WO2018233736A1 - Method for producing an ink, and ink - Google Patents

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WO2018233736A1
WO2018233736A1 PCT/DE2018/000151 DE2018000151W WO2018233736A1 WO 2018233736 A1 WO2018233736 A1 WO 2018233736A1 DE 2018000151 W DE2018000151 W DE 2018000151W WO 2018233736 A1 WO2018233736 A1 WO 2018233736A1
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WO
WIPO (PCT)
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ink
volatile
surface tension
surfactant
active substance
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/000151
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Larisa TSARKOVA
Jekaterina VIKTOROVA
Alexey YAKUSHENKO
Andreas Offenhäusser
Original Assignee
Forschungszentrum Jülich GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Jülich GmbH filed Critical Forschungszentrum Jülich GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an ink and to an ink as such.
  • the surfactant forms an adsorption layer at the interface between the ink and the inkjet nozzle, as well as at the air-ink droplet surface, thus reducing the surface and interfacial tension of the ink. This allows for efficient "jetting" of the drops
  • the ink has a very low viscosity of about 2-30 mPas and a surface tension in the range of about 25-40 mN / m.
  • the conventional surfactants have a low biodegradability, in particular in the case of perfluorinated surfactants.
  • the conventional surfactants constitute an additional component of the ink formulation that does not contribute to the functionality of the printed structures.
  • the object of the invention is to provide a method for producing an ink, which is inexpensive and with which a higher resolution of the printed structures can be achieved, as with inks of the prior art. Further, it is an object of the invention to provide a related ink.
  • the method according to the invention for producing an ink provides the following steps.
  • the steps d) and e) do not represent a time sequence.
  • a volatile surfactant completely or at least partially replaces the prior art surfactant.
  • the volatile surfactant (FOS) is added to the ink formulation for this purpose.
  • the volatile surfactants used are substances which, after mixing with the other components of the ink, have the following properties in the course of surface tension measurements:
  • the sufficient amount of the volatile surfactant in the ink formulation is checked.
  • a bubble pressure tensiometer can be used.
  • a sufficient amount of volatile surfactant is achieved when the dynamic surface tension is about 50 ⁇ 10 mN / m with a surface age of about 10-50 ms.
  • the volatile, surface-active substance is dissolved in the mixture and the dynamic surface tension z.
  • the volatility of the surfactant is checked.
  • Volatility of the volatile surface-active substance in the context of the invention is present when the static surface tension of the ink increases by at least 3 mN * m -1 within a period of 3 minutes after the components have been mixed, thus selecting a surface-active substance which causes a significant reduction in the surface tension in the ink during a dynamic surface tension measurement within the first milliseconds, but produces a surface tension increase of at least 3 mN * m -1 at room temperature in a time of 3 minutes.
  • the volatile surfactant ink after drying has better adhesion of the printed structures to the substrate than conventional surfactant ink.
  • the explanation for this is that the adsorption layer of the conventional surfactants on the substrate surface reduces the adhesion of the structures, so that usually a primer in the ink formulation must be used to combat the poor adhesion.
  • the choice of a volatile surfactant avoids the problem of poor adhesion.
  • volatile, surface-active substances it is advantageous with volatile, surface-active substances to sufficiently wet the nozzle without influencing the wetting of the substrate. After printing on the substrate or even during the printing process, the volatile, surface-active substance evaporates.
  • the volatility causes a rapid evaporation of the surface-active substance.
  • This advantageously causes a possible undesired interaction of the volatile surface-active substance with further components of the ink, such as.
  • the choice of a volatile surface-active substance also advantageously has the effect that the conductivity of printed metallic lines is no longer adversely affected, in contrast to adsorption layers of the surfactants according to the prior art.
  • the volatile surfactant also sufficiently wets the inkjet nozzle so that the ink is printable.
  • the volatile surfactant does not remain in the print image on the surface of the printed substrate.
  • the volatile, surface-active substance advantageously brings about an improvement in the wetting of the inkjet nozzle with the ink and, on the other hand, a greater resolution of the printed structures. This is accomplished by placing the volatile surfactant of the ink on the way from the nozzle to the substrate. Because of their high volatility evaporated and thus contributes to a lower wetting of the polymer substrate by printed drops. This advantageously has the effect of achieving a higher resolution, which contributes, for example, to thinner lines and smaller dots in the printed image.
  • thermodynamic equilibrium between the surface concentration as the so-called excess concentration of the surfactant and the concentration in the volume phase arises.
  • the static surface tension is the value measured in this state.
  • dynamic surface tension or interfacial tension is the value measured in this state.
  • dynamic and static methods on the other hand.
  • z. B a drop volume or bubble pressure tensiometer changes the Size of the interface during the measurement. Nevertheless, with a sufficiently slow change, an equilibrium value can often be measured in addition to the time-dependent values. In return, even static methods in which the interface size does not change (eg in the case of the Wilhelmy plate method), the time course of the adjustment of the equilibrium can be followed.
  • the dynamic surface tension of the volatile, surface-active substance can be checked with a bubble-pressure tensiometer. This requires knowledge of the solubility of the volatile surface-active substance in water. Many additives of the invention are soluble in water in very small amounts.
  • the volatile surfactant is added in an amount in the aqueous solution which should be higher than its solubility in water, that is, a concentration higher than a saturated solution is set.
  • the solubility of the selected volatile surface-active substance in water can be determined by the person skilled in the art. B. using relevant tables as a guide to determine. A person skilled in the art can determine by means of the measurement of the dynamic surface tension, which concentration of the volatile surface-active substance selected by him achieves a lowering of the surface tension of the ink to the desired extent.
  • the volatility of the volatile surface-active substance can be checked by a pendant drop method or by another static tensiometric method:
  • Plate method according to Wilhelmy Measured is the force acting on an optimally wettable, vertically immersed in the liquid plate, see, for. B. [1].
  • Rod Method Same as plate method, using a cylindrical rod of smaller wetted length to measure with a smaller volume of liquid.
  • Ring method according to Du Noüy: The force acting on an optimally wettable ring is measured, which acts when the ring is pulled out by the tension of the liquid lamella pulled out. The method is only quasi-static, since an equilibrium value is only measured if the slat has stretched sufficiently slowly.
  • Spinning Drop Method A horizontal capillary filled with a surrounding phase and a drop phase is rotated. The diameter of the drag drawn by the centrifugal force correlates with the interfacial tension.
  • Pendant drop method The shape of a drop hanging from a cannula is determined by the surface tension and the weight of the drop. From the image of the drop, the surface tension can be determined by drop contour analysis. For the execution of step b), the other components of the ink are selected. Many chemically different components turn a drop of ink into a highly complex, technical entity.
  • the inkjet ink according to the invention is based on water.
  • color pigments As color pigments, surfactants, adhesion promoters, functional (nano) particles, dispersants, binders, rheology additives and other additives.
  • the steps a) and b) also do not indicate a time sequence, but can be performed in any order.
  • the remaining components of the ink are hereinafter referred to as component with the abbreviation B.
  • the volatile surfactant preferably consists of a polar moiety, such as a functional group, and a non-polar moiety, such as a hydrocarbon backbone, which may advantageously result in amphiphilic compounds. But this is not a mandatory requirement.
  • Volatile surfactants in the context of the invention are, for. B. defined as:
  • R1 and R2 can in each case represent any desired substituted, branched, cyclic or linear, also interconnected alkyl-aryl-aralkyl and alkaryl radicals.
  • volatile surfactants can be selected from the wide range of commercially available fragrances.
  • the volatile surface-active substances mentioned in the three abovementioned citations are incorporated by incorporation in the present patent application.
  • the surface-active substance can be selected to a first approximation from substances having a molecular weight Mn between 70 and 300. Butanol is then a volatile, surface-active substance in the context of the invention. In principle, however, all substances which are volatile and thus evaporate again from the mixture during the flight or after the pressure are suitable as the surface-active substance.
  • aqueous solvent as one of the components after step b), water is first included without further constituents. Water is then part of component B.
  • step b) may also provide for the choice of a substantially water-based solvent.
  • the aqueous solvent further additives for an inkjet ink, such.
  • pigments, or other coloring or the conductivity of the printed structures influencing impact substances may be attached, as indicated above.
  • gold particles, silver particles or soot particles or graphene particles or graphite particles can then be suspended in the water.
  • step b) is not yet limited. It can in the water z. Also other metal nanoparticles, ceramic nanoparticles, sols, gels, polymers, biomolecules, pigments, inorganic and organic substances and thickeners are suspended.
  • the thickeners in the context of the invention basically include all substances that are miscible with water and have a higher viscosity than the aqueous solvent and thus increase the viscosity of the ink after mixing with water compared to the aqueous solvent alone.
  • the mixing of the two substances A and B takes place in the laboratory z. B. by the skilled person available measures and standard devices, eg. B. with a vortex, ultrasonic device, magnetic or KPG stirrer or other mixing method according to the prior art.
  • the ink advantageously has a viscosity at which it can be well printed well from the nozzle of an ink jet print head in drop form.
  • step c) the mixture for the inkjet ink is prepared.
  • the volatile surfactant may be used in a weight ratio of 10 ⁇ 2 - 5 wt% in the ink. Prior to the addition of the volatile surfactant, the viscosity and / or surface tension of the ink can be measured with a bubble pressure tensiometer. This gives the skilled person an indication of the amount of volatile surface-active substance to be added to the ink.
  • the ink according to the invention advantageously, a lower concentration of a surfactant than in the prior art is made possible in the printed material with the same dynamic effect; if appropriate, the ink contains no surfactant.
  • the process according to the invention proposes to replace a proportion of about 50% to 100% of the surfactant according to the prior art by the volatile, surface-active substance.
  • a volatile amphiphile is chosen as the surface-active substance.
  • butoxybenzene and / or linalool and / or benzyl acetate and / or (3Z) -3-hexenyl acetate is selected as the volatile surface-active substance.
  • the ink prepared in this way achieves the object of the invention and leads to improved resolution in the printed image.
  • An ink of the invention contains the volatile surfactant.
  • the ink advantageously has a viscosity of about 10-15 cp at room temperature (25 ° C).
  • the ink has a static surface tension between 20-40 mN * m -1 , and thereafter the ink has a measurable increase in static surface tension of at least 3 mN * m -1 over a period of 3 minutes.
  • the ink has a dynamic surface tension of about 50 ⁇ 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms.
  • An ink according to the invention is packaged after its preparation and filled gas-tight.
  • Static surface tension measurements were made by the Pendant Drop method or the Wilhelmi plate method. All measurements took place under normal conditions, ie at the indicated temperatures against air at about 1013.25 hPa.
