DE69512365T2 - Wässerige Tintenzusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Wässerige Tintenzusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Classifications
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem und insbesondere auf eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis, die Drucke mit hoher Beständigkeit zur Verfügung stellen kann, und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
- In dem herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem werden Tintentröpfchen ausgestoßen und auf einem Aufzeichnungspapier mittels einer elektrostatischen Saugmethode, einer pneumatischen Tinteneinspeisungsmethode, einer Methode unter Anwendung elektrischer Deformation eines piezoelektrischen Elementes und einer Methode unter Anwendung von durch Hitzeschäumen erzeugtem Druck niedergeschlagen. In diesem Aufzeichnungssystem ist die verwendete Tinte hauptsächlich eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis, enthaltend eine Lösung eines wasserlöslichen Farbstoffes gelöst in Wasser, und darin aufgelöst, ein Feuchthaltemittel, wie ein Glycol, und einen Eindringungsverstärker, wie einen Alkohol oder Pyrrolidon.
- Ein durch die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis unter Verwendung eines wasserlöslichen Farbstoffes bereitgestellter Druck hat den Nachteil, daß bei Kontakt mit Wasser der Farbstoff wegen seiner wasserlöslichen Natur aus der bedruckten Fläche eluiert wird. Weiter heißt es, daß im allgemeinen die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis gegenüber wasserunlöslichen Färbemitteln eine geringere Lichtbeständigkeit hat, da der wasserlösliche Farbstoff eine wasserlösliche Gruppe, wie eine Carboxyl-, Sulfon- oder Amingruppe hat.
- Um diese Probleme zu lösen, sind im Stand der Technik zahlreiche Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis und Verfahren zu deren Herstellung vorgeschlagen wor den. Zum Beispiel offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 59970/1982, 5337211986 und 162773/1988 eine Tintenzusammensetzung unter Verwendung eines Farbstoffs, der in Wasser unlöslich, jedoch in einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel löslich ist.
- Weiter wird in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4665/1984 eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis unter Verwendung eines Dispersionsfarbstoffs vorgeschlagen, und die japanische Offenlegungsschrift Nr. 147859/1981 schlägt eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis mit einem darin dispergierten wasserunlöslichen Pigment vor.
- Diese Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis sind jedoch noch verbesserungsfähig. Insbesondere ist die Verwendung eines in Wasser praktisch unlöslichen oder gering löslichen Färbemittels zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit des Drucks geeignet, das Verstopfen einer Düse in einem Aufzeichnungskopf zu verursachen. Als Grund für das Auftreten dieses unvorteilhaften Phänomens wird angenommen, daß es für ein in Wasser praktisch unlösliches oder kaum lösliches Färbemittel nicht einfach ist, in stabiler Weise in einer Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis zu existieren und daß das gering lösliche Färbemittel an der Vorderseite der Düse in dem Aufzeichnungskopf ausfällt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis zur Verfügung zu stellen, die einen Druck mit besserer Wasserbeständigkeit ergeben kann, in stabiler Weise ein in Wasser praktisch unlösliches oder kaum lösliches Lösungsmittel enthält und weniger dazu neigt, das Verstopfen eines Aufzeichnungskopfes zu verursachen, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
- Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nun gefunden, daß die Zugabe einer speziellen Komponente zu einer Tintenzusammensetzung eine Tintenzusammensetzung ergeben kann, die in stabiler Weise ein Färbemittel enthält, welches in Wasser unlöslich oder gering löslich ist.
- Demgemäß umfaßt die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
- ein Färbemittel, das in Wasser entweder kaum löslich oder unlöslich ist;
- ein festes Lösungsmittel, das bei Raumtemperatur fest und in Wasser löslich ist, und das Färbemittel in Form einer Schmelzmasse oder einer wäßrigen Lösung davon auflösen kann und mit dem Färbemittel eine feste Lösung bilden kann; und
- Wasser.
- Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das die Stufen umfaßt:
- Erhitzen des festen Lösungsmittels auf den Schmelzpunkt oder darüber, um eine Schmelzmasse zu bilden, und Auflösen eines Färbemittels in der Schmelze, um eine Färbemittellösung herzustellen, oder
- Auflösen eines Färbemittels in einer wäßrigen Lösung, um eine Färbemittellösung herzustellen, worin die wäßrige Lösung eine wäßrige, gesättigte, feste Lösungsmittellösung oder eine wäßrige, feste Lösungsmittellösung mit einer hohen Konzentration nahe der Sättigung ist;
- Vermischen der Lösungsmittellösung in Form einer Schmelzmasse mit Wasser oder einer ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösung, um eine Dispersion herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels dispergiert sind; und
- Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer Tintenzusammensetzung.
- Weiterhin kann die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auch durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Stufen umfaßt:
- Erhitzen des festen Lösungsmittels auf den Schmelzpunkt oder darüber, um eine Schmelzmasse zu bilden, und Auflösen eines Färbemittels in der Schmelze, um eine Färbemittellösung herzustellen, und Kühlen der Färbemittellösung, um eine das Färbemittel und das feste Lösungsmittel enthaltende feste Färbemittellösung herzustellen, oder
- Vermischen eines festen Lösungsmittels mit einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, Auflösen eines Färbemittels in der Mischung, um eine Färbemittellösung herzustellen, und Entfernen des flüchtigen organischen Lösungsmittels durch Verdampfung aus der Färbemittellösung, um eine feste Färbemittellösung herzustellen;
- Auflösen der festen Färbemittellösung in Wasser oder einer ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösung, um eine Dispersion herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels dispergiert sind; und
- Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer Tintenzusammensetzung.
- Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis der vorliegenden Erfindung umfaßt grundlegend ein in Wasser gering lösliches oder unlösliches Färbemittel, ein festes Lösungsmittel und Wasser.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Färbemittel ist ein Farbstoff oder Pigment, welcher bzw. welches in Wasser entweder gering löslich oder unlöslich ist. Der Ausdruck "in Wasser gering löslich oder unlöslich" bedeutet, daß die Löslichkeit in Wasser bei 20ºC nicht mehr als etwa 1 Gew.-% beträgt, noch vorzugsweise nicht mehr als 0,1 Gew.-%. Bevorzugte Beispiele des Farbstoffs oder Pigments umfassen Färbemittel, die in der Technik als Ölfarbstoffe und Disperionsfarbstoffe oder in einem organischen Lösungsmittel rasch lösliche Pigmente klassifiziert sind. Die Verwendung der obigen Färbemittel kann Drucke mit ausgezeichneter Beständigkeit, insbesondere guter Was serbeständigkeit und Lichtbeständigkeit ergeben. Diese Färbemittel können allein oder als Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden.
