DE112007001831T5

DE112007001831T5 - Wässrige Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung

Info

Publication number: DE112007001831T5
Application number: DE200711001831
Authority: DE
Inventors: Yasushi Ito
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-06-10
Also published as: CN101490184A; US20100003407A1; WO2008018434A1; CN101490184B; JP2008038090A

Abstract

Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck, umfassend ein Färbemittel und Sekundärteilchen aus einem Metalloxid, umfassend eine Vielzahl von Primärteilchen davon, die aneinander gebunden sind, worin das Metalloxid zumindest eine Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika, Titandioxid und Ceroxid.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft Tinten auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck und Wasserdispersionen für den Tintenstrahldruck zur Verwendung in den Tinten auf Wasserbasis.
Stand der Technik
Bei Tintenstrahldruckverfahren werden Tröpfchen aus Tinte direkt auf ein Aufzeichnungsmedium von sehr feinen Düsen ejiziert und es wird ermöglicht, dass sie an dem Aufzeichnungsmedium anhaften, unter Bildung von Buchstaben und Bildern. Die Tintenstrahldruckverfahren haben sich wegen ihrer verschiedenen Vorteile sehr schnell verbreitet, wie Leichtigkeit der vollständigen Färbung, geringen Kosten, Fähigkeit der Verwendung eines normalen Papiers als Aufzeichnungsmediums, Nicht-Kontakt mit bedruckten Bildern und Buchstaben, etc.
Patentdokument 1 offenbart eine Pigmentdispersion auf Wasserbasis, die in der Lage ist, eine Lagerungsstabilität, insbesondere eine lang dauernde Lagerungsstabilität und Wasserresistenz der hiermit gedruckten Bilder gleichzeitig zu erfüllen, die ein Pigment, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und ein Copolymerharz enthält, erhalten von einem Styrolmonomer und einem Monomer, das eine saure Gruppe enthält, worin der Gehalt der Styrolmonomerkomponente im Copolymerharz 50 bis 90 Gew.% ist und die Dispersion weiterhin feine anorganische Oxidteilchen in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.% auf der Basis des Gewichtes des Pigmentes enthält.
Patentdokument 2 offenbart eine Tintenstrahldrucklösung auf Wasserbasis, die in der Lage ist, gedruckte Bilder oder Buchstaben mit guter Klarheit und hoher Qualität zu erhalten, und wobei ermöglicht wird, dass die resultierenden Drucke eine ausreichende Wasserresistenz und Lichtresistenz entfalten, die ein Pigment und kolloidales Silika enthält.
Weiterhin offenbart Patentdokument 3 eine Tintenzusammensetzung für den Tintenstrahldruck, die in der Lage ist, eine ausgezeichnete Ejektionsstabilität von einem Druckkopf zu entfalten und Druckbilder oder -buchstaben mit ausgezeichneter Reibresistenz zu ergeben und ein Pigment, ein anorganisches Oxidkolloid, ein Alkalimetallhydroxid und ein wässriges Medium umfasst.
Zusätzlich offenbart Patentdokument 4 eine Beschichtungszusammensetzung für eine Tintenrezeptorschicht, die beim Tintenstrahldrucken verwendet wird und in der Lage ist, ein hohes Tintenabsorptionsvermögen zu entfalten und gedruckte Bilder oder Buchstaben mit hoher Qualität zu bilden und ein Silikasol und ein wässriges Harz enthält, worin das Silikasol durch Dispergieren von perlschnurförmigen oder gebördelten, kolloidalen Silikateilchen in Wasser gebildet ist, die sich aus sphärischen, kolloidalen Silikateilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 50 nm und einem metalloxidhaltigen Silika zusammensetzt, das die sphärischen, kolloidalen Silikateilchen aneinander bindet, und die sphärischen kolloidalen Silikateilchen, die somit zusammen verbunden sind, sind nur an einer Ebene vorhanden.

Patentdokument 1: JP 2004-91590 A
Patentdokument 2: JP 9-227812 A
Patentdokument 3: JP 11-12516 A
Patentdokument 4: PCT WO 00/15552