  • the pendant drop is the drop hanging from a cannula in a surrounding, liquid or gaseous phase whose shape results from the relationship between surface tension or surface tension and gravity.
  • Pendant-drop method is calculated from the silhouette of a hanging drop by means of drop contour analysis, the surface tension or interfacial tension. From the interfacial tension between inner and outer phase results in an increased pressure inside the drop.
  • the relationship between the pressure difference ⁇ , the radii of curvature of the surface n and r 2 and the interfacial tension is described by the Young-Laplace equation:
  • the hanging drop Under the influence of gravity, the hanging drop is deformed because, due to the weight force, a hydrostatic pressure is generated inside the drop, which influences the main curvature radii ⁇ and r 2 (FIG. 1, prior art). Since the hydrostatic pressure is height-dependent, the curvature of the droplet interface also changes in the vertical direction. This creates the characteristic "pear shape" of a hanging drop.
  • the degree of deviation from the spherical shape reflects the relationship between the weight of the drop and its surface tension. If the density difference between the phases is known, the surface tension can be calculated from the drop shape.
  • the shape is not freely scalable; rather, the real dimensions of the drop are included in the calculation.
  • the image scale of the video image is first acquired in order to make the real drop dimensions accessible.
  • the drop contour is then determined from the video image of the dosed drop by gray scale analysis. Subsequently, in a numerical method, a shape parameter designated B is varied until the calculated drop contour coincides with the actual one. From the density difference ⁇ and the adjusted B parameter, the interfacial tension is calculated.
  • FIG. 1 Pendant Drop method according to the prior art.
  • Figure 2 Principle of the volatile, amphiphilic additive as a surface-active substance.
  • FIG. 3 Optical microscopy images of the printed inkjet drops on a PEN
  • Substrate for an ink consisting of water and ethylene glycol without surface-active additives top
  • a conventional surfactant perfluorooctic acid in the middle
  • a volatile surface-active additive according to the invention here linalool below.
  • Figure 4 Pendant Drop Measurement of the increase in the static surface tension of the ink as evidence of the volatility of the volatile surfactant.
  • Figure 5 Surface tension of linalool as a volatile substance in water.
  • Figure 6 Surface tension of DX4005N surfactant, linalool and their mixture in water.
  • Figure 7 Surface tension of a carbon ink (carbon black PL6) with surfactant, with linalool and with a mixture thereof.
  • FIG. 2 The mode of action of the volatile, surface-active substance during the printing process is shown in FIG. In FIG. 2,
  • volatile, surface-active substance here amphiphilic volatile substance, eg.
  • the viscosity was determined using a Brookfield LVDV3T viscometer, the surface tension being measured by the Wilhelmy plate method using a Kino Surface Tensiometer Model A3. In this method, the surface tension of a monomolecular film at the interface between a liquid and the air measured by means of an analytical balance. This determines the force necessary to hold the plate in the same position.
  • the surface tension of an ink is determined in this case before linalool is added to reduce the surface tension.
  • the static surface tension of the ink without additives is 57.7 mN * m -1 .
  • the surface tension in the ink needed for printing was determined empirically for the given ink and is between 20 and 40 mN * after the addition of the additives. m "1 .
  • the desired static surface tension was adjusted by addition of a surfactant and then re-controlled by the Wilhelmy plate method.
  • the time-dependent static surface tension of the ink increases by about 10 mN * m "1 in three minutes, the dynamic surface tension is in the range of 55 ⁇ 5 mN / m with a surface age of 50 ms shown here by the example of 6.9 g * ⁇ 1 benzyl acetate or saturated benzyl acetate solution in water For Linalool corresponding values are achieved.
  • FIG. 4 shows the measurement of the static surface tension after step e) of the method according to the invention with the pending drop method.
  • Linalool was chosen as the volatile surface-active substance.
  • the aqueous solution was saturated with linalool.
  • the measurement took place at room temperature against air.
  • the initial value of the abovementioned constituents increased rapidly from 40 mN * m "1 to more than 50 mN * m " 1 after 5 min. This proves that linalool has a volatility as required for the purposes of the invention.
  • the static and / or dynamic surface tension and / or a viscosity determination can therefore be determined before and / or after the addition of the volatile gene surfactant to the other components of the ink are determined.
  • FIG. 5 shows measurements of the dynamic surface tension at 25 ° C. of various concentrations of linalool [6] as a volatile substance in water according to the invention over time.
  • the measured values are listed at 45 milliseconds and 20 seconds respectively.
  • the necessary concentration of linalool in the ink can be determined which satisfies the condition: "dynamic surface tension after step d) to about 50 ⁇ 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms"
  • Select concentration of linalool in the range of 0.41 to 0.80 g / L Select concentration of linalool in the range of 0.41 to 0.80 g / L.
  • Figure 7 shows the time course of the surface tension of a carbon ink air at a temperature of 22 ⁇ 1 ° C.
  • DMEA Dimethylaminoethanol
  • Carbon black PL6 (Orion Carbons) - 16% by weight
  • ⁇ viscosity
  • FOS volatile surfactant
  • p s saturation vapor pressure
  • OS static surface tension
  • FG functional group

Abstract

The invention relates to a method for producing an ink for use in an ink-jet printer, comprising the following steps: a) selecting a volatile, surface-active substance, b) selecting the other components of the ink, c) mixing the volatile, surface-active substance according to step a) with the components according to step b). An ink according to the invention is disclosed. For the selection and the used concentration of volatile, surface-active substances, dynamic and static surface tension measurements are used.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Verfahren zur Herstellung einer Tinte und Tinte  Process for the preparation of an ink and ink
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Tinte sowie auf eine Tinte als solches. The invention relates to a method for producing an ink and to an ink as such.
Stand der Technik State of the art
Oberflächenphänomene haben bei Inkjet-Druck eine entscheidende Bedeutung. Sie müssen betrachtet werden, um einen kontrollierbaren und effizienten Druck einer Tinte aus einer Inkjet-Düse, das heißt einer dünnen Kapillare heraus zu gewährleisten. Hierzu, muss die Düse möglichst gut und ausreichend mit der Tinte benetzt sein. Benetzt die Tinte das Material der Düse nur sehr wenig, dann trifft in der Düse eine sogenannte Kapillardepression auf, und es muss ein zusätzlicher Druck gegen Kapillardruck durch einen Piezoantrieb ausgeübt werden, um die Tropfen aus der Düse herauszuschlagen. Im Stand der Technik wird die Benetzbarkeit der Düse mit einer wässerigen Tinte durch die Zugabe eines Tensids (amphiphile Moleküle) eingestellt. Das Tensid bildet eine Adsorptionsschicht an der Grenzfläche zwischen der Tinte und der Inkjet-Düse, sowie an der Luft-Tintentropfen Oberfläche, und verringert auf diese Weise die Oberflächen- und Grenzflächenspannung der Tinte. Hierdurch wird ein effizientes„Jetting" der Tropfen ermöglicht. Normalerweise, weist die Tinte eine sehr geringe Viskosität von etwa 2-30 mPas und eine Oberflächenspannung im Bereich von etwa 25-40 mN/m auf.  Surface phenomena are of critical importance in inkjet printing. They must be viewed to ensure controllable and efficient printing of an ink from an inkjet nozzle, that is, a thin capillary. For this, the nozzle must be wetted as well as possible and sufficiently with the ink. If the ink only wets the material of the nozzle very little, a so-called capillary depression is encountered in the nozzle and an additional pressure against capillary pressure must be exerted by a piezo drive in order to eject the drops from the nozzle. In the prior art, the wettability of the nozzle with an aqueous ink is adjusted by the addition of a surfactant (amphiphilic molecules). The surfactant forms an adsorption layer at the interface between the ink and the inkjet nozzle, as well as at the air-ink droplet surface, thus reducing the surface and interfacial tension of the ink. This allows for efficient "jetting" of the drops Typically, the ink has a very low viscosity of about 2-30 mPas and a surface tension in the range of about 25-40 mN / m.
Nachteilig weisen die konventionellen Tenside eine geringe Bioabbaubarkeit auf, insbesondere im Falle perfluorierter Tenside. Ebenfalls nachteilig stellen die konventionellen Tenside eine zusätzliche Komponente der Tinten-Formulierung dar, die nicht zu der Funktionalität der gedruckten Strukturen beiträgt. Aufgabe der Erfindung Disadvantageously, the conventional surfactants have a low biodegradability, in particular in the case of perfluorinated surfactants. Also disadvantageously, the conventional surfactants constitute an additional component of the ink formulation that does not contribute to the functionality of the printed structures. Object of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung einer Tinte bereit zu stellen, welche preiswert ist und mit welcher eine höhere Auflösung der gedruckten Strukturen erreicht werden kann, als mit Tinten aus dem Stand der Technik. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine diesbezügliche Tinte bereit zu stellen.  The object of the invention is to provide a method for producing an ink, which is inexpensive and with which a higher resolution of the printed structures can be achieved, as with inks of the prior art. Further, it is an object of the invention to provide a related ink.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Die Aufgabe wird gelöst mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Tinte gemäß dem Nebenanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu ergeben sich jeweils aus den hierauf rückbezogenen Patentansprüchen.  The object is achieved with the method according to claim 1 and the ink according to the independent claim. Advantageous embodiments of this result in each case from the back-related claims.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Tinte sieht die nachfolgen- den Schritte vor.  The method according to the invention for producing an ink provides the following steps.
a) Wahl einer flüchtigen oberflächenaktiven Substanz, a) choosing a volatile surface-active substance,
b) Wahl der übrigen Komponenten der Tinte, b) choice of the remaining components of the ink,
c) Mischen der oberflächenaktiven Substanz nach Schritt a) mit den Komponenten nach Schritt b). c) mixing the surface-active substance after step a) with the components after step b).
Es erfolgt vorteilhaft eine It is advantageously a
d) Messung der dynamischen und d) Measurement of the dynamic and
e) der statischen Oberflächenspannung der Tinte. e) the static surface tension of the ink.
Die Schritte d) und e) stellen keine zeitliche Reihenfolge dar. The steps d) and e) do not represent a time sequence.
Sie können im Anschluss nach dem Mischen mit den übrigen Komponenten der Tinte erfolgen oder auch bereits als Voruntersuchungen zur Auswahl geeigneter flüchtigen oberflächenaktiven Substanzen und deren geeigneter Konzentration erfolgt sein. They may subsequently be made after mixing with the remaining components of the ink, or may have already taken place as preliminary investigations for the selection of suitable volatile surface-active substances and their suitable concentration.