- In der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung liegt das Färbemittel vorzugsweise in einem dispergierten Zustand vor. Speziell liegt das Färbemittel als feine Teilchen in der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung vor. Es ist nicht einfach, die Grenze zwischen der Auflösung einer Substanz und der Dispersion der Substanz zu definieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch das Färbemittel als Teilchen in der Tintenzusammensetzung gefunden werden. Die Farbentwicklung eines Druckers unter Verwendung der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hängt hauptsächlich von den Färbemittelteilchen ab. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die Färbemittelteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von vorzugsweise etwa 10 nm bis 10 um, weiter vorzugsweise etwa 25 bis 500 nm. Weiterhin sind nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Färbemittelteilchen vom Standpunkt der Verhinderung der Klumpenbildung so geregelt, daß sie eine solche Verteilung der Teilchenzahl haben, daß die Menge der Teilchen mit einem 20 um übersteigenden Durchmesser geringer ist als 1 ppm.
- Andererseits ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung im wesentlichen frei von jedem Dispergiermittel. Für den Durchschnittsfachmann wird es überraschend sein, daß Färbemittelteilchen in einer Tintenzusammensetzung im wesentlichen ohne Dispergiermittel dispergierbar sind. Der Ausdruck "im wesentlichen frei von Dispergiermitteln" bedeutet, daß die üblicherweise in herkömmlichen Tintenzusammensetzungen verwendeten Dispergiermittel überhaupt nicht oder nur in einer Konzentration unter der kritischen Micellenkonzentration (CMC) enthalten sind. Im allgemeinen beträgt die kritische Micellenkonzentration etwa 0,01 bis 3,6 Gew.-% in Abhängigkeit von der Art des Dispergiermittels ("Shin Han Kaimen Kassel Zai Hando Bukku", 119-127 (1991), Yoshida, Shindo, Ohgaki und Nakayama, herausgegeben von Kogaku Tosho K. K.). Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher das Dispergiermittel vorzugsweise in einer Konzentration unter der kritischen Micellenkonzentration enthalten.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Färbemittel sollte in einem festen Lösungsmittel, welches nachstehend beschrieben wird, löslich sein.
- Die Menge des zugesetzten Färbemittels beträgt vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, weiter vorzugsweise etwa 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Tintenzusammensetzung.
- Spezielle bevorzugte Beispiele des Färbemittels umfassen:
- gelbe Ölfarbstoffe, wie Oil Yellow 105 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Oil Yellow 107 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Oil Yellow 129 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Yellow 29), Oil Yellow 3 G (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Yellow 16), Oil Yellow GGS (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Yellow 56), Valifast Yellow 1101 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Yellow 1105 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Yellow 4120 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Yellow 82), Oleosol Brillant Yellow 5 G (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 150), Oleosol Fast Yellow 2 G (Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 21), Oleosol Brillant Yellow GCN (Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 21), Oleosol Fast Yellow GCN (Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 151), Aizen Sot Yellow 1 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 56), Aizen Sot Yellow 3 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C.l. Solvent Yellow 16), Aizen Sot Yellow 6 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Yellow 33), Aizen Spilon Yellow GRLH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Yellow 3RH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Orasol Yellow 2GLN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Yellow 88), Orasol Yellow 2RLN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Yellow 89), Orasol Yellow 3R (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Yellow 25), Oracet Yellow GHS (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Yellow 163) und FILAMID Yellow R (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Yellow 21);
- rote Ölfarbstoffe, wie Oil Red 5B (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 27), Oil RED RR (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 24), Valifast Red 1306 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 109), Valifast Red 1355 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Red 2303 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Red 3304 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 8), Valifast Red 3306 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Red 3320 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 132), Oil Pink 312 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Pink 2310 N (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Red 218), Oleosol Fast Red BL (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 132), Oleosol Fast Red RL (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 122), Oleosol Fast Red GL (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 132), Oleosol Red 2 G (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd.), Oleosol Fast Pink FB (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 218), Aizen Sot Red 1 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 24), Aizen Sot Red 2 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 27), Aizen Sot Red 3 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 18), Aizen Spilon Red BEH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Red GEH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Red C-GH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Sot Pink 1 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Red 49), Orasol Red 3GL (Handelsname, Ciba- Geigy, C. I. Solvent Red 130), Orasol Red 2BL (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 132), Orasol Red G (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 125), Orasol Red B (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 7), FILAMID Red GR (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 225), FILESTER Red GA (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 135), FILESTER Red RBA (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 230) und Orasol Pink 5BLG (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Red 127);
- blaue Ölfarbstoffe, wie Oil Blue 613 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Oil Blue 2 N (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Blue 35), Oil Blue BOS (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Blue 1603 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Blue 1605 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Blue 38), Valifast Blue 1607 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Blue 2606 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Blue 70), Valifast Blue 2610 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Oleosol Fast Blue ELN (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Blue 70), Oleosol Fast Blue GL (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Blue 70), Oleosol Blue G (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd.), Aizen Sot Blue 1 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Blue 25), Aizen Sot Blue 2 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Blue 14), Aizen Spilon Blue GNH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Blue 2BNH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Blue 2BPNH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Orasol Blue GN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Blue 67), Orasol Blue 2GLN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Blue 48), Oracet Blue 2R (Handelsname, Ciba-Geigy, C.I . Solvent Blue 68), FILAMID Blue R (Handelsname, Ciba-Geigy, C.I . Solvent Blue 132) und FILESTER Blue GN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Blue 67); und
- schwarze Ölfarbstoffe, wie Oil Black HBB (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 3), Oil Black 860 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 3), Oil Black BS (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 7), Valifast Black 1802 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Black 1807 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Valifast Black 3804 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 34), Valifast Black 3810 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 29), Valifast Black 3820 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 27), Valifast Black 3830 (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd.), Spirit Black SB (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 5), Spirit Black SSBB (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 5), Spirit Black AB (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 5), Nigrosin base (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 7), Oleosol Fast Black RL (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Black 27), Oleosol Fast Black AR (Handelsname, Taoka Chemical Co., Ltd.), Aizen Sot Black 6 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Black 3), Aizen Sot Black 8 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Solvent Black 7), Aizen Spilon Black MH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Aizen Spilon Black GMH (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Orasol Black CN (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Black 28) und Orasol Black RLI (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Solvent Black 29).