Offenbarung der Erfindung
Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird Die Tinten auf Wasserbasis, die in den obigen Patentdokumenten offenbart sind, sind jedoch bezüglich der optischen Dichte noch unzureichend, wenn sie auf normalen Papieren gedruckt werden.
Diese Erfindung betrifft eine Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck, die ausgezeichnet bezüglich der optischen Dichte beim Drucken auf normalen Papieren ist, ebenso wie eine Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck zur Verwendung in der Tinte auf Wasserbasis.
Mittel zur Lösung des Problems
Diese Erfindung betrifft eine Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck, umfassend ein Färbemittel und Sekundärteilchen aus einem Metalloxid, die eine Vielzahl von Primärteilchen davon umfassen, die aneinander gebunden sind, worin das Metalloxid zumindest eine Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika, Titandioxid und Ceroxid, und eine Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck, die die Wasserdispersion enthält.
Wirkung der Erfindung
Die Tinte auf Wasserbasis, umfassend die Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck gemäß dieser Erfindung, ist in der Lage, eine hohe optische Dichte zu erzielen, wenn sie auf normalen Papieren gedruckt wird, etc.
Beste Art zur Durchführung der Erfindung
(Sekundärteilchen von Metalloxid, die von einer Vielzahl von Primärteilchen davon gebildet sind, die aneinander verbunden sind)
Das erfindungsgemäß verwendete Metalloxid ist zumindest eine Substanz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika (Siliziumdioxid), Titandioxid und Ceroxid. Unter diesen Metalloxiden ist Silika angesichts der guten Dispersionsstabilität bevorzugt.
Erfindungsgemäß werden die Sekundärteilchen des Metalloxides, die von einer Vielzahl von Primärteilchen davon gebildet sind, die aneinander gebunden sind (nachfolgend lediglich als Metalloxid-Sekundärteilchen bezeichnet) angesichts der Verbesserung einer optischen Dichte der gedruckten Bilder oder Buchstaben verwendet. Die „Primärteilchen", die die Metalloxid-Sekundärteilchen ausmachen, wie hierin verwendet, bedeuten „Primärteilchen des Metalloxides", das heißt feine Metalloxidteilchen, bevor sie aneinander gebunden sind, die als eine Konstitutionseinheit der Metalloxid-Sekundärteilchen dienen. Die feinen Metalloxidteilchen, die hierin verwendet werden, sind üblicherweise kolloidale Teilchen. Die Form der feinen Metalloxidteilchen ist nicht besonders beschränkt, und die feinen Metalloxidteilchen können eine sphärische oder gestreckte Form haben.
Die Metalloxid-Sekundärteilchen setzen sich aus einer Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen zusammen, die kontinuierlich aneinander gebunden sind. Der Ausdruck „aneinander gebunden" bedeutet, dass eine Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen kontinuierlich aneinander durch eine chemische Bindung gebunden ist. Wenn beispielsweise das Metalloxid Silika ist, bedeutet die chemische Bindung eine Siloxanbindung, etc. Bei der Erzeugung der Metalloxid-Sekundärteilchen können andere Metalloxide als eine Substanz verwendet werden, durch die die Metalloxid-Primärteilchen aneinander gebunden werden. Beispiele der anderen Metalloxide umfassen bivalente Metalle wie Ba, Ca und Mg und trivalente Metalle wie Al.
Der Bindebereich zwischen den Metalloxid-Primärteilchen in den somit gebildeten Metalloxid-Sekundärteilchen kann von einer eingeschränkten oder nicht-eingeschränkten Konfiguration sein, was wahlweise in Abhängigkeit von dem Produktionsverfahren davon ausgewählt werden kann. Wenn der Bindebereich zwischen den Metalloxid-Primärteilchen eine eingeschränkte Konfiguration hat, haben die resultierenden Metalloxid-Sekundärteilchen eine perlschnurförmige oder gebördelte Form. Die perlschnurförmigen oder gebördelten Metalloxid-Sekundärteilchen können solche umfassen, die durch Verbinden einer Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen aneinander nicht nur in perlschnurförmiger oder gebördelter Form, sondern ebenfalls hantelförmiger Form, Kettenform, etc. erhalten sind. Wenn der Bindebereich zwischen den Metalloxid-Primärteilchen eine nicht-eingeschränkte Konfiguration aufweist, haben die resultierenden Metalloxid-Sekundärteilchen eine gestreckte Form.
Die eingeschränkte Konfiguration des Bindebereiches in den perlschnurförmigen oder gebördelten Metalloxid-Sekundärteilchen und das Ausmaß der Einschränkung an dem Bindebereich sind nicht besonders beschränkt. Der Bindebereich in den perlschnurförmigen oder gebördelten Metalloxid-Sekundärteilchen kann zu irgendeiner Form von einer etwas erkennbaren Einschränkung bis zu einer großen Einschränkung, beispielsweise schraubenförmige Einschränkung gebildet sein. Ebenso kann der Querschnitt der Einschränkung eine Teilkreisform wie Semikreisform, Trapezoidform oder andere rechteckige Formen umfassen, obwohl er nicht besonders hierauf beschränkt ist. Erfindungsgemäß können angesichts einer guten optischen Dichte bevorzugt entweder die perlschnurförmigen oder gebördelten Metalloxid- Sekundärteilchen, die durch kontinuierliches Verbinden einer Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen aneinander in eine perlschnurförmige oder gebördelte Form gebildet sind, oder die gestreckten Metalloxid-Sekundärteilchen verwendet werden, die durch kontinuierliches Verbinden einer Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen aneinander in eine gestreckte Form gebildet sind.
