments).
  • Suitable inorganic pigments are, for example, titanium dioxides, zinc sulfides, iron oxides, chromium oxides, ultramarine, nickel or chromium antimony titanium oxides, cobalt oxides and bismuth vanadates.
  • Suitable organic dyes are acid dyes, direct dyes, sulfur dyes and their leuco form, metal complex dyes or reactive dyes, and dyes which have reacted with nucleophiles can also be used in the case of the reactive dyes.
  • the pigments used for the preparation of the preparations should be as fine as possible, preferably 95% and particularly preferably 99% of the pigment particles having a particle size ⁇ 500 nm.
  • the average particle size is ideally at a value ⁇ 150 nm.
  • the morphology of the pigment particles can differ greatly, and accordingly the viscosity behavior of the pigment preparations can also be very different depending on the particle shape. In order to obtain an ideal, Newtonian viscosity behavior of the preparations, the particles should preferably have a cubic shape.
  • Carbon black pigments such as gas or fuma carbon blacks, are an exemplary selection of particularly preferred organic pigments; Monoazo and disazo pigments, in particular the Color Index pigments Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 16, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 81, Pigment Yellow 83, Pigment Yellow 87, Pigment Yellow 97, Pigment Yellow 111, Pigment Yellow 126, Pigment Yellow 127, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 174, Pigment Yellow 176, Pigment Yellow 191, Pigment Red 38, Pigment Red 144, Pigment Red 214, Pigment Red 242, Pigment Red 262, Pigment Red 266, Pigment Red 269, Pigment Red 274, Pigment Orange 13, Pigment Orange 34 or Pigment Brown 41; ⁇ -Naphthol and Naphthol AS pigments, in particular
  • Isoindoline pigments especially the Color Index Pigments Pigment Yellow 139 or Pigment Yellow 173; Phthalocyanine pigments, in particular the Color Index pigments Pigment Blue 15, Pigment Blue 15: 1, Pigment Blue 15: 2, Pigment Blue 15: 3, Pigment Blue 15: 4, Pigment Blue 16, Pigment Green 7 or Pigment Green 36; Anthanthrone, anthraquinone, quinacridone, dioxazine, indanthrone, perylene, perinone and thioindigo pigments, in particular the Color Index pigments Pigment Yellow 196, Pigment Red 122, Pigment Red 149, Pigment Red 168, Pigment Red 177, Pigment Red 179, pigment red 181, pigment red 207, Pigment Red 209, Pigment Red 263, Pigment Blue 60, Pigment Violet 19, Pigment Violet 23 or Pigment Orange 43; Triarylcarbonium pigments, in particular the Color Index pigments Pigment Red 169, Pigment Blue 56 or Pigment Blue 61; Diketopyrrolopyrrol
  • a selection of particularly preferred organic dyes are the Color Index dyes Acid Yellow 17, Acid Yellow 23, Direct Yellow 86, Direct Yellow 98, Direct Yellow 132, Reactive Yellow 37, Acid Red 52, Acid Red 289, Reactive Red 23, Reactive Red 180, Acid Blue 9, Direct Blue 199 and the reactive dyes reacted with nucleophiles.
  • R is H, a substituted or unsubstituted, branched or unbranched C ⁇ -C 2 o alkyl or C 3 -C 2 o-cycloalkyl radical or a substituted or unsubstituted, branched or unbranched C ⁇ -C 2 o-alkenyl or C 3 - C 2fr Cycloalkenyl radical, where the substituents are preferably 1, 2, 3 or 4 radicals from the group halogen, aryl, aryl (CrC 20 ) alkyl, hetaryl, hetaryl (d-C 2 o) alkyl or -CC 20 alkoxy, R 2 and R 3 is independently H, a substituted or unsubstituted, branched or unbranched C ⁇ -C 20 alkyl or C 3 -C 20 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted, branched or unbranched -C 2 o-alkenyl or C 3
  • MH a monovalent metal cation, NH + , a secondary, tertiary or quaternary ammonium ion.
  • Aryl is understood to mean, as well as in the definitions below, an aromatic radical which preferably contains 6 to 15 carbon atoms. Examples of these are phenyl, naphthyl, anthryl and phenanthryl.
  • Hetaryl is understood here as well as in the definitions below to mean an aromatic radical which preferably contains 1, 2, 3 or 4 heteroatoms from the group O, N, S or P in addition to 1 to 10 carbon atoms. Examples of these are pyrrolyi , Furyl, thiophenyl, indolyl, isoindolyl, indolizinyl, benzofuryl, benzothiophenyl, pyrazolyl, imidazolyl, oxazolyl, isoxazofyl, thiazolyl,
  • Isothiazolyl triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, quinolinyl, isoquinolinyl, pyridazinyl, pyrimidinyl, pyrazinyi and triazinyl.
  • R 1 H a branched or unbranched CC 20 alkyl radical or a branched or unbranched C 1 -C 20 alkenyl radical, which can be substituted as described above,
  • R 1 is C 2 -C 8 -alkyl (branched or unbranched) or C 2 -C 8 -alkenyl (branched or unbranched), which can be substituted by 1, 2, 3 or 4 substituents from the group halogen, aryl, aryl (CrC 4 ) alkyl, hetaryl, hetaryl (-C-C 4 ) alkyl or C1-C4-alkoxy, X is preferably S0 3 " and M is preferably H + , Li + , Na + , K + , NH 4 + , HO-CH 2 -CH 2 -NH 3 + , (HO-CH 2 -CH 2 -) 2 NH 2 + or (HO-CH 2 -CH 2 -) 3 NH + .
  • R 4 is a substituted or unsubstituted, branched or unbranched d- C 20 alkyl or C 3 -C 20 cycloalkyl radical or a substituted or unsubstituted, branched or unbranched C 1 -C 2 o-alkenyl or C 3 - C 2 o -Cycloalkenyl radical, the substituents preferably 1, 2, 3 or 4 radicals from the group halogen, aryl, aryl (-C-C 2 o) alkyl, C 5 -C 6 -cycloalkyl, hetaryl, hetaryl (-C-C 20 ) alkyl or -CC 20 alkoxy, n is a number from 1 to 100, preferably from 1 to 20,
  • MH a monovalent metal cation, NH 4 + , a secondary, tertiary or quaternary ammonium ion.
  • R 4 is C 12 -C 1 -alkyl (branched or unbranched) or C 2 -C 8 -alkenyl (branched or unbranched), which can be substituted by 1, 2, 3 or 4 substituents from the group halogen, aryl, aryl (C 1 -C 4 ) alkyl, hetaryl, hetaryl (CC 4 ) alkyl or C 1 -C 4 alkoxy, X is preferably CH 2 COO " and M is preferably H + , Li + , Na + , K + , NH 4 + , HO- CH 2 -CH 2 -NH 3 + , (HO-CH 2 -CH 2 -) 2 NH 2 + or (HO -CH 2 -CH 2 -) 3 NH + .
  • R 5 is H, a branched or unbranched C ⁇ -C 2 o alkyl or C 3 -C 2 o
  • R 6 and R 7 independently of one another are H, a branched or unbranched d- C 20 alkyl or C 3 -C 20 cycloalkyl radical or a branched or unbranched C 1 -C 2 o alkenyl or C 3 -C 2 o- Cycloalkenyl radical, preferably H or CH 3 , n is a number from 1 to 100, preferably from 20 to 60,
  • R 8 is a substituted or unsubstituted, branched or unbranched
  • MH a monovalent metal cation, NH + , a secondary, tertiary or quaternary ammonium ion.
  • Such compounds are for example from DE-A-195 35 246 and
  • the colorant preparations according to the invention can contain, as component (E), an organic solvent or mixtures of such solvents, these solvents optionally having a water-retaining effect.
  • Suitable solvents are, for example, monohydric or polyhydric alcohols, their ethers and esters, for example alkanols, in particular with 1 to 4 carbon atoms, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol; di- or trihydric alcohols, especially with 2 to 6 carbon atoms, e.g. B.
  • hydrotropic compounds (F) which optionally also serve as solvents, for example formamide, urea, tetramethylurea, e-caprolactam, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, butyl glycol, methyl cellosolve, glycerol, N-methylpyrrolidone, 1, 3- Diethyl-2-imidazolidinone, thiodiglycol, sodium benzenesulfonate, sodium xylene sulfonate, sodium toluenesulfonate, sodium cumene sulfonate, sodium dodecyl sulfonate, sodium benzoate, sodium salicylate or sodium butyl monoglycol sulfate can be used.
  • solvents for example formamide, urea, tetramethylurea, e-caprolactam, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene
  • the colorant preparations according to the invention can contain, as component (G), further additives, in particular for ink-jet inks and in the printing and coating industry, such as, for example, preservatives, light stabilizers, antioxidants, cationic, anionic, amphoteric or nonionic surface-active substances (surfactants and wetting agents), degasser / defoamer and agents for regulating the viscosity, for example Polyvinyl alcohol, cellulose derivatives or water-soluble natural or artificial resins and polymers as film formers or binders to increase the adhesive and abrasion resistance.
  • Organic or inorganic bases and acids are used as pH regulators.
  • Preferred organic bases are amines, e.g.
  • Preferred inorganic bases are sodium, potassium, lithium hydroxide or ammonia.
  • Water, component (H), used to prepare the colorant preparations is preferably used in the form of distilled or deionized water.
  • the combination of the dispersants according to the invention enables low viscosities, which is particularly important for applications in the inkjet sector, and rapid migration of the dispersant to the newly formed surface of the ink drop during the printing process, and thus to stable and uniform drop formation. In this way, high quality ink jet prints are possible.
  • the invention further relates to a process for the preparation of a colorant preparation, characterized in that the colorant (A), preferably as a powder or as a press cake, together with components (B), (C), and optionally (D), (E) , (F) and / or (G) in deionized water (component H) is pasted and homogenized, and is finely dispersed or finely divided with the aid of a grinding or dispersing unit.
  • the colorant (A) preferably as a powder or as a press cake
  • components (B), (C), and optionally (D), (E) , (F) and / or (G) in deionized water (component H) is pasted and homogenized, and is finely dispersed or finely divided with the aid of a grinding or dispersing unit.
  • the procedure is preferably such that in a first step at least one colorant (component A), either as a powder or as a press cake, together with at least one dispersant based on a water-soluble one Sulfosuccinamates of the formula (Ia) or (Ib) (component B), at least one polyethylene glycol alkyl ether or its salt of the formula (III) (component C), optionally at least one alkoxylated styrene-phenol condensate of the formula (IV) or (V) or their mixture (component D), if appropriate with at least one organic solvent (component E), if appropriate with at least one hydrotropic substance (component F) and if appropriate the other additives (component G) in deionized water (component H) and then pasted with homogenized and predispersed in a dissolver or other suitable apparatus.
  • component A colorant
  • component A either as a powder or as a press cake
  • the fine dispersion is then carried out using a bead mill or another suitable dispersing unit, the fine dispersion or grinding taking place with cooling until the desired particle size distribution of the colorant, in particular pigment, particles.
