CH658067A5

CH658067A5 - Pigmenthaltiges schreibmittel sowie dessen herstellung und verwendung.

Info

Publication number: CH658067A5
Application number: CH1748/84A
Authority: CH
Inventors: Thomas Knaeble; Jutta Hagner
Original assignee: Staedtler Fa J S
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1986-10-15
Also published as: GB2138834A; JPS6218586B2; JPS59207975A; GB8408150D0; DE3315741A1; GB2138834B; DE3315741C2

Description

Die Erfindung betrifft ein pigmenthaltiges Schreibmittel, das im wesentlichen ein organisches Lösungsmittel, Farbmittel, Bindemittel und/oder Dispergiermittel enthält.

Ausserdem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren derartiger pigmenthaltiger Schreibmittel sowie eine bevorzugte Anwendung derartiger Schreibmittel.

Ein pigmenthaltiges Schreibmittel ist bereits aus DE-AS

23 65 171 bekannt. Die dort beschriebene Schreibtinte zum Beschriften von Tafeln soll neben Pigmenten, Bindemittel und einem leichtflüchtigen organischen Lösungsmittel einen schwerflüchtigen Polyalkohol und gegebenenfalls einen aliphatischen Kohlenwasserstoff enthalten.

Als Bindemittel wird hierbei neben einer Vielzahl anderer Kunststoffe und/oder Harze u.a. auch die Verwendung von Polyvinylbutyral vorgeschlagen.

Dieses Polyvinylbutyral kann sowohl als einfache Mischungskomponente (Beispiel 4) als auch derart vorliegen, dass das Pigment hiermit überzogen ist (vgl. Beispiele 8,9 und 10). Gemäss der dieser DE-AS zugrundeliegenden Aufgabe sollte eine Schreibtinte für Tafeln geschaffen werden, deren Schriftauftrag sich ohne starke Verschmutzung leicht entfernen lässt. Diesem Zweck dienten daher die vorgeschlagenen Merkmale. Die hiermit geschaffene Schreibtinte weist daher keine gute Haftfähigkeit auf und trocknet sehr schlecht. Ausserdem ist sie nur für ein ganz spezielles Anwendungsgebiet, nämlich für Tafeln oder für ähnliche glatte Schreibflächen verwendbar.

Gleiche oder ähnliche Nachteile weist auch die Faserschreibertinte der in der DE-AS beschriebenen JP-P/AS 48-14690 auf, die ebenfalls mit löslichem Harz überzogene Pigmente enthält.

DE-OS 29 01 725 offenbart ebenfalls eine Tinte für Schreiber auf Tafeln, die u.a. Pigmente und Harz enthält und wobei gegebenenfalls das Harz und die Pigmente separat miteinander verknetet werden, um dadurch die Farbkraft des Pigmentes zu erhöhen und einem Trennen beider Komponenten entgegenzuwirken. Beim Verkneten soll das Harz durch eine geringe Menge Lösungsmittel zumindest angelöst werden. Als Harze sollen bevorzugt Cellulosederivate verwendet werden.

Die mit dieser Tinte erzeugte Schrift weist dieselben bereits genannten Nachteile auf und ist aufgrund der vorgeschriebenen unterschiedlichen Lösungsmittel relativ teuer.

Bei einer in US-PS 4 365 035 beschriebenen pigmenthaltigen Tinte für Strahldrucker, die auf wässrigen Lösungsmitteln basiert, wird u.a. von einer wässrigen Dispersion von Titandioxid, Acrylharz, Emulgator und Wasser ausgegangen.

Die Nachteile derartiger wässriger Systeme bestehen vor allem darin, dass diese Tinten oft nur sehr langsam trocknen und auf verschiedenen, besonders auf glatten Flächen, vielfach nicht gut haften und dass der hiermit geschaffene Schriftauftrag in der Regel nicht wasserfest ist, d.h., mit Wasser entfernt werden kann.

