WO2007045612A2 - Wässrige tintenzusammensetzungen mit verbesserter beständigkeit - Google Patents

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WO2007045612A2
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Dietmar Loest
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Evonik Degussa Gmbh
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Definitions

  • Aqueous ink compositions with improved durability are provided.
  • the invention relates to aqueous ink jet ink compositions consisting of a dispersant, a colorant and optionally additives having high water, smear and wipe resistance.
  • ink jet printers usually low viscosity inks based on water or organic solvents are used.
  • CIJ continuous ink jet
  • DOD drop on demand
  • the ink is ejected only when substrate is printed.
  • the replacement can be done either piezoelectrically (piezo jet), by vapor bubble formation (bubble jet) or otherwise (impact jet).
  • piezo jet piezoelectrically
  • bubble jet vapor bubble formation
  • impact jet impact jet
  • the droplets are formed in the piezo jet by means of shock waves from a piezoelectric transducer From 5000 to 20,000 dps, it can be ejected from the transducer opening by using a piezo jet print head to print both water and inks using organic solvents, while the bubble jet penetrates the silicon wafer of the ink capillary and is lined with a thin film resistor , so that the resistance heats up abruptly to 350 0 C.
  • the Impact Jet which D. La describes in his article "A New Dispensing Technology: Dispensing-Jet Fluid Shooting" in Proceedings Surface Mount International Conference and Exposure, Dalls, TX, 1993, pp. 550-553, is a The droplets are created with a so-called solenoid (a kind of "hammer”). The droplet rate is 20 dps. In contrast to the other methods, the ImpactJet method can process higher viscosity liquids of up to 300 Pa s.
  • Aqueous inks generally contain water-soluble dyes found in alcoholic solvents and
  • Attributes include better water resistance, higher smudge resistance even with highlighters, and better stability against wet and dry fingerprints.
  • EP 0 818 516 describes aqueous inks containing a water-insoluble dye, a dispersant and water.
  • the dispersants used are compounds which can be both associated with the dye and dissolved in water. However, these compounds are not resins. Thus, they themselves do not contribute to the improvement of water resistance, smear resistance and stability against fingerprints.
  • EP 0 818 516 further describes in Examples 1 to 3 the use of a non-crosslinking acrylate copolymer. However, this resin is still sensitive to water even after drying, since it has a high acid number.
  • the object underlying the invention could surprisingly by the use a combination of block copolymers, styrene oxide-containing polyalkylene oxides and ketone-aldehyde resins.
  • the dried ink-jet ink compositions have excellent water and smudge resistance.
  • the aqueous inkjet ink compositions are characterized by a high stability and the printouts by high gloss, good hardness and excellent adhesion.
  • the invention relates to aqueous ink-jet ink compositions essentially comprising A) 1 to 40 wt .-% of a dispersant composed of i) 95 to 5 wt .-% of at least one block copolymer, styrene oxide-containing
  • Polyalkylene oxides and ii) from 5 to 95% by weight of a ketone-aldehyde resin, and iii) from 0 to 80% by weight of at least one solvent, where the sum of the weights of components i) to iii) is 100% by weight. % is, and
  • component A), B), C) and component D) is 100% by weight. Since the combination of block copolymers, styrene oxide-containing polyalkylene oxides, and ketone-aldehyde resins are soluble in water, it was completely surprising that they exhibit high smear and smear properties in aqueous ink-jet ink compositions.
  • Component A) is described in DE 10 2005 012 315.5. They are preferably aqueous or organic solvent-containing combinations of block copolymeric, styrene-containing polyalkylene oxides i) of the general formula:
  • R 1 is a straight-chain or branched or cycloaliphatic radical having 8 to 13
  • R 2 hydrogen, an acrylic radical, alkyl radical or carboxylic acid radical having in each case 1 to 8 C atoms,
  • ketone-aldehyde resins ii) which are preferably prepared from cycloaliphatic ketones, aldehyde and optionally other monomers.
  • ketone-aldehyde resins contain the following composition:
  • ketones III 0 to 60 mol%, based on all ketones used, further ketones with aliphatic, cycloaliphatic, aromatic hydrocarbon radicals, these being identical or different and in turn with the said hydrocarbon radicals in the
  • Hydrocarbon chain may be substituted, and optionally phenols and / or
  • the mixing ratio of the block copolymers used according to the invention, styrene oxide-containing polyalkylene oxides i) and the ketone-aldehyde resins ii) is 95: 5 to 5: 95 wt .-%.