  • the dispersion can be further diluted with deionized water.
  • the invention furthermore relates to the use of the colorant preparation described as a colorant for printing inks, in particular for ink-jet inks, electrophotographic toners, in particular polymerization toners, powder coatings and color filters.
  • Ink-jet inks are understood to mean both inks on an aqueous (including microemulsion inks) and non-aqueous (“solvent-based”) basis, UV-curable inks and those inks which work according to the hot-melt process.
  • Water-based ink jet inks essentially contain 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 15% by weight, of one or more of the colorant preparations according to the invention, 70 to 95% by weight of water, 0 to 30% by weight .-% of one or more hydrotropic, ie water-retaining compounds and / or organic solvents. If necessary, the water-based inkjet inks can also contain water-soluble binders and other additives, such as, for example, surfactants and wetting agents, degasifiers / defoamers, preservatives and antioxidants. Microemulsion inks are based on organic solvents, water and possibly an additional substance that acts as an interface mediator (surfactant).
  • surfactant an interface mediator
  • Microemulsion inks contain 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 15% by weight, of one or more of the colorant preparations according to the invention, 0.5 to 95% by weight of water and 0.5 to 95% by weight of organic solvents and / or interfacial agents.
  • Solvent-based ink jet inks essentially consist of 0.5 to 30% by weight of one or more of the colorant preparations according to the invention, 70 to 95% by weight of an organic solvent or solvent mixture and / or a hydrotropic compound.
  • the solvent-based ink-jet inks can contain carrier materials and binders which are soluble in the “solvent”, such as, for example, polyolefins, natural and synthetic rubber, polyvinyl chloride, vinyl chloride / vinyl acetate copolymers, polyvinyl butyrals, wax / latex systems or combinations of these compounds ,
  • UV-curable inks essentially contain 0.5 to 30% by weight of one or more of the colorant preparations according to the invention, 0.5 to 95% by weight of water, 0.5 to 95% by weight of an organic solvent or solvent mixture, 0 , 5 to 50 wt .-% of a radiation-curable binder and optionally 0 to 10 wt .-% of a photoinitiator.
  • Hot-melt inks are usually based on waxes, fatty acids, fatty alcohols or sulfonamides, which are solid at room temperature and become liquid when heated, the preferred melting range being between approx. 60 and approx. 140 ° C.
  • the invention also relates to a hot melt ink jet ink, consisting essentially of 20 to 90% by weight of wax and 1 to 10% by weight of one or more of the colorant preparations according to the invention.
  • an additional polymer as a "dye dissolver”
  • dispersing aid 0 to 20% by weight of viscosity modifier
  • plasticizer 0 to 10% by weight % Sticky additive
  • transparency stabilizer prevents, for example, the crystallization of the wax
  • antioxidant 0 to 2% by weight antioxidant
  • the printing inks according to the invention in particular ink-jet inks, can be produced by adding the colorant preparations into the microemulsion medium or into the aqueous or non-aqueous medium or into the medium for producing the UV-curable ink or into the wax for producing a hot Melt ink jet ink is dispersed.
  • the printing inks obtained are then advantageously filtered for ink-jet applications (e.g. using a 1 ⁇ m filter).
  • the invention further relates to a set of printing inks which contains printing inks of the colors black, cyan, magenta, yellow, optionally green and optionally orange and is characterized in that at least one of the printing inks is or contains a colorant preparation according to the invention.
  • Pigment Yellow 12 Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 16, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 81, Pigment Yellow 83, Pigment Yellow 87, Pigment Yellow 97, Pigment Yellow 111 , Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 126, Pigment Yellow 127, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 154, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 173, Pigment Yellow 174, Pigment Yellow 175, Pigment Yellow 176, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 181, Pigment Yellow 191, Pigment Yellow 194, Pigment Yellow 196 or Pigment Yellow 213; whose orange preparation preferably contains a pigment from the group of disazo, ⁇ -naphthol, naphthol AS, benzimidazolone or perinone pigments, in particular the Color Index pigments Pigment Orange 5, Pigment Orange 13, Pigment Orange 34, Pigment Orange 36, Pigment Orange 38, Pigment Orange 43, Pigment Orange 62, Pigment Orange
  • the printing inks according to the invention are suitable for use in all conventional ink-jet printers, in particular for those based on the bubble-jet or piezo process.
  • the pigment preparations according to the invention can be used for printing a wide variety of coated or uncoated substrate materials, for example for printing on cardboard, cardboard, wood and wood-based materials, metallic materials, semiconductor materials, ceramic materials , Glasses, glass and Ceramic fibers, inorganic materials, concrete, leather, food, cosmetics, skin and hair.
  • the substrate material can be two-dimensionally flat or spatially extended, that is to say three-dimensionally designed, and can be printed or coated completely or only partially.
  • the colorant preparations according to the invention are also suitable as colorants in electrophotographic toners and developers, such as e.g. One-component and two-component powder toners (also called one- or two-component developers), magnetic toners, liquid toners, polymerization toners and other special toners.
  • Typical toner binders are polymerization, polyaddition and polycondensation resins, such as e.g.
  • the colorant preparations according to the invention are also suitable as colorants in powder coatings, in particular in triboelectrically or electrostatically sprayed powder coatings, which are used for the surface coating of objects made of, for example, metal, wood, plastic, glass, ceramic, concrete, textile material, paper or rubber.
  • Epoxy resins, carboxyl- and hydroxyl-containing polyester resins, polyurethanes and acrylic resins are typically used as powder coating resins together with conventional hardeners. Combinations of resins are also used. For example, epoxy resins are often used in combination with carboxyl- and hydroxyl-containing polyester resins.
  • Typical hardener components are, for example, acid anhydrides, imidazoles and dicyandiamide and their derivatives, blocked isocyanates, bisacylurethanes, phenolic and melamine resins, triglycidyl isocyanurates, oxazolines and dicarboxylic acids.
  • colorant preparations according to the invention are also suitable as colorants for color filters for both additive and subtractive color production and as a colorant for electronic inks ("electronic inks") or "electronic paper”("e-paper”).
  • colorant preparations according to the invention are suitable for pigmenting paints and dispersion paints, dispersion paints, for printing inks, for example textile printing, flexographic printing, decorative printing or gravure printing inks, for wallpaper paints, for water-dilutable paints, for wood preservation systems, for viscose spin dyeing, for paints, for sausage casings, for seeds, for glass bottles, for the mass coloring of roof tiles, for plasters, for wood stains, for colored pencil leads, fiber pens, inks, pastes for
  • Ballpoint pens chalks, washing and cleaning agents, shoe care products, coloring latex products, abrasives and for coloring plastics and high-molecular materials.
  • the colorant preparations according to the invention have advantageous overall application properties and fulfill the above-mentioned tasks and requirements particularly well in ink-jet printing.
  • the viscosity is usually low ( ⁇ 15 mPa s at 400 s "1 in the case of pigment preparations) and remains stable both at room temperature and when stored for 4 weeks at 60 ° C.
  • the pigment particles in the dispersion have an average particle size of ⁇ 150 nm (determined using the CHDF method) and the particle size distribution practically does not change or changes only insignificantly during storage.
  • the inks produced from the preparations are distinguished above all by extremely good behavior in ink-jet printing and good stability during storage and in the ink-jet printing process. Furthermore, the prints produced are characterized by their high light and water fastness. Examples
  • the pigment either as a powder or as a press cake, was pasted together with the dispersants, the organic solvent and the other additives in deionized water and then homogenized with a dissolver (e.g. from Pendraulik, type LD 50) or other suitable apparatus and predispersed.
  • a dissolver e.g. from Pendraulik, type LD 50
  • the subsequent fine dispersion was carried out using a bead mill (e.g. with a MiniZETA 03 from Netzsch) or another suitable dispersing unit, the grinding being carried out with cooling until the desired particle size distribution of the pigment particles.
  • the dispersion was then adjusted to the desired pigment concentration with deionized water.
  • emulsifier 374 arylethylphenyl polyglycol ether, Bayer AG
  • the pigment preparations suitable for ink-jet printing must meet a number of physical properties: They should have the lowest possible viscosity (preferably ⁇ 50 mPas) even at higher pigment concentrations, ie they should be readily flowable.
  • the dispersed pigment particles should be very fine, ie the average particle size D 50 should not exceed 150 nm.
  • the viscosity was determined using a cone-plate viscometer (Roto Visco 1) from Haake (titanium cone: 0 60 mm, 1 °), the dependence of the viscosity on the shear rate in a range between 0 and 700 s "1 being investigated
  • the viscosity values given in Table 1 were measured at a shear rate of 400 s "1 .
  • the viscosity (1) was measured directly after the preparation of the preparation, (2) after storage at 60 ° C. for one week and (3) after storage at 60 ° C. for four weeks. particle
  • the mean particle sizes D50 of the preparations were determined using the CHDF (capillary hydrodynamic fractioning) method.
  • the pH was determined using the inoLab pH / Cond pH meter from WTW.
  • the pigment preparations were first filtered through a 1 ⁇ m filter in order to separate grinding media abrasion and any coarse particles. The filtered preparations were then diluted with water and other low molecular weight alcohols and polyols were added. The yellow, magenta and cyan test inks then had the following composition:
  • test inks for black then had the following composition: 33 parts of pigment preparation (see Examples 15 and 16) 10 parts of ethylene glycol 10 parts of diethylene glycol and 47 parts of demineralized water
  • the composition of the test inks was chosen so that the viscosity was in a range from 1.5 to 5 mPas.
  • the surface tension in addition to the Viscosity, the second important physical parameter of printing inks, determines the interaction of the ink with the print head, such as the wetting of the nozzle channels, but also the formation of the ink drops and their shape and size. In order to adjust the surface tension of the inks to a value required for optimal printing behavior, it may be necessary to add small amounts of surfactant to the ink.
  • the surface tension of the test inks was determined using a K 10 T digital tensiometer from Krüss GmbH (Hamburg).
  • the values given in Table 2 are mean values from 10 consecutive measurements.
  • the pressure behavior was assessed using the following two evaluation criteria:
  • the behavior of the test inks during ink jet printing was investigated with a thermal ink jet printer from Hewlett Packard (HP 420).
  • the behavior of the ink jets during the printing process at individual nozzles of the ink jet print head can be examined by means of a video camera.
  • the video images provide information on how the pigmented ink behaves during the formation of the ink jets, whether the ink is ejected in the form of straight, linear jets from the nozzles of the printhead, whether individual drops are formed or whether the drops have satellites.
  • the studies provide additional information on the shape of the ink drops and show irregularities in the droplet formation, which are caused, for example, by clogging of individual nozzles.
  • the HP 420 printer was used to print test images on standard paper (copy paper) and special paper (premium quality) from Hewlett Packard.
  • the printouts were assessed with regard to the quality and quality of the printed image by purely visual observation. It was examined whether the paper was excessively moistened, whether the pigment penetrated the paper or whether it adhered to the surface of the paper. Furthermore, attention was paid to the extent to which fine lines were reproduced true to the original, whether the ink ran on the paper, which resulted in low resolution, or whether high-resolution prints could be produced. After longer pauses in printing, the pressure behavior was examined, i.e. whether a good and error-free printout was guaranteed immediately or whether individual nozzle channels were blocked due to drying of the ink, which led to a poor print image.