- Spezielle Beispiele von Dispersionsfarbstoffen umfassen Oracet Yellow 8GF (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Disperse Yellow 82), Aizen Sot Yellow 5 (Handelsname, Hodogaya Chemical Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 3), Sumi Plast Yellow HLR (Handelsname, Sumitomo Chemical Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 54), Kayaset Yellow A-G (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 54), Sumi Plast Red B-2 (Handelsname, Sumitomo Chemical Co., Ltd., C. I. Disperse Red 191), Kayaset Red B (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Disperse Red 60) und FILESTER Violet BA (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Disperse Violet 57).
- Bevorzugte Beispiele von rasch in einem organischen Lösungsmittel löslichen Pigmenten umfassen Hansa Yellow G (Handelsname Daido Kasei Co., Ltd., C. I. Pigment Yellow 1), Hansa Yellow GR (Handelsname Daido Kasei Co., Ltd., C. I. Pigment Yellow 2), Hansa Yellow 10 G (Handelsname Daido Kasei Co., Ltd., C. I. Pigment Yellow 3), FILESTER Yellow RNB (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Pigment Yellow 147), Kayaset Yellow AR (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Pigment Yellow 147), Kayaset Yellow E-L2R (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Pigment Yellow 142), Permanent Red 4R (Handelsname Daido Kasei Co., Ltd., C. I. Pigment Red 3), Poppy Red (Dainichiseika Color & Chemicals Manufacturing, Co., Ltd., C. I. Pigment Red 17), Brilliant Fast Scarlet (Handelsname, Daido Kasei Co., Ltd., C. I. Pigment Red 22), 3040 Red (Handelsname, Dainichiseika Color & Chemicals Manufacturing, Co., Ltd., C. I. Pigment Red 23), Fast Pink Lake 6G (Handelsname, Noma Kagaku Kogyo K. K., C. I. Pigment Red 81), Eosine Lake (Handelsname, Arimoto Chemical Company Ltd., C. I. Pigment Red 90), Kayaset Red E-CG (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Pigment Red 250), Kayaset Red E-BG (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Pigment Red 249), Carmine BS (Handelsname, Dainippon Ink and Chemicals Ink., C. I. Pigment Red 114) und Oracet Pink RF (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Pigment Red 181).
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete feste Lösungsmittel ist ein Lösungsmittel, das bei Raumtemperatur fest und in Wasser löslich ist und das Färbemittel in Form einer Schmelzmasse oder einer wäßrigen Lösung davon auflösen kann und zusammen mit dem Färbemittel eine feste Lösung bildet.
- Das feste Lösungsmittel ist bei Raumtemperatur fest, wobei ein festes Lösungsmittel mit einem Schmelzpunkt von 30ºC oder darüber bevorzugt ist. Der Ausdruck "löslich in Wasser" bedeutet, daß die Löslichkeit in Wasser bei 20ºC vorzugsweise nicht weniger als 15 Gew.-%, weiter vorzugsweise nicht weniger als 30 Gew.-% beträgt.
- Wenn in der vorliegenden Erfindung das feste Lösungsmittel in Form einer Schmelzmasse oder einer wäßrigen Lösung vorliegt, kann es das obige Färbemittel auflösen. Der Ausdruck "wenn das feste Lösungsmittel in Form einer Schmelzmasse vorliegt, kann es das Färbemittel auflösen" bedeutet, daß die Löslichkeit des Färbemittels in der Schmelzmasse vorzugsweise nicht weniger als 1 Gew.-%, weiter vorzugsweise nicht weniger als 5 Gew.-% beträgt.
- Weiter bedeutet in der vorliegenden Erfindung der Ausdruck "das feste Lösungsmittel, zusammen mit dem Färbemittel, bildet eine feste Lösung", daß eine Mischphase gebildet wird, worin das Färbemittel in die kristalline Phase der festen Phase gelöst worden ist.
- Die Verwendung des festen Lösungsmittels mit den obigen Eigenschaften in Kombination mit dem obigen Färbemittel kann wirksam die Verstopfung einer Düse verhindern. Obwohl es nicht beabsichtigt ist, an irgendeine Theorie betreffend die wirksame Verhinderung des Verstopfens gebunden zu sein, wird als Grund hierfür folgendes angenommen. Wenn als Ergebnis des Trocknens der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf der Vorderseite der Düse eine Ausfällung auftritt, ist die Ausfällung hauptsächlich aus einer festen Lösung aus festem Lösungsmittel/Färbemittel zusammengesetzt. Die Bildung einer Ausfällung, die im wesentlichen aus dem in Wasser gering löslichen oder unlöslichen Färbemittel besteht, wird verhindert. Nach der Wiederaufnahme der Zufuhr der Tintenzusammensetzung in die Düse wird die feste Lösung in einfacher Weise in der Tintenzusammensetzung gelöst und deshalb zersetzt. Dadurch wird die Ausfällung, welche die Düse verstopft in einfacher Weise entfernt, wodurch das Verstopfen der Düse verhindert wird. In der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung liegt das Färbemittel vorzugsweise eher als Dispersion von Teilchen vor als in Form einer Lösung. Wenn daher das Drucken unter Verwendung der Tintenzusammensetzung auf einem Aufzeichnungsmedium, wie Papier, durchgeführt wird, bleiben die Färbemittelteilchen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums. Da jedoch das feste Lösungsmittel in anderen Lösungsmittelkomponente(n), wie Wasser, gelöst ist, dringt es zusammen mit der Lösungsmittelkomponente in das Aufzeichnungsmedium ein. Als Ergebnis besteht der auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gebildete Druck im wesentlichen aus einem in Wasser entweder gering löslichen oder unlöslichen Färbemittel. Der Gehalt des festen Lösungsmittels in dem Druck ist niedrig genug, um die Wasserbeständigkeit des Druckes nicht nachteilig zu beeinflussen. Daher kann eine gute Wasserbeständigkeit des Druckes aufrechterhalten werden.