  • pigments and / or dyes may be used.
  • pigments for example, inorganic or organic pigments and carbon blacks can be used.
  • inorganic pigments examples include titanium dioxides and iron oxides.
  • Suitable organic pigments are, for example, azo pigments, metal complex pigments, anthraquinoid pigments, phthalocyanine pigments, polycyclic pigments, in particular those of the thioindigo, quinacridone, dioxazine, pyrrolo, naphthalenetetracarboxylic, perylene, isoamidoline (on), flavanthrone, pyranthrone or isoviolanthrone series.
  • Gas blacks, flame blacks or furnace carbon blacks can be used as carbon blacks. These carbon blacks can additionally be post-oxidized and / or beaded.
  • Natural dyes are animal dyes such as carmine, kermes, lac dye dyes, Indian yellow, purple, sepia, or gallstone, and plant dyes such as indigo, alizarin dyes, flavonol dyes, brasil group dyes, or paint resins such as dragon's blood or rubber belt ,
  • Synthetic dyes include, for example, basic dyes and dye bases, acid dyes and water-soluble metal complex dyes, alcohol and ester-soluble dyes, and oil and fat soluble dyes.
  • fillers may also be used as component B). They are usually powdery, practically insoluble in the application medium substances. They are mainly obtained from naturally occurring minerals by mining, cleaning, grinding and subsequent classification in grain fractions. But even synthetic products, such as sulfates or carbonates, are used as fillers, for example, when it comes to purity (brightness) or special fineness. Unlike pigments, fillers have i. d. R. low hiding power. In addition to the increase in volume (cheapening) they show in the film very special effects, such. As reflection, surface texture, abrasion or stone chip resistance.
  • Fillers are generally included from 0 to 95 wt .-%, based on the colorant.
  • Fillers which can be dispersed in aqueous and / or solvent-containing ink compositions are, for example, those based on kaolin, talc, mica, other silicates, quartz, christobalite, wollastonite, perlite, diatomaceous earth, fiber fillers, aluminum hydroxide, barium sulfate or calcium carbonate.
  • component C it is possible to use all adjuvants known to the person skilled in the art for ink-jet ink compositions. These include, for example, defoamers,
  • mannuronic acid guar gum, xanthan gum, dextran, chitosan, carboxymethyl cellulose or nitromethylcellulose or their derivatives which increase the optical density, biocides such.
  • mono- and polyhydric alcohols amines, amides, heterocycles, sulfones, ureas, acetonitrile or acetone.
  • the invention also provides a process for the preparation of aqueous ink-jet ink compositions, essentially containing
  • Polyalkylene oxides and ii) from 5 to 95% by weight of a ketone-aldehyde resin, and iii) from 0 to 80% by weight of at least one solvent, where the sum of the weights of components i) to iii) is 100% by weight. % is, and
  • the ink-jet ink compositions according to the invention are used for printing on print media of all kinds. These include non-transparent printing substrates, such as plain papers, coated papers, glossy papers, and transparent print substrates, such as transparent films, glossy films or films, which are preferably provided for viewing through transmitted light, such as, for example, films for printing X-ray images.
  • the ink jet ink compositions of the present invention can be used in any conventional printer, piezoelectric printer or bubble jet printer.
  • the invention therefore also relates to the use of aqueous ink-jet ink compositions, substantially containing A) 1 to 40 wt .-% of a dispersant composed of i) 95 to 5 wt .-% of at least one block copolymer, styrene oxide-containing
  • Polyalkylene oxides and ii) from 5 to 95% by weight of a ketone-aldehyde resin, and iii) from 0 to 80% by weight of at least one solvent, where the sum of the weights of components i) to iii) is 100% by weight. %, and B) 1 to 70% by weight of at least one colorant, and
  • the ink-jet ink compositions of the invention are characterized by excellent water and smudge resistance.
  • the aqueous ink jet Ink compositions have a high stability and the prints high gloss, good hardness and excellent adhesion.
  • the water resistance was determined by dripping drops of water on the dry prints. While the comparative ink showed slight water spots, the ink jet ink composition of the present invention was waterproof. In addition, printing with the ink-jet ink composition of the present invention after marking with a highlighter did not show any smudging of the ink.