  • Criteria (1) and (2) were used to assess the printing behavior and the printing quality of the inks on the basis of the following evaluation scale with the marks from 1 to 6 (see Table 2):
  • Test inks were produced from the pigment preparations presented in the examples (Table 2), which showed good to very good printing behavior with the HP 420 printer.
  • the surface tension of the test inks ranged from 38 to 46 mN / m.
  • the pigment preparations thus meet the requirements of ink-jet printing in terms of the physical and printing properties in an excellent manner and are therefore ideally suited for applications in ink-jet printing.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind wässrige Farbmittelpräparation, bestehend im wesentlichen aus (A) 0,1 bis 50 Gew.-% mindestens eines organischen und/oder anorganischen Farbmittels, (B) 0, 1 bis 30 Gew.-% mindestens eines Succinamates, (C) 0,1 bis 30 Gew.-% mindestens eines Polyethylenglykolalkylethers, (D) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines alkoxylierten Styrol-Phenol-Kondensats, (E) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines organischen Lösungsmittels, (F) 0 bis 30 Gew.-% mindestens einer hydrotropen Substanz, (G) 0 bis 10 Gew.-%, weiterer, für Ink-Jet-Präparationen üblicher Zusatzstoffe und (H) 10 bis 90 Gew.-% entionisierten Wassers, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gew.-%) der Farbmittelpräparation. Sie sind insbesondere für den Einsatz in Ink-Jet-Tinten geeignet.

Description

Beschreibung
Wasserbasierende Farbmittelpräparationen für den Ink-Jet-Druck
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der wasserbasierenden Farbmittelpräparationen.
Das Ink-Jet-Druckverfahren ist, wie zum Beispiel die Elektrophotographie (Laserdrucker und Kopierer), ein berührungsloses Druckverfahren (non impact printing process) und hat durch die zunehmende Verwendung von Computern vor allem im sogenannten SOHO-Bereich (small office, home Office), aber auch im sogenannten Wide-Format-Bereich im Verlauf der letzten Jahre immer mehr an Bedeutung gewonnen.
Im Ink-Jet-Druck unterscheidet man zwischen den sogenannten kontinuierlichen Druckverfahren und den Drop-on-Demand-Verfahren, wobei bei den letzteren Verfahren die Tintentropfen durch ein computergesteuertes elektrisches Signal erzeugt werden. Grundsätzlich lassen sich zwei Arten von Drop-on-Demand-Ink- Jet-Verfahren unterscheiden, der sogenannte thermische Ink-Jet-Druck, auch als Bubble-Jet bezeichnet, und der piezoelektrische Ink-Jet-Druck.
Bis heute werden für den thermischen und den piezoelektrischen Ink-Jet-Druck Tinten verwendet, die auf Lösungen wasserlöslicher Farbstoffe basieren, weshalb die Ausdrucke zwar eine hohe Brillanz und optische Dichte aufweisen, jedoch eine nur ungenügende Lichtechtheit und mangelnde Wasserfestigkeit aufweisen. Die genannten Nachteile der farbstoffbasierenden Ink-Jet-Tinten können mit Hilfe von Spezialpapieren nur teilweise überwunden werden. Eine Möglichkeit, die genannten Nachteile der farbstoffbasierenden Tinten zu überwinden, besteht darin, pigmentierte Tinten zu verwenden. An die pigmentierten Tinten für den Tintenstrahldruck werden eine Reihe von Anforderungen gestellt: Sie müssen zum Drucken eine geeignete Viskosität und Oberflächenspannung aufweisen, sie müssen lagerstabil sein, d.h. sie sollen nicht koagulieren und das dispergierte Pigment soll sich nicht absetzen, sie dürfen nicht zu einer Verstopfung der Druckerdüsen führen, was insbesondere bei den Pigmentpartikel enthaltenden Tinten problematisch sein kann, und sie sollen umweltfreundlich sein, d.h. weitgehend auf Wasser basieren und möglichst niedrige Konzentrationen an organischen Lösemitteln enthalten. Auch an die Reinheit der Präparationen werden hohe Anforderungen gestellt, da zu hohe Konzentrationen anorganischer oder organischer Salze und Ionen, insbesondere von Chloridionen, zur Korrosion und damit zur frühzeitigen Zerstörung der Druckköpfe führen oder im Falle von Bubble-Jet-Druckern zu schädlichen Ablagerungen auf den Heizelementen. Sehr hohe Anforderungen werden insbesondere an die Farbstärke, den Farbton, die Brillanz, Transparenz und Echtheitseigenschaften, wie beispielsweise Lichtechtheit, Wasserechtheit und Reibeechtheit der Pigmente und Ausdrucke gestellt. Eine hohe Lichtechtheit ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn mit Hilfe des Ink-Jet-Verfahrens Drucke mit photographischer Qualität oder für den Außenbereich hergestellt werden sollen. Um diese Eigenschaften zu erfüllen, werden teilweise Mischungen verschiedener Farbstoffe und/oder Pigmente mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet.
Die Feinteiligkeit der Pigmentpräparationen ist eine Grundvoraussetzung für deren Anwendung im Ink-Jet-Druck, denn, um die Düsen nicht zu verstopfen, sollte die mittlere Partikelgröße der Pigmentteilchen einen Wert von 200 nm, vorzugsweise 150 nm nicht überschreiten und die Teilchengrößenverteilung sollte sehr eng sein, so dass auch die maximale Teilchengröße einen Wert von 500 nm nicht überschreitet. Neben der Feinteiligkeit ist vor allem die Flockulationsbeständigkeit ein sehr wichtiges Qualitätskriterium einer Ink-Jet-Präparation, weshalb durch geeignete Additive ein Kristallwachstum oder eine Agglomeration der Pigmentpartikel wirksam verhindert werden muss. Dies geschieht meist durch bestimmte Dispergierhilfsmittel. Eng verbunden mit der Flockulationsbeständigkeit ist die Lagerstabilität der Pigmentdispersionen, denn während längerer Lagerung, auch bei relativ zur Raumtemperatur erhöhten oder erniedrigten Temperaturen, dürfen die Pigmentteilchen nicht agglomerieren. Während des Drückens kommt es zu extremen thermischen und mechanischen Belastungen der pigmentierten Tinten; auch unter diesen Umständen muss das Dispergierhilfsmittel die Stabilität der Pigmentdispersion gewährleisten. Beim sogenannten thermischen Ink-Jet- Druckverfahren, auch als Bubble-Jet bezeichnet, treten kurz andauernde Temperatursprünge von bis zu 500°C auf. Auch unter diesen Bedingungen darf es weder zu einer Flockulation oder Sedimentation des Pigments auf die Heizelemente des Druckers kommen (in der englischsprachigen Literatur als „cogation" bezeichnet) noch zu einem Verstopfen der Druckerdüsen (in der englischsprachigen Literatur als „nozzle clogging" bezeichnet). Beim Druck wird die pigmentierte Tinte durch eine enge Düse geschleudert; hier treten extrem hohe Scherspannungen auf, die zu keiner Abscherung des Dispergierhilfsmittels von der Pigmentoberfläche führen dürfen.
Somit kommt dem verwendeten Dispergierhilfsmittel eine entscheidende Bedeutung zu, weil es nicht nur die physikalischen Eigenschaften, wie z.B. Oberflächenspannung und Viskosität der Dispersionen bestimmt, sondern auch für die Stabilität der Tinten gegenüber der Flockulation während der Lagerung und der Zersetzung während des Druckprozesses sorgen muss. Darüber hinaus hat das Dispergiermittel einen großen Einfluss auf die Tropfenbildung während des Druckvorgangs. Eine gleichmäßige Tropfenbildung frei von Satelliten ist Voraussetzung für hochqualitative Ink-Jet-Drucke beispielsweise im Fotodruck-Bereich.
Aus der EP-A-1 116 757 sind Pigmentdispersionen für den Ink-Jet-Druck bekannt, die als Dispergiermittelsystem eine Kombination aus ethoxylierten Naphthalinderivaten und Sulfosuccinaten oder Polyethylenglykolcarboxylaten enthalten.
In der US-A-5,938,830 werden pigmentierte Tinten basierend auf N-(1,2-
Dicarboxyethyl)-N-disubstituierten Sulfosuccinamaten als Dispergiermittel beschrieben.
Die EP-A-0 448 055 beschreibt wässrige Ink-Jet-Aufzeichnungsflüssigkeiten bestehend aus Pigmenten und Dispergiermitteln, die mindestens eine
Sulfonsäuregruppierung tragen. Der Pigmentgehalt liegt dabei bei 2 bis 4 %. Die Lagerstabilitäten sind teilweise unbefriedigend. Die aus dem Stand der Technik bekannten pigmentierten Präparationen für den Ink-Jet-Druck erfüllen oftmals nicht die von den Druckerherstellern gestellten Anforderungen, weil sie Defizite in der Feinverteilung, sowie der Temperatur- und Lagerstabilität aufweisen. Insbesondere die Stabilitätsprobleme pigmentierter Ink- Jet-Tinten sind eng verknüpft mit einer ausreichenden Stabilisierung der Pigmentpartikel in den wässrig-organischen Lösungen. Es bestand daher die Aufgabe, mit Hilfe geeigneter Dispergierhilfsmittel neue Pigmentpräparationen bereitzustellen, welche die oben genannten Qualitätsmerkmale und Anforderungen hinsichtlich des Ink-Jet-Druckverfahrens vereinen und deshalb vorteilhafte Anwendung im Ink-Jet- Verfahren finden können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Verwendung der nachstehend beschriebenen Kombination an Dispergiermitteln Farbmittelpräparationen hergestellt werden können, welche die oben genannten Anforderungen des Ink-Jet-Drucks in hohem Maße erfüllen.
Gegenstand der Erfindung sind daher wässrige Farbmittelpräparationen, bestehend im wesentlichen aus
(A) 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-%, mindestens eines organischen und/oder anorganischen Farbmittels,
(B) 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Succinamates,
(C) 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, mindestens eines Polyethylenglykolalkylethers, (D) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, mindestens eines alkoxylierten Styrol-Phenol-Kondensats,
(E) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, mindestens eines organischen Lösungsmittels,
(F) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, mindestens einer hydrotropen Substanz,
(G) 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, weiterer, für Ink-Jet- Präparationen üblicher Zusatzstoffe und
(H) 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, entionisierten Wassers, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gew.-%) der Farbmittelpraparation.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind wässrige Farbmittelpräparationen, bestehend aus
(A) 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-%, mindestens eines organischen und/oder anorganischen Farbmittels,
(B) 0,1 b <is 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.-%, mindestens eines Succ inamates, (C) 0,1 b is 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, mindestens eines Polyethylenglykolalkylethers,
(D) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, mindestens eines alkoxylierten Styrol-Phenol-Kondensats,
(E) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, mindestens eines organischen Lösungsmittels,
(F) 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, mindestens einer hydrotropen Substanz,
(G) 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, weiterer, für Ink-Jet- Präparationen üblicher Zusatzstoffe und (H) 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, entionisierten Wassers, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gew.-%) der Farbmittelpraparation.