Die Form der Metalloxid-Sekundärteilchen kann eine linear erstreckte Form oder eine zwei- oder dreidimensional gekrümmte Form sein und kann ebenfalls linear oder verzweigt sein.
Die „Vielzahl der Primärteilchen" bedeutet zwei oder mehrere Metalloxidprimärteilchen. Angesichts einer guten optischen Dichte ist die Zahl der Vielzahl der Metalloxid-Primärteilchen, die in den jeweiligen Metalloxid-Sekundärteilchen enthalten sind, bevorzugt von 2 bis 100 und mehr bevorzugt 5 bis 50.
Die Form der Metalloxid-Sekundärteilchen ebenso wie die Form und Anzahl der Primärteilchen, die die jeweiligen Metalloxid-Sekundärteilchen ausmachen, kann durch Beobachtung unter Verwendung eines Elektronenmikroskops, etc. bestimmt werden. Die Anzahl der Primärteilchen, die die jeweiligen Metalloxid-Sekundärteilchen ausmachen, kann als Durchschnittswert der Zahlen der Primärteilchen bestimmt werden, die jeweils in 50 Metalloxid-Sekundärteilchen enthalten sind, beobachtet in einem Elektronenmikrofoto.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die Metalloxid-Sekundärteilchen ausmachen, ist bevorzugt von 1 bis 100 nm und mehr bevorzugt 5 bis 80 nm angesichts einer guten optischen Dichte. Die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen wird durch einen durchschnittlichen Durchmesser von 50 Metalloxid-Primärteilchen, beobachtet durch ein Elektronenmikrofoto, dargestellt. Mehr spezifisch kann der durchschnittliche Durchmesser der Primärteilchen durch das Verfahren gemessen werden, wie es in den unten erwähnten Beispielen beschrieben ist.
Der durchschnittliche Durchmesser der Primärteilchen, die die jeweiligen gestreckten Metalloxid-Sekundärteilchen ausmachen, wird als Durchschnittswert der Größen (Durchmesser), gemessen bei wahlweisen 50 Bereichen der Metalloxid-Sekundärteilchen bestimmt, die in einem Elektronenmikrofoto davon beobachtet werden, bestimmt, während der durchschnittliche Durchmesser der Primärteilchen, die die perlschnurförmigen oder gebördelten Metalloxid-Sekundärteilchen mit einer eingeschränkten Konfiguration ausmachen, als Durchschnittswert der Durchmesser von 50 Perlen in den Metalloxid-Sekundärteilchen bestimmt wird, die in einem Elektronenmikrofoto davon beobachtet werden. Wenn die jeweiligen Perlen einen Hauptachsendurchmesser und einen Nebenachsendurchmesser haben, nämlich wenn die jeweiligen Perlen eine gestreckte Form haben, werden die Nebenachsendurchmesser davon zur Bestimmung des durchschnittlichen Durchmessers gemessen.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid-Sekundärteilchen ist bevorzugt von 40 bis 300 nm, mehr bevorzugt 40 bis 200 nm, noch mehr bevorzugt 60 bis 200 nm und weiterhin noch mehr bevorzugt 60 bis 150 nm angesichts einer guten optischen Dichte. Die durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid-Sekundärteilchen kann durch ein dynamisches Lichtstreuverfahren gemessen werden, mehr spezifisch durch das Verfahren wie es in den unten beschriebenen Beispielen angegeben ist.
Wenn das Metalloxid Silika ist, können die Silika-Sekundärteilchen durch das Verfahren gemäß Anspruch 2 und den zugehörigen Bereichen der Beschreibung von WO 00/15552 , das Verfahren gemäß JP 2803134 , das Verfahren gemäß Anspruch 2 und den zugehörigen Bereichen der Beschreibung von JP 2926915 , etc. oder im Wesentlichen gemäß irgendeinem dieser Verfahren hergestellt werden.
Spezifische Beispiele der Silika-Sekundärteilchen, die erfindungsgemäß verwendbar sind, umfassen „SNOWTEX-OUP" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 40 bis 100 nm), „SNOWTEX-UP" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 40 bis 100 nm), „SNOWTEX PS-M" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 80 bis 150 nm), „SNOWTEX PS-MO" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 80 bis 150 nm), „SNOWTEX PS-S" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 80 bis 120 nm), „SNOWTEX PS-SO" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 80 bis 120 nm) und „IPA-ST-UP" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 40 bis 100 nm), alle erhältlich von Nissan Chemical Industry, Co., Ltd. und „QUATRON PL-7" (durchschnittliche Sekundärteilchengröße: 130 nm) erhältlich von Fuso Chemical Industry, Co., Ltd.
Spezifische Beispiele von Titandioxid-Sekundärteilchen umfassen „PW-6030" (93 nm) erhältlich von Shokubai Kasei Co., Ltd. Spezifische Beispiele von Ceroxid-Sekundärteilchen umfassen „NEEDRAL P-10" (49 nm), erhältlich von Tagi Chemical Co., Ltd.