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Abstract

Die Erfindung betrifft wässrige Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen bestehend aus einem Dispergiermittel, einem Farbmittel und gegebenenfalls Additiven mit hoher Wasser-, Schmier- und Wischfestigkeit und deren Verwendung zum Bedrucken von Druckträgern.

Description

Wässrige Tintenzusammensetzungen mit verbesserter Beständigkeit
Die Erfindung betrifft wässrige Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen bestehend aus einem Dispergiermittel, einem Farbmittel und gegebenenfalls Additiven mit hoher Wasser-, Schmier- und Wischfestigkeit.
Bei Tintenstrahldruckern werden meist niedrigviskose Tinten auf der Basis von Wasser oder organischen Lösungsmitteln eingesetzt. Es wird zwischen Systemen mit kontinuierlichem Tröpfchenfluss (Continuous Ink Jet, CIJ) und Tröpfchen auf Anforderung (Drop On Demand, DOD) unterschieden.
Barbiarz beschreibt in seinem Artikel „Fluid Dispensing in the Nineties" in Circuits Asembly, 4. Jg. (1993), Heft 8, S. 34 bis 36, dass bei Continuous Ink Jets ein ständiger Tintenstrahl durch die Düse fließt, der durch einen Ultraschallgeber zur Tröpfchenbildung angeregt wird. Durch Zugabe von Salzen zur Tinte wird diese schwach elektrisch leitend und kann in einem elektrostatischen Feld nach vorherigem Aufbringen einer variablen Ladung abgelenkt werden. Die Tröpfchenrate beim Continuous Ink Jet ist mit 120000 dps (Tropfen pro Sekunde) sehr hoch. Nur ein Fünftel der Tröpfchen werden geladen. Die nicht gebrauchten, ungeladenen Tröpfchen werden aufgefangen und wiederverwertet.
Beim Drop On Demand wird die Tinte nur dann ausgestoßen, wenn tatsächlich Substrat bedruckt werden soll. Der Austausch kann entweder piezoelektrisch (Piezo-Jet), durch Dampfblasenbildung (Bubble-Jet) oder anderweitig (Impact-Jet) geschehen. Wie Vest et al. in ihrem Artikel „Ink Jet Printing of Hybrid Circuits" in Proceedings DVIS (ISHM-USA), 1983, S. 261 bis 267, beschreiben werden die Tröpfchen beim Piezo-Jet mittels Schockwellen aus einem piezoelektrischem Transducer gebildet. Die Tröpfchen werden mit einer Rate von 5000 bis 20000 dps aus der Öffnung des Transducers herausgeschleudert. Mit einem Piezo- Jetdruckkopf können sowohl wässrige als auch Tinten mit organischen Lösemitteln gedruckt werden. Beim Bubble-Jet ist das Siliziumplättchen der Tintenkapillare durchbohrt und mit einem Dünnfilmwiderstand ausgekleidet. Daran wird kurzzeitig Strom angelegt, so dass sich der Widerstand schlagartig auf 350 0C erhitzt. An der Oberfläche bildet sich eine Dampfblase aus, die die Tröpfchen herausgeschleudert. Das Silizium und die Tinte werden durch die bei 5000 dps. Das Bubble- Jet-System ist auf wässrige Tinten beschränkt. Beim Impact-Jet, dass D. La in seinem Artikel „A New Dispensing Technology: Dispensing-Jet Fluidshooting" in Proceedings Surface Mount International Conference and Exposition, Dalls, TX, 1993, S. 550 bis 553 beschreibt, handelt es sich um ein berührungsloses Dispensing verfahren. Die Tröpfchen werden mit einem so genannten Solenoid (eine Art „Hammer") erzeugt. Die Tröpfchenrate liegt bei 20 dps. Im Unterschied zu den anderen Verfahren kann das Impact- Jet- Verfahren höherviskose Flüssigkeiten von bis zu 300 Pa s verarbeiten.
Ink- Jet-Tinten werden grob in wässrigen und nicht-wässrige Tinten unterschieden. Wässrige Tinten enthalten generell wasserlösliche Farbstoffe, die in alkoholischen Lösungsmitteln und
Wasser gelöst sind. Ausdrucke mit wässrigen Tinten haben generell das Problem einer schlechten Wasserresistenz. Die Forderung nach Ink- Jet- Ausdrucken mit verbesserter Qualität besteht aber auch bei der Verwendung nichtwässriger Tinten. Wichtige, stets zu verbessernde
Attribute sind bessere Wasserresistenz, höhere Schmierbeständigkeit auch gegenüber Textmarkern, und eine höhere Stabilität gegenüber nassen und trockenen Fingerabdrücken.
