DE69233374T2

DE69233374T2 - Aufzeichnungsflüssigkeit

Info

Publication number: DE69233374T2
Application number: DE69233374T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama-shi Takimoto; Tomio Kawasaki-shi Yoneyama; Hideo Kawasaki-shi Sano
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: EP0844289A2; DE69229917D1; WO1993009192A1; EP0611811A1; EP0611811B1; DE69233532D1; DE69229917T2; EP0844289A3; EP0844288A2; EP0611811A4; DE69233532T2; EP0844289B1; DE69233374D1; EP0844288A3; US5478384A; EP0844288B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzeichnungsflüssigkeit. Insbesondere betrifft sie eine Aufzeichnungsflüssigkeit, die sich für Tintenstrahlaufzeichnungen eignet.
Das sogenannte Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren wird in der Praxis angewendet, wobei Tröpfchen einer Aufzeichnungsflüssigkeit, die einen wasserlöslichen farbgebenden Stoff, z. B. einen Direktfarbstoff oder einen Säurefarbstoff, enthalten, aus einer winzigen Austrittsöffnung ausgestoßen werden, um die Aufzeichnung vorzunehmen.
Eine solche Aufzeichnungsflüssigkeit muß nicht nur über längere Zeiträume stabil ausstoßbar bleiben und sich auf Aufzeichnungspapieren für den allgemeinen Geschäftsgebrauch, z. B. Papier für Normalpapierkopierer wie elektrophotographisches Papier und gefaltetes Endlospapier für Computer usw., schnell fixieren lassen, um einen Druck zu erhalten, bei dem die gedruckten Zeichen von guter Qualität sind, d. h. die gedruckten Zeichen nicht verschwimmen und klare Umrisse aufweisen, sondern muß auch über ausgezeichnete Lagerstabilität verfügen. Deshalb sind die Lösungsmittel, die in der Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet werden können, stark eingeschränkt.
Die farbgebenden Stoffe für die Aufzeichnungsflüssigkeit müssen dagegen in den Lösungsmitteln, die wie vorstehend beschrieben Einschränkungen unterliegen, nicht nur ausreichend löslich sein, damit die Aufzeichnungsflüssigkeit über einen längeren Zeitraum stabil ausgestoßen werden kann, auch bei längerer Lagerung stabil bleibt und Druckbilder von hoher Dichte und ausgezeichneter Wasser- und Lichtbeständigkeit ergibt, sondern sie müssen auch auf einfache Weise und ohne Sicherheitsrisiken hergestellt werden können. Es war jedoch nicht einfach, alle diese Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen.
Obwohl inzwischen verschiedene Techniken vorgeschlagen wurden (siehe JP-A-55-144067, JP-A-55-152747, JP-A-57-207660, JP-A-58-147470, JP-A-62-190269, JP-A-62-190271, JP-A-62-190272, JP-A-62-250082, JP-A-62-246975, JP-A-62-257971, JP-A-62-288659, JP-A-63-8463, JP-A-63-22867, JP-A-63-22874, JP-A-63-30567, JP-A-63-33484, JP-A-63-63764, JP-A-63-105079, JP-A-64-31877, JP-A-1-93389, JP-A-1-210464, JP-A-2-140270, JP-A-3-167270, JP-A-3-200882 etc.), ist bisher kein farbgebender Stoff entwickelt worden, der die Marktanforderungen zufriedenstellend erfüllt und auf einfache Weise hergestellt werden kann. (Die hier verwendete Bezeichnung "JP-A" bedeutet eine „noch nicht geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung".)
