DE69823614T2

DE69823614T2 - Hochleistungstintenzusammensetzungen mit nicht auf Benzidin basierenden Farbmitteln

Info

Publication number: DE69823614T2
Application number: DE69823614T
Authority: DE
Inventors: William D. Georgetown Kappele; Anna M. Richmond Pearson
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: US5994427A; DE69823614D1; EP0918077B1; EP0918077A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein neues Farbmittelset, wobei die Farbmittel, aus denen das Farbmittelset besteht, nicht auf Benzidin basieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Tintenstrahldruck ist ein herkömmliches Verfahren, bei dem der Druck normalerweise ohne Kontakt zwischen der Druckvorrichtung und dem Medium, auf das die erwünschten Druckzeichen aufgebracht werden, stattfindet. Ein solcher Druck wird durch Ausstoß von Tinte aus einem Tintenstrahldruckkopf der Druckvorrichtung mittels zahlreicher Verfahren, die zum Beispiel unter Druck stehende Düsen, elektrostatische Felder, piezoelektrische Elemente und/oder Heizelemente zur Dampfphasen-Blasenbildung einsetzen, erreicht.
Die beim Tintenstrahldruck verwendeten Tintenzusammensetzungen verwenden typischerweise Wasser, Farbmittel und wassermischbare Lösungsmittel mit niedrigem Molekulargewicht. Die Farbmittel, die eingesetzt werden können, sind u. a. Farbstoffe oder Pigmente. Für die Verbraucher ist die Möglichkeit, schneller Drucken zu können, erstrebenswert. Um jedoch schneller Drucken zu können, sind oftmals schnelltrocknende und/oder schnell in das Druckmedium eindringende Tintenzusammensetzungen nötig. Solche schnelltrocknenden Tintenzusammensetzungen liefern leider oft eine mangelhafte Druckqualität. Zusätzlich wirken sich schneller trocknende/eindringende Tinten oft störend auf Teile der Druckvorrichtung aus, was zum Beispiel schlechte Druckbilder zur Folge hat.
Es ist von zunehmendem Interesse, Tintenzusammensetzungen zu entwickeln, die nicht karzinogen sind, schnell trocknen, die Druckvorrichtung nicht beeinträchtigen und eine hervorragende Druckqualität liefern. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Farbmittelset, das Tinten ergibt, die zum Beispiel für den Druck mittels eines Tintenstrahldruckers verwendet werden können, wobei die Farbmittel, aus denen das Farbmittelset besteht, nicht, wie es oft der Fall ist, auf Benzidin basieren. Solche Tintenzusammensetzungen und speziell wäßrige Tintenzusammensetzungen trocknen unerwartet schnell und/oder ergeben eine hervorragende Druckqualität, ohne Teile der Druckvorrichtung zu beeinträchtigen. Darüber hinaus wurde unerwarteterweise entdeckt, daß die überlegenden Resultate der in dieser Erfindung beschriebenen Tinten nicht von der Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels, insbesondere eines Polyoxyethylen-Polypropylen-Blockcopolymers, abhängen, welches nicht zur Dispersion eines Pigments benötigt wird.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Versuche zur Herstellung von Tintenzusammensetzungen wurden offenbart. In dem US-Patent Nr. 5 223 028, erteilt an Lexmark International, Inc., werden wasserfeste wäßrige Tinten beschrieben.
Zur Herstellung von Tintenzusammensetzungen wurden noch weitere Versuche unternommen. In dem US-Patent Nr. 5 536 461, erteilt an Lexmark International, Inc., werden Tinten beschrieben, die beim Mehrfarbdruck verwendet werden.
In US-Patent Nr. 5 656 071, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist und das an Lexmark International, Inc., erteilt wurde, werden pigmenthaltige Tintenbeschrieben.
Die EP-A-0663299 offenbart Tintensets, die Farbmittel und eine flüssige Zusammensetzung, welche eine kationische Substanz und eine nichtionische polymere Substanz in Kombination umfaßt, umfassen.
Die EP-A-0831135, die erst nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht wurde, offenbart ein Tintenset, das eine Magentatintenzusammensetzung, welche ein Magenta-Farbmittel und eine Harzemulsion und/oder ein Kolloid aus einem anorganischen Oxid enthält, eine Cyantintenzusammensetzung, welche ein Cyan-Farbmittel und eine Harzemulsion und/oder ein Kolloid aus einem anorganischen Oxid enthält, und eine gelbe Tintenzusammensetzung, die ein gelbes Farbmittel und einen Reaktanden, der in der Lage ist, den Lösungs- und/oder Dispersionszustand des Farbmittels und der Harzemulsion in den Magenta- und Cyantintenzusammensetzung aufzubrechen, enthält, umfaßt.