- Die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 1 bis 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise von etwa 2,5 bis 25 Gew.-%.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen spezielle bevorzugte Beispiele des festen Lösungsmittels Carbonsäurederivate, Harnstoffderivate und Alkylencarbonate.
- Spezielle bevorzugte Beispiele der Carbonsäurederivate umfassen Verbindungen mit einem Schmelzpunkt von 30ºC oder darüber, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben werden:
- R¹-CO-NH-R² (I)
- worin R¹ eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl- oder unsubstituierte oder substituierte Alkoxygruppe oder einen ein Stickstoffatom enthaltenden fünf- oder sechsgliedrigen heteroaromatischen Ring bedeutet,
- R² H oder eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe bedeutet oder
- R¹ und R² eine unsubstituierte oder substituierte Alkylengruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen sind.
- In der Formel (I) kann die durch R¹ wiedergegebene Alkylgruppe geradkettig oder verzweigt und vorzugsweise eine Alkylgruppe mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, weiter vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein. Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe können ersetzt sein, und bevorzugte Beispiele des Substituenten umfassen eine Hydroxylgruppe und eine Aminogruppe.
- Die durch R¹ wiedergegebene Alkoxygruppe kann geradkettig oder verzweigt und vorzugsweise eine Alkoxygruppe mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, weiter vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein. Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkoxygruppe können ersetzt sein, und bevorzugte Beispiele des Substituenten umfassen eine Hydroxylgruppe und eine Aminogruppe.
- Beispiele für den durch R¹ wiedergegebenen, ein Stickstoffatom enthaltenden fünf- oder sechs-gliedrigen heteroaromatischen Ring umfassen Pyrrolyl und Pyridyl.
- In der Formel (I) kann die durch R² wiedergegebene Alkylgruppe geradkettig oder verzweigt und vorzugsweise eine Alkylgruppe mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, weiter vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein. Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe können ersetzt sein, und bevorzugte Beispiele des Substituenten umfassen eine Hydroxylgruppe und eine Aminogruppe.
- Weiter können R¹ und R² miteinander verbunden sein, um eine unsubstituierte oder substituierte Alkylengruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen zu bilden. Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylengruppe können ersetzt sein, und bevorzugte Beispiele des Substituenten umfassen eine Hydroxylgruppe und eine Aminogruppe.
- Spezielle Beispiele des Carbonsäurederivats umfassen Lactamid (Fp. 49 bis 51ºC), Acetamid (Fp. 70ºC), N-Methylacetamid (Fp. 31ºC), Methylcarbamat (Fp. 54ºC), Ethylcarbamat (Fp. 48ºC), ε-Caprolactam (Fp. 69ºC), δ-Valerolactam (Fp. 37ºC) und Nikotinamid (Fp. 130ºC), Glycolamid (Fp. 116ºC) und α-Amino-ε-caprolactam (Fp. 73ºC).
- Spezielle bevorzugte Beispiele des Harnstoffderivats als festes Lösungsmittel umfassen Verbindungen, die duch die folgende Formel (II) wiedergegeben werden:
- R³-NH-CO-NH-R&sup4; (II)
- worin R³ und R&sup4; jeweils unabhängig H oder eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe bedeuten oder
- R³ und R&sup4; miteinander verbunden sind, um eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen zu bilden.
- Spezielle bevorzugte Beispiele der durch die Formel (II) wiedergegebenen Verbindungen umfassen Dimethylolharnstoff (Fp. 138ºC), Ethylenharnstoff (Fp. 131ºC) und Monomethylolharnstoff (Fp. 110ºC).
- Spezielle bevorzugte Beispiele des Alkylencarbonats als festes Lösungsmittel umfassen Verbindungen, die durch die folgende Formel (III) wiedergegeben werden:
- R&sup5;-O-CO-O-R&sup6; (III)
- worin R&sup5; und R&sup5; jeweils unabhängig H oder eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe bedeuten, oder
- R&sup5; und R&sup6; miteinander verbunden sind, um eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen zu bilden.
- Spezielle bevorzugte Beispiele der durch die Formel (III) wiedergegebenen Verbindung umfassen Ethylencarbonat (Fp. 36ºC).
- Lactamid, Acetamid, N-Methylacetamid, Methylcarbamat, Ethylcarbamat, ε-Caprolactam, δ-Valerolactam, Nikotinamid, Dimethylolharnstoff, Ethylenharnstoff und Ethylencarbonat, Glycolamid und α-Amino-ε-caprolactam sind besonders bevorzugt, da sie eine hohe Verträglichkeit mit den obigen Ölfarbstoffen, den Dispersionsfarbstoffen und den in einem Lösungsmittel rasch löslichen Pigmenten haben.
- Das in der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendete Wasser ist vorzugsweise reines Wasser oder ultrareines Wasser, wie mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser, durch Ultrafiltration gereinigtes Wasser, durch umgekehrte Osmose gereinigtes Wasser und destilliertes Wasser. Wenn die Tinte während eines langen Zeitraums aufbewahrt wird, wird das Wasser vorzugsweise durch ultraviolette Bestrahlung, Zusatz von Wasserstoffperoxid oder ähnlichem unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung des Wachstums von Pilzen und Bakterien sterilisiert.
- Falls notwendig, kann die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung üblicherweise in Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis verwendete Additive enthalten, speziell Tintenzusammensetzungen für die Tintenstrahlaufzeichnung, wie Eindringungsverstärker, Viskositäts-Modifikationsmittel, Oberflächenspannungs-Modifikationsmittel, Hydrotropie-Modifikationsmittel, Feuchthaltemittel, ptt-Einstellungsmittel, Antipilzmittel, chelatbildende Mittel, antiseptische Mittel und Rost-Verhinderungsmittel.
- Speziell können hauptsächlich als Eindringungsverstärker Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol, 2-Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon und ähnliche zugesetzt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Eindringungsrate der Tintenzusammensetzung nicht mehr als 20 s mit oder ohne Zusatz des Eindringungsverstärkers, wenn die Menge der Drucktinte 2,5 mg/cm² beträgt.
- Wasserlösliche Harze, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Casein, Polyimin, Carboxymethylcellulose, Gummiarabicum und ähnliches können hauptsächlich als Viskositäts-Modifikationsmittel verwendet werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Viskosität der Tintenzusammensetzung vorzugsweise nicht mehr als 50 cPs bei 5ºC mit oder ohne Verwendung des Viskositäts- Modifikationsmittels.