Die obigen Metalloxid-Sekundärteilchen könnten alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Die Metalloxid-Sekundärteilchen, die erfindungsgemäß verwendet werden, entfalten die folgenden Wirkungen. Das heißt beim Ejizieren der Tinte, umfassend die Metalloxid-Sekundärteilchen als eine Tintenkomponente, auf ein Aufzeichnungspapier durch Düsen werden die Metalloxid-Sekundärteilchen mit Fasern des Aufzeichnungspapiers eingefangen und daher wird verhindert, dass sie in das Innere des Aufzeichnungspapiers eindringen, sodass das Färbemittel, das in der Tinte verwendet wird, ebenfalls daran gehindert wird, in das Aufzeichnungspapier einzudringen, was zu einer Verbesserung der optischen Dichte der gedruckten Bilder oder Buchstaben führt.
Erfindungsgemäß ist die Konfiguration der Metalloxid-Sekundärteilchen aufgrund der Zugabe zur Dispersion nicht besonders beschränkt und ist üblicherweise ein Sol.
(Färbemittel)
Das in der Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck gemäß dieser Erfindung verwendete Färbemittel ist bevorzugt ein Pigment und ein hydrophober Farbstoff angesichts einer guten Wasserresistenz. Von diesen ist das Pigment bevorzugt, um zu ermöglichen, dass die resultierende Wasserdispersion eine hohe Witterungsresistenz oder dgl. entfaltet, was seit einiger Zeit hierfür stark erforderlich ist.
Das Pigment und der hydrophobe Farbstoff, die in der Tinte auf Wasserbasis verwendet werden, können stabil in der Tinte unter Verwendung eines Tensides, eines wasserlöslichen Polymers, eines wasserunlöslichen Polymers, etc. dispergiert sein. Insbesondere ist der Farbstoff bevorzugt in Teilchen des wasserunlöslichen Polymers eingefügt, angesichts des Erhalts einer guten optischen Dichte aufgrund des Einschlusses der Metalloxid-Sekundärteilchen.
Das erfindungsgemäß verwendete Pigment kann ein organisches oder anorganisches sein. Das organische oder anorganische Pigment kann in Kombination mit einem Extenderpigment, falls erforderlich, verwendet werden.
Beispiele des anorganischen Pigmentes umfassen Ruß, Metallsulfide und Metallchloride. Unter diesen anorganischen Pigmenten werden Ruße bevorzugt für schwarze Tinten auf Wasserbasis verwendet. Der Ruß kann Ofenruß, thermischen Lampenruß, Acetylenruß und Kanalruß enthalten.
Beispiele der organischen Pigmente umfassen Azopigmente, Bisazopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridonpigmente, Isoindolinonpigmente, Dioxazinpigmente, Perylenpigmente, Perinonpigmente, Thioindigopigmente, Anthrachinonpigmente und Chinophthalonpigmente.
Der Farbton der organischen Pigmente ist nicht besonders beschränkt. Erfindungsgemäß können chromatische Farbpigmente wie rote organische Pigmente, gelbe organische Pigmente, blaue organische Pigmente, orange organische Pigmente und grünorange organische Pigmente verwendet werden.
Spezifische Beispiele der bevorzugten organischen Pigmente umfassen ein oder mehrere Pigmente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C.I. Pigment Yellow 13, 17, 74, 83, 97, 109, 110, 120, 128, 139, 151, 154, 155, 174, 180; C.I. Pigment Red 48, 57:1, 122, 146, 176, 184, 185, 188, 202; C.I. Pigment Violet 19, 23; C.I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 16, 60 und C.I. Pigment Green 7, 36 mit verschiedenen Produktnummern.
Beispiele des Extenderpigmentes umfassen Kalziumcarbonat und Talkum.
Der hydrophobe Farbstoff ist nicht besonders beschränkt. Wenn der hydrophobe Farbstoff im wasserunlöslichen Polymer enthalten ist, ist angesichts dessen, dass der Farbstoff effizient in den Teilchen aus dem wasserunlöslichen Polymer enthalten ist, die Löslichkeit des hydrophoben Farbstoffes bevorzugt 2 g/l oder mehr und mehr bevorzugt 20 bis 500 g/l, gemessen bei 25°C auf der Basis des organischen Lösungsmittels, das bei der Produktion des wasserunlöslichen Polymers verwendet wird.
Beispiele des hydrophoben Farbstoffes umfassen öllösliche Farbstoffe und disperse Farbstoffe. Unter diesen Farbstoffen sind öllösliche Farbstoffe bevorzugt.
Beispiele der öllöslichen Farbstoffe umfassen einen oder mehrere Farbstoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C.I. Solvent Black, C.I. Solvent Yellow, C.I. Solvent Red, C.I. Solvent Violet, C.I. Solvent Blue, C.I. Solvent Green und C.I. Solvent Orange mit verschiedenen Produktnummern.
Beispiele der dispersen Farbstoffe umfassen einen oder mehrere Farbstoffe, ausgewählt aus der Gruppe C.I. Disperse Yellow, C.I. Disperse Orange, C.I. Disperse Red, C.I. Disperse Violet, C.I. Disperse Blue und C.I. Disperse Green mit verschiedenen Produktnummern.
Unter diesen Farbstoffen sind C.I. Solvent Yellow 29 und 30 für das gelbe Färbemittel, C.I. Solvent Blue 70 für Cyanfarbstoff, C.I. Solvent Red 18 und 49 für Magentafarbstoff und C.I. Solvent Black 3 und 7 und nigrosinschwarze Farbstoffe für schwarze Färbemittel bevorzugt.
Das Pigment, das als Färbemittel verwendet wird, hat bevorzugt eine durchschnittliche Primärteilchengröße von 40 bis 180 nm, mehr bevorzugt 50 bis 170 nm und noch mehr bevorzugt 70 bis 140 nm angesichts des Erhalts eines guten Dispersionsvermögens des Pigmentes und einer guten optischen Dichte der resultierenden Dichte der Tinte ebenso wie angesichts der Verhinderung der Verstopfung der Düsen eines Druckers.