Die EP-A-0831132, die erst nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht wurde, offenbart ein Pigmentset, das ein Magenta-Pigment, ein gelbes Pigment und ein Cyan-Pigment umfaßt, wobei die normalisierte Übertragungsdichteverteilungskurve des Cyanpigments eine Dichte zwischen 0,66 und 0,94 bei 600 nm und zwischen 0,83 und 1,0 bei 610 nm aufweist und die des Magenta-Pigments eine Dichte zwischen 0,25 und 0,93 bei 520 nm, eine Dichte zwischen 0,9 und 1,0 bei 540 nm und eine Dichte zwischen 0,9 und 1,0 bei 560 nm aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Farbmittelset, das ein nachfolgend beschriebenes spezielles Terpolymer-Dispersionsmittelsystem umfaßt. Die Tintensets, welche die Farbmittelsets der Erfindung umfassen, können ferner eine Colösungsmittelmischung umfassen, die kein oberflächenaktives Mittel umfaßt, die nicht mit einem Pigment vermahlen ist und die umfaßt:

(a) wenigstens einen mit Bishydroxy terminierten Thioether und
(b) wenigstens einen Oxykohlenstoff mit der Formel:
wobei jedes R^a unabhängig Wasserstoff, Halogen, C_1-6-Alkyl, Aryl oder (CR₂ ^b)_fO((CR^b ₂)_rO_s)_tR^c ist, jedes R^b unabhängig Wasserstoff, Halogen, eine C_1-6-Alkyl- oder eine Arylgruppe ist, f 0 oder 1 ist, g etwa 1 bis etwa 6 ist, jedes r unabhängig eine ganze Zahl von etwa 1 bis etwa 6 ist, s 0 oder 1 ist, t eine ganze Zahl von etwa 0 bis etwa 6 ist, R^c Wasserstoff, Halogen, C_1-6-Alkyl, Aryl oder OR^d ist, R^d Wasserstoff, eine C_1-6-Alkyl- oder eine Arylgruppe ist, X (CR^b ₂) ist, Y (CR^b ₂)_rO_z ist, u eine ganze Zahl von etwa 0 bis etwa 3 ist, p eine ganze Zahl von etwa 0 bis etwa 3 ist, jedes v unabhängig eine ganze Zahl von etwa 0 bis etwa 120 ist, w 0 oder 1 ist und z 0 oder 1 ist,

^c

^d

Bei einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Tintenzusammensetzungen mit der darin gelösten obengenannten Co-Lösungsmittelmischung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für mit Bishydroxy terminierte Thioether, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, gibt es im wesentlichen keine Einschränkung, außer daß die Thioether in Tintenzusammensetzungen verwendet werden können.
Oft haben die mit Bishydroxy terminierten Thioether die Formel:
wobei jedes A unabhängig ein bivalenter verbrückender Rest ist, wie z. B. (CR₂)_q, oder eine Arylgruppe, wobei jedes R unabhängig Wasserstoff, eine C_1-6-Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder ein Halogen ist, und oft ist jedes q unabhängig eine ganze Zahl von etwa 1 bis etwa 7. Die hier eingesetzten Arylgruppen können substituiert, unsubstituiert, monocyclisch oder polycyclisch sein. Oft ist jedoch die Arylgruppe eine Phenylengruppe.
Der oftmals bevorzugte, mit Bishydroxy terminierte Thioether, der bei dieser Erfindung eingesetzt werden kann, ist ein Thioether, bei dem jedes A (CR₂)_q ist, wobei R Wasserstoff ist und q 2 ist, speziell 2,2'-Thiodiethanol.
Oxykohlenstoff soll, so wie hier verwendet, eine Verbindung, ein Oligomer oder ein Polymer mit sp³-hybridisierten Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen und keinen Peroxidbindungen bedeuten. Die Oxykohlenstoffe, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden, sind lediglich in dem Maße eingeschränkt, daß sie zum Beispiel in Tintenzusammensetzung verwendet werden können. Die Oxykohlenstoffe haben oft ein massegemitteltes Molekulargewicht (M_w) von mehr als etwa 50 und vorzugsweise mehr als etwa 200 und besonders bevorzugt von mehr als etwa 350.
Eine veranschaulichende Liste der Oxykohlenstoffe, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, umfaßt Ethylenglycol, Di(ethylenglycol), Tri(ethylenglycol), Poly(ethylenglycol), Propylenglycol, Di(propylenglycol), Tri(propylenglycol), Poly(propylenglycol), Butylenglycol, Di(butylenglycol), Tri(butylenglycol), Poly(butylenglycol), Pentylenglycol, Di(pentylenglycol), Tri(pentylenglycol), Poly(pentylenglycol), Hexylenglycol, Di(hexylenglycol), Tri(hexylenglycol), Poly(hexylenglycol) und Mischungen davon.
Der bevorzugteste Oxykohlenstoff, der bei dieser Erfindung eingesetzt wird, ist der, bei dem jedes R^a Wasserstoff ist, jedes R^b Wasserstoff ist, g 1 ist, p 0 ist, r 2 ist, u 1 ist, v 4 ist, w 0 ist und z 1 ist, insbesondere Poly(ethylenglycol) mit einem Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 500, einschließlich aller davon umfaßter Bereiche.
Die mit Bishydroxy terminierten Thioether, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden, sind oftmals im Handel erhältlich. Sie können auch durch herkömmliche Verfahren, die zum Beispiel die Umsetzung eines substituierten Thiols und eines Epoxids unter sauren oder basischen Bedingungen umfassen, hergestellt werden.
Die Oxykohlenstoffe, die bei dieser Erfindung verwendet werden können, sind oftmals im Handel erhältlich. Sie können jedoch auch zum Beispiel durch Umsetzung von Alkanolen und einer Verbindung mit einer Epoxid- und einer Hydroxygruppe unter sauren Bedingungen oder durch Polymerisation monomerer hydroxyterminierter Diole hergestellt werden. Andere Verfahren zur Herstellung der Oxykohlenstoffe, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind u. a. zum Beispiel Verfahren, welche Glycole oder Alkohole in Gegenwart von Polyolen und Säurekatalysatoren dehydratisieren.