- Weiter können hauptsächlich Alkohole, wie Diethanolamin, Triethanolamin, Glycerin und Diethylenglycol und nichtionische, kationische, anionische oder amphotere oberflächenaktive Mittel als Oberfächenspannungs-Modifikationsmittel verwendet werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Oberflächenspannung der Tintenzusammensetzung vorzugsweise in dem Bereich von 25 bis 70 dyn/cm mit oder ohne Verwendung des Oberflächenspannungs-Modifikationsmittels. Wenn das oberflächenaktive Mittel zu der Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis zugegeben wird, um die Oberflächenspannung zu modifizieren, wird die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels in der Tintenzusammensetzung vorzugsweise unter die kritische Micellenkonzentration des oberflächenaktiven Mittels gebracht unter dem Ge sichtspunkt der Verhinderung einer Verschlechterung der Wasserbeständigkeit des Druckes durch Löslichmachen des Färbemittels in Wasser durch das Lösungsmittel.
- Weiter können hauptsächlich Harnstoff, Alkylharnstoff, Propylenharnstoff und Thioharnstoff als Hydrotropiemittel zugesetzt werden. Die Menge des zugesetzten Hydrotropiemittels liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Tintenzusammensetzung.
- Weiter können hauptsächlich Polyole, wie Glycerin, Diethylenglycol, Maltit und Sorbit als das Feuchthaltemittel zugesetzt werden. Die Menge des zugesetzten Feuchthaltemittels liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Tintenzusammensetzung.
- Wenn die Tintenzusammensetzung in einem elektrisch betriebenen Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem verwendet wird, kann ein spezielles Widerstands-Modifikationsmittel, ausgewählt aus anorganischen Salzen, wie Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Ammoniumchlorid, zu der Tintenzusammensetzung zugesetzt werden.
- Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise nach den folgenden Verfahren hergestellt werden. Diese Verfahren haben einen Vorteil, daß eine Tintenzusammensetzung mit einem darin dispergierten Färbemittel in einfacher Weise ohne jeden Dispergiervorgang mittels einer Kugelmühle, einer Sandmühle, einer Walzenmühle, einer Sandschleifvorrichtung oder ähnlichem bereitgestellt werden kann.
- Im Verfahren (A) wird ein festes Lösungsmittel zuerst durch Erhitzen auf den Schmelzpunkt oder darüber geschmolzen, und ein Färbemittel wird in der Schmelzmasse gelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Die Färbemittellösung wird in einem geschmolzenen Zustand gehalten, und Wasser oder eine wäßrige Lösung, die eine wasserlösliche Verbindung aus den obigen Wahladditiven enthält, wird dazu zugesetzt, um das Färbemittel auszufällen, wodurch eine Färbemitteldispersion hergestellt wird. Hierin verwendbare wasserlösliche Additive umfassen Alkohole, wie Ethanol, Isopropanol, Butanol und Pentanol, 2-Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon, Diethanolamin, Triethanolamin, Glycerin und Diethylenglycol. Die übrigen Additiv(e) werden zugegeben und mit der Färbemitteldispersion bei Raumtemperatur oder unter Erhitzen vermischt, um die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung herzustellen.
- Gemäß diesem Verfahren kann eine Färbemitteldispersion in einfacher Weise durch Vermischen der Färbemittellösung mit Wasser oder der wäßrigen Additivlösung hergestellt werden. Obwohl es nicht beabsichtigt ist, durch eine besondere Theorie betreffend die einfache Herstellung der obigen Färbemitteldispersion gebunden zu sein, wird als Grund dafür folgendes angesehen. In der Färbemittellösung befindet sich das Färbemittel in einem gelösten Molekülzustand. Die Löslichkeit des Färbemittels nimmt ab, wenn Wasser oder die wäßrige Additivlösung zugesetzt wird. Dies bewirkt, daß das Färbemittel sich von einem gelösten Zustand in einen ungelösten Zustand ändert, wodurch eine Kernbildung von ultrafeinen Teilchen des Färbemittels bewirkt wird. Wenn die Löslichkeit weiter herabgesetzt wird, wird das Färbemittel nach und nach auf der Oberfläche der Kerne ausgefällt, was ein Wachstum der ultrafeinen Teilchen zu feinen Teilchen bewirkt. Dies erfolgt, weil das Färbemittel einen minimalen Teilchendurchmesser von etwa 25 nm hat und in einem bevorzugten Zustand, nämlich einem monodispersen Zustand, ohne daß eine Vereinigung von Teilchen erfolgt, ausgefällt wird.
- Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann nach dem folgenden Herstellungsverfahren, welche eine Modifikation des Verfahrens (A) ist, hergestellt werden.
- In diesem Verfahren wird eine wäßrige, gesättigte, feste Lösungsmittellösung oder eine wäßrige, feste Lösungsmittellösung mit einer hohen Konzentration nahe der Sättigung hergestellt, und ein Färbemittel wird in der Lösung aufgelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Wasser oder eine wäßrige Lösung, die eine wasserlösliche Verbindung aus den obigen Wahladditiven enthält, wird hierzu zugegeben, um das Färbemittel auszufällen und dadurch eine Färbemitteldispersion herzustellen. Die übrigen Additiv(e) werden dann zugesetzt und mit der Färbemitteldispersion vermischt, um die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung herzustellen.
- Auch nach diesem Verfahren kann eine gute Färbemitteldispersion bereitgestellt werden. Als Grund hierfür wird derselbe Grund angesehen, wie in Verbindung mit dem Verfahren (A) beschrieben.