Die durchschnittliche Primärteilchengröße des Pigmentes kann unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskopes gemessen werden. Mehr spezifisch kann die durchschnittliche Primärteilchengröße durch die Teilchengröße im Zahlenmittel dargestellt werden, die durch Messen der Durchmesser von 500 Teilchen durch Bildanalyse unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskopes, erhältlich von Nippon Denshi Co., Ltd., und durch Berechnen eines Durchschnittswertes der gemessenen Durchmesser bestimmt wird. Wenn das Pigment einen Hauptachsendurchmesser und einen Nebenachsendurchmesser aufweist, wird die durchschnittliche Teilchengröße vom Hauptachsendurchmesser berechnet.
Unter den Pigmenten wird ein selbstdispergierbares Pigment angesichts einer guten optischen Dichte und guten Dispersionsstabilität verwendet. Das „selbstdispergierbare Pigment" bedeutet ein Pigment auf einer Oberfläche, bei der zumindest eine Salz-bildende Gruppe in der Form einer anionischen oder kationischen hydrophilen Gruppe entweder direkt oder durch die andere Atomgruppe gebunden ist, um hierdurch zu ermöglichen, dass das Pigment in einem wässrigen Medium dispergiert wird, ohne dass ein Tensid oder ein Harz verwendet wird.
Beispiele der anderen Atomgruppe umfassen eine Alkylengruppe mit 1 bis 24 und bevorzugt 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe und substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppe.
Als anionische hydrophile Gruppe können irgendwelche wahlweisen Gruppen verwendet werden, solange sie eine starke hydrophile Eigenschaft entfalten, die ausreichend ist, um zu ermöglichen, dass die Pigmentteilchen im wässrigen Medium stabil dispergiert sind. Spezifische Beispiele der anionischen hydrophilen Gruppe umfassen eine Carboxylgruppe (-COOM¹), Sulfonsäuregruppe (-SO₃M¹), Phosphorgruppe (-PO₃M¹ ₂), -SO₂NH₂, -SO₂NHCOR¹ und dissoziierte Ionen davon wie -COO-, -SO₃ ^–, -PO₃ ^2– und -PO₃ ^–M¹.
Beispiel von M¹ in den obigen Formeln umfassen ein Wasserstoffatom, Alkalimetalle wie Lithium, Natrium und Kalium; Ammoniumgruppe und organische Ammoniumgruppen wie Monomethylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Monoethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Monomethanolammonium, Dimethanolammonium und Trimethanolammonium.
R¹ ist eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder substituierte oder unsubstituierte Naphthylgruppe.
Unter diesen anionischen hydrophilen Gruppen sind eine Carboxylgruppe (-COOM¹) und eine Sulfonsäuregruppe (-SO₃M¹) angesichts einer guten Dispersionsstabilität besonders bevorzugt.
Beispiele der kationischen hydrophilen Gruppe umfassen eine Ammoniumgruppe und eine Aminogruppe.
Der Gehalt der anionischen oder kationischen hydrophilen Gruppe ist nicht besonders beschränkt und ist bevorzugt von 50 bis 5.000 μmol/g und mehr bevorzugt 100 bis 3.000 μmol/g pro 1 g des selbstdispergierbaren Pigmentes.
Das Pigment, das als selbstdispergierbares Pigment verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt und kann angemessen aus den obigen anorganischen und organischen Pigmenten ausgewählt werden. Unter diesen Pigmenten werden angesichts einer guten Dispersionsstabilität die Ruße bevorzugt verwendet, insbesondere für schwarze Tinten auf Wasserbasis.
Die durchschnittliche Teilchengröße des selbstdispergierbaren Pigmentes ist bevorzugt von 40 bis 300 nm und mehr bevorzugt 50 bis 200 nm angesichts einer guten Dispersionsstabilität der resultierenden Dispersion. Die durchschnittliche Teilchengröße des selbstdispergierbaren Pigmentes kann durch ein dynamisches Lichtstreuverfahren gemessen werden, mehr spezifisch durch das Verfahren, das in den unten genannten Beispielen beschrieben ist.
Beispiele des kommerziell erhältlichen selbstdispergierbaren Pigmentes (Ruß) umfassen „CAB-O-JET 200" und „CAB-O-JET 300", jeweils erhältlich von Cabot Corp., „BONJET CW-1" und „BONJET CW-2", jeweils erhältlich von Orient Chemical Industries Co., Ltd. und „Aqua-Black 162 (Carboxylgruppengehalt: etwa 800 μmol/g), erhältlich von Tokai Carbon Co., Ltd.
Diese selbstdispergierbaren Pigmente können alleine oder in Kombination von irgendwelchen zwei oder mehreren davon verwendet werden.
(Wasserdispersion/Tinte auf Wasserbasis)
Bei der Erzeugung der Wasserdispersion, umfassend das Färbemittel und die Metalloxid-Sekundärteilchen gemäß dieser Erfindung ist die Reihenfolge des Mischens der jeweiligen Komponenten wahlweise. Die Wasserdispersion dieser Erfindung kann ebenfalls die Metalloxid-Primärteilchen zusammen mit den Metalloxid-Sekundärteilchen enthalten, wenn nicht der Einschluss davon die beabsichtigten Wirkungen dieser Erfindungen nachteilig beeinflusst.
Die Gehalte der jeweiligen Komponenten in der Wasserdispersion und der Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck sind wie folgt.
Der Gehalt der Metalloxid-Sekundärteilchen ist bevorzugt von 0,1 bis 15 Gew.%, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.% und weiter bevorzugt 1 bis 4 Gew.%, um die optische Dichte der resultierenden Dispersion oder Tinte zu verstärken und dieser eine gute Dispersionsstabilität zu verleihen.
Der Gehalt des Färbemittels ist bevorzugt von 1 bis 10 Gew.%, mehr bevorzugt 2 bis 10 Gew.%, noch mehr bevorzugt 3 bis 10 Gew.% und weiterhin bevorzugt 4 bis 8 Gew.%, um eine optische Dichte der resultierenden Dispersion oder Tinte zu verstärken.