Das Verhältnis von mit Bishydroxy terminiertem Thioether zu Oxykohlenstoff ist bei dieser Erfindung im allgemeinen nicht eingeschränkt. Die einzige Einschränkung ist, daß das verwendete Verhältnis ein Co-Lösungsmittel ergibt, das zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung eingesetzt werden kann. Das Gewichtsprozentverhältnis von mit Bishydroxy terminiertem Thioether zu Glycol beträgt jedoch oft etwa 15 : 85 bis etwa 85 : 15 und vorzugsweise etwa 40 : 60 bis etwa 60 : 40, einschließlich aller davon umfaßter Verhältnisse. Ein besonders bevorzugtes Gewichtsprozentverhältnis von mit Bishydroxy terminiertem Thioether zu Oxykohlenstoff beträgt etwa 45 : 55 bis etwa 55 : 45, einschließlich aller davon umfaßter Verhältnisse.
Es gibt keine Einschränkung dafür, wie das Co-Lösungsmittel tatsächlich hergestellt wird. Im allgemeinen werden die mit Bishydroxy terminierten Thioether und Glycole zum Beispiel durch irgendein im Stand der Technik anerkanntes Verfahren vermischt, gerührt oder vermengt. Das Co-Lösungsmittel kann bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck hergestellt werden, Variationen beim Druck und der Temperatur können jedoch durchgeführt werden, um die Erzeugung des Co-Lösungsmittels zu erleichtern.
Es gibt im wesentlichen keine Einschränkung für die Tinten, welche die oben beschriebenen Co-Lösungsmittel verwenden können. Die einzige Einschränkung ist, daß die resultierenden Tinten zum Druck auf einem Substrat verwendet werden können. Tinten, welche die Co-Lösungsmittel dieser Erfindung einsetzen, können daher auf Farbstoff basieren, auf Pigment basieren, wäßrig oder nichtwäßrig sein.
Die Tinten, die mit den Co-Lösungsmitteln dieser Erfindung hergestellt werden können, egal ob auf Farbstoffbasis oder Pigmentbasis, können im Stand der Technik anerkannte Additive umfassen. Solche im Stand der Technik anerkannten Additive sind u. a. zum Beispiel Dispersionsmittel, Feuchthaltemittel wie Glycerin und Sorbit, Biozide, Fungizide, Bakteriozide, Penetrationsmittel wie 1,2-Hexandiol und von Acetylen abgeleitete Verbindungen, Tenside wie Polyorganosiloxane, Antikogationsmittel, Anticurlmittel, Puffer, Chelatoren und die Ausblutung verhindernde Mittel.
Pigmente, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind u. a. polycyclische Pigmente, wie z. B. Phthalocyanine, Chinacridone. Noch weitere Pigmente, die eingesetzt werden können, sind u. a. zum Beispiel Ruß. Solche Pigmente können durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden, und viele sind im Handel erhältlich.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Pigmentmenge ist nur in dem Maße eingeschränkt, daß die Menge eine Tinte ergibt, die auf ein Substrat gedruckt werden kann. Oft beträgt die eingesetzte Pigmentmenge etwa 0,2 bis etwa 10,0 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 6,0 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt etwa 1,0 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, einschließlich aller davon umfaßter Bereiche.
Monoazofarbstoffverbindungen können bei dieser Erfindung eingesetzt werden.
Die Menge der eingesetzten Farbstoffverbindung ist nur in dem Maße eingeschränkt, daß die resultierenden Tinten zum Druck auf ein Substrat verwendet werden können. Oft beträgt die eingesetzte Menge der Farbstoffverbindung etwa 0,2 bis etwa 20,0 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 15,0 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt etwa 1,0 bis etwa 10,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, einschließlich aller davon umfaßter Bereiche.
Wenn Tinten auf Pigmentbasis hergestellt werden, ist es wünschenswert, Dispersionsmittel in den Tinten einzusetzen, um zu verhindern, daß das Pigment in der Tintenzusammensetzung absitzt und ausflockt. Es gibt im wesentlichen keine Einschränkung für die eingesetzte Dispersionsmittelmenge, außer daß die verwendete Dispersionsmittelmenge eine Tintenzusammensetzung ergibt, die auf ein Substrat gedruckt werden kann. Wenn eine Tinte auf Pigmentbasis hergestellt wird, werden typischerweise etwa 0,05 bis etwa 7,0 und vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 6,0 und besonders bevorzugt etwa 0,2 bis 4,0 Gewichtsprozent Dispersionsmittel eingesetzt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, einschließlich aller davon umfaßter Bereiche.
Die oftmals bevorzugten polymeren Dispersionsmittel, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind statistische Terpolymere, die aus drei Vorläufern hergestellt werden. Die Vorläufer sind u. a. monomere und makromere Vorläufer, einschließlich wenigstens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylaten und Methacrylaten, wenigstens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Acryloyl und Methacryloyl terminierten Polydialkylsiloxanen, und wenigstens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Laurylacrylat und Laurylmethacrylat.
Die aus diesen Vorläufern hergestellten polymeren Dispersionsmittel können durch Polymerisation der monomeren und makromeren Vorläufer mittels im Stand der Technik anerkannter Verfahren, welche radikalische Polymerisationen umfassen, hergestellt werden. Eine detailliertere Beschreibung der bevorzugtesten polymeren Dispersionsmittel, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, kann in den US-Patenten 5714538 und 5719204 gefunden werden.
Es gibt keine Einschränkung dafür, wie die Tintenzusammensetzungen in dieser Erfindung hergestellt werden. Im wesentlichen werden die Komponenten (z. B. Pigment, Biozid, Wasser) der Tinten zum Beispiel vermischt, verrührt oder vermengt, wobei im Stand der Technik anerkannte Verfahren angewandt werden. Die Tinten können bei Umgebungstemperatur, bei Atmosphärendruck oder bei beliebigen Druck- oder Temperaturvariationen, die zur Tintenbildung führen können, hergestellt werden. Die Zugabe der Komponenten ist nicht auf eine bestimmte Reihenfolge beschränkt, mit der Maßgabe, daß die resultierende Zusammensetzung eine Zusammensetzung ist, die zum Druck auf ein Substrat eingesetzt werden kann.