Eine flüchtige oberflächenaktive Substanz ersetzt das Tensid nach dem Stand der Technik vollständig oder zumindest teilweise. Die flüchtige oberflächenaktive Substanz (FOS) wird hierzu der Tintenformulierung beigefügt. Als flüchtige oberflächenaktive Substanz im Sinne dieser Erfindung werden solche Substanzen gewählt, die nach dem Mischen mit den übrigen Komponenten der Tinte im Zuge der Messungen der Oberflächenspannung folgende Eigenschaften aufweisen: A volatile surfactant completely or at least partially replaces the prior art surfactant. The volatile surfactant (FOS) is added to the ink formulation for this purpose. For the purposes of this invention, the volatile surfactants used are substances which, after mixing with the other components of the ink, have the following properties in the course of surface tension measurements:
- Durch die Messung der dynamischen Oberflächenspannung wird die ausreichende Menge der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz in der Tintenformulierung überprüft. Hierzu kann ein Blasendrucktensiometer verwendet werden. Eine ausreichende Menge an flüchtiger, oberflächenaktiver Substanz ist erzielt, wenn die dynamische Oberflächenspannung etwa 50±10 mN/m bei ei- nem Oberflächenalter von etwa 10-50 ms beträgt. Hierzu wird die flüchtige, oberflächenaktive Substanz in der Mischung aufgelöst und die dynamische Oberflächenspannung z. B. durch das Blasendrucktensiometer gemessen. - Durch die Messung der statischen Oberflächenspannung der Tinte wird die Flüchtigkeit der oberflächenaktiven Substanz überprüft. Flüchtigkeit der flüch- tigen, oberflächenaktiven Substanz im Sinne der Erfindung liegt dann vor, wenn die statische Oberflächenspannung der Tinte nach der Mischung der Komponenten innerhalb einer Zeit von 3 Minuten um mindestens 3 mN*m"1 ansteigt. Es wird somit eine oberflächenaktive Substanz gewählt, die in der Tinte bei einer dynamischen Oberflächenspannungsmessung bereits innerhalb der ersten Millisekunden eine deutliche Senkung der Oberflächenspannung bewirkt, in einer Zeit von 3 Minuten jedoch einen Anstieg der Oberflächenspannung um mindestens 3mN*m"1 bei Raumtemperatur erzeugt. By measuring the dynamic surface tension, the sufficient amount of the volatile surfactant in the ink formulation is checked. For this purpose, a bubble pressure tensiometer can be used. A sufficient amount of volatile surfactant is achieved when the dynamic surface tension is about 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10-50 ms. For this purpose, the volatile, surface-active substance is dissolved in the mixture and the dynamic surface tension z. B. measured by the bubble pressure tensiometer. - By measuring the static surface tension of the ink, the volatility of the surfactant is checked. Volatility of the volatile surface-active substance in the context of the invention is present when the static surface tension of the ink increases by at least 3 mN * m -1 within a period of 3 minutes after the components have been mixed, thus selecting a surface-active substance which causes a significant reduction in the surface tension in the ink during a dynamic surface tension measurement within the first milliseconds, but produces a surface tension increase of at least 3 mN * m -1 at room temperature in a time of 3 minutes.
Tenside, wie sie nach dem Stand der Technik für Tinten eingesetzt werden, verflüchtigen sich nicht in diesem Ausmaß. Vielmehr zeigen die Tinten im Stand der Technik eine Absenkung der Oberflächenspannung innerhalb von mehreren Minuten, wobei die anfängliche Absenkung der Oberflächenspannung erst nach einiger Zeit (Millise- künden) erfolgt. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass bisher in Tinten eingesetzte konventionelle Tenside auf die Endeigenschaften des gedruckten Materials einen negativen Einfluss hinsichtlich der Auflösung aufweisen. Es wurde erkannt, dass die Tensid- konzentration, die für die optimalen Werte der Oberflächenspannung in der Tinten- Formulierung zugegeben wurde, gleichzeitig auf die Benetzung des Substrats durch die Tropfen einwirkt, was nachteilig zu größeren Endstrukturen führt. Dadurch wird das Drucken von z. B. dünnen Linien verhindert. Dadurch ist insgesamt die Geometrie der gedruckten Strukturen schlecht steuerbar. Es wurde erkannt, dass ein wichtiges weiteres Oberflächenphänomen, das für die Qualität des Inkjet-Drucks zuständig ist, die Benetzung und die Adhäsion der gedruckten Tropfen auf dem Substrat betreffen. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und die erfindungsgemäße Tinte erzielt eine weit höhere Auflösung der gedruckten Strukturen. Je mehr Punkte und je feiner diese auf dem Substrat ange- ordnet sind, umso detailgenauer und schärfer wird der Druck. Es wurde erkannt, dass eine hohe Auflösung durch die Verwendung von Tensiden nach dem Stand der Technik in Tinten-Formulierungen deutlich benachteiligt wird. Der Grund dafür ist, dass die Tenside für eine starke Benetzung der Substratoberfläche durch den Tintentropfen sorgen. Wegen der Benetzung werden die gedruckten Tropfen auf dem Sub- strat größer. Surfactants used in the prior art for inks do not volatilize to that extent. Rather, the inks in the prior art show a lowering of the surface tension within several minutes, wherein the initial lowering of the surface tension takes place only after some time (milliseconds). In the context of the invention, it has been recognized that conventional surfactants previously used in inks have a negative influence on the dissolution of the final properties of the printed material. It has been found that the surfactant concentration added for the optimum surface tension values in the ink formulation simultaneously acts on the wetting of the substrate by the drops, which disadvantageously leads to larger end structures. This will prevent the printing of z. B. prevents thin lines. As a result, the overall geometry of the printed structures is difficult to control. It has been recognized that an important additional surface phenomenon responsible for the quality of inkjet printing is the wetting and adhesion of the printed drops on the substrate. The production method according to the invention and the ink according to the invention achieve a much higher resolution of the printed structures. The more dots and the finer they are on the substrate, the more accurate and sharper the print becomes. It has been recognized that high resolution is significantly penalized by the use of prior art surfactants in ink formulations. The reason for this is that the surfactants provide a strong wetting of the substrate surface by the ink droplet. Due to wetting, the printed drops on the substrate become larger.
Das Verfahren und die auf diese Weise hergestellte Tinte wirkt diesen Nachteilen entgegen, indem eine flüchtige oberflächenaktive Substanz gewählt wird, die beim Jetting (Düsen-Benetzung und Düsen-Austritt) die notwendige Oberflächeneigen- schaft der Tinte aufweist, aber nach dem Druck aus der Düse der Oberfläche derThe process and ink thus prepared counteract these disadvantages by selecting a volatile surfactant which has the necessary surface property of the ink during jetting (nozzle wetting and nozzle exit) but after pressure from the nozzle the surface of the
Tropfen aufgrund hoher Flüchtigkeit der ausgewählten oberflächenaktiven Substanz im Vergleich zu Tensiden nach dem Stand der Technik verlässt. Drops due to high volatility of the selected surfactant as compared to prior art surfactants.
Es wurde weiterhin erkannt, dass die Tinte mit einer flüchtigen oberflächenaktiven Substanz nach dem Trocknen eine bessere Haftung der gedruckten Strukturen auf dem Substrat aufweist, als Tinte mit konventionellen Tensiden. Die Erklärung dafür ist, dass die Adsorptionsschicht der konventionellen Tensiden auf der Substratoberfläche die Adhäsion der Strukturen verringert, so dass normalerweise ein Haftvermittler in der Tinten-Formulierung eingesetzt werden muss, um die schlechte Adhäsion zu bekämpfen. Die Wahl einer flüchtigen oberflächenaktiven Substanz vermeidet das Problem der schlechten Adhäsion. It has also been recognized that the volatile surfactant ink after drying has better adhesion of the printed structures to the substrate than conventional surfactant ink. The explanation for this is that the adsorption layer of the conventional surfactants on the substrate surface reduces the adhesion of the structures, so that usually a primer in the ink formulation must be used to combat the poor adhesion. The choice of a volatile surfactant avoids the problem of poor adhesion.
Daher erfolgt mit flüchtigen, oberflächenaktiven Substanzen vorteilhaft eine ausreichende Benetzung der Düse ohne Einfluss auf die Benetzung des Substrats. Nach dem Druck auf das Substrat bzw. auch schon während des Druckvorgangs ver- dampft die flüchtige, oberflächenaktive Substanz. Therefore, it is advantageous with volatile, surface-active substances to sufficiently wet the nozzle without influencing the wetting of the substrate. After printing on the substrate or even during the printing process, the volatile, surface-active substance evaporates.
Gleichzeitig wird durch die Flüchtigkeit eine schnelle Verdampfung der oberflächenaktiven Substanz bedingt. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass eine mögliche ungewünschte Wechselwirkung der flüchtigen oberflächenaktiven Substanz mit weite- ren Komponenten der Tinte, wie z. B. funktionellen (Nano-) Partikeln, Dispersionsmitteln, Bindemitteln, Rheologieadditiven, und so weiter verhindert wird. At the same time, the volatility causes a rapid evaporation of the surface-active substance. This advantageously causes a possible undesired interaction of the volatile surface-active substance with further components of the ink, such as. As functional (nano) particles, dispersants, binders, rheology additives, and so on is prevented.
Durch die Wahl einer flüchtigen oberflächenaktiven Substanz wird außerdem vorteilhaft bewirkt, dass die Leitfähigkeit gedruckter metallischer Linien nicht mehr nachtei- lig beeinflusst wird, im Gegensatz zu Adsorptionsschichten der Tenside nach dem Stand der Technik. The choice of a volatile surface-active substance also advantageously has the effect that the conductivity of printed metallic lines is no longer adversely affected, in contrast to adsorption layers of the surfactants according to the prior art.
Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz benetzt die Inkjet-Düse zudem ausreichend, so dass die Tinte druckbar ist. The volatile surfactant also sufficiently wets the inkjet nozzle so that the ink is printable.
