DE2555296A1

DE2555296A1 - Tinte fuer das tintenstrahldruckverfahren

Info

Publication number: DE2555296A1
Application number: DE19752555296
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph Tinghitella
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1976-09-30
Also published as: SE404811B; BR7601806A; GB1494292A; JPS51115106A; NL7601840A; CA1049705A; IT1055400B; CH625824A5; CS188274B2; FR2305479B1; FR2305479A1; SE7602481L; BE838269A; AR208771A1

Description

Böblingeri/ den 4. Dezember 1975 kd/bs

Änraelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, w.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung 2555296 Aktenzeichen der Änmelderin: SA 974 008

Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren

Die Erfindung betrifft eine Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren. Im einzelnen betrifft sie eine Tinte mit einer neuen Zusammensetzung und dem unerwarteten Vorteil, daß sie in einer sehr kurzen Zeit trocknet und gegen Naßabrieb beständig ist. Außerdem verkrustet sie nicht an der Düse des Druckwerks.

In dkm Technical Report Nr. 1722-1 des Stanford University Electronics Research Laboratory vom März 1964, 'High Frequency Oscillography with Electrostatically Deflected Ink Jets" findet sich eine Beschreibung der anfänglichen Arbeiten zu dem Strahldrucken. Eine Diskussion dieser Arbeit und auch des Standes der Technik im Hinblick auf Tinten, welche für das Tintenstrahldrucken geeignet sind, ist in US-Patent 3 705 043 gegeben, Die Tintenzusammensetzungen gemäß der Erfindung unterscheiden sich von den bisher bekannten dadurch, daß sie verschiedener chemischer Natur sind. Wie nachfolgend angegeben wird, besitzen sie auch unerwartete Vorteile im Vergleich mit bisher bekannten Tinten.

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ORIGINAL INSPECTED

Aufgabe der Erfindung ist,- eine Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren anzugeben, die nach dem Auftrag schnell trocknet, gegen Naßabrieb beständig ist und ein Verstopfen der Düsen des Druck- !werks verhindert.

!Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Tinte, die ga-

!kennzeichnet ist durch einen Gehalt an a) Wasser, b) einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, c) einem Komplexbildner, bestehend aus einem Diäthanoi- oder Triäthanolaminsalz einer langkettigen Fettsäure und einem aromatischen anionaktiven Benetzungsmittel und d) einem in Wasser unlöslichen aber in einem Gemisch der Bestandteile a bis c löslichen Farbstoff.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter- ;ansprüchen niedergelegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren bereitgestellt. Die Tinte ist im wesentlichen eine Tinte auf wässriger Basis ₃ aber der darin verwendete färbende Bestandteil ist ein wasserunlöslicher Farbstoff. Der Farbstoff wird in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel gelöst, und ein Komplexbildner wird angewendet, damit das mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel und das Wasser eine einzige Phase bilden. Der Komplexbildner umfaßt das Diäthanoi- oder Triäthanolaminsalz einer langkettigen Fettsäure und ein aromatisches anionaktives Benetzungsmittel. Die Anwendung des Komplexbildners !resultiert in Lösungen von oder in Wasser, welche wasserklar und !nicht milchig wie Emulsionen sind. Der exakte Mechanismus der ■Wassersolubilisierung von normalerweise mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln ist nicht bekannt.

I Um bei der tatsächlichen Anwendung zufriedenstellende Ergebnisse , zu erzielen, müssen die Tinten für Druckwerke gleichzeitig viele (Eigenschaften besitzen. Sie müssen einen niedrigen Widerstand _: haben. Dieser Widerstand ist erforderlich für die exakte Aufladung