Aus US-PS 4 338 133 ist ausserdem eine wasserfreie Tinte für Strahldrucker bekannt, die lösliche Farbstoffe, organische Lösungsmittel, Harze, Silane, Säuren, Öle und Elektrolyte enthält. Als Harz, das praktisch das Bindemittel darstellt, kann hierbei u.a. auch Polyvinylbutyral Anwendung finden.

Da nur lösliche Farbstoffe vorgeschlagen werden, ist der Schriftauftrag in der Regel nicht sehr stark deckend. Ausserdem werden hier eine Vielzahl Komponenten zwingend vorgeschrieben, die einerseits die universelle Ersetzbarkeit beeinträchtigen können und die zum anderen relativ teure Tinte ergeben.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Schreibmittel sind somit vielfach sehr teuer, z.T. bewusst schlecht haftend, langsam trocknend, oft nur sehr speziell einsetzbar, nur bedingt deckend, teilweise nicht lichtecht und gegebenenfalls nicht wasserbeständig. Soweit Pigmentdispersionen vorliegen, setzen sich diese u.U. oft schnell ab.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schreibflüssigkeit zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist und die daher einfach und preiswert herstellbar ist, dek-kende, wasserbeständige, relativ lichtechte und gut haftende sowie schnell trocknende Abstriche ergibt, die sich in der Dis2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

658 067

persion nicht oder nur sehr langsam absetzt und die auch für spezielle Anwendungsgebiete verwendbar bzw. modifizierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Schreibmittel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale auf überraschende Weise gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen, Ausführungsformen, Herstellungsmöglichkeiten und Anwendungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen dargestellt.

Das erfindungsgemässe pigmenthaltige Schreibmittel enthält im wesentlichen ein organisches Lösungsmittel, z.B. aus Pigmenten oder aus Pigmenten und löslichen Farbstoffen bestehende Farbmittel, Bindemittel und/oder Dispergiermittel sowie gegebenenfalls noch sonstige Zusätze. Vorschlagsge-mäss soll das Farbmittel eine Pigmentverbindung aufweisen, bei der das aus speziellem Polyvinylbutyral bestehende Binde- bzw. Dispergiermittel mit dem Pigment mechanisch und/oder thermisch fest verbunden ist.

Das Polyvinylbutyral - nachfolgend als PVB bezeichnet -ist hier sowohl Bindemittel als auch Dispergiermittel gleichzeitig. Soweit bisher bereits die Verwendung von PVB für Schreibmittel beschrieben wurde, fehlte jegliche genauere Spezifizierung dieses PVB. Hieraus konnte somit nicht auf die besonders gute Eignung der beanspruchten PVB-Zusammen-setzung geschlossen werden.

Die Pigmentverbindung soll vorzugsweise 40 bis 70 Gew.-% Pigmente neben dem PVB und gegebenenfalls einen geringen Anteil an zusätzlichem Verbindungsmittel enthalten.

Besonders geeignet ist PVB, dessen Moleküle sich aus 65 bis 85, vorzugsweise 74 bis 78 Gew.-% Polyvinylacetal-Grup-pen, 10 bis 30, bevorzugt 16 bis 23 Gew.-% Polyvinylalkohol-Gruppen und 1 bis 5, vorteilhaft 2 bis 4 Gew.-% Polyvinylace-tat-Gruppen zusammensetzen.

Dieses PVB bewirkt als Bindemittel eine gute Haftung des Abstriches auf fast jedem sauberen Untergrund bzw. Träger. Als Dispergiermittel hält es die Pigmente - nicht zuletzt auch aufgrund der ursprünglichen mechanischen Verbindung mit diesem - innerhalb des als Dispersion vorliegenden Schreibmittels langzeitig in Schwebe, so dass deren schnelle Sedimentation selbst dann verhindert wird, wenn das Schreibmittel nur eine sehr geringe Viskosität aufweist; wie es für verschiedene Verwendungsbereiche von Vorteil ist. Die Dispersion ist hierdurch also besonders stabil.