- Weiter kann die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung nach dem folgenden Herstellungsverfahren hergestellt werden. In dem folgenden Verfahren wird zuerst ein festes Lösungsmittel auf den Schmelzpunkt oder darüber erhitzt, um eine Schmelzmasse herzustellen, und ein Färbemittel wird in der Schmelzmasse aufgelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Die Färbemittellösung wird gekühlt, um eine feste Färbemittellösung herzustellen, die ein Färbemittel und ein festes Lösungsmittel enthält. Anschließend wird die feste Färbemittellösung in Wasser oder einer wäßrigen Lösung gelöst, die eine wasserlösliche Verbindung aus den obigen Wahladditiven enthält. In diesem Fall wird die feste Lösung in Wasser oder der wäßrigen Additivlösung gelöst. Es wird jedoch angenommen, daß die Komponente, die tatsächlich in Wasser oder der wäßrigen Lösung gelöst wird, die feste Lösungsmittelkomponente in der festen Lösung ist und die Färbemittelkomponente in der festen Lösung als Teilchen ohne Auflösung in Wasser oder der wäßrigen Lösung dispergiert wird. So kann eine Färbemitteldispersion hergestellt werden. Anschließend werden die übrigen Additiv(e) zugesetzt und mit der Färbemitteldisperson bei Raumtemperatur oder unter Erhitzen vermischt, um die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung herzustellen.
- Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann durch das folgende Herstellungsverfahren, das eine Modifikation des Verfahrens (C) ist, hergestellt werden. In dem vorliegenden Verfahren wird ein festes Lösungsmittel mit einem flüchtigen organischen Lösungsmittel gemischt, und ein Färbemittel wird darin aufgelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Das flüchtige organische Lösungsmittel wird dann aus der Färbemittellösung durch Verdampfung entfernt, um eine feste Färbemittellösung herzustellen. Vorzugsweise kann das flüchtige organische Lösungsmittel das Färbemittel lösen und hat einen Siedepunkt unter dem Siedepunkt des festen Lösungsmittels. Spezielle Beispiele des flüchtigen organischen Lösungsmittels umfassen Alkohole, wie Methanol, Ethanol und Propanol; Ketone, wie Aceton und Methylethylketon; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol; Ester, wie Methylacetat und Ethylacetat; Stickstoffverbindungen, wie Acetonitril und Triethylamin; und Schwefelverbindungen, wie Thiophen. Diese feste Lösung wird dann in Wasser oder einer wäßrigen Additivlösung in der gleichen Weise wie oben in Verbindung mit Verfahren (C) beschrieben, aufgelöst, um eine Färbemitteldispersion und eine Tintenzusammensetzung herzustellen.
- Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht nur auf diese Beispiele beschränkt ist.
- Als ein festes Lösungsmittel wurde Lactamid (150 g) auf 60ºC erhitzt, um eine Schmelzmasse herzustellen, und 50 g Kayaset Yellow A-G (C. I. Disperse Yellow 54, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), ein gelber Dispersionsfarbstoff, wurde zu der Schmelzmasse zugesetzt und in ihr unter Rühren aufgelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Eine wäßrige Lösung (800 g), enthaltend 12,5 Gew.-% Ethylenharnstoff als Hydrotropiemittel wurde auf 60ºC erhitzt, und die auf 60ºC gehaltene Färbemittellösung wurde hierzu unter Rühren während einer Zeit von 4 h zugesetzt, um dadurch eine Färbemitteldispersion herzustellen. Die Dispersion wurde auf Raumtemperatur gekühlt, 5 g Pentanol als Eindringungsverstärker und 50 g Glycerin als Feuchthaltemittel wurden hierzu unter Rühren zugesetzt, und die Mischung wurde durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine gelbe Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- Als festes Lösungsmittel wurde e-Caprolactam (165 g) mit 55 g reinem Wasser gemischt und darin aufgelöst, um eine 75 Gew.-%ige wäßrige ε-Caprolactam-Lösung herzustellen. Aizen Sot Pink 1 (35 g, C. I. Solvent Red 49, hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), ein öllöslicher roter Farbstoff, wurde hierzu unter Rühren zugesetzt, und das Gemisch wurde erhitzt, um eine Färbemittellösung herzustellen. Die Färbemittellösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt und unter Rühren zu 800 g Wasser, enthaltend 12,5 Gew.-% Harnstoff als Hydrotropiemittel, während einer Zeit von 4 h zugesetzt, um dadurch eine Färbemitteldispersion herzustellen. Weiter wurden 20 g Ethanol als Eindringungsverstärker und 30 g Maltit als Feuchthaltemittel zu der Dispersion zugesetzt, und das Gemisch wurde durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine rote Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- Als festes Lösungsmittel wurde Methylcarbamat (100 g) mit 50 g N-Methylpyrrolidon als Eindringungsverstärker gemischt, um ein gemischtes Lösungsmittel herzustellen, und 30 g Filester Violet BA (Handelsname, Ciba-Geigy, C. I. Disperse Violet 57), ein blauer Dispersionsfarbstoff, wurden zu dem Lösungsmittel zugegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Färbemittellösung zu erhalten. Die Färbemittellösung wurde unter Rühren zu 800 g Wasser, enthaltend 10 Gew.-% Propylenharnstoff als Hydrotropiemittel, während einer Zeit von 2 h zugesetzt, um eine Färbemitteldispersion zu erhalten. Weiter wurden 30 g Sorbit als Feuchthaltemittel zu der Dispersion zugesetzt, und das Gemisch wurde durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine blaue Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- Als festes Lösungsmittel wurde ε-Caprolactam (150 g) auf 80ºC erhitzt, um eine Schmelzmasse herzustellen, und 50 g Kayaset Yellow A-G (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 54), ein gelber Dispersionsfarbstoff, wurde zu der Schmelze zugesetzt und durch Erhitzen in ihr aufgelöst, gefolgt durch Kühlen auf Raumtemperatur, wodurch eine feste Färbemittellösung hergestellt wurde. Die feste Färbemittellösung wurde zu 800 g Wasser, enthaltend 12,5 Gew.-% Ethylenharnstoff als Hydrotropiemittel, zugesetzt, und die Mischung wurde 10 h gerührt, wodurch eine Färbemitteldispersion hergestellt wurde. Ethanol (20 g) als Eindringungsverstärker und 50 g Glycerin als Feuchthaltemittel wurden dazu unter Rühren zugesetzt, und die Mischung wurde durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine gelbe Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 16 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- Als festes Lösungsmittel wurde ä-Valerolactam (150 g) mit 100 g Aceton vermischt und darin aufgelöst, um ein Lösungmittelgemisch herzustellen. Spirit Black AB (25 g, Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 5), ein öllöslicher schwarzer Farbstoff, wurde zu dem Lösungsmittelgemisch zugesetzt und darin aufgelöst, und die Mischung wurde erhitzt, um Aceton durch Verdampfung zu entfernen, um eine feste Färbemittellösung herzustellen. Die feste Färbemittellösung wurde zu 800 g Wasser, enthaltend 12,5 Gew.-% Harnstoff als Hydrotropiemittel, zugesetzt, und die Mischung wurde 15 h gerührt, wodurch eine Färbemitteldispersion hergestellt wurde. Pentanol (5 g) als Eindringungsverstärker und 30 g Maltit als Feuchthaltemittel wurden hierzu unter Rühren zugesetzt, und die Mischung wurde durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine schwarze Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 23 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- Als festes Lösungsmittel wurde Ethylencarbonat (150 g) auf 40ºC erwärmt, um eine Schmelzmasse herzustellen, und 50 g Kayaset Yellow A-G (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 54), ein gelber Dispersionsfarbstoff, wurde dazu zugesetzt und durch Wärme in der Schmelze unter Rühren aufgelöst, um eine Färbemittellösung herzustellen. Wasser (800 g), enthaltend 12,5 Gew.-% Ethylenharnstoff als Hydrotropiemittel, wurde auf 40ºC erwärmt, und die Färbemittellösung wurde hierzu unter Erwärmen und Rühren während einer Zeit von 4 h zugesetzt, wodurch eine Färbemitteldispersion hergestellt wurde. Pentanol (5 g) als Eindringungsverstärker und 50 g Glycerin als Feuchthaltemittel wurden hierzu unter Rühren zugesetzt, und die Mischung wurde dann durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine gelte Tinte herzustellen.
- Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Färbemittel, die Menge des zugesetzten Färbemittels, die Menge des zugesetzten festen Lösungsmittels und die Menge der Additive geändert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.
- In der Tabelle 1 ist das Additv A ein Hydrotropiemittel, das Additiv B ist ein Eindringungsverstärker, und das Additiv C ist ein Feuchthaltemittel. Tabelle 1 Tabelle 2
- Zur Herstellung einer Tinte wurde N-Methylpyrrolidon anstelle des festen Lösungsmittels verwendet. Speziell wurden 45 g Spirit Black AB (Handelsname, Orient Chemical Industries, Ltd., C. I. Solvent Black 5), ein öllöslicher schwarzer Farbstoff, zu 350 g N-Methylpyrrolidon zugesetzt und darin gelöst, und 50 g Ethylenglycol und 30 g Harnstoff wurden dazu zugesetzt, und reines Wasser wurde dann unter Rühren so zugesetzt, daß die Gesamtmenge der Lösung 1000 g betrug. Anschließend wurde die Lösung durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine schwarze Tinte vom Lösungstyp, enthaltend einen öllöslichen Farbstoff, herzustellen.
- Zur Herstellung einer Tinte wurde 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon anstelle des festen Lösungsmittels verwendet. 30 g Kayaset Yellow A-G (Handelsname, Nippon Kayaku Co., Ltd., C. I. Disperse Yellow 54), ein gelber Dispersionsfarbstoff, wurde mit 100 g 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, 10 g Ethylenglycol als Feuchthaltemittel und 50 g Natriumdodecylbenzolsulfonat als ein anionisches oberflächenaktives Mittel gemischt. Zu der Mischung wurde reines Wasser so zugegeben, daß die Gesamtmenge der Mischung 1000 g betrug. Die Mischung wurde mittels einer Kugelmühle 24 h lang dispergiert und dann durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine einen Dispersionsfarbstoff enthaltende gelbe Tinte vom Dispersionstyp herzustellen.
- Zur Herstellung einer Tinte wurde N-Methylpyrrolidon anstelle des festen Lösungsmittels verwendet. 50 g Sumitone Cyanine Blue (Handelsname, Sumitomo Chemical Co., Ltd., C. I. Pigment Blue 15), ein blaues Pigment, wurden mit 150 g N-Methylpyrrolidon, 100 g Ethylenglycol als Feuchthaltemittel, 100 g SMA-Harz 144OH (Handelsname, ARCO Chemical, Styrol/Maleinsäure-Copolymer) und 10 g Dimethylaminoethanol vermischt. Zu der Mischung wurde reines Wasser so zugegeben, daß die Gesamtmenge der Mischung 1000 g betrug. Die Mischung wurde mittels einer Kugelmühle 18 h dispergiert und dann durch ein 20 um-Filter filtriert, um eine ein Pigment enthaltende blaue Tinte vom Dispersionstyp herzustellen.
- Das Drucken wurde mittels einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung von Tintenzusammensetzungen auf Wasserbasis durchgeführt, die in den Beispie len und den Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, um die Trocknungseigenschaft der Drucke, die Stabilität, beim Drucken ausgedrückt als Verstopfen durch die Tinte, und die Beständigkeit der Drucke zu bewerten.
- Die Stabilität beim Drucken wurde bewertet durch Befüllen einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit der Tinte, Stehenlassen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung bei Raumtemperatur während einer Woche in diesem Zustand, ohne Verwendung einer Gummikappe zur Verhinderung des Trocknens der Tinte und anschließendem Versuch, die Tinte durch eine Düse der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung herauszudrücken.
- Die Beständigkeit wurde ausgedrückt als Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit. Die Wasserbeständigkeit wurde durch einen Wassertropftest, spezifiziert in JIS L 0853, bestimmt, d. h., durch Fallenlassen eines Wassertropfens auf die bedruckte Seite, Stehenlassen des Druckes in diesem Zustand, bis der Druck vollständig getrocknet ist, und anschließendes Beurteilen der Wasserbeständigkeit, ausgedrückt als Grad des Verblassens auf der bedruckten Seite. Die Lichtbeständigkeit wurde bestimmt durch eine Nacht- und Tag-Methode in einem Sonnenlichttest, spezifiziert in JIS L 0841, d. h., durch Bestrahlen des Druckes mit Sonnenlicht Nacht und Tag und Bewerten der Lichtbeständigkeit, ausgedrückt als Grad des Verblassens.