Die EP 0 818 516 beschreibt wässrige Tinten, die einen wasserunlöslichen Farbstoff, ein Dispergiermittel und Wasser enthalten. Als Dispergiermittel werden Verbindungen eingesetzt, die sowohl mit dem Farbstoff assoziieren als auch in Wasser gelöst werden können. Diese Verbindungen sind jedoch keine Harze. Damit tragen sie selbst nicht zur Verbesserung der Wasserresistenz, Verschmierbeständigkeit und Stabilität gegenüber Fingerabdrücken bei.
Die EP 0 818 516 beschreibt weiterhin in den Beispielen 1 bis 3 die Verwendung eines nichtvernetzenden Acrylatcopolymers. Dieses Harz ist jedoch auch nach der Trocknung noch wasserempfindlich, da es eine hohe Säurezahl aufweist.
Der vorliegenden Erfindung lag daher Aufgabe zugrunde, wässrige Ink- Jet- Tinten zu finden, die eine hohe permanente Resistenz gegenüber Wasser, Verschmieren durch Textmarker und Fingerabdrücke aufweisen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe konnte überraschenderweise durch den Einsatz einer Kombination von blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxiden und Keton- Aldehyd-Harzen, gelöst werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Kombination von blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxiden mit Keton-Aldehyd-Harzen hervorragend geeignet ist als Dispergiermittel für wässrige Ink- Jet- Tintenzusammensetzungen.
Die getrockneten Ink-Jet- Tintenzusammensetzungen besitzen eine hervorragende Wasser- und Schmierfestigkeit. Zudem zeichnen sich die wässrigen Ink- Jet-Tintenzusammensetzungen durch eine hohe Stabilität und die Ausdrucke durch hohen Glanz, gute Härte und exzellente Haftung aus.
Gegenstand der Erfindung sind wässrige Ink- Jet-Tintenzusammensetzungen im Wesentlichen enthaltend A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen
PoIy alkylenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton-Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und
B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels, und
C) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und
D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser,
wobei die Menge der Summe aus Komponente A), B), C) und Komponente D) 100 Gew.-%, beträgt. Da die Kombination aus blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxiden und Keton-Aldehyd-Harzen in Wasser löslich sind, war es völlig überraschend, dass sie in wässrigen Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen hohe Verschmier- und Verwischfestigkeiten aufweisen.
Die Komponente A) ist in der DE 10 2005 012 315.5 beschrieben. Es handelt sich bevorzugt um wässrige oder organische lösungsmittelhaltige Kombinationen aus blockcopolymeren, styrenoxid-haltigen Polyalkylenoxiden i) der allgemeinen Formel:
R1O(SO)a(EO)b(PO)c(BO)dR2,
wobei R1 ein geradkettiger oder verzweigter oder cycloaliphatischer Rest mit 8 bis 13
Kohlenstoffatomen bedeutet,
R2 = Wasserstoff, ein Acrylrest, Alkylrest oder Carbonsäurerest mit jeweils 1 bis 8 C- Atomen bedeutet,
SO = Stryrenoxid,
EO = Ethylenoxid,
PO = Propylenoxid,
BO = Butylenoxid und a = I bis 1,9, b = 3 bis 50, c = 0 bis 3, d = 0 bis 3 bedeutet, wobei a, c oder d von 0 verschieden, und b >= a+c+d ist,
und Keton-Aldehyd-Harzen ii), die bevorzugt aus cycloaliphatischen Ketonen, Aldehyd und gegebenenfalls weiteren Monomeren hergestellt werden. Dabei enthalten diese Keton- Aldehyd-Harze die folgende Zusammensetzung:
I. 40 bis 100 Mol-%, bezogen auf alle eingesetzten Ketone, mindestens eines alkylsubstituierten Cyclohexanons mit einem oder mehreren Alkylresten mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, IL 0,8 bis 2,0 mol mindestens eines aliphatischen Aldehyds, bezogen auf 1 mol aller eingesetzten Ketone und
III. 0 bis 60 Mol-%, bezogen auf alle eingesetzten Ketone, weitere Ketone mit aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen Kohlenwasserstoffresten, wobei diese gleich oder verschieden und wiederum mit den genannten Kohlenwasserstoffresten in der
Kohlenwasserstoffkette substituiert sein können, sowie gegebenenfalls Phenole und/oder
Harnstoff oder seine Derivate.