Die Komponente (A) der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen ist ein feinteiliges organisches oder anorganisches Pigment und/oder ein organischer Farbstoff oder ein Gemisch verschiedener organischer und/oder anorganischer Pigmente und/oder organischer Farbstoffe. Dabei können die Pigmente sowohl in Form trockener Pulver als auch wasserfeuchter Presskuchen eingesetzt werden.
Als organische Pigmente kommen Monoazo-, Disazo-, verlackte Azo-, ß-Naphthol-, Naphthol AS-, Benzimidazolon-, Disazokondensations-, Azo- Metallkomplex-Pigmente und polycyclische Pigmente wie zum Beispiel Phthalocyanin-, Chinacridon-, Perylen-, Perinon-, Thioindigo-, Anthanthron-, Anthrachinon-, Flavanthron-, Indanthron-, Isoviolanthron-, Pyranthron-, Dioxazin-, Chinophthalon-, Isoindolinon-, Isoindolin- und Diketopyrrolopyrrol-Pigmente oder Ruße in Betracht.
Insbesondere eignen sich auch oberflächenmodifizierte Pigmente, deren Oberfläche durch chemische Prozesse wie beispielsweise Sulfonierung oder Diazotierung verändert und mit funktionellen, gegebenenfalls ladungstragenden Gruppen oder Polymerketten versehen wurde (in der englischsprachigen Literatur als self-dispersing bzw. graft pigments bezeichnet).
Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise Titandioxide, Zinksulfide, Eisenoxide, Chromoxide, Ultramarin, Nickel- oder Chromantimontitanoxide, Cobaltoxide sowie Bismutvanadate.
Als organische Farbstoffe kommen Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe und deren Leukoform, Metallkomplexfarbstoffe oder Reaktivfarbstoffe in Betracht, wobei im Falle der Reaktivfarbstoffe auch mit Nukleophilen abreagierte Farbstoffe eingesetzt werden können.
Von den genannten organischen Pigmenten sind diejenigen besonders geeignet, deren anhand eines Blaumaßstabs ermittelte Lichtechtheit mit einer Note größer 5, insbesondere größer 6 beurteilt wird. Zudem sollten die für die Herstellung der Zubereitungen verwendeten Pigmente möglichst feinteilig sein, wobei bevorzugt 95 % und besonders bevorzugt 99 % der Pigmentpartikel eine Teilchengröße < 500 nm besitzen. Die mittlere Teilchengröße liegt idealerweise bei einem Wert < 150 nm. In Abhängigkeit vom verwendeten Pigment kann sich die Morphologie der Pigmentteilchen sehr stark unterscheiden, und dementsprechend kann auch das Viskositätsverhalten der Pigmentzubereitungen in Abhängigkeit von der Teilchenform sehr unterschiedlich sein. Um ein ideales, newtonsches Viskositätsverhalten der Präparationen zu erhalten, sollten die Teilchen bevorzugt eine würfelförmige Gestalt besitzen. Bevorzugt werden reine oder nachträglich gereinigte Pigmente mit möglichst wenigen organischen oder anorganischen Verunreinigungen eingesetzt. Als beispielhafte Auswahl besonders bevorzugter organischer Pigmente sind dabei Rußpigmente, wie z.B. Gas- oder Fumaceruße; Monoazo- und Disazopigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 16, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 81 , Pigment Yellow 83, Pigment Yellow 87, Pigment Yellow 97, Pigment Yellow 111 , Pigment Yellow 126, Pigment Yellow 127, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 174, Pigment Yellow 176, Pigment Yellow 191 , Pigment Red 38, Pigment Red 144, Pigment Red 214, Pigment Red 242, Pigment Red 262, Pigment Red 266, Pigment Red 269, Pigment Red 274, Pigment Orange 13, Pigment Orange 34 oder Pigment Brown 41 ; ß-Naphthol- und Naphthol AS-Pigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Red 2, Pigment Red 3, Pigment Red 4, Pigment Red 5, Pigment Red 9, Pigment Red 12, Pigment Red 14, Pigment Red 53:1, Pigment Red 112, Pigment Red 146, Pigment Red 147, Pigment Red 170, Pigment Red 184, Pigment Red 187, Pigment Red 188, Pigment Red 210, Pigment Red 247, Pigment Red 253, Pigment Red 256, Pigment Orange 5, Pigment Orange 38 oder Pigment Brown 1 ; verlackte Azo- und Metallkomplexpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Red 48:2, Pigment Red 48:3, Pigment Red 48:4, Pigment Red 57:1 , Pigment Red 257, Pigment Orange 68 oder Pigment Orange 70; Benzimidazolinpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 151 , Pigment Yellow 154, Pigment Yellow 175, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 181 , Pigment Yellow 194, Pigment Red 175, Pigment Red 176, Pigment Red 185, Pigment Red 208, Pigment Violet 32, Pigment Orange 36, Pigment Orange 62, Pigment Orange 72 oder Pigment Brown 25; Isoindolinon- und
Isoindolinpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Yellow 139 oder Pigment Yellow 173; Phthalocyaninpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Blue 15, Pigment Blue 15:1 , Pigment Blue 15:2, Pigment Blue 15:3, Pigment Blue 15:4, Pigment Blue 16, Pigment Green 7 oder Pigment Green 36; Anthanthron-, Anthrachinon-, Chinacridon-, Dioxazin-, Indanthron-, Perylen-, Perinon- und Thioindigopigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Yellow 196, Pigment Red 122, Pigment Red 149, Pigment Red 168, Pigment Red 177, Pigment Red 179, Pigment Red 181 , Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Red 263, Pigment Blue 60, Pigment Violet 19, Pigment Violet 23 oder Pigment Orange 43; Triarylcarboniumpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Red 169, Pigment Blue 56 oder Pigment Blue 61; Diketopyrrolopyrrolpigmente, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Red 254 zu nennen.
Als Auswahl besonders bevorzugter organischer Farbstoffe sind dabei die Colour Index Farbstoffe Acid Yellow 17, Acid Yellow 23, Direct Yellow 86, Direct Yellow 98, Direct Yellow 132, Reactive Yellow 37, Acid Red 52, Acid Red 289, Reactive Red 23, Reactive Red 180, Acid Blue 9, Direct Blue 199 und die mit Nukleophilen abreagierten Reaktivfarbstoffe zu nennen.
Als Komponente (B) kommen bevorzugt Verbindungen der Formeln (la) oder (Ib) in Betracht
Figure imgf000009_0001
worin
R H, ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkyl- oder C3-C2o-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkenyl- oder C3- C2frCycloalkenylrest, wobei die Substituenten bevorzugt 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(CrC20)alkyl, Hetaryl, Hetaryl(d- C2o)alkyl oder Cι-C20-Alkoxy sind, R2 und R3 unabhängig voneinander H, ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C20-Alkyl- oder C3-C20-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter CrC2o-Alkenyl- oder C3-C20-Cycloalkenylrest, wobei die Substituenten bevorzugt 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Hydroxy, d-C4- Alkoxy, Nitro, Cyano, Carboxy, Amino, Sulfo, Aryl, Aryl(Cι-C )alkyl, Hetaryl, Hetaryl(Cι-C4)alkyl, Cι-C4-Alkoxy, COOM, S03M, S02M und P03M2 sind, und
M H, ein einwertiges Metallkation, NH +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
Unter „Aryl" versteht man dabei sowie auch bei den nachstehenden Definitionen einen aromatischen Rest, der bevorzugt 6 bis 15 C-Atome enthält. Beispiele hierfür sind Phenyl, Naphthyl, Anthryl und Phenanthryl.
Unter „Hetaryl" versteht man dabei sowie auch in den nachstehenden Definitionen einen aromatischen Rest, der bevorzugt neben 1 bis 10 C-Atomen 1 , 2, 3 oder 4 Heteroatome aus der Gruppe O, N, S oder P enthält. Beispiele hierfür sind Pyrrolyi, Furyl, Thiophenyl, Indolyl, Isoindolyl, Indolizinyl, Benzofuryl, Benzothiophenyl, Pyrazolyl, Imidazolyl, Oxazolyl, Isoxazofyl, Thiazolyl,
Isothiazolyl, Triazolyl, Tetrazolyl, Pyridyl, Chinolinyl, Isochinolinyl, Pyridazinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyi und Triazinyl.
Besonders bevorzugt sind dabei Verbindungen der Formel (lla) oder (Mb)
Figure imgf000010_0001
worin R1 H, ein verzweigter oder unverzweigter C C20-Alkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter Cι-C20-Alkenylrest, die wie vorstehend beschrieben substituiert sein können,
X COO", S03 ", SO2 " oder P03M" und M H, ein einwertiges Metallkation, NH4 +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
In besonders bevorzugten Verbindungen der Formeln (ia), (Ib), (lla) und (llb) bedeutet R1 Cι2-Cι8-Alkyl (verzweigt oder unverzweigt) oder Cι2-Ci8-Alkenyl (verzweigt oder unverzweigt), die durch 1 , 2, 3 oder 4 Substituenten aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(CrC4)alkyl, Hetaryl, Hetaryl(Cι-C4)alkyl oder C1-C4- Alkoxy substituiert sein können, X ist vorzugsweise S03 " und M ist vorzugsweise H+, Li+, Na+, K+, NH4 +, HO-CH2-CH2-NH3 +, (HO-CH2-CH2-)2NH2 + oder (HO-CH2-CH2-)3NH+.
Als Komponente (C) kommen bevorzugt Verbindungen der Formel (III) in Betracht
R4-0- -c-c-o- -XM (III)
H2 H2
worin R4 ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter d- C20-Alkyl- oder C3-C20-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkenyl- oder C3- C2o-Cycloalkenylrest, wobei die Substituenten bevorzugt 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(Cι-C2o)alkyl, C5-C6-Cycloalkyl, Hetaryl, Hetaryl(Cι-C20)alkyl oder Cι-C20-Alkoxy sind, n eine Zahl von 1 bis 100, vorzugsweise von 1 bis 20,
X CH2COO", S03 ", S02 " oder P03M" und
M H, ein einwertiges Metallkation, NH4 +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
In besonders bevorzugten Verbindungen der Formel (III) bedeutet R4 C12-Cιs-Alkyl (verzweigt oder unverzweigt) oder Cι2-Cι8-Alkenyl (verzweigt oder unverzweigt), die durch 1 , 2, 3 oder 4 Substituenten aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(Cι- C4)alkyl, Hetaryl, Hetaryl(C C4)alkyl oder Cι-C -Alkoxy substituiert sein können, X ist vorzugsweise CH2COO" und M ist vorzugsweise H+, Li+, Na+, K+, NH4 +, HO- CH2-CH2-NH3 +, (HO-CH2-CH2-)2NH2 + oder (HO-CH2-CH2-)3NH+.