Die zu verwendenden organischen Lösungsmittel sollen leichtflüchtig sein. Besonders geeignet sind hier Alkohole, Glycoläther oder Ester. Je nach Erfordernis können hierbei auch Mischungen verschiedener Lösungsmittel einer Gruppe oder verschiedener Gruppen eingesetzt werden. Durch die Art und die mengenmässige Zusammensetzung des Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches werden, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Bindemittel, insbesondere die Viskosität und die Haftungseigenschaften des Schreibmittels beein-flusst bzw. gesteuert.

Für verschiedene Anwendungszwecke und für den Einsatz unterschiedlicher Auftragsgeräte eignet sich die erfindungsgemässe Schreibflüssigkeit dann besonders, wenn sie sich im wesentlichen aus 55 bis 98, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% organischem Lösungsmittel und 0,5 bis 40, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Farbmittel mit mindestens 0,5 Gew.-% Pigmentverbindung sowie gegebenenfalls bis zu 20 Gew.-% weiterem Bindemittel und/oder bis zu 15 Gew.-% sonstigen Zusätzen zusammensetzt.

Als weiteres Bindemittel können hier Cellulosederivate, wie z.B. äthanollösliche Nitrocellulose oder Formaldehydharze, wie Phenol-Formaldehydharz, verwendet werden. Sonstige Zusätze können u.a. Netzmittel bzw. Tenside, Elektro-lyte oder ähnliche Substanzen sein.

Als Netzmittel kann z.B. Fluortensid und/oder Tetra-

alkylammoniummethylsulfat und als Elektrolyt - als elektrolytisch wirkende Substanz also, die die elektrische Leitfähigkeit des Schreibmittels beeinflusst bzw. erhöht - kann bevorzugt Benzoesäure, Diäthylammoniumchlorid und/oder 5 Triäthylamin eingesetzt werden.

Die Herstellung des erfindungsgemässen Schreibmittels erfolgt nach einem bevorzugten Verfahren derart, dass zunächst die Pigmentverbindung durch Anreiben und/oder durch Verschmelzung des PVB mit den Pigmenten und durch io Zerkleinerung auf die gewünschte Korngrösse als Pigmentpulver hergesellt wird.

Diese Pigmentverbindung kann u.U. unabhängig von der Schreibmittelherstellung erzeugt werden und gegebenenfalls auch als Handelsprodukt erhältlich sein.

i5 Die Pigmentverbindung wird in das Lösungsmittel eingerührt, bis eine homogene Dispersion vorliegt. Wird ein Lösungsmittelgemisch verwendet, so wird dieses zunächst separat hergestellt. Ebenso werden die eventuell sonst noch vorgesehenen weiteren Bindemittel und/oder sonstigen 2o Zusätze vorab dem Lösungsmittel zugegeben und in diesem gelöst (oder gegebenenfalls auch dispergiert). Dann erst erfolgt die Vermischung mit der Pigmentverbindung.

Die eventuelle Beimischung und Verteilung zusätzlicher löslicher Farbstoffe erfolgt demgegenüber allerdings erst 25 dann, wenn alle anderen Komponenten bereits gut vermischt bzw. dispergiert sind, um nachträgliche Verklumpungen und Farbschattierungen zu vermeiden.

Das erfindungsgemässe Schreibmittel ist, je nach eingestellter Viskosität, in Röhrchenschreibgeräten, Faserschrei-30 bern oder Füllfederhaltern verwendbar, kann aber auch mit Pinseln vermalt oder als sogenannte Fingerfarbe (bei pastöser Konsistenz) eingesetzt weden.