Im Gegensatz zu den konventionellen Tensiden als Bestandteil von Ink-Jet Tinten verbleibt die flüchtige oberflächenaktive Substanz nicht im Druckbild auf der Oberfläche des bedruckten Substrats. Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz bewirkt einerseits vorteilhaft eine Verbesserung der Benetzung der Inkjet-Düse mit der Tinte, und andererseits eine größere Auflösung der gedruckten Strukturen. Dies wird bewirkt, indem die flüchtige oberflächenaktive Substanz der Tinte auf dem Weg von der Düse bis zum Substrat auf- grund ihrer hohen Flüchtigkeit verdampft und so zu einer geringeren Benetzung des Polymersubstrats durch gedruckte Tropfen beiträgt. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass eine höhere Auflösung erzielt wird, was beispielsweise zu dünneren Linien und kleineren Punkten im Druckbild beiträgt. Unlike conventional surfactants as part of ink-jet inks, the volatile surfactant does not remain in the print image on the surface of the printed substrate. On the one hand, the volatile, surface-active substance advantageously brings about an improvement in the wetting of the inkjet nozzle with the ink and, on the other hand, a greater resolution of the printed structures. This is accomplished by placing the volatile surfactant of the ink on the way from the nozzle to the substrate. Because of their high volatility evaporated and thus contributes to a lower wetting of the polymer substrate by printed drops. This advantageously has the effect of achieving a higher resolution, which contributes, for example, to thinner lines and smaller dots in the printed image.
Als flüchtige, oberflächenaktive Substanz werden insbesondere Duftstoffe wie z. B. Parfüme, aromatische bzw. amphiphile Substanzen ausgewählt. Die flüchtige oberflächenaktive Substanz wird im Weiteren als Bestandteil mit der Kurzbezeichnung A bezeichnet. As volatile, surface-active substance in particular fragrances such. As perfumes, aromatic or amphiphilic substances selected. The volatile surface-active substance is referred to hereinafter as a component with the abbreviation A.
Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz wirkt auf die dynamische Oberflächenspannung von Wasser und von wasser-basierten Mischungen. Tinten im Sinne der Erfindung sollten Wasser als Lösungsmittel aufweisen. Die bisherigen, konventionellen Tenside in Inkjet Tinten nach dem Stand der Technik werden entweder durch die flüchtige, oberflächenaktive Substanz komplett oder zum Teil ersetzt. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die dynamische Oberflächenspannung, einer der wichtigsten Parameter von Tinten, gesenkt wird. Die statische Oberflächenspannung oder Grenzflächenspannung ist der zeitunabhängige Wert der Oberflächenspannung im thermodynamischen Gleichgewicht, im Gegensatz zur dynamischen Oberflächenspannung, die auf ein bestimmtes Oberflächenalter bezogen ist. Tenside bewirken aufgrund ihrer Adsorption an der Ober- oder Grenzfläche eine Absenkung der Oberflächenspannung oder Grenzflächenspan- nung. Nach einer bestimmten, vom System abhängigen Zeit stellt sich ein thermody- namisches Gleichgewicht zwischen der Oberflächenkonzentration als sogenannte Überschuss-Konzentration des Tensids und der Konzentration in der Volumenphase ein. Die statische Oberflächenspannung ist der in diesem Zustand gemessene Wert. Es besteht ein Unterschied zwischen der dynamischen Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung und dem Gleichgewichtswert einerseits und dynamischen und statischen Methoden anderseits. Bei einem dynamischen Tensiometer, z. B. einem Tropfenvolumentensiometer oder Blasendrucktensiometer verändert sich die Größe der Grenzfläche während der Messung. Trotzdem kann bei hinreichend langsamer Veränderung neben den zeitabhängigen Werten oft auch ein Gleichgewichtswert gemessen werden. Im Gegenzug kann auch bei statischen Methoden, bei denen sich die Grenzflächengröße nicht ändert (z. B. bei der Wilhelmy- Plattenmethode), der zeitliche Verlauf der Einstellung des Gleichgewichts verfolgt werden. The volatile surfactant acts on the dynamic surface tension of water and water-based mixtures. Inks according to the invention should have water as solvent. The prior art conventional surfactants in prior inkjet inks are either completely or partially replaced by the volatile surfactant. This advantageously causes the dynamic surface tension, one of the most important parameters of inks, to be lowered. The static surface tension or interfacial tension is the time-independent value of the surface tension in the thermodynamic equilibrium, in contrast to the dynamic surface tension, which is related to a certain surface age. Due to their adsorption on the surface or interface, surfactants cause a lowering of the surface tension or interfacial tension. After a certain time dependent on the system, a thermodynamic equilibrium between the surface concentration as the so-called excess concentration of the surfactant and the concentration in the volume phase arises. The static surface tension is the value measured in this state. There is a difference between the dynamic surface tension or interfacial tension and the equilibrium value on the one hand and dynamic and static methods on the other hand. In a dynamic Tensiometer, z. B. a drop volume or bubble pressure tensiometer changes the Size of the interface during the measurement. Nevertheless, with a sufficiently slow change, an equilibrium value can often be measured in addition to the time-dependent values. In return, even static methods in which the interface size does not change (eg in the case of the Wilhelmy plate method), the time course of the adjustment of the equilibrium can be followed.
Erfindungsgemäß kann die dynamische Oberflächenspannung der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz mit einem Blasendrucktensiometer überprüft werden. Dafür ist die Kenntnis der Löslichkeit der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz in Wasser notwendig. Viele erfindungsgemäße Additive sind in sehr geringen Mengen in Wasser löslich. According to the invention, the dynamic surface tension of the volatile, surface-active substance can be checked with a bubble-pressure tensiometer. This requires knowledge of the solubility of the volatile surface-active substance in water. Many additives of the invention are soluble in water in very small amounts.
Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz wird hierzu in einer Menge in die wässrige Lösung hinzugegeben, die höher sein sollte als deren Löslichkeit in Wasser, das heißt es wird eine Konzentration höher als eine gesättigte Lösung eingestellt. Die Löslichkeit der gewählten flüchtigen oberflächenaktiven Substanz in Wasser kann der Fachmann z. B. anhand einschlägiger Tabellenwerke als Orientierungswert ermitteln. Ein Fachmann kann durch die Messung der dynamischen Oberflächenspannung feststellen, welche Konzentration der von ihm ausgewählten flüchtigen oberflächenaktiven Substanz eine Absenkung der Oberflächenspannung der Tinte im gewünschten Umfang erzielt. Erfindungsgemäß kann die Flüchtigkeit der flüchtigen oberflächenaktiven Substanz durch ein Pendant Drop Verfahren oder durch ein anderes statisches tensiometri- sches Verfahren überprüft werden: To this end, the volatile surfactant is added in an amount in the aqueous solution which should be higher than its solubility in water, that is, a concentration higher than a saturated solution is set. The solubility of the selected volatile surface-active substance in water can be determined by the person skilled in the art. B. using relevant tables as a guide to determine. A person skilled in the art can determine by means of the measurement of the dynamic surface tension, which concentration of the volatile surface-active substance selected by him achieves a lowering of the surface tension of the ink to the desired extent. According to the invention, the volatility of the volatile surface-active substance can be checked by a pendant drop method or by another static tensiometric method:
Plattenmethode nach Wilhelmy: Gemessen wird die auf eine optimal benetzbare, senkrecht in die Flüssigkeit eingetauchte Platte wirkende Kraft, siehe z. B. [1]. Stabmethode: Wie Plattenmethode, wobei für die Messung mit kleinerem Flüssigkeitsvolumen ein zylindrischer Stab mit kleinerer benetzter Länge verwendet wird. Plate method according to Wilhelmy: Measured is the force acting on an optimally wettable, vertically immersed in the liquid plate, see, for. B. [1]. Rod Method: Same as plate method, using a cylindrical rod of smaller wetted length to measure with a smaller volume of liquid.
Ringmethode nach Du Noüy: Gemessen wird die an einem optimal benetzbaren Ring wirkende Kraft, die beim Herausziehen des Ringes durch die Spannung der herausgezogenen Flüssigkeitslamelle wirkt. Die Methode ist nur quasi-statisch, da nur bei genügend langsamer Dehnung der Lamelle ein Gleichgewichtswert gemessen wird.  Ring method according to Du Noüy: The force acting on an optimally wettable ring is measured, which acts when the ring is pulled out by the tension of the liquid lamella pulled out. The method is only quasi-static, since an equilibrium value is only measured if the slat has stretched sufficiently slowly.
Spinning-Drop-Methode: Eine waagerechte Kapillare, gefüllt mit einer umgebenden Phase und einer Tropfenphase, wird in Rotation versetzt. Der Durchmesser des durch die Fliehkraft in die Länge gezogenen Tropfens korreliert mit der Grenzflächenspannung.  Spinning Drop Method: A horizontal capillary filled with a surrounding phase and a drop phase is rotated. The diameter of the drag drawn by the centrifugal force correlates with the interfacial tension.
Methode des hängenden Tropfens (Pendant Drop): Die Form eines an einer Kanüle hängenden Tropfens wird durch die Oberflächenspannung und das Eigengewicht des Tropfens bestimmt. Aus dem Bild des Tropfens kann per Tropfenkonturanalyse die Oberflächenspannung ermittelt werden. Für die Ausführung von Schritt b) werden die anderen Komponenten der Tinte ausgewählt. Viele chemisch verschiedene Komponenten machen aus einem Tropfen Tinte ein hochkomplexes, technisches Gebilde. Die erfindungsgemäße Inkjet Tinte basiert auf Wasser.  Pendant drop method: The shape of a drop hanging from a cannula is determined by the surface tension and the weight of the drop. From the image of the drop, the surface tension can be determined by drop contour analysis. For the execution of step b), the other components of the ink are selected. Many chemically different components turn a drop of ink into a highly complex, technical entity. The inkjet ink according to the invention is based on water.
Einige weitere Komponenten, die erfindungsgemäß gemäß Schritt b) ausgewählt werden, sind z. B. Farbpigmente, Tenside, Haftvermittler, funktionelle (Nano-) Partikel, Dispersionsmittel, Bindemittel, Rheologieadditive sowie sonstige Additive. Some further components which are selected according to the invention according to step b) are, for. As color pigments, surfactants, adhesion promoters, functional (nano) particles, dispersants, binders, rheology additives and other additives.
Die Schritte a) und b) geben ebenfalls keine zeitliche Reihenfolge an, sondern können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Die übrigen Komponenten der Tinte werden im Weiteren als Bestandteil mit der Kurzbezeichnung B bezeichnet. The steps a) and b) also do not indicate a time sequence, but can be performed in any order. The remaining components of the ink are hereinafter referred to as component with the abbreviation B.
Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz besteht vorzugsweise aus einem polaren Anteil, beispielsweise einer funktionellen Gruppe, und einem unpolaren Anteil, wie zum Beispiel einem Kohlenwasserstoffgerüst, was vorteilhaft zu einer Amphiphilie der Verbindungen führen kann. Dies ist aber keine zwingende Voraussetzung. Flüchtige, oberflächenaktive Substanzen im Sinne der Erfindung sind z. B. definiert als: The volatile surfactant preferably consists of a polar moiety, such as a functional group, and a non-polar moiety, such as a hydrocarbon backbone, which may advantageously result in amphiphilic compounds. But this is not a mandatory requirement. Volatile surfactants in the context of the invention are, for. B. defined as:
- Verbindungen mit einer Summenformel, die zwischen 4 und 13 Kohlenstoffatome enthalten; und/oder  - compounds with a molecular formula containing between 4 and 13 carbon atoms; and or
- die einen Verteilungskoeffizienten zwischen Oktanol und Wasser logP (auf der Basis von 10) zwischen 1 ,5 bis 4 aufweisen; und/oder  having a partition coefficient between octanol and water logP (based on 10) between 1.5 to 4; and or
- die einen Sättigungsdampfdruck von mindestens 3 [im Hg bei 25°C (entspricht ca. 0,4 Pa) haben; und/oder  - have a saturation vapor pressure of at least 3 [in Hg at 25 ° C (corresponds to about 0.4 Pa); and or
- die eine der folgenden chemischen Funktionalitäten aufweisen: i. Ether mit der Summenformel R1OR2;  - have one of the following chemical functionalities: i. Ethers with the empirical formula R1OR2;
ii. Aldehyd oder Nitril mit der Summenformel R1X, mit X=CHO (Formyl-) oder X=CN (Nitrilgruppe);  ii. Aldehyde or nitrile with the empirical formula R1X, with X = CHO (formyl) or X = CN (nitrile group);
iii. Alkohol oder Phenol mit der Summenformel R1OH; oder  iii. Alcohol or phenol with the empirical formula R1OH; or
iv. Keton mit der Summenformel R^ORa  iv. Ketone with the molecular formula R ^ ORa
v. Ester mit der Summenformel R1CO2R2  v. Esters with the empirical formula R1CO2R2
vi. oder die zu einer chemischen Stoffklasse von zyklischen oder linearen Terpenen bzw. Aromaten gehören;  vi. or belonging to a chemical class of cyclic or linear terpenes or aromatics;
Wobei R1 und R2 jeweils beliebig substituierte, verzweigte, zyklische oder lineare, auch untereinander verbundene Alkyl- Aryl- Aralkyl- und Alkarylreste darstellen können. Wherein R1 and R2 can in each case represent any desired substituted, branched, cyclic or linear, also interconnected alkyl-aryl-aralkyl and alkaryl radicals.
Insbesondere können flüchtige, oberflächenaktive Substanzen aus der breiten Palette von kommerziell verfügbaren Duftstoffen gewählt werden. In particular, volatile surfactants can be selected from the wide range of commercially available fragrances.
Eine Liste von potentiell geeigneten Alkoholen, Ketonen, Aldehyden, Estern, Ethern, Nitriten, und Alkenen wie z. B. Terpenen kann der Fachman der Veröffentlichung "Perfume and Flavor Chemicals", Vols. I und II; Steffen Arctander Allured Pub. Co. (1994) und "Perfumes: Art, Science and Technology"; Muller, P. M. and Lamparsky, D. , Blaclde Academic and Professional (1994), entnehmen. Zu den möglichen flüchtigen, oberflächenaktiven Substanzen gehören auch sogenannte hydrotrophische Amphiphile und Solvo-Tenside (Solvo-Surfactants) mit flüchtigen Eigenschaften, wie z. B. aus Lunkenheimer et al. bekannt ist (Dowanol DPnB in water as an example of a solvo-surfactant System: adsorption and foam properties, 2004. Progr Colloid Polym Sei 126: 14-20). A list of potentially suitable alcohols, ketones, aldehydes, esters, ethers, nitrites, and alkenes such as. For example, terpenes can be found in the art of the publication "Perfume and Flavor Chemicals", Vols. I and II; Steffen Arctander Allured Pub. Co. (1994) and "Perfumes: Art, Science and Technology"; Muller, PM and Lamparsky, D., Blaclde Academic and Professional (1994). The possible volatile surface-active substances also include so-called hydrotrophic amphiphiles and Solvo surfactants (Solvo surfactants) with volatile properties, such as. From Lunkenheimer et al. (Dowanol DPnB in water as an example of a solvov surfactant system: adsorption and foam properties, 2004. Progr. Colloid Polym. Sci 126: 14-20).
Zu weiteren flüchtigen, oberflächenaktiven Substanzen werden die in der Veröffentlichungsschrift US 2009/0137450 A1 genannten chemischen Substanzen gezählt, siehe dort die Tabellen 1 und 2. Other volatile surface-active substances include the chemical substances mentioned in the publication US 2009/0137450 A1, see Tables 1 and 2 there.
Die in den drei oben genannten Zitaten genannten flüchtigen, oberflächenaktiven Substanzen werden durch Inkorporation in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen. Die oberflächenaktive Substanz kann in erster Näherung aus Substanzen mit einem Molekulargewicht Mn zwischen 70 bis 300 ausgewählt werden. Auch Butanol ist danach eine flüchtige, oberflächenaktive Substanz im Sinne der Erfindung. Als oberflächenaktive Substanz kommen grundsätzlich aber alle Substanzen in Frage, die flüchtig sind und somit aus der Mischung während des Flugs bzw. nach dem Druck wieder verdampfen. The volatile surface-active substances mentioned in the three abovementioned citations are incorporated by incorporation in the present patent application. The surface-active substance can be selected to a first approximation from substances having a molecular weight Mn between 70 and 300. Butanol is then a volatile, surface-active substance in the context of the invention. In principle, however, all substances which are volatile and thus evaporate again from the mixture during the flight or after the pressure are suitable as the surface-active substance.
Mit einem wässrigen Lösungsmittel als eine der Komponenten nach dem Schritt b) ist zunächst Wasser selbst ohne weitere Bestandteile umfasst. Wasser ist dann Bestandteil der Komponente B. With an aqueous solvent as one of the components after step b), water is first included without further constituents. Water is then part of component B.
Der Schritt b) kann aber auch die Wahl eines im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Lösungsmittels vorsehen. Im Wesentlichen bedeutet, dass dem wässrigen Lösungsmittel weitere Zusatzstoffe für eine Inkjet Tinte, wie z. B. Pigmente, oder andere farbgebende oder die Leitfähigkeit der gedruckten Strukturen beeinflussende Aufschlagstoffe beigefügt sein können, wie oben angegeben. Es können dann beispielweise im Wasser Goldpartikel, Silberpartikel oder Rußpartikel oder Graphenpartikel oder Graphitpartikel suspendiert vorliegen. Hierauf ist die Auswahl des Schritt b) noch nicht beschränkt. Es können im Wasser z. B. auch andere Metall-Nanopartikel, keramische Nanopartikel, Sole, Gele, Polymere, Biomoleküle, Pigmente, anorganische und organische Substanzen sowie Verdickungsmittel suspendiert vorliegen. However, step b) may also provide for the choice of a substantially water-based solvent. Essentially means that the aqueous solvent further additives for an inkjet ink, such. As pigments, or other coloring or the conductivity of the printed structures influencing impact substances may be attached, as indicated above. For example, gold particles, silver particles or soot particles or graphene particles or graphite particles can then be suspended in the water. On this the selection of step b) is not yet limited. It can in the water z. Also other metal nanoparticles, ceramic nanoparticles, sols, gels, polymers, biomolecules, pigments, inorganic and organic substances and thickeners are suspended.
Zu den Verdickungsmitteln gehören im erfindungsgemäßen Sinne grundsätzlich alle Substanzen, die mit Wasser mischbar sind und eine höhere Viskosität als das wäss- rige Lösungsmittel aufweisen und somit die Viskosität der Tinte nach Mischen mit Wasser erhöhen im Vergleich zum wässrigen Lösungsmittel allein. The thickeners in the context of the invention basically include all substances that are miscible with water and have a higher viscosity than the aqueous solvent and thus increase the viscosity of the ink after mixing with water compared to the aqueous solvent alone.
Das Mischen der beiden Substanzen A und B erfolgt im Labor z. B. durch dem Fachmann zur Verfügung stehenden Maßnahmen und Standardvorrichtungen, z. B. mit einem Vortex, Ultraschallgerät, Magnet- bzw. KPG-Rührer oder sonstige Misch- Verfahren nach dem Stand der Technik. The mixing of the two substances A and B takes place in the laboratory z. B. by the skilled person available measures and standard devices, eg. B. with a vortex, ultrasonic device, magnetic or KPG stirrer or other mixing method according to the prior art.
Es sollte darauf geachtet werden, dass durch das Mischen der beiden Substanzen a) und b) und gemäß des Schritts c) eine Viskosität von etwa 10 bis 15 cP bei 25°C erreicht wird. Care should be taken that a viscosity of about 10 to 15 cP at 25 ° C is achieved by mixing the two substances a) and b) and according to step c).
Dann weist die Tinte vorteilhaft eine Viskosität auf, bei der sie besonders gut aus der Düse eines Tintenstrahldruckkopfs in Tropfenform gut gedruckt werden kann. Then, the ink advantageously has a viscosity at which it can be well printed well from the nozzle of an ink jet print head in drop form.
Ein Fachmann kennt die Viskosität von Wasser aus dem Stand der Technik, sie beträgt etwa 0,9 cP bei 25°C. Der Fachmann kennt im Regelfall auch die Viskosität gängiger Verdickungsmittel für Tinten. Der Fachmann kann dann anhand seines Fachwissens unter Berücksichtigung der Volumina und Reinheitsgrade etwa ab- schätzen, welche Viskosität die Tinte nach dem Schritt c) aufweisen wird. Der Fachmann kann außerdem anhand einschlägiger Tabellenwerke nachschlagen, welche Viskosität bei bestimmten Volumina und Reinheitsgraden der Bestandteile durch die Mischung nach c) etwa erzielt werden kann. One skilled in the art knows the viscosity of prior art water, it is about 0.9 cP at 25 ° C. As a rule, the person skilled in the art also knows the viscosity of conventional thickeners for inks. The person skilled in the art can then estimate on the basis of his specialist knowledge, taking into account the volumes and degrees of purity, about what viscosity the ink will have after step c). The person skilled in the art can also use relevant tables to look up the viscosity which can be achieved for certain volumes and degrees of purity of the constituents by the mixture according to c).
Gemäß des Schritts c) wird die Mischung für die Inkjet Tinte hergestellt. According to step c), the mixture for the inkjet ink is prepared.