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine schwarze Aufzeichnungsflüssigkeit zur Verfügung zu stellen, die bei Verwendung für Tintenstrahlaufzeichnungen, -beschriftungen usw. zum Aufzeichnen auf Normalpapier über gute Druckqualität verfügt, aufgezeichnete Bilder von hoher Dichte und ausgezeichneter Licht- und vor allem Wasserbeständigkeit sowie einen guten Farbton des aufgezeichnetem Bildes ergibt und auch bei längerer Lagerung stabil bleibt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß die vorstehende Aufgabe gelöst werden kann, wenn man einen spezifischen Farbstoff als flüssige Aufzeichnungskomponente verwendet, wodurch die Erfindung erfüllt wird. Die Erfindung besteht also aus einer Aufzeichnungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein wäßriges Medium und mindestens einen Farbstoff der allgemeinen Formel (II) enthält:
(wobei R₁ und R₂ jeweils H, CH₃ oder OCH₃ darstellen; X SO₃M oder COOM darstellt; und M ein Alkalimetall, eine Ammoniumgruppe oder ein organisches Aminsalz darstellt).
Die Erfindung wird nachstehend detailliert erläutert.
Beispiele für das durch M dargestellte Alkalimetall schließen Na, K, Li usw. ein. Beispiele für das durch M dargestellte organische Aminsalz umfassen eine Gruppe, in der drei oder vier Wasserstoffatome einer Ammoniumgruppe durch einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und/oder einen Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ersetzt wurden. Darüber hinaus kann das organische Aminsalz ein Salz eines Polyalkylenpolyamins wie Tetraethylenpentamin oder Diethylentriamin sein. Als Polyalkylenrest wird ein Polyethylenrest bevorzugt.
Die Farbstoffe der allgemeinen Formel (II), die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind jeweils von schwarzer Farbe und eignen sich als Aufzeichnungsflüssigkeit.
In dieser Erfindung kann eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Farbstoffe verwendet werden. In diesem Fall können zwei oder mehrere Farbstoffe, die in ihrer allgemeinen Formel zueinander identisch sind, sich jedoch in den Substituenten unterscheiden, oder zwei oder mehrere Farbstoffe mit unterschiedlichen allgemeinen Formeln verwendet werden.
Spezifische Beispiele der durch die allgemeine Formel (II) dargestellten Farbstoffe schließen folgende Verbindungen ein:
Die Azofarbstoffe der allgemeinen Formel (II) können durch Diazotierung und einen Kopplungsschritt nach Verfahren hergestellt werden, die an sich bekannt sind [siehe z. B. "Shin Senryo Kagaku" (New Industrial Chemistry), Autor Yutaka Hosoda, veröffentlicht von Gihodo am 21. Dezember Showa-48 (1973), S. 396–409].
Wenn man die Farbstoffe der vorstehend beschriebenen allgemeinen Formel (II) für eine Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet, müssen alle diese Farbstoffe nach der Herstellung gereinigt werden. Wirksame Reinigungsprozesse schließen ein Verfahren ein, bei dem ein Alkohol, z. B. Methanol oder Isopropanol, einer wäßrigen Lösung oder Suspension eines Farbstoffs zugesetzt wird, um den Farbstoff auszukristallisieren, sowie ein Verfahren, bei dem ein Farbstoff in Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon usw. suspendiert und damit gewaschen wird. Durch diese Verfahren kann die Reinheit des Farbstoffs gesteigert und das anorganische Salz entfernt werden.
Der Gehalt der Farbstoffe der vorstehend beschriebenen allgemeinen Formel (II) in der Aufzeichnungsflüssigkeit beträgt bezogen auf die Gesamtmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 4 Gew.-%.
Das in der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsflüssigkeit verwendete Lösungsmittel ist vorzugsweise Wasser und Wasser, das ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, darunter beispielsweise ein Glycollösungsmittel, z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol (# 200) und Polyethylenglycol (# 400), Glycerol, ein Pyrrolidonlösungsmittel, z. B. N-Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon und 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethylimidazolidinon, Ethylenglycolmonoallylether, Ethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonomethylether, Dimethylsulfoxid, Thiodiglycol usw. Diese wasserlöslichen organischen Lösungsmittel werden, bezogen auf die Gesamtmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit, normalerweise in einer Menge im Bereich von 5 bis 50 Gew.-% verwendet. Wasser wird, bezogen auf die Gesamtmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit, üblicherweise in einer Menge im Bereich von 45 bis 93 Gew.-% verwendet.