Keiner der herkömmlichen Verfahrensschritte soll ignoriert werden, wenn die Tintenzusammensetzungen dieser Erfindung hergestellt werden. Daher ist es zum Beispiel vom Umfang der Erfindung umfaßt, Pigmente mittels im Stand der Technik anerkannter Mahlverfahren bis zu ihrer erwünschten Teilchen/Agglomeratgröße zu mahlen. Es liegt auch im Umfang der Erfindung, die Pigmente mit den gewählten polymeren Dispersionsmitteln zu vermischen, bevor die Pigmente mit irgendwelchen anderen Komponenten der Tinten kombiniert werden.
Es liegt auch im Umfang dieser Erfindung, die mit Bishydroxy terminierten Thioether und Oxykohlenstoffe unabhängig voneinander zu der herzustellenden Tintenzusammensetzung zuzugeben. Die Bezeichnung Co-Lösungsmittel soll daher das vorvermischte Produkt aus dem mit Bishydroxy terminierten Thioether und Oxykohlenstoff sowie das Produkt, das entsteht, nachdem der Thioether und der Oxykohlenstoff getrennt während der Herstellung der erwünschten Tintenzusammensetzungen zugegeben worden sind, umfassen.
Das bei den Tintenzusammensetzungen dieser Erfindung bevorzugte Penetrationsmittel ist ein Alkanol und vorzugsweise ein geradkettiges Alkanol mit etwa 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatomen mit der Hydroxygruppe in Position 1. Die Menge an zu den Tintenzusammensetzungen zugegebenem Alkanol ist lediglich in dem Maße eingeschränkt, daß die resultierenden Tintenzusammensetzungen in der Lage sind, auf ein Substrat gedruckt zu werden. Oft beträgt die eingesetzte Menge an geradkettigem Alkanol jedoch etwa 0,1 bis etwa 10,0 und vorzugsweise etwa 0,25 bis etwa 6,0 und besonders bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, einschließlich aller davon umfaßter Bereiche. Das bei dieser Erfindung am bevorzugtesten eingesetzte Alkanol ist 1-Propanol.
Die bei dieser Erfindung bevorzugt verwendeten Penetrationsmittel sind typischerweise im Handel erhältlich oder werden durch herkömmliche Verfahren hergestellt, die S_Nl-Reaktionen umfassen, die Wasser als ein Nukleophil einsetzen. Es wird hier erwähnt, daß die in dieser Erfindung beschriebenen bevorzugten Penetrationsmittel nicht auf die Verwendung in irgendwelchen speziellen Tintenzusammensetzungen beschränkt sind. Tatsächlich können sie in jeder beliebigen Tintenzusammensetzung eingesetzt werden, die auf ein Substrat gedruckt werden kann.
Beliebige andere Additive, die in den Tinten dieser Erfindung eingesetzt werden können, können in typischerweise im Stand der Technik zu findenden Mengen/Anteilen zugegeben werden. Der Rest der hier beschriebenen Tintenzusammensetzungen besteht aus Wasser, wenn eine wäßrige Tintenzusammensetzung erwünscht ist. Wenn eine nichtwäßrige Tintenzusammensetzung erwünscht ist, wird der Rest der Tintenzusammensetzungen zum Beispiel das Co-Lösungsmittel dieser Erfindung und/oder Öle anstelle von Wasser umfassen. Solche Öle sind im allgemeinen nicht eingeschränkt, und eine veranschaulichende Liste umfaßt u. a. Mineralöl, Tungöl, Sojabohnenöl und Mischungen davon.
Die Menge an Co-Lösungsmittel (Gesamtmenge an Oxykohlenstoff plus mit Bishydroxy terminiertem Thioether), die bei dieser Erfindung eingesetzt werden kann, ist im allgemeinen nicht eingeschränkt. In Abhängigkeit vom gewählten Farbmittel kann die eingesetzte Menge an Co-Lösungsmittel nach der Zugabe der zur Herstellung einer Tinte erforderlichen Komponenten bis zu etwa 100% des Rests der Tintenzusammensetzung betragen. Oft beträgt die eingesetzte Menge an Co-Lösungsmittel etwa 5,0 bis etwa 40,0, vorzugsweise etwa 15,0 bis etwa 25,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, einschließlich aller darin umfaßter Bereiche.
Oft ist es wünschenswert, die Tintenzusammensetzungen dieser Erfindung in Tintenstrahldruckern einzusetzen. Wenn dies geschieht, werden die Tintenzusammensetzungen zum Beispiel in Tintenstrahldruckpatronen (die mit Tintenzusammensetzungen wiederbefüllt werden können) mit wenigstens einer Tintenkammer (Reservoir) verwendet. Wenn eine Tintenkammer vorhanden ist, kann die Tintenstrahldruckpatrone ein beliebiges Farbmittel einsetzen, einschließlich Ruß, Cyan-, Magenta- und gelbe Farbmittel. Wenn zum Beispiel eine Tintenstrahldruckpatrone mit drei Kammern verwendet wird, kann jede Kammer mit einer unterschiedlich gefärbten Tintenzusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden. Oft sind die bevorzugtesten farbigen Tintenzusammensetzungen diejenigen mit Cyan-, Magenta- und Gelbfärbung. Oft sind die bevorzugten Farbmittel, die bei dieser Erfindung verwendet werden, CI-Pigment Blue 15:4, CI Pigment Blue 15:3, CI Pigment Red 122, CI Pigment Yellow 74 und Ruß.