Die flüchtige, oberflächenaktive Substanz kann in einem Gewichtsverhältnis von 10~2- 5 Gew.-% in der Tinte eingesetzt werden. Vor der Zugabe der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz kann die Viskosität und/oder die Oberflächenspannung der Tinte mit einem Blasendrucktensiometer gemessen werden. Hierdurch erhält der Fachmann einen Hinweis darauf, welche Menge flüchtige oberflächenaktive Substanz zur Tinte zugegeben werden muss. The volatile surfactant may be used in a weight ratio of 10 ~ 2 - 5 wt% in the ink. Prior to the addition of the volatile surfactant, the viscosity and / or surface tension of the ink can be measured with a bubble pressure tensiometer. This gives the skilled person an indication of the amount of volatile surface-active substance to be added to the ink.
In erfindungsgemäßer Tinte wird vorteilhaft eine niedrigere Konzentration eines Ten- sids als nach dem Stand der Technik in dem gedruckten Material bei gleicher dynamischer Wirkung ermöglicht, gegebenenfalls enthält die Tinte kein Tensid. In the ink according to the invention, advantageously, a lower concentration of a surfactant than in the prior art is made possible in the printed material with the same dynamic effect; if appropriate, the ink contains no surfactant.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, einen Anteil von etwa 50% bis zu 100% des Tensids nach dem Stand der Technik durch die flüchtige, oberflächenaktive Substanz zu ersetzen. The process according to the invention proposes to replace a proportion of about 50% to 100% of the surfactant according to the prior art by the volatile, surface-active substance.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird als oberflächenaktive Substanz ein flüchti- ges Amphiphil gewählt.  In one embodiment of the invention, a volatile amphiphile is chosen as the surface-active substance.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird Butoxy- benzen und/oder Linalool und/oder Benzylacetat und/oder (3Z)-3-Hexenylacetat als flüchtige oberflächenaktive Substanz gewählt. In a further particularly advantageous embodiment of the invention, butoxybenzene and / or linalool and / or benzyl acetate and / or (3Z) -3-hexenyl acetate is selected as the volatile surface-active substance.
Diese Substanzen sind ungiftig im Falle Linalool und Benzylacetat, und sie weisen eine ausreichende Flüchtigkeit im oben genannten Sinne auf. Diese Substanzen weisen auch den notwendigen Wert von dynamischer Oberflächenspannung in wäss- riger Lösung auf (siehe Figur 5). These substances are non-toxic in the case of linalool and benzyl acetate, and they have sufficient volatility in the above sense. These substances also have the necessary value of dynamic surface tension in aqueous solution (see FIG. 5).
Die auf diese Weise hergestellte Tinte löst die Aufgabe der Erfindung und führt im Druckbild zu einer verbesserten Auflösung. The ink prepared in this way achieves the object of the invention and leads to improved resolution in the printed image.
Eine erfindungsgemäße Tinte enthält die flüchtige oberflächenaktive Substanz. Die Tinte weist vorteilhaft eine Viskosität von etwa 10-15 cp bei Raumtemperatur (25 °C) auf. Die Tinte weist unmittelbar nach Schritt c) eine statische Oberflächenspannung zwischen 20-40 mN*m"1 auf. Die Tinte weist danach einen messbaren Anstieg der statischen Oberflächenspannung in einem Zeitraum von 3 Minuten um mindestens 3 mN*m"1 auf. An ink of the invention contains the volatile surfactant. The ink advantageously has a viscosity of about 10-15 cp at room temperature (25 ° C). Immediately after step c), the ink has a static surface tension between 20-40 mN * m -1 , and thereafter the ink has a measurable increase in static surface tension of at least 3 mN * m -1 over a period of 3 minutes.
Die Tinte weist eine dynamische Oberflächenspannung von etwa 50±10 mN/m bei einem Oberflächenalter von etwa 10 - 50 ms auf. The ink has a dynamic surface tension of about 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms.
Eine erfindungsgemäße Tinte wird nach ihrer Herstellung verpackt und gasdicht abgefüllt. An ink according to the invention is packaged after its preparation and filled gas-tight.
Ausführunqsbeispiele EXEMPLARY EMBODIMENTS
Im Weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und der beige- fügten Figuren näher erläutert, ohne dass es hierdurch zu einer Beschränkung der Erfindung kommen soll.  In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments and the accompanying figures, without this being intended to limit the invention.
Messungen zur statischen Oberflächenspannung wurden durch die Pendant Drop Methode oder durch die Wilhelmi Plattenmethode durchgeführt. Alle Messungen fanden unter normalen Bedingungen, also bei den angegebenen Temperaturen gegen Luft bei ca. 1013,25 hPa statt. Static surface tension measurements were made by the Pendant Drop method or the Wilhelmi plate method. All measurements took place under normal conditions, ie at the indicated temperatures against air at about 1013.25 hPa.
Der Pendant Drop ist der an einer Kanüle hängende Tropfen in einer umgebenden, flüssigen oder gasförmigen Phase, dessen Form aus dem Verhältnis zwischen Ober- flächenspannung bzw. Grenzflächenspannung und Schwerkraft resultiert. Bei derThe pendant drop is the drop hanging from a cannula in a surrounding, liquid or gaseous phase whose shape results from the relationship between surface tension or surface tension and gravity. In the
Pendant-Drop-Methode wird aus dem Schattenbild eines hängenden Tropfens mittels Tropfenkonturanalyse die Oberflächenspannung oder Grenzflächenspannung berechnet. Aus der Grenzflächenspannung zwischen innerer und äußerer Phase resultiert ein erhöhter Druck im Tropfeninneren. Der Zusammenhang zwischen der Druck- differenz Δρ, den Krümmungsradien der Oberfläche n und r2 und der Grenzflächenspannung wird durch die Young-Laplace Gleichung beschrieben: Pendant-drop method is calculated from the silhouette of a hanging drop by means of drop contour analysis, the surface tension or interfacial tension. From the interfacial tension between inner and outer phase results in an increased pressure inside the drop. The relationship between the pressure difference Δρ, the radii of curvature of the surface n and r 2 and the interfacial tension is described by the Young-Laplace equation:
Δρ- ΟΔρ- Ο
Figure imgf000014_0001
Unter Schwerkrafteinfluss wird der hängende Tropfen deformiert, weil aufgrund der Gewichtskraft ein hydrostatischer Druck im Inneren des Tropfens erzeugt wird, der Einfluss auf die Hauptkrümmungsradien η und r2 nimmt (Figur 1 , Stand der Technik). Da der hydrostatische Druck höhenabhängig ist, ändert sich auch die Krümmung der Tropfengrenzfläche in vertikaler Richtung. Dadurch entsteht die charakteristische „Birnenform" eines hängenden Tropfens.
Figure imgf000014_0001
Under the influence of gravity, the hanging drop is deformed because, due to the weight force, a hydrostatic pressure is generated inside the drop, which influences the main curvature radii η and r 2 (FIG. 1, prior art). Since the hydrostatic pressure is height-dependent, the curvature of the droplet interface also changes in the vertical direction. This creates the characteristic "pear shape" of a hanging drop.
Der Grad der Abweichung von der Kugelform gibt das Verhältnis zwischen der Ge- wichtskraft des Tropfens und dessen Oberflächenspannung wieder. Bei bekannter Dichtedifferenz zwischen den Phasen kann die Oberflächenspannung aus der Tropfenform berechnet werden. Die Form ist dabei nicht frei skalierbar; vielmehr gehen die realen Abmessungen des Tropfens in die Berechnung ein. Bei einer Messung wird zunächst der Abbildungsmaßstab des Videobildes erfasst, um die realen Tropfendimensionen zugänglich zu machen. Die Tropfenkontur wird dann aus dem Videobild des dosierten Tropfens per Graustufenanalyse ermittelt. Anschließend wird in einem numerischen Verfahren ein mit B bezeichneter Formparameter variiert, bis die berechnete Tropfenkontur mit der tatsächlichen überein- stimmt. Aus der Dichtedifferenz Δρ und dem angepassten B-Parameter wird die Grenzflächenspannung berechnet. The degree of deviation from the spherical shape reflects the relationship between the weight of the drop and its surface tension. If the density difference between the phases is known, the surface tension can be calculated from the drop shape. The shape is not freely scalable; rather, the real dimensions of the drop are included in the calculation. During a measurement, the image scale of the video image is first acquired in order to make the real drop dimensions accessible. The drop contour is then determined from the video image of the dosed drop by gray scale analysis. Subsequently, in a numerical method, a shape parameter designated B is varied until the calculated drop contour coincides with the actual one. From the density difference Δρ and the adjusted B parameter, the interfacial tension is calculated.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 : Pendant Drop-Verfahren nach dem Stand der Technik.  Figure 1: Pendant Drop method according to the prior art.
Figur 2: Wirkungsprinzip des flüchtigen, amphiphilen Additivs als oberflächenaktiver Substanz. Figure 2: Principle of the volatile, amphiphilic additive as a surface-active substance.
Figur 3: Optische Mikroskopiebilder der gedruckten Inkjet Tropfen auf einem PEN FIG. 3: Optical microscopy images of the printed inkjet drops on a PEN
Substrat für eine Tinte, bestehend aus Wasser und Ethylenglykol ohne oberflächenaktive Additive (oben), mit einem konventionellen Tensid Perfluoroct- ansäure (mittig) und mit einem flüchtigen erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Additiv (Hier Linalool unten). Figur 4: Pendant Drop Messung der Zunahme der statischen Oberflächenspannung der Tinte als Nachweis für die Flüchtigkeit der flüchtigen oberflächenaktiven Substanz. Substrate for an ink consisting of water and ethylene glycol without surface-active additives (top), with a conventional surfactant perfluorooctic acid (in the middle) and with a volatile surface-active additive according to the invention (here linalool below). Figure 4: Pendant Drop Measurement of the increase in the static surface tension of the ink as evidence of the volatility of the volatile surfactant.
Figur 5: Oberflächenspannung von Linalool als einer flüchtigen Substanz in Wasser. Figur 6: Oberflächenspannung von DX4005N Tensid, Linalool sowie deren Mischung in Wasser.  Figure 5: Surface tension of linalool as a volatile substance in water. Figure 6: Surface tension of DX4005N surfactant, linalool and their mixture in water.
Figur 7: Oberflächenspannung einer Kohlenstoff-Tinte (Kohlenstoffruß PL6) mit Tensid, mit Linalool sowie mit einer Mischung derselben.  Figure 7: Surface tension of a carbon ink (carbon black PL6) with surfactant, with linalool and with a mixture thereof.
Das Wirkungsprinzip der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz während des Druckvorgangs ist in der Figur 2 dargestellt. In Figur 2 bedeuten: The mode of action of the volatile, surface-active substance during the printing process is shown in FIG. In FIG. 2,
1 Piezoelektrischer Signalgeber  1 piezoelectric signal transmitter
2 Flüchtige, oberflächenaktive Substanz, hier amphiphile flüchtige Substanz, z.  2 volatile, surface-active substance, here amphiphilic volatile substance, eg.