Beispiele für Verbindungen der Formel (III) sind:
C12H35-0-(CH2CH20)4-CH2COONa,
C12H35-0-(CH2CH20)6-CH2COONa,
C14H2g-0-(CH2CH20)12-CH2COONa,
C16H33-O-(CH2CH2O)10-CH2COONa,
C18H37-0-(CH2CH20)12-CH2COONa,
C18H35-O-(CH2CH2O)10-CH2COONa,
C18H35-0-(CH2CH20)12-CH2COONa,
Figure imgf000012_0001
C 11 H23-0-(CH2CH20)7-S03Na. Derartige Verbindungen sind aus CH-A-324 665 und CH-A-283 986 bekannt.
Als Komponente (D) kommen bevorzugt Verbindungen der Formel (IV) oder (V) oder deren Gemische in Betracht
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
worin R5 H, ein verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkyl- oder C3-C2o-
Cycloalkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkenyl- oder C3-C2o-Cycloalkenylrβst, bevorzugt H oder ein Cι-C4-Alkylrest,
R6 und R7 unabhängig voneinander H, ein verzweigter oder unverzweigter d- C20-Alkyl- oder C3-C20-Cycloalkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter C1-C2o-Alkenyl- oder C3-C2o-Cycloalkenylrest, bevorzugt H oder CH3, n eine Zahl von 1 bis 100, vorzugsweise von 20 bis 60,
X CO-Rs-COO", S03 ", S02 " oder P03M", R8 ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter
CrC2o-Alkylenrest, ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter CrC20-Alkenylenrest, oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest, wobei die Substituenten bevorzugt 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Hydroxy, CrC4-Alkoxy, Nitro, Cyano, Carboxy, Amino oder Sulfo sind, bevorzugt CH=CH, CH(S03M)-CH2 oder
CH2-CH(S03M), und
M H, ein einwertiges Metailkation, NH +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
Bevorzugte Bedeutungen von M sind wie vorstehend definiert.
Derartige Verbindungen sind beispielsweise aus DE-A-195 35 246 und
DE-A-197 12 486 bekannt.
Die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen können als Komponente (E) ein organisches Lösemittel oder Gemische derartiger Lösungsmittel enthalten, wobei diese Lösungsmittel gegebenenfalls eine wasserzurückhaltende Wirkung besitzen. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise ein- oder mehrwertige Alkohole, deren Ether und Ester, z.B. Alkanole, insbesondere mit 1 bis 4 C-Atomen, wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol; zwei- oder dreiwertige Alkohole, insbesondere mit 2 bis 6 C-Atomen, z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, Neopentylglykol, 1 ,2,6-Hexantriol, Glycerin, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1 ,3- propandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykol; niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie z.B. Ethylenglykolmonomethyl- oder ethyl- oder butylether, Triethylenglykolmonomethyl- oder ethylether; Ketone und Ketonalkohole, wie z.B. Aceton, Methyiethylketon, Di-ethylketon, Methylisobutylketon, Methylpentylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Diacetonalkohol; Amide, wie z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid und N-Methylpyrrolidon.
Als hydrotrope Verbindungen (F), die gegebenenfalls auch als Lösungsmittel dienen, können beispielsweise Formamid, Harnstoff, Tetramethylharnstoff, e-Caprolactam, Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Butylglykol, Methylcellosolve, Glycerin, N-Methylpyrrolidon, 1 ,3-Diethyl-2-imidazolidinon, Thiodiglykol, Natrium-Benzolsulfonat, Natrium- Xylolsulfonat, Natrium-Toluolsulfonat, Natrium-Cumolsulfonat, Natrium- Dodecylsulfonat, Natrium-Benzoat, Nathum-Salicylat oder Natrium- Butylmonoglykolsulfat eingesetzt werden.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen als Komponente (G) noch weitere, insbesondere für Ink-Jet-Tinten und in der Druck- und Lackindustrie übliche Zusatzstoffe enthalten, wie beispielsweise Konservierungsmittel, Lichtschutzmittel, Antioxidantien, kationische, anionische, amphotere oder nichtionogene oberflächenaktive Substanzen (Tenside und Netzmittel), Entgaser/Entschäumer sowie Mittel zur Regulierung der Viskosität, z.B. Polyvinylalkohol, Cellulosederivate oder wasserlösliche natürliche oder künstliche Harze und Polymere als Filmbildner bzw. Bindemittel zur Erhöhung der Haft- und Abriebfestigkeit. Als pH-Regulatoren kommen organische oder anorganische Basen und Säuren zum Einsatz. Bevorzugte organische Basen sind Amine, wie z.B. Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, N,N- Dimethylethanolamin, Diisopropylamin, Aminomethylpropanol oder Dimethylaminomethylpropanol. Bevorzugte anorganische Basen sind Natrium-, Kalium-, Lithiumhydroxid oder Ammoniak.
Zur Herstellung der Farbmittelpräparationen benutztes Wasser, Komponente (H), wird vorzugsweise in Form von destilliertem oder entsalztem Wasser eingesetzt. Die erfindungsgemäße Kombination der Dispergiermittel ermöglicht niedrige Viskositäten, was speziell für Anwendungen im Ink-Jet-Bereich von großer Bedeutung ist, sowie eine rasche Migration des Dispergiermittels zur sich während des Druckvorganges neu bildenden Oberfläche des Tintentropfens und somit zu einer stabilen und gleichmäßigen Tropfenbildung. Auf diese Weise sind Ink-Jet- Drucke mit hoher Qualität möglich.
Häufig als Dispergiermittel eingesetzte Acrylatharze, aber auch einige andere Polymere und Copolymere mit einer relativ großen Anzahl von terminalen Carboxylresten, neigen dazu, mit mehrfach geladenen Metallkationen, wie z.B. Ca2+, Mg2+ oder Fe3+, unlösliche Komplexe zu bilden, was zu Flockulierung und damit zu niedriger Stabilität der Dispersion in Gegenwart von Fremdsalzverunreinigungen führen kann. Solche Metallverunreinigungen werden oft synthesebedingt über das Pigment in die Dispersion eingebracht, was die Auswahl von geeigneten Pigmenten einschränkt. Ein solcher negativer Einfluß von Metallverunreinigungen wird beim Dispergiermittelsystem der vorliegenden Erfindung nicht beobachtet. Das erfindungsgemäße Dispergiermittelsystem ist somit vorteilhaft für eine große Vielfalt von Pigmenten geeignet. Ein weiteres Problem, das oft mit der Verwendung von Polymeren in Ink-Jet- Tinten verknüpft ist, ist deren Tendenz, sich an den Düsen des Druckkopfes zu verfestigen, was zu deren Verstopfen (nozzle clogging) und damit zu einem schlechten Druckverhalten führt. Ein solcher Ausfall der Düsen wird bei Einsatz der erfindungsgemäßen Dispergiermittel nicht beobachtet, was einen streifenfreien und damit gleichmäßigen Druck ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Farbmittelpraparation, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbmittel (A), bevorzugt als Pulver oder als Presskuchen, zusammen mit den Komponenten (B), (C), und gegebenenfalls (D), (E), (F) und/oder (G) in entionisiertem Wasser (Komponente H) angeteigt und homogenisiert wird, und mit Hilfe eines Mahl- oder Dispergieraggregats feindispergiert oder feinverteilt wird.
Vorzugsweise wird dabei so verfahren, dass in einem ersten Schritt mindestens ein Farbmittel (Komponente A), entweder als Pulver oder als Presskuchen, zusammen mit mindestens einem Dispergiermittel auf Basis eines wasserlöslichen Sulfosuccinamates der Formel (la) oder (Ib) (Komponente B), mindestens einem Polyethylenglykolalkylether bzw. dessen Salz der Formel (III) (Komponente C), gegebenenfalls mindestens einem alkoxylierten Styrol-Phenol-Kondensat der Formel (IV) oder (V) bzw. deren Gemisch (Komponente D), gegebenenfalls mit mindestens einem organischen Lösemittel (Komponente E), gegebenenfalls mit mindestens einer hydrotropen Substanz (Komponente F) und gegebenenfalls den anderen Zusätzen (Komponente G) in entionisiertem Wasser (Komponente H) angeteigt und anschließend mit einem Dissolver oder einer anderen geeigneten Apparatur homogenisiert und vordispergiert wird. Die Feindispergierung erfolgt daran anschließend mit Hilfe einer Perlmühle oder einem anderen geeigneten Dispergieraggregat, wobei die Feindispergierung bzw. Mahlung unter Kühlung bis zur gewünschten Teilchengrößenverteilung der Farbmittel-, insbesondere Pigmentpartikel, erfolgt. Im Anschluss an die Feindispergierung kann die Dispersion mit entionisiertem Wasser weiter verdünnt werden. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der beschriebenen Farbmittelpraparation als Farbmittel für Drucktinten, insbesondere für Ink-Jet- Tinten, elektrophotographische Toner, insbesondere Polymerisationstoner, Pulverlacke und Farbfilter.
Unter Ink-Jet-Tinten versteht man sowohl Tinten auf wässriger (einschließlich Mikroemulsionstinten) und nicht-wässriger („solvent-based") Basis, UV-härtbare Tinten sowie solche Tinten, die nach dem Hot-Melt-Verfahren arbeiten.
Ink-Jet-Tinten auf wässriger Basis enthalten im wesentlichen 0,5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen, 70 bis 95 Gew.-% Wasser, 0 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer hydrotropen, d.h. wasserzurückhaltenden Verbindungen und/oder organischer Lösungsmittel. Gegebenenfalls können die wasserbasierenden InkJet-Tinten noch wasserlösliche Bindemittel und weitere Zusatzstoffe enthalten, wie z.B. Tenside und Netzmittel, Entgaser/Entschäumer, Konservierungsmittel und Antioxidantien. Mikroemulsionstinten basieren auf organischen Lösemitteln, Wasser und gegebenenfalls einer zusätzlichen Substanz, die als Grenzflächenvermittler wirkt (Tensid). Mikroemulsionstinten enthalten 0,5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen, 0,5 bis 95 Gew.-% Wasser und 0,5 bis 95 Gew.-% organische Lösungsmittel und/oder Grenzflächenvermittler.
Solvent-based Ink-Jet-Tinten bestehen im wesentlichen aus 0,5 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen, 70 bis 95 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches und/oder einer hydrotropen Verbindung. Gegebenenfalls können die lösemittelbasierenden Ink-Jet-Tinten Trägermaterialien und Bindemittel enthalten, die im „Solvens" löslich sind, wie z.B. Polyolefine, Natur- und Synthesekautschuk, Polyvinylchlorid, VinylchloridΛ/inylacetat-Copolymerisate, Polyvinylbutyrale, Wachs/Latex-Systeme oder Kombinationen dieser Verbindungen.