- Für sämtliche in den Beispielen hergestellten Tinten konnte der Tintenausfluß selbst nach einwöchigem Stehen bei Raumtemperatur erfolgreich wiederaufgenommen werden, d. h., die Druckstabilität war gut. Weiter, was die Wasserbeständigkeit betrifft, wurde nur eine geringe oder keine Elution des Färbemittels auf dem Papier in einen nicht bedruckten Bereich beobachtet, und es trat kein Verblassen auf der bedruckten Seite auf. Das heißt, die Beständigkeit gegenüber Wasser war gut. Was die Lichtbeständigkeit betrifft, so betrug die Erniedrigung in der optischen Dichte 10 bis 40%, und die gedruckten Buchstaben waren auch selbst nach der Bestrahlung lesbar. Das heißt, die Beständigkeit gegenüber Licht war gut.
- Weiterhin zeigten die in den Beispielen hergestellten Tintenzusammensetzungen einen stabilen kontinuierlichen Ausfluß, gute Eindringung in Papier und Lagerfähigkeit der Tinte.
- Andererseits, was die Vergleichstinten betrifft, so war die Stabilität beim Drucken derart, daß die Tinte nach einwöchigem Stehen nicht herausgedrückt werden konnte, obwohl die Wasserbeständigkeit und die Lichtbeständigkeit vergleichbar mit denen für die Tinten der Beispiele waren.
Claims (14)
1. Eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis umfassend:
ein Färbemittel, das in Wasser entweder gering löslich oder unlöslich ist;
ein festes Lösungsmittel, das bei Raumtemperatur fest und in Wasser löslich ist
und das Färbemittel in Form einer Schmelzmasse oder einer wäßrigen Lösung
davon auflösen kann und zusammen mit dem Färbemittel eine feste Lösung bilden
kann; und
Wasser.
2. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 1, worin das
Färbemittel aus der Gruppe bestehend aus einem öllöslichen Farbstoff, einem
Dispersionsfarbstoff und einem in einem Lösungsmittel rasch löslichen Pigment
ausgewählt ist.
3. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 1, worin das feste
Lösungsmittel einen Schmelzpunkt von 30ºC oder darüber hat.
4. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
worin das feste Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus
Carbonsäurederivaten, Harnstoffderivaten und Alkylencarbonaten ausgewählt ist.
5. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 4, worin die
Carbonsäurederivate durch die folgende Formel (I) wiedergegeben werden:
R¹-CO-NH-R² (I)
worin R¹ eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl- oder unsubstituierte oder
substituierte Alkoxygruppe oder einen ein Stickstoffatom enthaltenden fünf- oder
sechs-gliedrigen heteroaromatischen Ring bedeutet,
R² H oder eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe bedeutet oder
R¹ und R² eine unsubstituierte oder substituierte Alkylengruppe mit 3 bis 8
Kohlenstoffatomen sind.
6. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 4, worin die
Harnstoffderivate durch die folgende Formel (II) wiedergegeben werden:
R³-NH-CO-NH-R&sup4; (II)
worin R³ und R&sup4; jeweils unabhängig H oder eine unsubstituierte oder substituierte
Alkylgruppe bedeuten oder
R³ und R&sup4; miteinander verbunden sind, um eine Alkylengruppe mit 2 bis 6
Kohlenstoffatomen zu bilden.
7. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 4, worin die
Alkylencarbonate durch die folgende Formel (III) wiedergegeben werden:
R&sup5;-O-CO-O-R&sup5; (III)
worin R&sup5; und R&sup6; jeweils unabhängig H oder eine unsubstituierte oder substituierte
Alkylgruppe bedeuten, oder
R&sup5; und R&sup6; miteinander verbunden sind, um eine Alkylengruppe mit 2 bis 6
Kohlenstoffatomen zu bilden.
8. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
worin das feste Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Lactamid, Acetamid,
N-Methylacetamid, Methylcarbamat, Ethylcarbamat, ε-Caprolactam,
δ-Valerolactam, α-Amino-ε-caprolactam, Glycolamid, Dimethylolharnstoff, Ethylenharnstoff,
Nikotinamid und Ethylencarbonat ausgewählt ist.
9. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach Anspruch 8, worin das feste
Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Lactamid, ε-Caprolactam,
Methylcarbamat, δ-Valerolactam und Ethylencarbonat ausgewählt ist.
10. Die Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
worin das feste Lösungsmittel in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% der
Tintenzusammensetzung enthalten ist.
11. Ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Stufen:
Erhitzen des festen Lösungsmittels auf den Schmelzpunkt oder darüber, um eine
Schmelzmasse zu bilden, und Auflösen eines Färbemittels in der Schmelze, um
eine Färbemittellösung herzustellen;
Vermischen der Färbemittellösung in Form einer Schmelzmasse mit Wasser oder
einer ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen
Lösung, um eine Dispersion herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels
dispergiert sind; und
Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer
Tintenzusammensetzung.
12. Ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Stufen:
Auflösen eines Färbemittels in einer wäßrigen Lösung, um eine Färbemittellösung
herzustellen, worin die wäßrige Lösung eine wäßrige, gestättigte, feste
Lösungs
mittellösung oder eine wäßrige, feste Lösungsmittellösung mit einer hohen
Konzentration nahe der Sättigung ist;
Vermischen der Färbemittellösung mit Wasser oder einer ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösung, um eine Dispersion
herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels dispergiert sind; und
Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer
Tintenzusammensetzung.
13. Ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Stufen:
Erhitzen des festen Lösungsmittels auf den Schmelzpunkt oder darüber, um eine
Schmelzmasse zu bilden, und Auflösen eines Färbemittels in der Schmelze, um
eine Färbemittellösung herzustellen;
Kühlen der Färbemittellösung, um eine feste Färbemittellösung enthaltend das
Färbemittel und das feste Lösungsmittel herzustellen;
Auflösen der festen Färbemittellösung in Wasser oder einer ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösung, um eine Dispersion
herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels dispergiert sind; und
Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer
Tintenzusammensetzung.
14. Ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Stufen:
Vermischen eines festen Lösungsmittels mit einem flüchtigen organischen
Lösungsmittel, Auflösen eines Färbemittels in der Mischung, um eine
Färbemittellösung herzustellen, und Entfernen des flüchtigen organischen Lösungsmittels durch
Verdampfung, um eine feste Färbemittellösung herzustellen;
Auflösen der festen Färbemittellösung in Wasser oder einer ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösung, um eine Dispersion
herzustellen, in welcher Teilchen des Färbemittels dispergiert sind; und
Zusetzen einer Wahlkomponente zu der Dispersion zur Bildung einer
Tintenzusammensetzung.
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