B. Duftstoffmolekül mit a) hydrophiler Kopfgruppe und b) hydrophober Gruppe B. perfume molecule with a) hydrophilic head group and b) hydrophobic group
3 Tintenreservoir im Druckkopf 3 Ink reservoir in the printhead
4 Düse  4 nozzle
5 Tintentropfen  5 drops of ink
6 Substrat  6 substrate
7 Druckbild  7 print image
Es erfolgt eine ausreichende Benetzung der Düse ohne Einfluss auf die Benetzung des Substrats. Nach dem Druck auf das Substrat bzw. auch schon während des Druckvorgangs verdampft die flüchtige oberflächenaktive Substanz. There is sufficient wetting of the nozzle without affecting the wetting of the substrate. After printing on the substrate or even during the printing process, the volatile surface-active substance evaporates.
Nach der Zubereitung einer Tinte durch Zugabe von Wasser zum Verdickungsmittel Ethylenglykol (molares Verhältnis von Ethylenglykol XEG=0,54) und Karbonruß als Aktivkomponente bei Raumtemperatur, wurde die Viskosität (η) und die statische und dynamische Oberflächenspannung (γ) der Tinte gemessen. After preparing an ink by adding water to the thickener ethylene glycol (molar ratio of ethylene glycol XEG = 0.54) and carbon black as the active component at room temperature, the viscosity (η) and the static and dynamic surface tension (γ) of the ink were measured.
Die Viskosität wurde mit Hilfe eines Brookfield LVDV3T Viskosimeters ermittelt, wobei die Oberflächenspannung mittels der Plattenmethode nach Wilhelmy mit einem Kino Surface Tensiometer Model A3 gemessen wurde. Bei dieser Methode wurde die Oberflächenspannung eines monomolekularen Filmes an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit und der Luft mittels einer analytischen Waage gemessen. So wurde die Kraft bestimmt, die notwendig ist, um die Platte in derselben Position zu halten. The viscosity was determined using a Brookfield LVDV3T viscometer, the surface tension being measured by the Wilhelmy plate method using a Kino Surface Tensiometer Model A3. In this method, the surface tension of a monomolecular film at the interface between a liquid and the air measured by means of an analytical balance. This determines the force necessary to hold the plate in the same position.
Die Oberflächenspannung einer Tinte wird hierbei bestimmt, bevor Linalool zur Ver- ringerung der Oberflächenspannung hinzugegeben wird. Die statische Oberflächenspannung der Tinte ohne Additive ist 57,7 mN*m"1. Die Oberflächenspannung in der Tinte, die für den Druck benötigt wird, wurde empirisch für die gegebene Tinte bestimmt und liegt nach der Zugabe der Additive zwischen 20 und 40 mN*m"1. Die gewünschte statische Oberflächenspannung wurde durch Zugabe einer oberflächen- aktiven Substanz eingestellt und dann mit der Wilhelmy Plattenmethode erneut kontrolliert. The surface tension of an ink is determined in this case before linalool is added to reduce the surface tension. The static surface tension of the ink without additives is 57.7 mN * m -1 . The surface tension in the ink needed for printing was determined empirically for the given ink and is between 20 and 40 mN * after the addition of the additives. m "1 . The desired static surface tension was adjusted by addition of a surfactant and then re-controlled by the Wilhelmy plate method.
Durch die Zugabe von 5,5 μΙ (bis wt% von 4,72· 10"2%) der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz Linalool bis über die Sättigung hinaus, nach IUPAC 3,7-Dimethyl-1 ,6- octadien-3-ol, erworben bei Sigma Aldrich zu 10,0 g zu der Tinte bei 20°C wird die statische Oberflächenspannung von 57,7 auf 26,2 mN*m"1 herabgesenkt, wodurch ein Jetting der Tinte, bei der vorab kein bzw. nur eingeschränkt Jetting möglich war, nunmehr ermöglicht wird. Die zeitabhängige statische Oberflächenspannung der Tinte steigt um etwa 10 mN*m"1 in drei Minuten. Die dynamische Oberflächenspan- nung liegt im Bereich 55 ±5 mN/m bei einem Oberflächenalter von 50 ms hier dargestellt am Beispiel von 6,9 g * Γ1 Benzylacetat bzw. gesättigter Benzylacetatlösung in Wasser. Für Linalool werden entsprechende Werte erzielt. By the addition of 5.5 μΙ (to wt% of 4.72 x 10 "2%) of the volatile surfactant linalool to above the saturation addition, according to IUPAC 3,7-dimethyl-1, 6- octadiene-3- ol, purchased from Sigma Aldrich at 10.0 g to the ink at 20 ° C, the static surface tension is lowered from 57.7 to 26.2 mN * m- 1 , causing jetting of the ink, none or no limited jetting was possible, is now possible. The time-dependent static surface tension of the ink increases by about 10 mN * m "1 in three minutes, the dynamic surface tension is in the range of 55 ± 5 mN / m with a surface age of 50 ms shown here by the example of 6.9 g * Γ 1 benzyl acetate or saturated benzyl acetate solution in water For Linalool corresponding values are achieved.
Das gleiche Experiment wurde mit einem kommerziell verfügbaren oberflächenakti- ven Additiv auf der Basis eines perfluorierten Tensids durchgeführt, indem die Oberflächenspannung der Tinte nach der Zugabe von 300 μΙ (bis wt% von 2,9-10^%) einer wässrigen DX4000 (erworben bei Dynax) 0, 1 wt% Lösung gemessen wird. Dabei wird die Oberflächenspannung von 57,7 auf 33, 1 mN*m"1 herabgesenkt. Es wurden Mikroskopiebilder von 10 mal 10 Inkjet-Tropfen auf einem flexiblen Substrat aus Polyethylennaphthalat (PEN) aufgenommen. Die Strukturen wurden mit einem Unijet OJ300 Inkjet Drucker gemacht, welcher mit der„OmniJet300 DMCDPN" Software bedient wird. Beim Drucken der Tropfen wurde die gleiche Wellenform mit einer elektrischen Spannung von 20 V, Verweilzeit (dwell-time) von 10 ps, Aufstiegs- (ri- sing) und Abfallszeit (falling time) für alle Tinten verwendet. The same experiment was carried out with a commercially available perfluorinated surfactant-based additive by measuring the surface tension of the ink after the addition of 300 μΙ (to wt% of 2.9-10%) of an aqueous DX4000 (purchased at Dynax) 0, 1 wt% solution is measured. The surface tension is reduced from 57.7 to 33.1 mN * m "1. Microscopy images of 10 by 10 inkjet drops were taken on a flexible substrate made of polyethylene naphthalate (PEN) and the structures were made with a Unijet OJ300 inkjet printer , which is operated with the "OmniJet300 DMCDPN" software. When printing the drops was the same waveform with a voltage of 20 V, dwell time of 10 ps, rise time and falling time for all inks.
Die optischen Bilder wurden direkt nach dem Drucken mit einem Carl Zeiss Ag Mik- roskop untersucht und mittels einer AxioCamMR5 Kamera aufgenommen. Durch das Messen der mittleren Tropfengröße (x) nach dem Drucken kann man feststellen, ob die oberflächenaktiven flüchtigen Additive verdampfen bzw. in der Tinte nach dem Landen der Tropfen auf dem Substrat verbleiben, indem man die Tropfengröße mit einem flüchtigen, oberflächenaktiven Additiv (Figur 3, unten, γ=26,2 mN/m), mit ei- nem konventionellen Tensid (Figur 3, mittig, γ=33, 1 mN/m) und ohne oberflächenaktive Additive (Figur 3, oben, γ=57,7 mN/m) miteinander vergleicht. The optical images were examined directly after printing with a Carl Zeiss Ag Microscope and recorded using an AxioCamMR5 camera. By measuring the average droplet size (x) after printing, it can be determined whether the surface-active volatile additives evaporate or remain in the ink after landing the droplets on the substrate, by adding the droplet size with a volatile, surface-active additive (Figure 3 , bottom, γ = 26.2 mN / m), with a conventional surfactant (FIG. 3, in the middle, γ = 33, 1 mN / m) and without surface-active additives (FIG. 3, top, γ = 57.7 mN / m) compares with each other.
Da das konventionelle Tensid an der Grenzfläche zwischen dem Tintentropfen und dem Substrat bleibt, wird die Benetzung zwischen den beiden Phasen stärker, und dementsprechend ist die mittlere Tropfengröße deutlich größer (x = 69 μτη) als bei der Tinte ohne jegliche oberflächenaktiven Additive (x = 37 μτη). Wenn man das Druckbild der Tinte mit dem Linalool heranzieht, stellt man fest, dass die mittlere Tropfengröße bei x = 45 μτη liegt, was näher an dem Wert ohne Additiv liegt. Dies weist darauf hin, dass die Benetzung zwischen der Tinte und dem Substrat nicht stark ist, was beweist, dass die Oberflächenspannung der Tinte durch das Verdampfen der oberflächenaktiven, flüchtigen Additive gestiegen ist. Since the conventional surfactant remains at the interface between the ink drop and the substrate, the wetting between the two phases becomes stronger, and accordingly, the average drop size is significantly larger (x = 69 μτη) than the ink without any surface active additives (x = 37) μτη). If one uses the print image of the ink with the linalool, one finds that the mean droplet size is x = 45 μτη, which is closer to the value without additive. This indicates that the wetting between the ink and the substrate is not strong, proving that the surface tension of the ink has increased due to the evaporation of the surface-active, volatile additives.
Figur 4 zeigt die Messung der statischen Oberflächenspannung nach Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Pending Drop Methode. Als flüchtige ober- flächenaktive Substanz wurde Linalool gewählt. Die wässrige Lösung war mit Linalool gesättigt. Die Messung fand bei Raumtemperatur gegen Luft statt. Der Ausgangswert stieg bei den oben genannten Bestandteilen zügig von 40 mN*m"1 auf mehr als 50 mN*m"1 nach 5 min. Dies beweist, dass Linalool eine Flüchtigkeit aufweist, wie sie im Sinne der Erfindung gefordert ist. FIG. 4 shows the measurement of the static surface tension after step e) of the method according to the invention with the pending drop method. Linalool was chosen as the volatile surface-active substance. The aqueous solution was saturated with linalool. The measurement took place at room temperature against air. The initial value of the abovementioned constituents increased rapidly from 40 mN * m "1 to more than 50 mN * m " 1 after 5 min. This proves that linalool has a volatility as required for the purposes of the invention.