Die Schnelltrocknungseigenschaft nach dem Drucken und die Druckqualität können dadurch noch weiter verbessert werden, daß man eine aus Harnstoff, Thioharnstoff Biuret und Semicarbazid ausgewählte Verbindung, bezogen auf die Gesamtmenge, der Flüssigkeit, in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-% zur erfindungsgemäßen Aufzeichnungsflüssigkeit zugibt, oder dadurch, daß man, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufzeichnungsflüssigkeit, ein oberflächenaktives Mittel in einer Menge von 0,001 bis 5,0 Gew.-% zugibt.
Die erfindungsgemäße Aufzeichnungsflüssigkeit wird für Tintenstrahlaufzeichnungen und in Schreibgeräten verwendet, und, wenn sie zum Aufzeichnen auf Normapapier verwendet wird, liefert sie aufgezeichnete Bilder, bei denen die gedruckten Zeichen von ausgezeichneter Dichte sowie Licht- und Wasserbeständigkeit sind. Außerdem verfügt die Aufzeichnungsflüssigkeit noch über gute Lagerstabilität.
Beispiele
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen im einzelnen erläutert. Sie darf jedoch nicht so ausgelegt werden, als wäre sie darauf beschränkt, solange sie sich in ihrem Rahmen befindet. Die in den Bezugsbeispielen verwendeten Formeln sind folgende:
Bezugsbeispiel 1
Man gab Wasser zu 25 Gewichtsteilen Ethylenglycolmonoallylether, 22 Gewichtsteilen Ethylenglycol und 3,5 Gewichtsteilen des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (I-1), um die Gesamtmenge auf 100 Gewichtsteile einzustellen. Diese Zusammensetzung wurde ausreichend vermischt, um den Farbstoff aufzulösen, unter Druck durch einen Teflonfilter mit einem Porendurchmesser von 1 μm filtriert und dann mit einer Vakuumpumpe und einem Ultraschallreiniger entgast, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen.
Unter Verwendung der so erhaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit, führte man mit einem Tintenstrahldrucker (Handelsname HG-3000, hergestellt von der Epson Co.) Tintenstrahlaufzeichnungen auf Papier für Elektrophotographie (hergestellt von Fuji Xerox Co.) durch. Die Bewertungen wurden nach den folgenden Verfahren (a), (b) und (c) durchgeführt und deren Ergebnisse aufgezeigt.
(a) Lichtbeständigkeit des aufgezeichneten Bildes
Unter Verwendung eines Xenonmeßgerätes für Verblassung (hergestellt von der Suga Shikenki Co.) wurde das Aufzeichnungspapier 100 Stunden bestrahlt. Nach der Bestrahlung waren kaum Verfärbungen oder Verblassungen festzustellen.
(b) Wasserbeständigkeit des aufgezeichneten Bildes
Das Aufzeichnungspapier wurde 5 Minuten in Wasser getaucht und das Bild dann daraufhin untersucht, ob es verschwamm. Es war nur ein geringes Verschwimmen festzustellen und auch die Dichte nahm nur geringfügig ab.
(c) Lagerstabilität der Aufzeichnungsflüssigkeit
Die Aufzeichnungsflüssigkeit wurde in Teflonbehältern verschlossen. Nachdem man die Aufzeichnungsflüssigkeit einen Monat bei 5°C und 60°C gelagert hatte, untersuchte man sie auf Veränderungen. Es waren keine Ausfällungen von unlöslichen Substanzen festzustellen.
Bezugsbeispiel 2
Man gab Wasser zu 10 Gewichtsteilen Glycerol, 10 Gewichtsteilen Ethylenglycol und 5 Gewichtsteilen des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (I-2), um die Gesamtmenge auf 100 Gewichtsteile einzustellen. Diese Zusammensetzung wurde nach dem in Bezugsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren behandelt, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen und man nahm die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Beispiel 1 vor. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Bezugsbeispiel 3
Man gab Wasser zu 5 Gewichtsteilen Diethylenglycolmonobutylether, 15 Gewichtsteilen Glycerol und 2 Gewichtsteilen des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (I-3), um die Gesamtmenge auf 100 Gewichtsteile einzustellen. Diese Zusammensetzung wurde nach dem in Bezugsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren behandelt, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen und man nahm die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Bezugsbeispiel 1 vor. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Beispiel 1
Man gab Wasser zu 22 Gewichtsteilen Diethylenglycol und 2,5 Gewichtsteilen des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (II-1), um die Gesamtmenge auf 100 Gewichtsteile einzustellen. Diese Zusammensetzung wurde ausreichend vermischt, um den Farbstoff aufzulösen, unter Druck durch einen Teflonfilter mit einem Porendurchmesser von 1 μm filtriert und dann mit einer Vakuumpumpe und einem Ultraschallreiniger entgast, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen.