Das Verhältnis des Färbemittels zu den Metalloxid-Sekundärteilchen [Gewichtsverhältnis: (Färbemittel/Metalloxid-Sekundärteilchen)] ist bevorzugt von 0,1 bis 20, mehr bevorzugt von 0,5 bis 10 und weiter bevorzugt 2 bis 5, um die Wirkung der Verstärkung einer optischen Dichte aufgrund des Einschlusses der Metalloxid-Sekundärteilchen zu entfalten und eine gute Dispersionsstabilität in der resultierenden Wasserdispersion und Tinte auf Wasserbasis zu erhalten.
Das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße des Pigmentes zu der durchschnittlichen Teilchengröße der Metalloxid-Sekundärteilchen [(durchschnittliche Teilchengröße des Pigmentes)/(durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid-Sekundärteilchen)] ist bevorzugt von 1/5 bis 5/1 und mehr bevorzugt 1/3 bis 3/1, um die Wirkung der Verstärkung einer optischen Dichte aufgrund des Einschlusses der Metalloxid-Sekundärteilchen zu entfalten und eine gute Dispersionsstabilität in der resultierenden Wasserdispersion und Tinte auf Wasserbasis zu erzielen.
Die Wasserdispersion dieser Erfindung kann direkt als Tinte auf Wasserbasis verwendet werden, umfassend Wasser als ein Hauptlösungsmittel. Alternativ kann die Wasserdispersion weiterhin mit verschiedenen Additiven vermischt werden, die üblicherweise für Tinten auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck verwendet werden, wie Benetzungsmittel, Eindringmittel, Dispergiermittel, Viskositätsmodifizierer, Entschäumungsmittel, Schimmelresistenzmittel und Rostverhinderungsmittel.
Somit hat die Wasserdispersion dieser Erfindung die Form einer Tinte auf Wasserbasis, umfassend Wasser als Hauptlösungsmittel. Der Gehalt an Wasser in der Wasserdispersion und der Tinte auf Wasserbasis gemäß dieser Erfindung ist bevorzugt von 30 bis 90 Gew.% und mehr bevorzugt von 40 bis 80 Gew.%.
Die Oberflächenspannung der Wasserdispersion dieser Erfindung ist bevorzugt von 30 bis 65 mN/m und mehr bevorzugt 35 bis 60 mN/m, gemessen bei 20°C, und die Oberflächenspannung der Tinte auf Wasserbasis gemäß dieser Erfindung ist bevorzugt von 23 bis 50 mN/m, mehr bevorzugt 23 bis 45 mN/m, noch mehr bevorzugt 23 bis 40 mN/m und weiterhin mehr bevorzugt von 23 bis 30 mN/m, gemessen bei 20°C.
Die Viskosität der Wasserdispersion mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.% gemäß dieser Erfindung ist bevorzugt von 1 bis 12 mPa·s, mehr bevorzugt 1 bis 9 mPa·s, weiter bevorzugt 2 bis 6 mPa·s und noch weiter bevorzugt 2 bis 5 mPa·s, gemessen bei 20°C, um eine Tinte auf Wasserbasis mit guter Viskosität zu erzeugen.
Die Viskosität der Tinte auf Wasserbasis gemäß dieser Erfindung ist bevorzugt von 2 bis 12 mPa·s, mehr bevorzugt 2,5 bis 10 mPa·s und weiter bevorzugt 2,5 bis 6 mPa·s, um eine gute Ejektionseigenschaft davon aufrechtzuerhalten.
(Verfahren zur Verbesserung der optischen Dichte)
In dem Verfahren zur Verbesserung einer optischen Dichte gemäß dieser Erfindung können die gedruckten Bilder oder Buchstaben bezüglich der optischen Dichte verstärkt werden, indem die Tinte auf Wasserbasis gemäß dieser Erfindung für den Tintenstrahldruck verwendet wird. Das Aufzeichnungsmedium, das bei dem obigen Verfahren verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, und irgendeines der üblicherweise erhältlichen normalen Papiere und beschichteten Papiere kann verwendet werden. Angesichts des Entfaltens der bezweckten Wirkung gemäß dieser Erfindung aufgrund des Einschlusses der feinen Metalloxidteilchen werden die normalen Papiere bevorzugt verwendet.
Das Verfahren zur Verbesserung einer optischen Dichte gemäß dieser Erfindung kann für irgendein Tintenstrahldruckverfahren angewandt werden, solange die Tinte auf Wasserbasis diese Erfindung darin verwendet wird. Insbesondere kann das Verfahren dieser Erfindung geeignet für ein solches Tintenstrahldruckverfahren angewandt werden, bei dem normale Papiere mit der Tinte auf Wasserbasis gemäß dieser Erfindung bedruckt werden, wobei ein Hochgeschwindigkeitsdrucker verwendet wird, beispielsweise bei einer Druckgeschwindigkeit von bevorzugt 3 bis 30 Blättern/Minute, mehr bevorzugt 5 bis 30 Blättern/Minute und noch mehr bevorzugt 10 bis 30 Blätter/Minute. Die obige Druckgeschwindigkeit bedeutet eine Druckgeschwindigkeit eines Druckers beim Drucken eines Standardmusters (J6) (Größe A4), zur Verfügung gestellt von Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA) unter den Bedingungen, bei denen eine Druckart des Druckers auf Hochgeschwindigkeit (fein) eingestellt wird.
Beispiele
In folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen zeigen „Teile" und „Prozent" Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozent an, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
Die folgenden Komponenten der Tintenzusammenfassung wurden bei 25°C miteinander vermischt, so dass die Gesamtmenge der Komponenten 100 Gewichtsteile war, und dann gerührt, zur Herstellung einer Dispersion. Die resultierende Dispersion wurde durch ein 0,8 μm Mesh-Filter filtriert, unter Erhalt einer Tinte auf Wasserbasis.
(Tintenzusammensetzung)