Grundsätzlich können die statische und/oder dynamische Oberflächenspannung und/oder eine Viskositätsbestimmung also vor und/oder nach der Zugabe der flüchti- gen oberflächenaktiven Substanz zu den übrigen Komponenten der Tinte bestimmt werden. In principle, the static and / or dynamic surface tension and / or a viscosity determination can therefore be determined before and / or after the addition of the volatile gene surfactant to the other components of the ink are determined.
In Figur 5 sind Messungen der dynamischen Oberflächenspannung bei 25 °C von verschiedenen Konzentrationen von Linalool [6] als einer erfindungsgemäßen flüchtigen Substanz in Wasser mit der Zeit dargestellt. In der dazugehörigen Tabelle sind die Messwerte jeweils bei 45 Millisekunden und bei 20 Sekunden aufgelistet. Gut erkennbar ist die nahezu sofortige Absenkung der Oberflächenspannung durch die flüchtige Substanz. In solchen Vorversuchen kann die notwendige Konzentration an Linalool in der Tinte ermittelt werden, die der Bedingung:„dynamische Oberflächenspannung nach Schritt d) auf etwa 50 ± 10 mN/m bei einem Oberflächenalter von etwa 10 - 50 ms" erfüllt. Hier wäre demnach eine Konzentration an Linalool im Bereich von 0,41 bis 0,80 g/L auszuwählen. FIG. 5 shows measurements of the dynamic surface tension at 25 ° C. of various concentrations of linalool [6] as a volatile substance in water according to the invention over time. In the corresponding table, the measured values are listed at 45 milliseconds and 20 seconds respectively. Clearly recognizable is the almost instantaneous lowering of the surface tension by the volatile substance. In such preliminary experiments, the necessary concentration of linalool in the ink can be determined which satisfies the condition: "dynamic surface tension after step d) to about 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms" Select concentration of linalool in the range of 0.41 to 0.80 g / L.
Tabelle 1 zu Figur 5: Table 1 to FIG. 5:
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
In Figur 6 sind ebenfalls Messungen der dynamischen Oberflächenspannung von wässrigen Lösungen bei Raumtemperatur mit der Zeit dargestellt. 1 = nur mit Lina- lool, 2,3 = mit unterschiedlichen Konzentrationen an Tensid [3], 4 = mit einer Mischung aus Tensid und Linalool dargestellt. In der dazugehörigen Tabelle sind die Messwerte jeweils bei 45 Millisekunden, bei 20 Sekunden und teilweise bei 50 Sekunden aufgelistet. Tabelle 2 zu Figur 6: FIG. 6 likewise shows measurements of the dynamic surface tension of aqueous solutions at room temperature over time. 1 = only with linalool, 2,3 = with different concentrations of surfactant [3], 4 = with a mixture of surfactant and linalool. In the corresponding table, the measured values are listed at 45 milliseconds, at 20 seconds and sometimes at 50 seconds. Table 2 to FIG. 6:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Während die Zugabe der flüchtigen Substanz (Kurve 1) eine nahezu sofortige deutliche Absenkung der Oberflächenspannung bewirkt, die dann aber auf einem relativ hohen Niveau verbleibt, wirkt die Absenkung der Tenside zwar erst mit der Zeit, dafür dann aber umso effektiver. Eine geeignete Mischung von Tensid und flüchtiger Substanz zeigt vorteilhaft eine positive Synergie: eine rasche Absenkung auf unter 60 mN/m bereits nach 45 Millisekunden und dann langfristig eine Absenkung der Oberflächenspannung auf unter 20 mN/m bei 50 Sekunden. While the addition of the volatile substance (curve 1) causes an almost instantaneous significant lowering of the surface tension, which then remains at a relatively high level, the lowering of the surfactants only works over time, but then more effectively. A suitable mixture of surfactant and volatile substance advantageously shows a positive synergy: a rapid reduction to below 60 mN / m already after 45 milliseconds and then a long-term lowering of the surface tension to below 20 mN / m at 50 seconds.
Figur 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Oberflächenspannung einer Kohlenstoff-Tinte Luft bei einer Temperatur von 22 ±1°C. Figure 7 shows the time course of the surface tension of a carbon ink air at a temperature of 22 ± 1 ° C.
Tabelle 3 zu Figur 7: Table 3 to FIG. 7:
Nummer der Oberflächenspannung,Number of surface tension,
Kurve in Tinte = [mN/m] Curve in ink = [mN / m]
Figur 7 Kohlenstoff ruß PL6 (Orion Carbon) 45 ms 20 s  Figure 7 carbon black PL6 (Orion Carbon) 45 ms 20 s
(95 Gew.-%) - DISPERBYK-148 (5  (95% by weight) - DISPERBYK-148 (5
Gew.-%)  Wt .-%)
1 Milli-Q Wasser - 40 Gew.-%; 52,7 41 ,3  1 milli-Q water - 40 wt%; 52.7 41, 3
Propylen Glycol - 26,5 Gew.-%; Propylene glycol - 26.5% by weight;
DISPERBYK-184 - 15,5 Gew.-%; DISPERBYK-184 - 15.5% by weight;
Dimethylaminoethanol (DMEA) - 2Gew.-% Dimethylaminoethanol (DMEA) - 2% by weight
Kohlenstoffruß PL6 (Orion Carbons) - 16 Gew.-% Carbon black PL6 (Orion Carbons) - 16% by weight
2 Tinte (1) 45,5 37,1  2 inks (1) 45.5 37.1
Linalool - 0,2 Gew.-% Linalool - 0.2% by weight
3* Tinte (1) 48,0 17,5 3 * ink (1) 48.0 17.5
Tensid DX4050N - 0,1 Gew. % Surfactant DX4050N - 0.1% by weight
4* Tinte (1 ) 39,0 25,0  4 * ink (1) 39.0 25.0
Tensid DX4050N - 0,06 Gew. % Linalool - 0,1 Gew.-% Surfactant DX4050N - 0.06 wt% linalool - 0.1 wt%
Tabelle 4: Weitere Ausführungsbeispiele Table 4: Further embodiments
Figure imgf000022_0001
η = Viskosität; FOS = flüchtige oberflächenaktive Substanz; ps = Sättigungsdampf- druck; OS = statische Oberflächenspannung; FG = Funktionelle Gruppe
Figure imgf000022_0001
η = viscosity; FOS = volatile surfactant; p s = saturation vapor pressure; OS = static surface tension; FG = functional group
*Die Werte zur dynamischen Oberflächenspannung gemäß Schritt d) fallen in den Bereich * The values for the dynamic surface tension according to step d) fall within the range
50 ± 10 mN/m bei einem Oberflächenalter von etwa 10 - 50 ms. Literaturverzeichnis: 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms. Bibliography:
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[9] http://www.thegoodscentscompany.com/data/rw1226201.html [9] http://www.thegoodscentscompany.com/data/rw1226201.html

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Tinte für den Einsatz in einem Tintenstrahldrucker, umfassend eine flüchtige, oberflächenaktive Substanz, An ink for use in an ink jet printer comprising a volatile surfactant,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Tinte eine dynamische Oberflächenspannung von 50 ± 10 mN/m bei einem Oberflächenalter von etwa 10 - 50 ms aufweist.  that the ink has a dynamic surface tension of 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms.
2. Tinte nach vorherigem Anspruch, 2. Ink according to the preceding claim,
d ie eine statische Oberflächenspannung zwischen 20 - 40 mN*m"1 aufweist. It has a static surface tension between 20 - 40 mN * m "1 .
3. Tinte nach vorherigem Anspruch, 3. Ink according to the preceding claim,
die einen Anstieg der statischen Oberflächenspannung in einem Zeitraum von 3 Minuten um mindestens 3 mN*m"1 aufweist. which has an increase in static surface tension of at least 3 mN * m -1 over a period of 3 minutes.
4. Tinte nach einem der vorherigen vier Ansprüche, 4. Ink according to one of the preceding four claims,
die einen Duftstoff oder ein Amphiphil als flüchtige, oberflächenaktive Substanz enthält.  containing a fragrance or amphiphile as a volatile surfactant.
5. Tinte nach einem der vorherigen fünf Ansprüche, 5. Ink according to one of the preceding five claims,
die eine Viskosität von 10-15 cp bei einer Temperatur von 25 °C aufweist.  which has a viscosity of 10-15 cp at a temperature of 25 ° C.
6. Verfahren zur Herstellung einer Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten: A process for producing an ink according to any one of claims 1 to 5, comprising the steps of:
a) Wahl einer flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz,  a) choice of a volatile, surface-active substance,
b) Wahl der anderen Komponenten der Tinte,  b) choosing the other components of the ink,
c) Mischen der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz nach Schritt a) mit den Komponenten nach Schritt b),  c) mixing the volatile surface-active substance after step a) with the components after step b),
wobei im Vorfeld die Wahl und die ausreichende Menge der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz in der Tinte danach ausgewählt wurden,  with the choice and sufficient amount of the volatile surfactant in the ink having been selected in advance,
- dass die dynamische Oberflächenspannung der Tinte nach Schritt c) im Bereich von 50 ±10 mN/m bei einem Oberflächenalter von etwa 10 - 50 ms liegt und  - that the dynamic surface tension of the ink after step c) is in the range of 50 ± 10 mN / m with a surface age of about 10 - 50 ms and
- dass die statische Oberflächenspannung der Tinte nach Schritt c) innerhalb einer Zeit von 3 Minuten um mindestens 3 mN*m"1 ansteigt. - that the static surface tension of the ink after step c) within a time of 3 minutes by at least 3 mN * m "1 increases.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
vor dem Mischen der flüchtigen, oberflächenaktiven Substanz mit den anderen Komponenten der Tinte die Oberflächenspannung und/oder die Viskosität der Tinte gemessen wird.  before mixing the volatile surfactant with the other components of the ink, the surface tension and / or viscosity of the ink is measured.
8. Verfahren nach vorherigem Anspruch, 8. Method according to the preceding claim,
bei dem eine Duftstoff als flüchtige, oberflächenaktive Substanz eingesetzt wird.  in which a fragrance is used as a volatile, surface-active substance.
9. Verfahren nach vorherigem Anspruch, 9. Method according to the preceding claim,
bei dem ein Amphiphil als flüchtige, oberflächenaktive Substanz eingesetzt wird.  in which an amphiphile is used as a volatile, surface-active substance.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
bei dem der Tinte Wasser und optional ein Verdickungsmittel zugesetzt werden.  in which water and optionally a thickening agent are added to the ink.
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