Zusätzlich dazu umfaßt das in dieser Erfindung beschriebene neue Farbmittelset Farbmittel, die Farbstoffe, Pigmente oder Kombinationen davon sein können.
Das neue Farbmittelset dieser Erfindung umfaßt:

(a) ein Terpolymer-Dispersionsmittel und ein Chinacridon,
(b) das Terpolymer-Dispersionsmittel und ein Phthalocyanin und
(c) das Terpolymer-Dispersionsmittel und eine Monoazoverbindung,

Das Chinacridon besitzt oft die Formel
wobei jedes R unabhängig ein Wasserstoff oder eine C_1-6-Alkylgruppe ist und jedes R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig ein Wasserstoff, eine C_1-6-Alkylgruppe, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe oder eine Estergruppe ist. Bei R¹, R², R³ und R⁴ ist die bevorzugte Alkylgruppe eine Methylgruppe, das bevorzugte Halogen ist Chlor und die bevorzugte Alkoxygruppe ist eine Methoxygruppe. Besonders bevorzugt ist das bei dieser Erfindung eingesetzte Chinacridon jedoch eines, bei dem jeder der Reste R, R¹, R² und R³ Wasserstoff ist und jeder Rest R⁴ eine Methylgruppe ist (Pigment Red 122).
Die Chinacridone, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind zum Beispiel von Sun Chemical Corporation im Handel erhältlich. Sie können auch aus im Handel erhältlichen Vorläufern hergestellt werden, mit denen Reaktionen durchgeführt werden können, wie z. B. elektrophile aromatische Substitutionen und/oder elektrophile aliphatische Substitutionen.
Die Phthalocyanine, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, können substituiert oder unsubstituiert sein. Falls sie substituiert sind, können die Substituenten, mit denen die Verbindung substituiert sein kann, zum Beispiel wenigstens ein Element sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sulfonsäuregruppen, Carbonsäuregruppen und Estergruppen.
Das zentrale Metallatom in den Phthalocyaninen, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, ist nur in dem Maße eingeschränkt, daß es Phthalocyanine ergibt, die als Farbmittel in Tinten verwendet werden können. Das Zentralatom ist oft ein Übergangsmetall und vorzugsweise Kupfer, Eisen, Nickel oder Cobalt.
Darüber hinaus können die in dieser Erfindung eingesetzten Phthalocyanine vom alpha- oder beta-Typ sein sowie kristallisierend, nichtkristallisierend oder nichtkristallisierend nichtausflockend sein. Besonders bevorzugt besitzen die bei dieser Erfindung eingesetzten Phthalocyanine Kupfer als Zentralatom, sie sind unsubstituiert und nichtkristallisierend nichtausflockend (Pigment Blue 15:4). Wie die Chinacridone, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind die Phthalocyanine zum Beispiel von Sun Chemical Company im Handel erhältlich. Sie können auch aus im Handel erhältlichen Vorläufern hergestellt werden, mit denen zum Beispiel Reaktionen wie elektrophile aromatische Substitutionen und/oder elektrophile aliphatische Substitutionen durchgeführt wurden.
Die Monoazoverbindungen, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden können, besitzen oft die Formel
wobei R wie zuvor definiert ist, R¹ wie zuvor definiert ist, jedes R⁵ unabhängig ein Wasserstoff, C_1-6-Alkyl, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe oder eine Estergruppe ist, R⁶ ein Wasserstoff, C_1-6-Alkyl, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe, eine Estergruppe oder eine Nitrogruppe ist und jedes R⁷ unabhängig ein C_1-6-Alkyl, eine Hydroxygruppe oder eine Alkoxygruppe ist. Bei den bevorzugten Monoazoverbindungen, die bei dieser Erfindung eingesetzt werden, ist R Wasserstoff, jedes R¹ ist Wasserstoff, jedes R⁵ ist eine Methoxygruppe, R⁶ ist eine Nitrogruppe und ein R⁷ ist eine Methylgruppe und ein R⁷ ist eine Hydroxygruppe, mit der Maßgabe, daß die Methylgruppe cis zur Azobindung steht und die Hydroxygruppe trans zur Azobindung steht (Pigment Yellow 74).
Die bei dieser Erfindung eingesetzten Monoazoverbindungen sind zum Beispiel von Sun Chemical Corporation im Handel erhältlich. Sie können auch aus im Handel erhältlichen Vorläufern hergestellt werden, mit denen zum Beispiel elektrophile aromatische Substitutionen und/oder elektrophile aliphatische Substitutionen durchgeführt werden können.
Das neue Farbmittelset dieser Erfindung kann Pigmente und/oder Farbstoffe umfassen. Ob die Farbmittel Pigmente oder Farbstoffe sind oder nicht, hängt von den Substituenten am Farbmittel, von den eingesetzten Co-Lösungsmitteln und davon ab, ob die resultierenden, aus dem neuen Farbmittelset hergestellten Tinten wäßrig sind oder nicht. Es wird darauf hingewiesen, daß die Farbmittel des neuen Farbmittelsets dieser Erfindung verwendet werden können, um wäßrige und/oder nichtwäßrige Tintenzusammensetzungen herzustellen, und daß die hergestellten Tinten irgendwelche der herkömmlichen Tinten-Co-Lösungsmittel, Dispersionsmittel und Additive, die im Stand der Technik bekannt sind, umfassen können. Vorzugsweise umfaßt das Farbmittelset alle Pigmente, und die daraus hergestellten Tinten besitzen wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem mit Bishydroxy terminierten Thioether, Oxykohlenstoff, den hierin beschriebenen bevorzugten Dispersionsmitteln und einem C_1-6-Diol, wie z. B. 1,3-Propandiol, und die daraus hergestellten Tinten bilden daher ein Set aus Cyan-, Magenta- und gelber Tinte, das in Tintenstrahldruckern verwendet werden kann.