Das Mischungsverhältnis der erfindungsgemäß verwendeten blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxide i) und der Keton- Aldehyd-Harze ii) ist 95 : 5 bis 5 : 95 Gew.-%.
Als Komponente B) können Pigmente und/oder Farbstoffe verwendet werden. Als Pigmente können beispielsweise anorganische oder organische Pigmente sowie Ruße eingesetzt werden.
Als anorganische Pigmente seien exemplarisch Titandioxide und Eisenoxide genannt.
Geeignete organische Pigmente sind beispielsweise Azopigmente, Metallkomplex-Pigmente, anthrachinoide Pigmente, Phthalocyaninpigmente, polycyclische Pigmente, insbesondere solche der Thioindigo-, Chinacridon-, Dioxazin-, Pyrrolo-, Naphthalintetracarbonsäure-, Perylen-, Isoamidolin(on)-, Flavanthron-, Pyranthron- oder Isoviolanthron-Reihe.
Als Ruße können Gasruße, Flammruße oder Furnaceruße eingesetzt werden. Diese Ruße können zusätzlich nachoxidiert und/oder verperlt sein.
Als Farbstoffe, die in den verwendeten Bindemittellösungen löslich sind, können alle natürlichen oder synthetischen organischen Farbstoffe eingesetzt werden. Die mit ihnen erzielten Färbungen besitzen optimale Transparenz. Im Gegensatz zu Pigmenten ist die volle Ausnutzung ihrer Farbstärke möglich. Natürliche Farbstoffe sind Tierfarbstoffe, wie beispielsweise Carmin, Kermes, Lac-dye- Farbstoffe, Indischgelb, Purpur, Sepia oder Gallenstein, und Pflanzenfarbstoffe, wie beispielsweise Indigo, Alizarin-Farbstoffe, Flavonol-Farbstoffe, Farbstoffe der Brasilingruppe, oder Farbharze wie Drachenblut oder Gummigurt.
Synthetische Farbstoffe sind beispielsweise basische Farbstoffe und Farbbasen, saure Farbstoffe und wasserlösliche Metallkomplex-Farbstoffe, alkohol- und esterlösliche Farbstoffe und öl- und fettlösliche Farbstoffe.
Neben einem Farbmittel können als Komponente B) auch Füllstoffe mitverwendet werden. Sie sind meist pulverförmige, im Anwendungsmedium praktisch unlösliche Substanzen. Sie werden überwiegend aus natürlich vorkommenden Mineralien durch Abbau, Reinigung, Vermahlung and anschließende Klassierung in Kornfraktionen gewonnen. Aber auch synthetische Produkte, wie Sulfate oder Carbonate, werden als Füllstoffe verwendet, wenn es beispielsweise um Reinheit (Helligkeit) oder besondere Feinteiligkeit geht. Im Unterschied zu Pigmenten besitzen Füllstoffe i. d. R. ein geringes Deckvermögen. Neben der Vergrößerung des Volumens (Verbilligung) zeigen sie im Film ganz spezielle Wirkungen, wie z. B. Reflexion, Oberflächenstruktur, Abrieb- oder Steinschlagbeständigkeit. Ihr Einsatz wird von ihrer Teilchengröße, Teilchengrößenverteilung, Teilchenform, Teilchenstruktur, Härte, Dichte, Farbe, Benetzbarkeit, Abrasivität, Oberflächenadsorption, Brechungsindex, chemische Zusammensetzung, Reinheit, Beständigkeit und Preis vorbestimmt. Füllstoffe werden im Allgemeinen von 0 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Farbmittel, mitverwendet.
Füllstoffe, die in wässrigen und/oder lösemittelhaltigen Tintenzusammensetzungen dispergiert werden können, sind beispielsweise solche auf Basis von Kaolin, Talkum, Glimmer, andere Silicate, Quarz, Christobalit, Wollastonit, Perlite, Diatomeenerde, Faserfüllstoffe, Aluminiumhydroxid, Bariumsulfat oder Calciumcarbonat.