UV-härtbare Tinten enthalten im wesentlichen 0,5 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen, 0,5 bis 95 Gew.-% Wasser, 0,5 bis 95 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches, 0,5 bis 50 Gew.-% eines strahlungshärtbaren Bindemittels und gegebenenfalls 0 bis 10 Gew.-% eines Photoinitiators.
Hot-Melt-Tinten basieren meist auf Wachsen, Fettsäuren, Fettalkoholen oder Sulfonamiden, die bei Raumtemperatur fest sind und bei Erwärmen flüssig werden, wobei der bevorzugte Schmelzbereich zwischen ca. 60 und ca. 140°C liegt. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Hot-Melt-Ink-Jet-Tinte, bestehend im wesentlichen aus 20 bis 90 Gew.-% Wachs und 1 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen. Weiterhin können 0 bis 20 Gew.-% eines zusätzlichen Polymers (als „Farbstofflöser"), 0 bis 5 Gew.-% Dispergierhilfsmittel, 0 bis 20 Gew.-% Viskositätsveränderer, 0 bis 20 Gew.-% Plastifizierer, 0 bis 10 Gew.-% Klebrig keitszusatz, 0 bis 10 Gew.-% Transparenzstabilisator (verhindert z.B. die Kristallisation des Wachses) sowie 0 bis 2 Gew.-% Antioxidans enthalten sein. Die erfindungsgemäßen Drucktinten, insbesondere Ink-Jet-Tinten, können hergestellt werden, indem die Farbmittelpräparationen in das Mikroemulsionsmedium oder in das wässrige oder nicht-wässrige Medium oder in das Medium zur Herstellung der UV-härtbaren Tinte oder in das Wachs zur Herstellung einer Hot-Melt-Ink-Jet-Tinte eindispergiert wird.
Zweckmäßigerweise werden die dabei erhaltenen Drucktinten für Ink-Jet- Anwendungen anschließend filtriert (z.B. über einen 1 μm Filter).
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Satz von Drucktinten, der Drucktinten der Farben Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, gegebenenfalls Grün und gegebenenfalls Orange enthält und dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine der Drucktinten eine erfindungsgemäße Farbmittelpraparation ist oder enthält.
Bevorzugt ist dabei ein Satz von Drucktinten, dessen schwarze Präparation bevorzugt Ruß als Farbmittel enthält, insbesondere einen Gas- oder Furnaceruß; dessen Cyan-Präparation bevorzugt ein Pigment aus der Gruppe der Phthalocyanin-, Indanthron- oder Triarylcarboniumpigmente enthält, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Blue 15, Pigment Blue 15:1, Pigment Blue 15:2, Pigment Blue 15:3, Pigment Blue 15:4, Pigment Blue 16, Pigment Blue 56, Pigment Blue 60 oder Pigment Blue 61 ; dessen Magenta-Präparation bevorzugt ein Pigment aus der Gruppe der Monoazo-, Disazo-, ß-Naphthol, Naphthol AS-, verlackten Azo-, Metallkomplex-, Benzimidazolon-, Anthanthron-, Anthrachinon-, Chinacridon-, Dioxazin-, Perylen-, Thioindigo-, Triarylcarbonium- oder Diketopyrrolopyrrolpigmente enthält, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Red 2, Pigment Red 3, Pigment Red 4, Pigment Red 5, Pigment Red 9, Pigment Red 12, Pigment Red 14, Pigment Red 38, Pigment Red 48:2, Pigment Red 48:3, Pigment Red 48:4, Pigment Red 53:1 , Pigment Red 57:1 , Pigment Red 112, Pigment Red 122, Pigment Red 144, Pigment Red 146, Pigment Red 147, Pigment Red 149, Pigment Red 168, Pigment Red 169, Pigment Red 170, Pigment Red 175, Pigment Red 176, Pigment Red 177, Pigment Red 179, Pigment Red 181 , Pigment Red 184, Pigment Red 185, Pigment Red 187, Pigment Red 188, Pigment Red 207, Pigment Red 208, Pigment Red 209, Pigment Red 210, Pigment Red 214, Pigment Red 242, Pigment Red 247, Pigment Red 253, Pigment Red 254, Pigment Red 256, Pigment Red 257, Pigment Red 262, Pigment Red 263, Pigment Red 266, Pigment Red 269, Pigment Red 274, Pigment Violet 19, Pigment Violet 23 oder Pigment Violet 32; dessen Gelb-Präparation bevorzugt ein Pigment aus der Gruppe der Monoazo-, Disazo-, Benzimidazolin-, Isoindolinon-, Isoindolin- oder Perinonpigmente enthält, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3,
Pigment Yellow 12, P igment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 16, Pigment Yellow 17, P igment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 81 , Pigment Yellow 83, P igment Yellow 87, Pigment Yellow 97, Pigment Yellow 111, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 126, Pigment Yellow 127, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 151 , Pigment Yellow 154, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 173, Pigment Yellow 174, Pigment Yellow 175, Pigment Yellow 176, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 181, Pigment Yellow 191 , Pigment Yellow 194, Pigment Yellow 196 oder Pigment Yellow 213; dessen Orange-Präparation bevorzugt ein Pigment aus der Gruppe der Disazo-, ß-Naphthol-, Naphthol AS-, Benzimidazolon- oder Perinonpigmente enthält, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Orange 5, Pigment Orange 13, Pigment Orange 34, Pigment Orange 36, Pigment Orange 38, Pigment Orange 43, Pigment Orange 62, Pigment Orange 68, Pigment Orange 70, Pigment Orange 72 oder Pigment Orange 74; dessen Grün-Präparation bevorzugt ein Pigment aus der Gruppe der Phthalocyaninpigmente enthält, insbesondere die Colour Index Pigmente Pigment Green 7 oder Pigment Green 36.
Die erfindungsgemäßen Drucktinten eignen sich für den Einsatz in allen konventionellen Ink-Jet-Druckem, inbesondere für solche, die auf dem Bubble-Jet- oder Piezo-Verfahren beruhen.
Außer zum Bedrucken von Papier, natürlichen oder synthetischen Fasermaterialien, Folien oder Kunststoffen können die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen zum Bedrucken verschiedenster Arten von beschichteten oder unbeschichteten Substratmaterialien verwendet werden, so z.B. zum Bedrucken von Pappe, Karton, Holz und Holzwerkstoffen, metallischen Materialien, Halbleitermaterialien, keramischen Materialien, Gläsern, Glas- und Keramikfasern, anorganischen Werkstoffen, Beton, Leder, Lebensmitteln, Kosmetika, Haut und Haaren. Das Substratmaterial kann dabei zweidimensional eben oder räumlich ausgedehnt, d.h. dreidimensional gestaltet sein und sowohl vollständig oder nur teilweise bedruckt oder beschichtet werden.
Die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen sind auch geeignet als Farbmittel in elektrophotographischen Tonern und Entwicklern, wie z.B. Einkomponenten- und Zweikomponentenpulvertonem (auch Ein- oder Zweikomponenten-Entwickler genannt), Magnettonern, Flüssigtonern, Polymerisationstonern sowie anderen Spezialtonern. Typische Tonerbindemittel sind Polymerisations-, Polyadditions- und Polykondensationsharze, wie z.B. Styrol-, Styrolacrylat-, Styrolbutadien-, Acrylat-, Polyester- oder Phenol-Epoxidharze, Polysulfone oder Polyurethane, einzeln oder in Kombination, sowie Polyethylen und Polypropylen, die noch weitere Inhaltsstoffe, wie Ladungssteuermittel, Wachse oder Fließmittel, enthalten können oder im nachhinein zugesetzt bekommen können.
Des weiteren sind die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen auch als Farbmittel in Pulverlacken, insbesondere in triboelektrisch oder elektrostatisch versprühten Pulverlacken, die zur Oberflächenbeschichtung von Gegenständen aus beispielsweise Metall, Holz, Kunststoff, Glas, Keramik, Beton, Textilmaterial, Papier oder Kautschuk zur Anwendung kommen, geeignet. Als Pulverlackharze werden typischerweise Epoxidharze, carboxyl- und hydroxylgruppenhaltige Polyesterharze, Polyurethane und Acrylharze zusammen mit üblichen Härtern eingesetzt. Auch Kombinationen von Harzen finden Verwendung. So werden beispielsweise häufig Epoxidharze in Kombination mit carboxyl- und hydroxylgruppenhaltigen Polyesterharzen eingesetzt. Typische Härterkomponenten (in Abhängigkeit vom Harzsystem) sind beispielsweise Säureanhydride, Imidazole sowie Dicyandiamid und deren Abkömmlinge, verkappte Isocyanate, Bisacylurethane, Phenol- und Melaminharze, Triglycidylisocyanurate, Oxazoline und Dicarbonsäuren.
Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen auch geeignet als Farbmittel für Farbfilter sowohl für die additive wie subtraktive Farberzeugung sowie als Farbmittel für elektronische Tinten ("electronic inks") oder "electronic paper" ("e-paper").
Außerdem eignen sich die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen für die Pigmentierung von Anstrich- und Dispersionsfarben, Dispersionslacken, für Druckfarben, beispielsweise Textildruck-, Flexodruck-, Dekordruck- oder Tiefdruckfarben, für Tapetenfarben, für wasserverdünnbare Lacke, für Holzschutzsysteme, für Viskose-Spinnfärbung, für Lacke, für Wurstdärme, für Saatgut, für Glasflaschen, für die Massefärbung von Dachziegeln, für Putze, für Holzbeizen, für Buntstiftminen, Faserschreiber, Tuschen, Pasten für
Kugelschreiber, Kreiden, Wasch- und Reinigungsmittel, Schuhpflegemittel, Einfärbung von Latex-Produkten, Schleifmitteln sowie zum Einfärben von Kunststoffen und hochmolekularen Materialien.
Es zeigte sich, dass die erfindungsgemäßen Farbmittelpräparationen insgesamt vorteilhafte Anwendungseigenschaften besitzen und die vorstehend genannten Aufgaben und Anforderungen insbesondere im Ink-Jet-Druck bestens erfüllen. Die Viskosität ist meist niedrig (< 15 mPa s bei 400 s"1 im Falle der Pigmentpräparationen) und bleibt sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 4-wöchiger Lagerung bei 60°C stabil. Die Pigmentpartikel in der Dispersion besitzen eine durchschnittliche Teilchengröße von < 150 nm (ermittelt mittels der CHDF-Methode), und die Teilchengrößenverteilung ändert sich praktisch nicht oder nur unwesentlich während der Lagerung. Die aus den Präparationen hergestellten Tinten zeichnen sich vor allem durch ein ausgesprochen gutes Verhalten im Ink-Jet-Druck aus und durch gute Stabilität während der Lagerung und im Ink-Jet-Druckprozeß. Des weiteren zeichnen sich die hergestellten Drucke durch ihre hohe Licht- und Wasserechtheit aus. Beispiele
Herstellung einer Pigmentpräparation
Das Pigment wurde, entweder als Pulver oder als Presskuchen, zusammen mit den Dispergiermitteln, dem organischen Lösemittel und den anderen Zusätzen in entionisiertem Wasser angeteigt und dann mit einem Dissolver (z.B. von der Firma Pendraulik, Type LD 50) oder einer anderen geeigneten Apparatur homogenisiert und vordispergiert. Die anschließende Feindispergierung erfolgte mit Hilfe einer Perlmühle (z.B. mit einer MiniZETA 03 der Firma Netzsch) oder aber einem anderen geeigneten Dispergieraggregat, wobei die Mahlung unter Kühlung bis zur gewünschten Teilchengrößenverteilung der Pigmentpartikel erfolgte. Im Anschluss wurde die Dispersion mit entionisiertem Wasser auf die gewünschte Pigmentendkonzentration eingestellt.