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der Tropfen bei dem Auflösen des Strahls in einzelne Tropfen. Um unerwünschte Druckverluste in der Düse zu vermeiden!· muß die Tinte eine niedrige Viskosität (etwa 2 cSt bei 10 ⁰C) besitzen. Es ist wesentlich _r daß die Tinte nicht giftig und nicht entflammbar ist. Sie muß auch mit zahlreichen Teilen aus Kunststoff in dem Tintenzuführsystem verträglich sein. Schließlich müssen die Kosten ihrer Herstellung wirtschaftlich vertretbar sein. Die zuvor angeführten Anforderungen führen zwangsläufig zu einer !Tinte auf wässriger Basis. Diese Tinte auf wässriger Basis muß jedoch die zusätzlichen Fähigkeiten besitzen, die Farbe auf das Papier übertragen zu können, relativ schnell zu trocknen und ein Bild zu bilden, welches wasserunempfindlich ist. Außerdem muß die Tinte als Träger für verschiedene Zusätze, wie Farbstoffsolubilisierungsmittel und Bioeide fungieren. Wegen des Charakters des Tintenstrahldruckverfahrens stellen lösliche Farbstoffe das einzige zufriedenstellende Verfahren zur übertragung der Farbe auf Papier und zur Bilderzeugung dar. Wenn ein wasserlöslicher Farbstoff verwendet wird, bewirkt die Verdampfung des Wassers oft eine Verstopfung und eine Verkrustung der Düse an der Düsen-Luft-Grenzfläche.

Die zuvor genannten und andere Probleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, durch welche eine Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren auf wässriger Basis bereitgestellt wird, die einen Farbstoff enthält, der per se in Wasser unlöslich ist, jedoch löslich in Wasser in Verbindung mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel für diesen Farbstoff und einem Komplexbildner eines Typs, der nachfolgend beschrieben wird.

Es sind viele wasserunlösliche Farbstoffe bekannt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Wenn auch für die üblichen Anwendungen schwarze Farbstoffe bevorzugt werden, können auch, wenn es erwünscht ist, andere Farbstoffe verwendet werden. Der Farbstoff sollte vorzugsweise gegen Einwirkung von Licht stabil sein und nicht zur Aggregation neigen. Wenn es

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erwünscht ist, können im Infrarot oder Ultraviolett absorbierende Farbstoffe verwendet werden. Es ist auch sehr erwünscht, daß der Farbstoff nach dem Trocknen auf dem Papier stabil ist und ins- ; besondere daß der Farbstoff wasserunempfindlich ist. Der Farbstoff, der am meisten bevorzugt wird, ist C.I.Solvent Black 9 ! (CI. 26 150). Andere brauchbare Farbstoffe sind beispielsweise CI. Solvent Black 2 (Monoazofarbstoff) , CI. Solvent Blue 11 (CI. 61 525), CI. Solvent Blue 49 (Aminsalz eines Säurefarbstoffs), CI. Solvent Brown 11 (Azofarbstoff) , CI. Solvent Green 3 (CI. 61 565) und CI. Solvent Red 26 (CI. 26 120).

Als besonders geeignete mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel werden Kohlenwasserstoffe genannt. Aus Gründen, die nicht geklärt sind, werden die besten Ergebnisse nicht erhalten, wenn das Kohlenwasserstofflösungmittel vollständig aromatisch ist. Mit anderen Worten, das Kohlenwasserstofflösungsmittel sollte vorzugsweise im wesentlichen aliphatischen Charakter besitzen. Der in der Industrie übliche Standard als Maß für den aromatischen Charkater eines Lösungsmittels ist der Kauri-Butanol-Wert. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn das Lösungsmittel einen Kauri-Butanol-Wert von etwa 22 bis etwa 29 besitzt. Es ist auch vorteilhaft, wenn der Kohlenwasserstoff in einem Bereich zwischen etwa 199 ⁰C (390 ⁰F) bis etwa 254 ⁰C (490 ⁰F) siedet. Andere brauchbare, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel umfassen beispielsweise Octylenglykol, Mineralöl, Kienöl und dergleichen.

Ein wesentlicher Bestandteil der Tintenzusammensetzungen gemäß der Erfindung ist der Komplexbildner, welcher ermöglicht, daß das Endprodukt nur in einer einzigen Phase vorliegt. Eine bevorzugte Zusammensetzung des Komplexbildners umfaßt zwei wesentliche Bestandteile:

1. Das Diäthanoi- oder Triäthanolaminsalz einer langkettigen Fettsäure (vorzugsweise von etwa C-10 bis etwa C-22) und

2. ein Natriumarylsulfonat als anionaktiven grenzflächenaktiven Stoff.