Mit entsprechend niedriger Viskosität, die vorzugsweise zwischen 2 und 20 m Pa-s bei 20 °C betragen soll, und einer 35 elektrolytisch wirksamen Substanz als Zusatz zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit ergibt sich ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemässen Schreibmittels im Bereich der Tintenstrahl- (bzw. «Ink Jet»-)Schreiber oder -Drucker. Bei diesen in der Regel elektronisch gesteuerten 40 Anlagen bestand bisher stets das Problem, dass die vorhandenen Schreibmittel auf dem zu beschriftenden Material -z.B. auf Kabelummantelungen, auf Werkstücken beliebiger Art oder auf Druckfolien oder -platten - nicht ausreichend gut hafteten oder dass der Färb- bzw. Schriftauftrag, vor allem, 45 wenn es sich um helle Schriftzüge auf dunklen Flächen handelte, nicht sehr farbkräftig und/oder gut deckend war.

Sofern hierfür benützte Auftragsmittel Pigmente enthielten, setzten diese sich relativ schnell ab, so dass es erforderlich war, den Schreibmittelvorratsbehälter mit einer Misch-50 Vorrichtung auszustatten oder das Schreibmittel anderweitig in kurzen Zeitabständen umzurühren.

Dies ist unter normalen Arbeitsbedingungen mit dem erfindungsgemässen Schreibmittel nicht mehr erforderlich. Hiermit können daher besonders auch Titandioxid enthal-55 tende - vor allem weisse - Schreibflüssigkeiten, relativ einfach und sicher verarbeitet werden.

Die Korngrösse der Pigmente soll hierfür etwa 0,1 bis 10 (im, vorzugsweise 0,1 bis 2 jim, betragen, damit auch die Anwendung in feinsten Strahldüsen möglich ist. 60 Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfoglend näher erläutert.

Hierbei bedeutet:

LM = Lösungsmittel FM = Farbmittel 65 FS = löslicher Farbstoff E = Elektrolyt wBM = weiteres Bindemittel PV = Pigmentverbindung

658 067

sZ = sonstiger Zusatz T = Tensid

Als Lösungsmittel (LM) können ausser den in den Beispielen genannten Substanzen wie Äthanol, n-Butanol, n-Pro-panol, i-Propanol, Äthylglycol, Äthylacetat, Äthylglycolacetat und Frigen, auch Methanol, i-Butanol, Benzylalkohol, Diace-tonalkohol, Methylglycol, Butylglycol, Methoxybutanol, Methylglycolacetat, Methylacetat, Butylacetat, Milchsäureäthylester, Aceton, Methyläthylketon, einzeln oder in Mischungen miteinander, verwendet werden.

Erfindungsgemäss einsetzbare Pigmente können beispielsweise sein: Pigment-Weiss 6 (Titandioxid), Pigment-Black 7 (Russ), Pigment-Gelb 83, Pigment-Orange 37, Pigment-Rot 146, Pigment-Rot 170, Pigment-Rot 171, Pigment-Braun 25,

Pigment-Blau 15, Pigment-Violett 23, Pigment-Grün 7.

Diese Bezeichnungen entsprechen dem Colour-Index.

Als lösliche Farbstoffe lassen sich gegebenenfalls Solvent Yellow 25 oder die Farbstoffe mit den CI-Nummern 41000, 5 42040,45160 oder 42595 einsetzen.

Die Mengenangaben in den Beispielen und in Anspruch 5 stellen Gewichtsprozente der gesamten Mischung des Schreibmittels dar, während sich die Mengenangaben in Anspruch 3 auf 100 Gewichtsprozent der Pigmentverbindung io und bei dem beanspruchten Polyvinylbutyral (in Anspr. 1 und 2) auf 100 Gewichtsprozent dieses PVB beziehen.