Unter Verwendung der so hergestellten Aufzeichnungsflüssigkeit nahm man die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Bezugsbeispiel 1 vor. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Beispiel 2
Eine Aufzeichnungsflüssigkeit wurde auf die gleiche Weise wie in Bezugsbeispiel 2 hergestellt mit dem Unterschied, daß man 3 Gewichtsteile des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (II-2) anstelle von 5 Gewichtsteilen des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (I-2) verwendete, und man nahm die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Bezugsbeispiel 1 vor. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Beispiel 3
Eine Aufzeichnungsflüssigkeit wurde auf die gleiche Weise wie in Bezugsbeispiel 3 hergestellt mit dem Unterschied, daß man den vorstehend spezifizierten Farbstoff (II-3) anstelle des vorstehend spezifizierten Farbstoffs (I-3) verwendete, und man nahm die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Bezugsbeispiel 1 vor. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Beispiele 4 und 5
Aufzeichnungsflüssigkeiten wurden nach dem Verfahren in Bezugsbeispiel 1 unter Verwendung der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, daß die vorstehend spezifizierten Farbstoffe (II-4) und (II-5) jeweils anstelle des vorstehend spezifizierten in Beispiel 1 verwendeten Farbstoff (II-1) verwendet wurden. Die Bewertungen gemäß (a) bis (c) von Bezugsbeispiel 1 wurden durchgeführt. Als Ergebnis erreichte man in allen Fällen ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie in Bezugsbeispiel 1.
Vergleichsbeispiel 1
Aufzeichnungsflüssigkeiten wurden auf die gleiche Weise wie vorstehend hergestellt und bewertet mit dem Unterschied, daß man die Farbstoffe mit den bekannten Strukturen 1 bis 4 verwendete. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 3 aufgeführt. Bei den Aufzeichnungsflüssigkeiten, in denen die bekannten Farbstoffe verwendet wurden, traten im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsflüssigkeiten, die bei allen Bewertungen gut abschnitten, bei der Bewertung Probleme auf.
Tabelle 3

Claims

Aufzeichnungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein wäßriges Medium und mindestens einen aus den Farbstoffen der allgemeinen Formel (II) ausgewählten Farbstoff enthält:
(wobei R₁ und R₂ jeweils H, CH₃ oder OCH₃ darstellen; X SO₃M oder COOM darstellt und M ein Alkalimetall, eine Ammoniumgruppe oder ein organisches Aminsalz darstellt).
Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 1, in der der Farbstoff der allgemeinen Formel (II) bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufzeichnungsflüssigkeit in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% enthalten ist.
Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 1, in der das wäßrige Medium Wasser und ein aus Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol; Polyethylenglykol (# 200), Polyethylenglykol (# 400), Glyzerin, N-Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethylimidazolidinon, Ethylenglykolmonoallylether, Ethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonomethylether, Dimethylsulfoxid und Thiodiglykol ausgewähltes wasserlösliches organisches Lösungsmittel umfaßt.
Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 3, in der bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufzeichnungsflüssigkeit der Wassergehalt im Bereich von 45 bis 93 Gew.-% liegt und der Gehalt an wasserlöslichem organischem Lösungsmittel 5 bis 50 Gew.-% beträgt.
Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß Anspruch 1, der 0,1 bis 10 Gew.-% einer aus Harnstoff, Thioharnstoff, Biuret und Semicarbazid ausgewählten Verbindung und/oder 0,001 bis 5,0 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt werden.