Ein bevorzugtes Farbmittelset gemäß der vorliegenden Anmel dung ist ein Set, bei dem die genannte Cyan-Tinte 1,3-Propandiol umfaßt und die genannten Magenta- und gelben Tinten 2,2''-Thiodiethanol umfassen.
Das Farbmittelverhältnis in dem neuen, bei dieser Erfindung eingesetzten Farbmittelset ist lediglich in dem Maße eingeschränkt, daß das Verhältnis Tinten ergeben muß, die auf ein Substrat gedruckt werden können. Wenn das neue Farbmittelset eingesetzt wird, um zum Beispiel Zusammensetzungen aus wenigstens 3 Tinten zu erzeugen, beträgt das Verhältnis von Chinacridon : Phthalocyanin : Monoazoverbindung oftmals jedoch 3,0 bis 5,0 Gewichtsprozent : 2,0 bis 4,0 Gewichtsprozent : 1,0 bis 5,0 Gewichtsprozent. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis jedoch 4,0 Gewichtsprozent : 3,0 Gewichtsprozent : 4,0 Gewichtsprozent. Gewichtsprozent soll, in bezug auf die Farbmittel des neuen Farbmittelsets dieser Erfindung, definitionsgemäß die Gewichtsprozent des Farbmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der mit diesem speziellen Farbmittel erzeugten Tintenzusammensetzung, bedeuten.
Es wird hier darauf hingewiesen, daß, wenn die bevorzugten Farbmittel eingesetzt werden, um ein Farbmittelset herzustellen (C. I. Pigment Red 122; C. I. Pigment Blue 15:4; C. I. Pigment Yellow 74), überraschenderweise 5R auf der Munsell-Farbskala erhalten wird, insbesondere in Abwesenheit von Farbmitteln auf Benzidinbasis.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung und zum besseren Verständnis der Erfindung zur Verfügung gestellt. Die Beispiele sollen keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung darstellen. Alle erhaltenen Produkte können durch Anwendung von im Stand der Technik anerkannten Verfahren charakterisiert werden, wie z. B. durch kernmagnetische Protonen- und Kohlenstoff-13-Resonanzspektroskopie. Die optische Dichte wurde durch Verwendung eines im Handel erhältlichen Densitometers ermittelt, und die Betriebsfähigkeit wurde durch visuelle Analyse eines außer Betrieb befindlichen Druckkopfes (abgedeckt und nicht abgedeckt) über einen bestimmten Zeitraum ermittelt. Die Betriebsfähigkeit wurde auch durch visuelle Analyse eines Druckkopfes nach der Verwendung in einem Tintenstrahldrucker ermittelt. Die Trocknungszeiten wurden durch Beobachtung und eine Zeitmessungsein richtung auf einer Reihe von Büropapieren ermittelt (zwischen 5 und 12). Die Munsell-Chroma-Werte wurden mit einem herkömmlichen Reflexions-Spektrophotometer (ohne Spektralanteil) unter Verwendung einer Ulbricht'schen Kugel, indirekter Beleuchtung und einer gepulsten Xenon-Bogenlampe bei einem Winkel von acht Grad zur Vertikalen der Probenoberfläche ermittelt.
Beispiel 1
Ein Reaktionsgefäß wurde mit einer Lösung aus 22,8 g (265 mmol) Methacrylsäure, 7,84 g (8,7 mmol, MG 900) mit Monomethacryloxypropyl terminiertem Polydimethylsiloxan, 2,95 g (8,7 mmol) Stearylmethacrylat, 2,06 g (9,9 mmol) 1-Dodecanthiol, 0,64 g (2,84 mmol) Dimethyl-2,2-azobisisobutyrat und 100 ml Isopropylalkohol beschickt. Die resultierende Mischung wurde mit Argon entgast (durch wiederholte Teilevakuierung, gefolgt von der Wiederbefüllung mit Argon mittels eines Firestone-Ventils) und anschließend 16 Stunden lang auf 70°C erwärmt. Man ließ die Mischung auf etwa Raumtemperatur abkühlen und gab anschließend langsam 1,0 l Hexan unter Rühren zu. Das resultierende feste Produkt (polymeres Dispersionsmittel) wurde durch Vakuumfiltration isoliert und im Vakuum über Nacht bei 80°C getrocknet. Die Reaktionsausbeute betrug etwa 85%. Das getrocknete polymere Dispersionsmittel (das bei dieser Erfindung bevorzugte Dispersionsmittel) wurde durch Protonen-NMR und GPC charakterisiert.
Eine Stammlösung des polymeren Dispersionsmittels wurde hergestellt, indem ein 400-ml-Becherglas auf einer Heizplatte mit Magnetrührer mit 40,0 g entionisiertem Wasser beschickt wurde. 12,0 g getrocknetes polymeres Dispersionsmittel und 18,0 g 20%iges KOH wurden zu dem Becherglas mit dem entionisierten Wasser hinzugegeben. Die resultierende Mischung wurde etwa 2 Stunden lang auf etwa 50°C erwärmt. Der pH-Wert der Mischung wurde durch Zugabe von 20%igem KOH auf 7,5 eingestellt. Anschließend wurde entionisiertes Wasser zu der Mischung hinzugegeben, um das Gewicht der resultierenden Lösung auf 100,0 g zu bringen (12% polymeres Dispersionsmittel).