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Aus Gründen, äie nicht bekannt sind, werden brauchbare Ergebnisse bei Anwendung eines Natriumalkylsulfonats nicht erhalten. Das Sulfonat muß entweder ein Natriumalkylarylsulfonat oder ein Natriumdiarylsulfonat sein, ölsäure wird als Fettsäure am meisten bevorzugt.

Im allgemeinen soll die Tintenzusammensetzung einen Gehalt an etwa 1 bis 5 Gew.-% Farbstoff, 1 bis 10 Gew.-% mit Wasser nicht mischbarem Lösungsmittel, etwa 1 bis 25 Gew.-% Komplexbildner und Rest Wasser aufweisen. Bei dem Komplexbildner wird ein Verhältnis von Aminsalz zu Benetzungsmittel von etwa 2:1 bis 1:1 bevorzugt. Die optimalen Proportionen der einzelnen Bestandteile sind eine Funktion der im einzelnen verwendeten Materialien.

Die Reihenfolge, in der die Bestandteile der Zusammensetzung gemischt werden, ist nicht kritisch. Zufriedenstellende Ergebnisse werden bei jedem der verschiedenen Verfahren erhalten. So kann beispielsweise der Komplexbildner zuerst mit dem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel gemischt und dann der Farbstoff zugegeben werden. Anschließend wird diese Mischung zu Wasser unter Erhalt der Tinte gegeben. Eine andere geeignete Alternative ist, dasiit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel und den Farbstoff zu mischen, dann den Komplexbildner und zuletzt das Wasser unter Erhalt der Endzusammensetzung zuzugeben.

Beispiel I

Ein Komplexbildner wurde hergestellt durch Umsetzung von 25 g ölsäure mit 37-1/2 g Triäthanolamin und Zugabe von 37-1/2 g Natriumalkylarylsulfonat. (Die Verwendung eines stöchiometrischen Überschusses von Amin gegenüber Fettsäure erleichtert die Formulierung) .1Og dieses Komplexbildners werden mit 2 g eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs (mit einem Siedepunkt innerhalb des Bereichs von 199 ⁰C (390 ⁰F) bis 254 ⁰C (490 ⁰C)) und 3 g Sudan Deep Black BB Farbstoff (CI. Solvent Black 9, CI. 26 150) gemischt.

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Diese Mischung wird zu 85 g Wasser zugegeben, es resultiert eine stabile Lösung. Diese stabile Lösung wird als Tinte in einem Tintenstrahldrucker getestet. Es werden ausgezeichnete Ergebnisse !erhalten.·Es wurde keine Verstopfung oder Verkrustung der Düse [des Druckwerks beobachtet. Die Tinte war schnelltrocknend und auch gegen Naßabrieb beständig.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

j 1. Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren gekennzeichnet

durch einen Gehalt an \

a) Wasser, ,

b) einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, {

c) einem Komplexbildner, bestehend aus einem Diäthanoi- | oder Triäthanolaminsalz einer langkettigen Fettsäure und einem aromatischen anionaktiven Benetzungsmittel ι

und J

d) einem in Wasser unlöslichen aber in einem Gemisch der j Bestandteile a bis c löslichen Farbstoff.

2» Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß das mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff ist.

3. Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die langkettige Fettsäure ölsäure ist.

4. Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel Natriumalkylarylsulfonat oder Natriumdiarylsulfonat ist.

5. Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz ein Triäthanolaminsalz der ölsäure ist.

6. Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff gewählt ist aus der Gruppe von CI. Solvent Black 9 (CI. 26 150), CI. Solvent Black 2, CI. Solvent Blue 11 (CI. 61 525), CI. Solvent Blue 49, CI. Solvent Brown 11, CI. Solvent Green 3 (CI. 61 565) und CI. Solvent Red 26 (CI. 26 120).

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Tinte für das Tintenstrahldruckverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch einen Gehalt an

a) Wasser,

b) einem aliphatischen Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt im Bereich von etwa 199 ⁰C bis etwa 254 ⁰C,

c) einem Komplexbildner, bestehend aus dem Triäthanolaminsalz der ölsäure und Natriumalkylarylsulfonat und

d) CI. Solvent Black 9-Farbstoff (CI. 26150).

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