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Pigmentpräparationen wurden nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei die folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen so verwendet wurden, dass 100 Teile der jeweiligen Pigmentpräparation entstehen:
Beispiel 1
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H3 , X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO-, M = Na) 2 Teile Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 20) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 2
20 Teile C.l. Pigment Red 122 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
2 Teile Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 20) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Beispiel 3
20 Teile C.l. Pigment Blue 15:3
0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO_, M = Na) 2 Teile Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 20)
10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser .
Beispiel 4
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = C18H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na) 2 Teile Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 29) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 5
20 Teile C.l. Pigment Red 122 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (Ha) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35> n = 12, X = CH2COO\ M = Na) 1 Teil Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 54) 10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Beispiel 6
20 Teile C.l. Pigment Blue 15:3 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na) 1 Teil Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 54) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 7
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = C18H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na) 1 ,2 Teile Emulgator 374 (Arylethylphenyl-polyglykolether, Bayer AG) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 8
20 Teile C.l. Pigment Red 122 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na) 1 ,2 Teile Emulgator 374 (Arylethylphenyl-polyglykolether, Bayer AG) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser Beispiel 9
20 Teile C.l. Pigment Blue 15:3
0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = C18H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
1 ,2 Teile Emulgator 374 (Arylethylphenyl-polyglykolether, Bayer AG)
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Beispiel 10
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155
0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO_, M = Na)
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Beispiel 11
20 Teile C.l. Pigment Red 122 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37) X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35l n = 12, X = CH2COO-, M = Na) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 12
20 Teile C.l. Pigment Blue 15:3 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO', M = Na) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 13
20 Teile C.l. Pigment Red 122
0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (llb) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CHzCOO", M = Na)
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Beispiel 14
20 Teile C.l. Pigment Blue 15:3 0,7 Teile Sulfosuccinamat der Formel (llb) (R1 = Cι8H37> X = S03 ", M = Na) 3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO', M = Na) 10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 15
15 Teile Rußpigment (C. I. Pigment Black 7)
0,2 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
1 ,1 Teile Dispergiermittel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 20)
0,7 Teile Dispergiermittel (V) (R5/R6/R7 = H, n = 20, X = P03M',
M = (HO-CH2-CH2-)3NH+)
10 Teile Propylenglykol ,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
Beispiel 16
15 Teile Rußpigment (C. I. Pigment Black 7)
0,2 Teile Sulfosuccinamat der Formel (llb) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na)
3 Teile D sperg erm ttel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
1 ,1 Teile D sperg erm ttel (IV) (R5/R6/R7 = H, n = 20)
0,7 Teile D sperg erm ttel (V) (R5/R6/R7 = H, n = 20, X = P03M-,
M = (HO-CH2-CH2-)3NH+)
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Vergleichsbeispiel 1
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155 8 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VI)
Figure imgf000028_0001
1 ,5 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VII)
Figure imgf000028_0002
,7 Teile Sulfosuccinat der Formel (VIII)
Figure imgf000029_0001
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Vergleichsbeispiel 2
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155
8 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VI)
1 ,5 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VII)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = Cι8H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser
Vergleichsbeispiel 3
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155 8 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VI)
1 ,5 Teile ethoxyliertes Naphthalinderivat der Formel (VII)
0,7 Teile Sulfosuccinat der Formel (VIII)
3 Teile Dispergiermittel (III) (R4 = C18H35, n = 12, X = CH2COO", M = Na)
10 Teile Propylenglykol 0,2 Teile Konservierungsmittel
Rest Wasser Vergleichsbeispiel 4
20 Teile C.l. Pigment Yellow 155
10 Teile Sulfosuccinamat der Formel (lla) (R1 = Cι8H37, X = S03 ", M = Na) 10 Teile Propylenglykol
0,2 Teile Konservierungsmittel Rest Wasser
11 Untersuchung der physikalischen Eigenschaften
Die für den Ink-Jet-Druck geeigneten Pigmentpräparationen müssen eine Reihe von physikalischen Eigenschaften erfüllen: Sie sollen selbst bei höheren Pigmentkonzentrationen eine möglichst geringe Viskosität (vorzugsweise < 50 mPas) aufweisen, d.h. gut fließfähig sein. Die dispergierten Pigmentteilchen sollten sehr feinteilig sein, d.h. die mittlere Teilchengröße D50 sollte einen Wert von 150 nm nicht überschreiten.
Für die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der Pigmentzubereitungen wurden folgende Methoden und Gerätschaften verwendet:
Viskosität
Die Viskosität wurde mit einem Kegel-Platte-Viskosimeter (Roto Visco 1) der Firma Haake bestimmt (Titankegel: 0 60 mm, 1 °), wobei die Abhängigkeit der Viskosität von der Schergeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 0 und 700 s"1 untersucht wurde. Die in Tabelle 1 genannten Viskositätswerte wurden bei einer Schergeschwindigkeit von 400 s"1 gemessen. Für eine Beurteilung der Lagerstabilität der Dispersionen wurde die Viskosität (1 ) direkt nach der Herstellung der Präparation, (2) nach einwöchiger Lagerung bei 60°C und (3) nach vierwöchiger Lagerung bei 60°C gemessen. Teilchengrößen
Die mittleren Teilchengrößen D50 der Präparationen wurden mit der CHDF- Methode (capillary hydrodynamic fractioning) bestimmt.
pH-Wert
Der pH-Wert wurde mit dem pH-Meter inoLab pH/Cond der Firma WTW bestimmt.
Die folgende Tabelle 1 gibt einen Überblick über die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen, in den Beispielen genannten Pigmentpräparationen:
Tabelle 1
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000032_0001
a Probe wird bei der Lagerung fest. b Während der Warmlagerung tritt starke Flokkulation und Sedimentation auf.
Alle in Tabelle 1 aufgeführten Beispiele erfindungsgemäßer Pigmentpräparationen besitzen, wie gefordert, eine ausgezeichnete Fließfähigkeit. Die Viskositäten der frischen Proben liegen ausnahmslos bei < 15 mPas. Die Messergebnisse zeigen, dass durch die Lagerung bei 60°C, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nur sehr geringe Viskositätsänderungen auftreten, die Dispersionen also lagerstabil sind. Des weiteren liegt der Dso-Wert für die mittlere Teilchengröße für alle erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen unterhalb von 150 nm, diese erfüllen somit die Voraussetzungen, die an Pigmentkonzentrate für den Ink-Jet-Druck gestellt werden.
Prüfung der drucktechnischen Eigenschaften der Pigmentpräparationen
Die Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der Pigmentpräparationen reicht nicht aus, um eine Aussage über deren Eignung für den Ink-Jet-Druck zu treffen. Insbesondere für den thermischen Ink-Jet-Druck (Bubble-Jet) spielt das Verhalten der Pigmentdispersionen während des Druckvorgangs in den Düsen eine wichtige Rolle. Durch die großen, wenn auch nur kurzzeitigen thermischen Belastungen darf es zu keiner Zersetzung der Pigmentdispersion kommen, z.B. einer Desorption der Dispergiermittelmoleküle von der Pigmentoberfläche, die zu einer Agglomeration der Pigmentpartikel führen würde. Derartige Zersetzungsprozesse könnten einerseits zu Ablagerungen auf den Heizelementen führen (cogation), andererseits könnten die Zersetzungsprodukte mit der Zeit die Düsen verstopfen (nozzle clogging).
Über die Eignung der Pigmentpräparationen zur Herstellung von Tinten für den Ink-Jet-Druck kann somit nur entschieden werden, indem Druckversuche unternommen werden. Um die drucktechnischen Eigenschaften der Pigmentpräparationen zu beurteilen, wurden aus den Präparationen Testtinten hergestellt und deren Verdruckbarkeit mit einem thermischen Ink-Jet-Drucker untersucht (vgl. Tabelle 2).
' Für die Herstellung der Testtinten wurden die Pigmentpräparationen zunächst über einen 1 μm-Filter feinfiltriert, um Mahlkörperabrieb und eventuelle Grobanteile abzutrennen. Danach wurden die filtrierten Präparationen mit Wasser verdünnt und mit weiteren niedermolekularen Alkoholen und Polyolen versetzt. Die Testtinten für Gelb, Magenta und Cyan hatten dann die folgende Zusammensetzung:
25 Teile Pigmentpräparation (vgl. Beispiele 1 bis 14) 10 Teile Ethylenglykol
10 Teile Diethylenglykol
50 Teile Entmineralisiert.es Wasser
Die Testtinten für Schwarz hatten dann die folgende Zusammensetzung: 33 Teile Pigmentpräparation (vgl. Beispiele 15 und 16) 10 Teile Ethylenglykol 10 Teile Diethylenglykol 47 Teile Entmineralisiertes Wasser
Dies entspricht einem Pigmentanteil von 5 Gew.-% in der jeweiligen Tinte.
Die Zusammensetzung der Testtinten wurde dabei so gewählt, dass die Viskosität in einem Bereich von 1 ,5 bis 5 mPas lag. Die Oberflächenspannung, neben der Viskosität die zweite wichtige physikalische Kenngröße der Drucktinten, bestimmt die Wechselwirkung der Tinte mit dem Druckkopf, wie z.B. die Benetzung der Düsenkanäle, aber auch die Bildung der Tintentropfen sowie deren Form und Größe. Um die Oberflächenspannung der Tinten auf einen für ein optimales Druckverhalten benötigten Wert einzustellen, ist es eventuell notwendig, der Tinte zusätzlich noch geringe Mengen an Tensid beizumischen.
Die Charakterisierung der Testtinten wurde mit den folgenden Methoden und Geräten durchgeführt:
Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung der Testtinten wurde mit einem Digitaltensiometer K 10 T der Firma Krüss GmbH (Hamburg) bestimmt. Die in Tabelle 2 angegebenen Werte sind dabei Mittelwerte aus jeweils 10 aufeinanderfolgenden Messungen.