Anschließend wurde ein Becherglas mit 133,33 g der oben hergestellten Lösung des polymeren Dispersionsmittels, 202,67 g entionisiertem Wasser und 64,0 g Ruß beschickt. Die Inhalte wurden mit einem handelsüblichen Mischer verrührt. Die resultierende Mischung wurde anschließend in eine Mühle mit 0,8 mm großen, mit Yttrium beschichteten Zirkoniumkugeln gegeben. Die Mischung wurde etwa 90 Minuten lang gemahlen, was zu einem Rußkonzentrat führte.
Ein zweites Becherglas wurde mit 10,0 g Polyethylenglycol mit einem massegemittelten Molekulargewicht von etwa 400 beschickt. Anschließend wurden 10,0 g 1,3-Propandiol zugegeben, während mit einem Magnetrührstab gerührt wurde. Nach der Bildung einer homogenen Mischung wurden 61,05 g Wasser unter Rühren zugegeben. Zu der resultierenden Mischung wurden 0,20 g im Handel erhältliche Biozidlösung mit 1,2-Benzisothiazolin-3-on unter Rühren zugegeben, was ein Tintenvehikel ergab.
Ein drittes Becherglas wurde mit 18,75 g des oben hergestellten Rußkonzentrats beschickt, und das gesamte oben hergestellte Tintenvehikel wurde langsam unter Rühren zugegeben. Die resultierende Zusammensetzung wurde auf 1,2 Mikrometer filtriert, wobei eine im Handel erhältliche Druckfiltrationsapparatur mit einer Reihe von Scheibenfiltern verwendet wurde. Die resultierende filtrierte Lösung ist eine im Handel erhältliche schwarze Tintenzusammensetzung. Die schwarze Tintenzusammensetzung hatte eine optische Dichte von etwa 1,36, eine Trocknungszeit von etwa 48 Sekunden und annehmbare Betriebsfähigkeitseigenschaften.
Beispiel 2
Ein Becherglas wurde mit 166,67 g polymerer Dispersionsmittellösung, ähnlich der in Beispiel 1 beschriebenen und hergestellten Dispersionsmittellösung, 173,33 g entionisiertem Wasser und 60,0 g eines im Handel erhältlichen Cyan-Pigments (Pigment Blue 15:3) beschickt, wobei mit hoher Scherkraft gemischt wurde. Die resultierende Mischung wurde in einer Mühle mit 0,8 mm großen, mit Yttrium beschichteten Zirkoniumkugeln etwa 4 Stunden lang gemahlen. Die resultierende Zusammensetzung war ein Cyan-Tintenkonzentrat.
Ein zweites Becherglas wurde mit 10,0 g Polyethylenglycol mit einem massegemittelten Molekulargewicht von etwa 400, 10,0 g 2,2'-Thiodiethanol, 66,47 g entionisiertem Wasser und 0,2 g im Handel erhältlicher Biozidlösung mit 1,2-Benzisothiazolin-3-on unter Rühren beschickt. Die resultierende Zusammensetzung war ein Tintenvehikel.
Ein letztes Becherglas wurde mit 13,33 g des oben hergestellten Cyan-Konzentrats beschickt und unter Rühren mit dem gesamten in diesem Beispiel hergestellten Tintenvehikel langsam versetzt. Die resultierende Tintenzusammensetzung war eine hochwertige Cyan-Tintenzusammensetzung. Die hochwertige Cyan-Tintenzusammensetzung hatte durchschnittliche Munsell-Chroma-Werte von mehr als etwa 12,0 auf einer Reihe von Büropapieren, eine Trocknungszeit von etwa 42 Sekunden und annehmbare Betriebsfähigkeitseigenschaften.
Beispiel 3
Die Tintenzusammensetzung von Beispiel 3 wurde auf eine ähnliche Weise wie die in Beispiel 2 beschriebene Tintenzusammensetzung hergestellt, außer daß 96,0 g eines im Handel erhältlichen Magenta-Pigments (Pigment Red 122) anstelle des Cyan-Pigments mit 200,0 mg eines polymeren Dispersionsmittels, ähnlich dem in Beispiel 1 beschriebenen und hergestellten Dispersionsmittel, vermischt wurden. Die Inhalte wurden mit etwa 0,8 mm großen Polystyrolkugeln anstelle von mit Yttrium beschichteten Zirkoniumkugeln in einer Mühle gemahlen, was ein Magenta-Tintenkonzentrat ergab.
Ein zweites Becherglas wurde mit 9,0 g Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 400, 12,0 g 2,2'-Thiodiethanol, 9,0 g Glycerin, 94,7 g entionisiertem Wasser und 0,3 g eines im Handel erhältlichen Biozids (1,2-Benzisothiazolin-3-on) beschickt. In einem letzten Becherglas wurde das Vehikel langsam zu 25 g des Magenta-Tintenkonzentrats zugegeben und damit verrührt. Die nach dem Rühren resultierende Zusammensetzung ist eine hochwertige Magenta-Tintenzusammensetzung. Die hochwertige Magenta-Tintenzusammensetzung hatte durchschnittliche Munsell-Chroma-Werte von mehr als etwa 12,0 auf einer Reihe von Büropapieren, eine Trocknungszeit von etwa 42 Sekunden und annehmbare Betriebsfähigkeitseigenschaften.
Beispiel 4
Die Tintenzusammensetzung von Beispiel 4 wurde auf eine ähnliche Weise wie die in Beispiel 1 beschriebene Tintenzusammensetzung hergestellt, außer daß 75,0 g polymere Dispersionsmittellösung, 78,0 g entionisiertes Wasser und 27,0 g im Handel erhältliches Gelbpigment (Pigment Yellow 74) eingesetzt und durch Mischen mit hoher Scherkraft vermischt wurden. Die resultierende Mischung wurde in einer Reibmühle mit 1,25 mm großen, mit Yttrium beschichteten Zirkoniumkugeln etwa 12 Stunden lang gemahlen. Das resultierende Produkt wurde nach dem Mahlen mit 96,62 g entionisiertem Wasser unter Rühren vereint, um ein Gelbtintenkonzentrat zu ergeben.