Wasserdispersion eines selbst dispergierbaren Rußes (Warenname BONJET CW-2, erhältlich von Orient Chemical Industry Co., Ltd; Feststoffgehalt 15%, durchschnittliche Teilchengröße 150 nm)

	7 Gewichtsteile (als Pigment
	feststoffgehalt)
Silika-Sekundärteilchen (gemäß Tabelle 1)
	2 Gewichtsteile (als Feststoffgehalt)
Glycerin	5 Gewichtsteile
2-Pyrrolidon	5 Gewichtsteile
Isopropylalkohol	2 Gewichtsteile
Acetylenol EH (erhältlich von Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.)
	1 Gewichtsteil
Wasser	Rest

Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde Wasser zu der Tintenzusammensetzung anstelle der Silikateilchen gegeben.
Die Ejektionseigenschaft (1) und die optische Dichte (2) der erhaltenen Tinten auf Wasserbasis wurden durch die folgenden Verfahren ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(1) Ejektionseigenschaft
Ein Festbilddruck wurde auf einem beschichteten hochqualitativen Papier, erhältlich von Canon Corp. unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers „Model PM930C", erhältlich von Seiko Epson Co. Ltd., unter den Druckbedingungen durchgeführt, die auf den Feinmodus eingestellt war (Hochgeschwindigkeitsdruck-Modus). Nach dem Trocknen wurden die bedruckten Bilder oder Buchstaben mit dem bloßen Auge beobachtet, zur Auswertung der Ejektionseigenschaft der Tinte gemäß folgenden Auswertungskriterien.
[Auswertungskriterien]