Druckverhalten
Die Beurteilung des Druckverhaltens erfolgte anhand der folgenden zwei Bewertungskriterien:
(1 ) Das Verhalten der Tinte bei der Strahlbildung am Druckkopf
Mit Hilfe einer speziellen Messanordnung (HP Print RIG mit Optica System) der Firma Vision Jet wurde das Verhalten der Testtinten beim Tintenstrahldruck mit einem thermischen Ink-Jet-Drucker der Firma Hewlett Packard (HP 420) untersucht. Mittels einer Videokamera kann das Verhalten der Tintenstrahlen während des Druckprozesses an einzelnen Düsen des Ink- Jet-Druckkopfs untersucht werden. Die Videobilder geben Aufschluss darüber, wie sich die pigmentierte Tinte bei der Ausbildung der Tintenstrahlen verhält, ob die Tinte in Form gerader, linearer Strahlen aus den Düsen des Druckkopfs geschleudert wird, ob einzelne Tropfen gebildet werden oder ob die Tropfen Satelliten aufweisen. Die Untersuchungen liefern zusätzliche Informationen zur Form der Tintentropfen und zeigen Unregelmäßigkeiten in der Tropfenbildung auf, die zum Beispiel durch Verstopfungen einzelner Düsen verursacht werden.
(2) Untersuchung des Druckverhaltens auf Papier
Zudem wurden mit dem Drucker HP 420 Testbilder auf handelsübliche Normalpapiere (Kopierpapiere) und Spezialpapiere (Premium Qualität) der Firma Hewlett Packard gedruckt. Die Beurteilung der Ausdrucke bezüglich der Qualität und Güte des Druckbildes erfolgte durch rein visuelle Betrachtung. Dabei wurde untersucht, ob es zu einem starken Anfeuchten des Papiers kam, ob das Pigment in das Papier eindrang oder ob es an der Oberfläche des Papiers haften blieb. Des weiteren wurde darauf geachtet, inwieweit feine Linien originalgetreu wiedergegeben wurden, ob die Tinte auf dem Papier verlief, was eine geringe Auflösung zur Folge hatte, oder ob hochaufgelöste Drucke hergestellt werden konnten. Nach längeren Druckpausen wurde das Andruckverhalten untersucht, d.h. ob sofort ein guter und fehlerfreier Ausdruck gewährleistet war oder ob durch Antrocknung der Tinte einzelne Düsenkanäle verstopft waren, was zu einem schlechten Druckbild führte.
Die Kriterien (1) und (2) wurden herangezogen, um das Druckverhalten bzw. die Druckqualität der Tinten anhand des folgenden Bewertungsmaßstabs mit den Noten von 1 bis 6 zu beurteilen (vgl. Tabelle 2):
Note 1 — Sehr gutes Druckbild, schöne gleichmäßige Tropfenbildung
Note 6 — Tinte lässt sich nicht verdrucken, Verstopfen des Druckkopfes Tabelle 2
Figure imgf000036_0001
Aus den in den Beispielen vorgestellten Pigmentpräparationen (Tabelle 2) wurden Testtinten hergestellt, die mit dem Drucker HP 420 ein gutes bis sehr gutes Druckverhalten zeigten. Die Oberflächenspannung der Testtinten lag in einem Bereich von 38 bis 46 mN/m.
Die Pigmentpräparationen erfüllen somit die Anforderungen des Ink-Jet-Drucks an die physikalischen und drucktechnischen Eigenschaften in ausgezeichneter Art und Weise und sind somit ideal für Anwendungen im Ink-Jet-Druck geeignet.

Claims

Patentansprüche
1. Wässrige Farbmittelpraparation, bestehend im wesentlichen aus
(A) 0,1 bis 50 Gew.-% mindestens eines organischen und/oder anorganischen Farbmittels,
(B) 0,1 bis 30 Gew.-% mindestens eines Succinamates,
(C) 0,1 bis 30 Gew.-% mindestens eines Polyethylenglykolalkylethers,
(D) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines alkoxylierten Styrol-Phenol-Kondensats, (E) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines organischen Lösungsmittels,
(F) 0 bis 30 Gew.-% mindestens einer hydrotropen Substanz,
(G) 0 bis 10 Gew.-%, weiterer, für Ink-Jet-Präparationen üblicher Zusatzstoffe und
(H) 10 bis 90 Gew.-% entionisierten Wassers, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gew.-%) der Farbmittelpraparation.
2. Farbmittelpraparation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Succinamat (B) einer Verbindung der Formel (la) oder (Ib) entspricht
Figure imgf000037_0001
worin
R1 H, ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C20-Alkyl- oder C3-C2o-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter CrC2o-Alkenyl- oder C3- C20-Cycloalkenylrest, wobei die Substituenten 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(Cι-C20)alkyl, Hetaryl, Hetaryl(C C2o)alkyl oder Cι-C2o-Alkoxy sind, R2 und R3 unabhängig voneinander H, ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter CrC2o-Alkyl- oder C3-C2o-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter
Cι-C2o-Alkenyl- oder C3-C2o-Cycloalkenylrest, wobei die Substituenten 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Hydroxy, C-ι-C -Alkoxy, Nitro, Cyano, Carboxy, Amino, Sulfo, Aryl, Aryl(Cι-G4)alkyl, Hetaryl, Hetaryl(Cr C4)alkyl, C C4-Alkoxy, COOM, S03M, S02M und P03M2 sind, und M H, ein einwertiges Metallkation, NH +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
3. Farbmittelpraparation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyethylenglykolalkylether (C) einer Verbindung der Formel (III) entspricht
R4-0- -c-c-o- -XM (III)
H2 H2
worin
R4 ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter C-i- C20-Alkyl- oder C3-C20-Cycloalkylrest oder ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-AlkenyI- oder C3- C20-Cycloalkenylrest, wobei die Substituenten 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Aryl, Aryl(Cι-C20)alkyl, C5-C6-Cycloalkyl, Hetaryl, Hetaryl(Cι-C20)alkyl oder CrC^-Alkoxy sind, n eine Zahl von 1 bis 100,
X CH2COO', S03 ", S02 " oder P03M" und
M H, ein einwertiges Metallkation, NH4 +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
4. Farbmittelpraparation nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das alkoxylierte Styrol-Phenol-Kondensat (D) einer Verbindung der Formel (IV) oder (V) oder deren Gemischen entspricht
Figure imgf000039_0001
Figure imgf000039_0002
worin
R5 H, ein verzweigter oder unverzweigter CrC20-Alkyl- oder C3-C20-
Cycioalkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter Cι-C2o-Alkenyl~ oder
C3-C2o-Cycloalkenylrest, R6 und R7 unabhängig voneinander H, ein verzweigter oder unverzweigter
Cι-C2o-Alkyl- oder C3-C2o-Cycloalkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter Cι-C20-Alkenyl- oder C3-C2o-Cycloalkenylrest, n eine Zahl von 1 bis 100, X CO-Rs-COO", S03 ", S02 " oder P03M",
R8 ein substituierter oder unsubstituierter, verzweigter oder unverzweigter d- C20-Alkylenrest, ein substituierter, unsubstituierter oder verzweigter oder unverzweigter Ci-Cao-Alkenylenrest, oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest, wobei die Substituenten bevorzugt 1 , 2, 3 oder 4 Reste aus der Gruppe Halogen, Hydroxy, Cι-C4-Alkoxy, Nitro, Cyano, Carboxy, Amino oder Sulfo sind, und
M H, ein einwertiges Metallkation, NH4 +, ein sekundäres, tertiäres oder quartäres Ammoniumion bedeuten.
5. Farbmittelpraparation nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Farbmittel ein oder mehrere organische Pigmente aus der Gruppe der Monoazo-, Disazo-, verlackten Azo-, ß-Naphthol-, Naphthol AS-, Benzimidazolon-, Disazokondensations-, Azo- Metailkomplex- , Phthalocyanin-, Chinacridon-, Perylen-, Perinon-, Thioindigo-, Anthanthron-, Anthrachinon-, Flavanthron-, Indanthron-, Isoviolanthron-, Pyranthron-, Dioxazin-, Chinophthalon-, Isoindolin-, Isoindolinon- oder Diketopyrrolopyrrol-Pigmente oder Ruß; oder ein Säurefarbstoff, Direktfarbstoff, Schwefelfarbstoff oder dessen Leukoform, Metallkomplexfarbstoff, Reaktivfarbstoff oder mit einem Nukleophil abreagierter Reaktivfarbstoff; oder eine Kombination der genannten Pigmente mit den genannten Farbstoffen ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Farbmittelpraparation gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbmittel (A) zusammen mit den Komponenten (B), (C), und gegebenenfalls (D), (E), (F) und/oder (G) in entionisiertem Wasser (Komponente H) angeteigt und homogenisiert wird, und mit Hilfe eines Mahl- oder Dispergieraggregats feindispergiert oder feinverteilt wird.
7. Verwendung einer Farbmittelpraparation nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als Farbmittel für Drucktinten, insbesondere für Ink-Jet-Tinten, elektrophotographische Toner, insbesondere Polymerisationstoner, Pulverlacke, Farbfilter, elektronische Tinten und „electronic paper", Anstrich- und Dispersionsfarben, Dispersionslacke, Druckfarben, Tapetenfarben, wasserverdünnbare Lacke, Holzschutzsysteme, Viskose-Spinnfärbung, Lacke, Wurstdärme, Saatgut, Glasflaschen, die Massefärbung von Dachziegeln, Putze, Holzbeizen, Buntstiftminen, Faserschreiber, Tuschen, Pasten für Kugelschreiber, Kreiden, Wasch- und Reinigungsmittel, Schuhpflegemittel, Einfärbung von Latex- Produkten, Schleifmitteln sowie zum Einfärben von Kunststoffen und hochmolekularen Materialien.
8. Ein Satz von Drucktinten, der Drucktinten der Farben Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, gegebenenfalls Orange und gegebenenfalls Grün enthält und dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine der Drucktinten eine Farbmittelpraparation gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 5 ist oder enthält.
9. Satz von Drucktinten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
• das Farbmittel der schwarzen Farbmittelpraparation ein Ruß, und/oder
• das Farbmittel der cyan-farbenen Farbmittelpraparation ein Pigment aus der Gruppe der Phthalocyanin-, Indanthron- oder Triarylcarboniumpigmente, und/oder • das Farbmittel der magenta-farbenen Farbmittelpraparation ein Pigment aus der Gruppe der Monoazo-, Disazo-, ß-Naphthol, Naphthol AS-, verlackten Azo-, Metallkomplex-, Benzimidazolon-, Anthanthron-, Anthrachinon-, Chinacridon-, Dioxazin-, Perylen-, Thioindigo-, Triarylcarbonium- oder Diketopyrrolopyrrolpigmente, und/oder • das Farbmittel der gelben Farbmittelpraparation ein Pigment aus der
Gruppe der Monoazo-, Disazo-, Benzimidazolin-, Isoindolinon-, Isoindolin- oder Perinonpigmente, und/oder
• das Farbmittel der orange-farbenen Farbmittelpraparation ein Pigment aus der Gruppe der Disazo-, ß-Naphthol-, Naphthol AS-, Benzimidazolon- oder Perinonpigmente, und/oder o das Farbmittel der grünen Farbmittelpraparation ein Pigment aus der Gruppe der Phthalocyaninpigmente, und/oder die in den Präparationen gegebenenfalls enthaltenen organischen Farbstoffe aus der Gruppe der Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe und deren Leukoform, Metallkomplexfarbstoffe oder Reaktivfarbstoffe, sind.
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