Ein zweites Becherglas wurde mit 15,0 g Polyethylenglycol mit einem massegemittelten Molekulargewicht von etwa 400, 15,0 g 2,2'-Thiodiethanol, 96,92 g entionisiertem Wasser, 0,3 g im Handel erhältlicher Biozidlösung mit 1,2-Benzisothiazolin-3-on unter Rühren mit einem Rührstab vermischt. Die resultierende Mischung wurde gerührt, während 23,08 g des Gelbkonzentrats langsam zugegeben wurden. Nach dem Rühren war die resultierende Zusammensetzung eine hochwertige Gelbtintenzusammensetzung. Die hochwertige Gelbtintenzusammensetzung hatte durchschnittliche Munsell-Chroma-Werte von mehr als etwa 11,0 auf einer Reihe von Büropapieren, eine Trocknungszeit von etwa 48 Sekunden und annehmbare Betriebsfähigkeitseigenschaften.
Beispiel 5
Die Tinte von Beispiel 5 wurde auf eine ähnliche Weise wie die in Beispiel 2 hergestellt, außer daß Pigment Blue 15:4 anstelle von Pigment Blue 15:3 eingesetzt wurde.
Beispiel 6
Die Tinte von Beispiel 6 wurde auf eine ähnliche Weise wie die in Beispiel 5 beschriebene Tinte hergestellt, außer daß 10,0 g 1,3-Propandiol anstelle von 2,2'-Thiodiethanol verwendet wurden.

Claims

Farbmittelset, umfassend: (a) ein Terpolymer-Dispersionsmittel und ein Chinacridon, (b) das Terpolymer-Dispersionsmittel und ein Phthalocyanin und (c) das Terpolymer-Dispersionsmittel und eine Monoazoverbindung, wobei das Terpolymer-Dispersionsmittel synthetisiert ist aus: wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylsäure, wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Acryloyl terminierten Polydialkylsiloxanen und mit Methacryloyl terminierten Polydialkylsiloxanen, und wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Laurylacrylat und Laurylmethacrylat.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Chinacridon die Formel
besitzt und jedes R unabhängig ein Wasserstoff oder eine C_1-6-Alkylgruppe ist und jedes R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig ein Wasserstoff, eine C_1-6-Alkylgruppe, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe oder eine Estergruppe ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 2, wobei R, R¹, R² und R³ Wasserstoff sind und R⁴ eine Methylgruppe ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Phthalocyanin unsubstituiert oder mit wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Sulfonsäuregruppe, einer Carbonsäuregruppe und einer Estergruppe, substituiert ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 4, wobei das genannte Phthalocyanin ein Zentralatom besitzt, das ein Übergangsmetall ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 5, wobei das genannte Übergangsmetall Cu, Fe, Ni oder Co ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 6, wobei das genannte Übergangsmetall Cu ist und das genannte Phthalocyanin unsubstituiert ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei die Monoazoverbindung die Formel:
besitzt, wobei R ein Wasserstoff oder eine C_1-6-Alkylgruppe ist, jedes R⁵ unabhängig ein Wasserstoff, eine C_1-6-Alkylgruppe, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe oder eine Estergruppe ist, R⁶ ein Wasserstoff, C_1-6-Alkyl, Halogen, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Carbonsäuregruppe, eine Estergruppe oder eine Nitrogruppe ist und jedes R⁷ unabhängig ein C_1-6-Alkyl, eine Hydroxygruppe oder eine Alkoxygruppe ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 8, wobei R Wasserstoff ist, R¹ Wasserstoff ist, jedes R⁵ eine Methoxygruppe ist, R6 eine Nitrogruppe ist und ein R⁷ eine Methylgruppe ist und ein R⁷ eine Hydroxygruppe ist, mit der Maßgabe, daß die Methylgruppe cis zur Azobindung steht und die Hydroxygruppe trans zur Azobindung steht.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Chinacridon C. I. Pigment Red 122 ist, das genannte Phthalocyanin C. I. Pigment Blue 15:4 ist und die genannte Monoazoverbindung C. I. Pigment Yellow 74 ist.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Farbmittelset verwendet wird, um ein Tintenset herzustellen, das eine cyanfarbene Tinte, eine magentafarbene Tinte und eine gelbe Tinte umfaßt.
Farbmittelset gemäß Anspruch 11, wobei das genannte Tintenset in Tintenstrahldruckern verwendet wird.
Farbmittelset gemäß Anspruch 11, wobei die genannte cyanfarbene Tinte 1,3-Propandiol umfaßt und die genannte magentafarbene Tinte und die genannte gelbe Tinte 2,2-Thiodiethanol umfassen.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1 mit einem Chinacridon: Phthalocyanin : Monoazoverbindung-Verhältnis von 3,0 bis 5,0 Gew.-% 2,0 bis 4,0 Gew.-% : 1,0 bis 5,0 Gew.-%.
Farbmittelset gemäß Anspruch 14, wobei das genannte Chinacridon : Phthalocyanin : Monoazoverbindung-Verhältnis 4,0 : 3,0 : 4,0 beträgt.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Chinacridon : Phthalocyanin : Monoazoverbindung-Verhältnis 8,0 : 4,0 : 3,0 beträgt.
Farbmittelset gemäß Anspruch 1, wobei alle Farbmittel Pigmente sind.