Als Komponente C) können alle dem Fachmann bekannten Hilfsstoffe für Ink-Jet- Tintenzusammensetzungenn eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise Entschäumer,
Entlüfter, Rheologiehilfsmittel, Oberflächenadditive, die z. B. Gleitfähigkeit, Kratzfestigkeit,
Anti-B locking, Verlauf und Glanz beeinflussen, Substratbenetzungsadditive, Kolloide mit hohem Molekulargewicht wie z. B. Mannuronsäure, Guarkernmehl, Xanthangummi, Dextran, Chitosan, Carboxymethyl-cellulose oder Nitromethylcellulsoe oder deren Derivate, die die optische Dichte erhöhen, Biozide wie z. B. Urarcide™, Proxel™ oder NuoCept™, Puffer- Lösungen, um den pH-Wert zu kontrollieren, Verbindungen wie etwa Ethylendiamintetraessigsäure, um schädliche Effekte von Schwermetallverunreinigungen zu eliminieren oder organische Lösungsmittel, die mit Wasser mischbar sind wie z. B. ein- und mehrwertige Alkohole, Amine, Amide, Heterozyklen, Sulfone, Harnstoffe, Acetonitril oder Aceton.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung wässriger Ink- Jet- Tintenzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend
A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen
PoIy alkylenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton-Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und
B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels, und
C) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser,
wobei die Menge der Summe aus Komponente A), B), C) und Komponente D) 100 Gew.-%, beträgt, indem die Komponenten A), B) C) und D) bei Temperaturen von 20 bis 80 0C in einem Dissolver, Dispermaten, Scandex-Mischer, Red Devil, Einwalzenstuhl, Dreiwalzenstuhl, Perlmühle oder einem anderen geeigneten Aggregat gemischt werden. Die erfindungsgemäßen Ink-Jet- Tintenzusammensetzungen werden zum Bedrucken von Druckträgern aller Art verwendet. Darunter fallen nicht transparente Druckträger wie einfache Papiere, beschichtete Papiere, Glanzpapiere, und transparente Druckträger wie transparente Folien, Glanzfolien oder Folien, die vorzugsweise zur Durchlichtbetrachtung vorgesehen sind wie beispielsweise Folien zum Ausdrucken von Röntgenbildern. Die erfindungsgemäßen Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen können in jedem konventionellen Drucker, piezoelektrischen Drucker oder Bubble-Jet-Drucker verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung wässriger Ink-Jet- Tintenzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen
PoIy alkylenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton-Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels , und
C) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und
D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser,
wobei die Menge der Summe aus Komponente A), B), C) und D) 100 Gew.-%, beträgt,
zum Bedrucken von transparenten und nicht-transparenten Druckträgern in konventionellen Druckern, piezoelektrischen Druckern oder Bubble- Jet-Druckern.
Die erfindungsgemäßen Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen zeichnen sich durch eine hervorragende Wasser- und Verschmierfestigkeit aus. Zudem besitzen die wässrigen Ink-Jet- Tintenzusammensetzungen eine hohe Stabilität und die Ausdrucke hohen Glanz, gute Härte und exzellente Haftung.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, aber nicht ihren Anwendungsbereich beschränken:
Beispiele
1) Herstellung eines styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxids (nicht erfindungsgemäß) 336,4 g (2,34 mol) Trimethylcyclohexanol und 16,3 g (0,23 mol) Kaliummethylat wurden in einen Reaktor gegeben. Nach sorgfältiger Spülung mit Reinstickstoff wurde auf 110 0C erhitzt, und es wurden 308,2 g (2,554 mol) Styrenoxid innerhalb einer Stunde zugegeben. Nach zwei weiteren Stunden war die Anlagerung des Styrenoxids beendet, erkennbar an einem Restgehalt an Styrenoxid, der laut Gaschromatogramm < 0,1 Gew.-% lag. Anschließend wurden 339,2 g (7,71 Mol) Ethylenoxid so schnell in den Reaktor dosiert, dass die Innentemperatur 120 0C und der Druck 6 bar nicht überschritt. Nach vollständiger Einleitung des Ethylenoxids wurde die Temperatur so lange auf 115 0C gehalten, bis ein konstanter Manometerdruck das Ende der Nachreaktion anzeigte. Schließlich wurden bei 80 bis 90 0C die nicht umgesetzten Restmonomere im Vakuum entfernt. Das erhaltene Produkt wurde mit Hilfe von Phosphorsäure neutralisiert und das Wasser durch Destillation, das entstandene Kaliumphosphat durch Filtration zusammen mit einem Filterhilfsmittel entfernt. Das Molekulargewicht aus der Bestimmung der Hydroxylzahl bei einer angenommenen Funktionalität von 1 betrug M = 467 g/mol.