Beispiel 1 stellt ein Rahmenbeispiel dar, während die Beispiele 2 bis 11 mögliche Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Beispiele:

(Werte in Gewichtsprozent)

Bestandteile: Funkt. 1 23456789 10 11

Äthanol

LM

55-98

70

-

80

68

40

52

55

88 18

n-Butanol

LM

55-98

14

-

10 -

n-Propanol

LM

55-98

-

37

-

i-Propanol

LM

55-98

-

30

-

Äthylglycol

LM

55-98

5

8

-

5

-

Äthylacetat

LM

55-98

-

65

-

30

-

52

Äthylglycolacetat

LM

55-98

-

3

-

Frigen

LM

55-98

-

11

-

1. Pigmentverbindung

PV

0,5-30

10

15

30

20

0,5

24

27

12

1 10

2. Pigmentverbindung

PV

0,5-30

-

11

-

löslicher Farbstoff

FS

0-10

-

7

-

10

-

3

-

Phenol-Formaldehyd-Harz wBM

0-20

-

10

-

8

-

1

Nitrocellulose wBM

0-20

-

7

20

Diäthylammoniumchlorid sZ/E

0-15

1

5

-

0,5

-

15

-

Tetraalkylammoniumsulfat sZ/T+E

0-15

-

3

-

Triäthylamin sZ/E

0-15

-

2

-

Benzoesäure sZ/E

0-15

-

4

-

Fluortensid sZ/T

0-15

-

2

-

- -

G

Claims

658 067 PATENTANSPRÜCHE

1. Pigmenthaltiges Schreibmittel, das im wesentlichen ein organisches Lösungsmittel, Farbmittel, Bindemittel und/oder Dispergiermittel enthält, wobei das Bindemittel Polyvinylbu-tyral ist, dadurch gekennzeichnet, dass es als ausschliessliches oder zusätzliches Farbmittel eine Pigmentverbindung enthält, dass die Pigmentverbindung im wesentlichen aus gleichen oder unterschiedlichen Pigmenten und aus mit diesen mechanisch und/oder thermisch fest verbundenem Polyvinylbutyral besteht und dass sich das Polyvinylbutyral aus 65 bis 85 Gew.-% Polyvinylacetal, 10 bis 40 Gew.-% Polyvinylalkohol und 1 bis 5 Gew.-% Polyvinylacetat zusammensetzt.

2. Schreibmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Polyvinylbutyral aiis 74 bis 78 Gew.'-% Polyvinylacetal, 16 bis 23 Gew.-% Polyvinylalkohol und 2 bis 4 Gew.-% Polyvinylacetat zusammensetzt.

3. Schreibmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentverbindung 40 bis 70 Gew.-% Pigmente enthält.

4. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein leichtflüchtiges organisches Lösungsmittel aus der Gruppe der Alkohole, der Glycoläther oder der Ester und/oder eine Mischung derartiger Lösungsmittel enthält.

5. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es 55 bis 98 Gew.-% organisches Lösungsmittel, 0,5 bis 40 Gew.-% Farbmittel mit mindestens 0,5 Gew.-% Pigmentverbindung sowie gegebenenfalls bis zu 20 Gew.-% weiteres Bindemittel und bis zu 15 Gew.-% sonstige Zusätze enthält.

6. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als sonstigen Zusatz mindestens eine elektrolytisch wirksame Substanz enthält.

7. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Viskosität von 2 bis 20 m Pa-s bei 20 °C aufweist.

8. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente eine Korn-grösse von 0,1 bis 10 p.m aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung eines pigmenthaltigen Schreibmittels gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Pigmentverbindung durch Anreiben und/oder durch Verschmelzung des Polyvinylbutyrals mit den Pigmenten und durch anschliessende Zerkleinerung auf die gewünschte Korngrösse als Pigmentpulver hergestellt wird und dass man dieses Pigmentpulver in das Lösungsmittel einrührt, bis eine homogene Dispersion vorliegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Bindemittel und sonstigen Zusätze in dem Lösungsmittel gelöst werden, dass dann das Pigmentpulver eingerührt und disper-giert wird und dass man zuletzt den gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen löslichen Farbstoff zugibt und löst.

11. Verwendung eines pigmenthaltigen Schreibmittels gemäss einem der Ansprüche 6 bis 8 als Tinte in Tintenstrahl-Schreibwerken oder -Druckern.