O:

Weder Gleiten (oder Fehlrichtung) noch Mangel

Δ:

Gleiten (oder Fehlrichtung) trat auf

X:

Sowohl Gleiten (oder Fehlrichtung) als auch Mängel traten auf

Der Ausdruck „Gleiten" (oder Fehlrichtung), wie er hierin verwendet wird, bedeutet den Zustand, bei dem keine Düsen mit Mängeln der Tintenejektion vorhanden sind, aber dünne weiße Streifen werden auf einem Aufzeichnungsmedium gebildet, während der Ausdruck „Mangel" wie er hierin verwendet wird, den Zustand bedeutet, bei dem irgendwelche Düsen mit einem Mangel der Tintenejektion vorhanden sind, und dicke weiße Streifen werden auf dem Aufzeichnungsmedium gebildet.
(2) Optische Dichte
Ein Festbilddruck wurde auf einem Recyclepapier für PPC, erhältlich von Nippon Kakoh Seishi Co., Ltd., unter Verwendung des obigen Tintenstrahldruckers durchgeführt. Das somit bedruckte Papier wurde natürlich bei Raumtemperatur 24 h lang getrocknet, und dann wurde die optische Dichte davon durch ein Macbeth-Densitometer RD918 (Produktnummer), erhältlich von Gretag-Macbeth Corp., gemessen.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid(silika)-Primärteilchen, die durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid((silika)-Sekundärteilchen, die sich aus einer Vielzahl der Primärteilchen zusammensetzten, die aneinander gebunden waren, und die durchschnittliche Teilchengröße des selbst dispergierbaren Pigmentes wurden durch das folgende Verfahren gemessen.
(3) Durchschnittliche Teilchengröße der Metalloxid(silica)-Primärteilchen und Form der Sekundärteilchen
Die Teilchengrößen der 50 Primärteilchen wurden mit bloßem Auge beobachtet und auf einem Mikrophoto, erhalten unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskopes JEM2100FX, erhältlich von Nippon Denshi Co., Ltd., gemessen, und die Durchschnittswerte der gemessenen Teilchengrößen wurden berechnet, zur Bestimmung einer durchschnittlichen Teilchengröße der Primärteilchen. Ebenso wurde die Form der Sekundärteilchen von dem gleichen Mikrophoto bestimmt.
(4) Verfahren zum Messen der durchschnittlichen Teilchengrößen von Metalloxid (Silika-Sekundärteilchen) und selbst dispergierbaren Pigmenten
Die durchschnittlichen Teilchengrößen der Metalloxid(silika)-Sekundärteilchen und des selbst dispergierbaren Pigmentes wurden unter Verwendung eines Laserteilchen-Analysesystems ELS-8000 (kumulative Analyse), erhältlich von Otsuka Denshi Co., Ltd., gemessen. Die Messung wurde bei einer Temperatur von 25°C, einem Winkel zwischen einfallendem Licht und Detektor von 90°C und einer kumulativen Frequenz von 100 Mal durchgeführt, und ein Refraktionsindex von Wasser (1,333) wurde in das Analysesystem als Refraktionsindex des Dispersionsmediums gegeben. Weiterhin wurde die Messung üblicherweise durch Einstellen einer Konzentration der zu messenden Dispersion auf 5 × 10^–3 Gew.% durchgeführt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Wasserdispersion dieser Erfindung ergibt eine Tinte auf Wasserbasis, die in der Lage ist, eine hohe optische Dichte zu erzielen, wenn sie auf normale Papiere, etc. gedruckt wird, und wird daher geeignet als Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck und Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck verwendet, die in der Tinte auf Wasserbasis verwendet wird.
Zusammenfassung
Diese Erfindung betrifft eine Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck, die eine ausgezeichnete optische Dichte beim Drucken auf normalen Papieren, etc. aufweist, und eine Wasserdispersion, die in der Tinte auf Wasserbasis verwendet wird. Die Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck gemäß dieser Erfindung umfasst ein Färbemittel und Sekundärteilchen aus einem Metalloxid, die eine Vielzahl von Primärteilchen davon umfassen, die aneinander gebunden sind, worin das Metalloxid zumindest eine Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silika, Titandioxid und Ceroxid, und die Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck gemäß dieser Erfindung umfasst die Wasserdispersion.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-91590 A [0006]
- JP 9-227812 A [0006]
- JP 11-12516 A [0006]
- WO 00/15552 [0006, 0022]
- JP 2803134 [0022]
- JP 2926915 [0022]

Claims

Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck, umfassend ein Färbemittel und Sekundärteilchen aus einem Metalloxid, umfassend eine Vielzahl von Primärteilchen davon, die aneinander gebunden sind, worin das Metalloxid zumindest eine Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika, Titandioxid und Ceroxid.
Wasserdispersion nach Anspruch 1, worin die Sekundärteilchen des Metalloxides eine perlschnurförmige oder gebördelte Form oder eine gestreckte Form haben.
Wasserdispersion nach Anspruch 1 oder 2, worin das Färbemittel ein selbst dispergierbares Pigment ist.
Wasserdispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Sekundärteilchen des Metalloxides eine durchschnittliche Teilchengröße von 40 bis 300 nm aufweisen, gemessen durch ein dynamisches Lichtstreuverfahren.
Wasserdispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin ein Gehalt der Sekundärteilchen aus dem Metalloxid von 0,1 bis 15 Gew.% ist.
Wasserdispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin ein Verhältnis des Färbemittels zu den Sekundärteilchen aus dem Metalloxid (Färbemittel/Sekundärteilchen aus dem Metalloxid), ausgedrückt als Gewichtsverhältnis zwischen diesen, von 0,1 bis 20 ist.
Wasserdispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Metalloxid Silika ist.
Tinte auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck, umfassend die Wasserdispersion wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert.
Verfahren zur Verbesserung einer optischen Dichte von gedruckten Bildern oder Buchstaben, umfassend die Verwendung der Tinte auf Wasserbasis wie in Anspruch 8 definiert für den Tintenstrahldruck.
Verwendung einer Wasserdispersion für den Tintenstrahldruck, worin die Wasserdispersion ein Färbemittel und Sekundärteilchen aus einem Metalloxid umfasst, die eine Vielzahl von Primärteilchen davon umfassen, die aneinander gebunden sind, und das Metalloxid zumindest eine Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika, Titandioxid und Ceroxid.
Verwendung der Tinte auf Wasserbasis wie in Anspruch 8 definiert für den Tintenstrahldruck.