2) Herstellung eines Keton-Aldehyd-Harzes (nicht erfindungsgemäß)
176,7 g 4-tert-Butylcyclohexanon, 481,7 g 3,3,5-Trimethylcyclohexanon, 112,4 g Cyclohexanon und 373,1 g einer 30 Gew.-%igen Formalinlösung wurden vorgelegt und auf 60 0C erhitzt. Danach wurden 114,5 g einer 50 Gew.-%igen Natriumhydroxidlösung innerhalb von 15 min zugetropft und auf 80 0C erhitzt. Im Anschluss wurde innerhalb von 90 min 200,0 g der Formalinlösung zugetropft und 4 Stunden unter Rückfluss bei 85 0C gehalten. Das entstandene Harz wurde nach Zugabe von Eisessig mit Wasser neutralgewaschen. Nach Destillation resultierte ein hellgelbes, sprödes Harze mit einem Erweichungspunkt von 85 0C.
3) Herstellung der Verbindung mit Bindemittel- und Dispergiereigenschaften aus 1) und 2) (nicht erfindungsgemäß)
500 g des styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxids aus Beispiel 1) und 500 g des Keton- Aldehyd- Harzes aus Beispiel 2) wurden unter Rühren bei 80 0C miteinander gemischt. Das Produkt war klar und hatte bei 23 0C eine Viskosität von 88810 mPa s.
4) Herstellung einer Ink-Jet-Tintenzusammensetzungen (erfindungsgemäß)
19.6 g der Verbindung mit Bindemittel- und Dispergiereigenschaften aus Beispiel 3) wurden mit 29,4 g Wasser gemischt. Es wurden 2 g Orasolgelb 3R (wasserunlöslicher Farbstoff von Ciba), 6 g Diethylenglykol und 43 g Wasser zugegeben und gerührt.
5) Herstellung einer Ink-Jet-Tinte (Vergleich)
2 g Orasolgelb wurden mit 6 g Diethylenglykol, 5 g 4-Bromphenylessigsäure und 87,5 g Wasser gemischt und verrührt.
Die Wasserfestigkeit wurde durch Auftropfen von Wassertropfen auf die trockenen Ausdrucke bestimmt. Während die Vergleichstinte leichte Wasserflecken zeigte, war die erfindungsgemäße Ink- Jet- Tintenzusammensetzung wasserfest. Zudem zeigte der Aufdruck mit der erfindungsgemäßen Ink-Jet-Tintenzusammensetzung nach Markierung mit einem Textmarker keine Verschmierung der Farbe.

Claims

Patentansprüche:
1. Wässrige Ink- Jet- Tintenzusammensetzung im Wesentlichen enthaltend
A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen
PoIy alky lenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton- Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und
B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels, und
C) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und
D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser,
wobei die Menge der Summe aus Komponente A), B), C) und D) 100 Gew.-%, beträgt.
2. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen Polyalkylenoxide i) in der Komponente A) die allgemeine Formel besitzen:
R1O(SO)a(EO)b(PO)c(BO)dR2,
wobei R1 ein geradkettiger oder verzweigter oder cycloaliphatischer Rest mit 8 bis 13 Kohlenstoffatomen bedeutet,
R2 = Wasserstoff, ein Acrylrest, Alkylrest oder Carbonsäurerest mit jeweils 1 bis 8 C- Atomen bedeutet, SO = Stryrenoxid, EO = Ethylenoxid, PO = Propylenoxid, BO = Butylenoxid und a = I bis 1,9, b = 3 bis 50, c = 0 bis 3, d = 0 bis 3 bedeutet, wobei a, c oder d von 0 verschieden und b >= a+c+d ist.
3. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keton- Aldehyd-Harze ii) in der Komponente A)
I. 40 bis 100 Mol-%, bezogen auf alle eingesetzten Ketone, mindestens eines alkylsubstituierten Cyclohexanons mit einem oder mehreren Alkylresten mit 1 bis 8
Kohlenstoffatomen,
II. 0,8 bis 2,0 mol mindestens eines aliphatischen Aldehyds, bezogen auf 1 mol aller eingesetzten Ketone und
III. 0 bis 60 Mol-%, bezogen auf alle eingesetzten Ketone, weitere Ketone mit aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen Kohlenwasserstoffresten, wobei diese gleich oder verschieden und wiederum mit den genannten Kohlenwasserstoffresten in der Kohlenwasserstoffkette substituiert sein können sowie gegebenenfalls Phenole und/oder Harnstoff oder seine Derivate, enthalten.
4. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Pigmente oder Farbstoffe enthalten sind.
5. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) anorganische und/oder organische Pigmente und/oder Ruße enthalten sind.
6. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Titandioxide oder Eisenoxide enthalten sind.
7. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Azopigmente, Metallkomplex-Pigmente, anthrachinoide Pigmente, Phthalocyaninpigmente, polycyclische Pigmente, insbesondere solche der Thioindigo-, Chinacridon-, Dioxazin-, Pyrrolo-, Naphthalintetracarbonsäure-, Perylen-,
Isoamidolin(on), Flavanthron-, Pyranthron- oder Isoviolanthron-Reihe enthalten sind.
8. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Gasruße, Flammruße oder Furnaceruße eingesetzt werden.
9. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) natürliche oder synthetische Farbstoffe eingesetzt werden.
10. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Tierfarbstoffe oder Pflanzenfarbstoffe eingesetzt werden.
11. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Carmin, Kermes, Lac-dye-Farbstoffe, Indischgelb, Purpur,
Sepia, Gallenstein, Indigo, Alizarin-Farbstoffe, Flavonol-Farbstoffe, Farbstoffe der
Brasilingruppe, Drachenblut oder Gummigurt eingesetzt werden.
12. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) basische Farbstoffe und Farbbasen, saure Farbstoffe und wasserlösliche Metallkomplex-Farbstoffe, alkohol- und esterlösliche Farbstoffe oder öl- und fettlösliche Farbstoffe eingesetzt werden.
13. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente B) Füllstoffe von bis zu 95 Gew.-%, bezogen auf das Farbmittel, mitverwendet werden.
14. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Entschäumer eingesetzt werden.
15. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Entlüfter eingesetzt werden.
16. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Rheologiehilfsmittel eingesetzt werden.
17. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Oberflächenadditive eingesetzt werden.
18. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Substratbenetzungsadditive eingesetzt werden.
19. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Kolloide eingesetzt werden.
20. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Biozide eingesetzt werden.
21. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Puffer-Lösungen eingesetzt werden.
22. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) Komplexbildner eingesetzt werden.
23. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) mit Wasser mischbare, organische Lösungsmittel eingesetzt werden.
24. Tintenzusammensetzung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C) ein- oder mehrwertige Alkohole, Amine, Amide, Heterozyklen,
Sulfone, Harnstoffe, Acetonitril oder Aceton eingesetzt werden.
25. Verfahren zur Herstellung von wässrigen Ink- Jet- Tintenzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen PoIy alky lenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton- Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und
B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels, und C) O bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser,
wobei die Menge der Summe aus Komponente A), Komponente B), Komponente C) und Komponente D) 100 Gew.-%, beträgt,
indem die Verbindungen A), B) C) und D) bei Temperaturen von 20 bis 80 0C in einem Dissolver, Dispermaten, Scandex-Mischer, Red Devil, Einwalzenstuhl, Dreiwalzenstuhl, Perlmühle gemischt werden.
26. Verwendung wässriger Ink- Jet- Tintenzusammensetzungen, im Wesentlichen enthaltend
A) 1 bis 40 Gew.-% eines Dispergiermittels zusammengesetzt aus i) 95 bis 5 Gew.-% mindestens eines blockcopolymeren, styrenoxidhaltigen
PoIy alky lenoxids , und ii) 5 bis 95 Gew.-% eines Keton- Aldehyd-Harzes, und iii) 0 bis 80 Gew.-% mindestens eines Lösemittels, wobei die Summe der Gewichtsangaben von Komponente i) bis iii) 100 Gew.-% beträgt, und
B) 1 bis 70 Gew.-% mindestens eines Farbmittels, und
C) 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Hilfsstoffes, und
D) 10 bis 98 Gew.-% Wasser, wobei die Menge der Summe aus Komponente A), B), C) und D) 100 Gew.-%, beträgt,
zum Bedrucken von transparenten und nicht-transparenten Druckträgern in konventionellen Druckern, piezoelektrischen Druckern oder Bubble-Jet-Druckern.
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