DE2516268A1

DE2516268A1 - Duesenstrahltinte

Info

Publication number: DE2516268A1
Application number: DE19752516268
Authority: DE
Inventors: Noriaki Okamura; Tsunehiko Toyoda; Hirofumi Yano
Original assignee: Dai Nippon Toryo Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Toryo Co Ltd
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1975-04-14
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2516268C3; JPS5214644B2; DE2516268B2; JPS5128007A

Description

14. April 1975

DAI NIPPON TORYO CO., LTD.,
Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Düsenstrahltinte

Die Erfindung "betrifft eine Düsenstrahl tinte und insbesondere eine flüssige Düsenstrahl-Drucktinte zum Drucken mit einem Düsenstrahltinten-Drucksystem.

Das Grundprinzip des Düsenstrahldruckes mit Tinte beruht darauf, Tinte durch eine feine Düse (Innendurchmesser 10 ^u - 120 μ) aus Metall oder Glas zu treiben, so daß gleichförmige Tintenteilchen an der Düsenspitze austreten. Diese Tintenteilchen werden elektrostatisch mit einer Ablenkelektrode, welche vor der Düse angeordnet ist, abgelenkt, so daß Symbole mit einer vorbestimmten Punktematrix gedruckt werden. Bei diesem Druckverfahren wird die Tinte in der Düse in feine Tintenteilchen zerteilt und die Richtung des Tintenstrahls wird durch Ablenkplatten oder durch eine Düsenbewegung gesteuert. Dieses Druckverfahren hängt natürlich in hohem Maße von den Eigenschaften der Tinte ab. Die Tinte muß befähigt sein, unter Druck und einem elektrischen Feld stabile Tintenteilchen zu bilden, welche eine hohe Ablenkempfindlichkeit haben. Ferner muß die Tinte leicht aus der Düse austreten. Darüber hinaus muß verhindert werden, daß die Düse durch eintrocknende Tinte verstopft wird. Herkömmliche Düsenstrahltinten werden in wässrige und nichtwässrige Tinten eingeteilt. Nicht-wässrige Tinten haben den Nachteil einer geringen Stabilität der Tintenteilchen aufgrund

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einer geringen Oberflächenspannung. Die Tintenteilchen "bilden daher während ihres Plugs leicht einen Nebel. Darüber hinaus hat eine solche nicht-wässrige Tinte einen hohen elektrischen Widerstand und somit eine geringe Ablenkempfindlichkeit. Darüber hinaus sind diese Tintenteilchen bei hoher elektrischer Aufladung besonders instabil. Somit war es bisher schwierig, nach diesem Verfahren klare und scharfe Symbole zu drucken.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düsenstrahltinte zu schaffen, welche über große Strecken stabile Düsenstrahlteilchen mit hoher Ablenkempfindlichkeit bildet, leicht aus einer Düse austreten kann und bei Aufladung die Teilchenstabilität beibehält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Düsenstrahltinte gelöst, welche neben einer färbenden Komponente eine Mischung aus Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol, welche mindestens einen Teil eines Verdünnungsmittels bildet, umfaßt.

Pig. 1 zeigt ein Düsenstrahldrucksystem, welches zur Prüfung der erfindungsgemäßen Düsenstrahltinte verwendet wird und

Pig. 2 zeigt die Dusenstrahleigenschaften von Mischungen aus Formamid und n-Prοpy!alkohol.

Dabei ist die Zahl der Punkte (Punkte/sec) gegen den Formamidgehalt der Mischung ($) aufgetragen.

Im allgemeinen hängt die Zahl der gebildeten Tintenteilehen (Punktezahl) ab von dem Verhalten der Tinte in dem elektrischen PeId eines Düsenstrahldrucksystems. Ein über eine lange Strecke stabiler Düsenstrahl, eine hohe Ablenkempfindlichkeit und ein leichter Düsenaustritt sind v/ichtige Paktoren, welche die mit einer solchen Tinte erreichbare Aufzeichnungsgeschwindigkeit beeinflussen. Erfindungsgemäß wird eine nicht-wässrige Düsenstrahltinte geschaffen, welche ausgezeichnete Drucker-

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gebnisse liefert. Diese Tinte umfaßt als eine Komponente eines Verdünnungsmittels eine Mischung von Formamid und einem einwertigen aliphatischen Alkohol. Die Art des Verdünnungsmittels beeinflußt die Eigenschaften der Düsenstrahltinte erheblich. Bei der Prüfung wird jeweils 1 Gew.-$ eines öllöslichen Farbstoffs zu einem Lösungsmittel gegeben, wie Toluol, Methyläthylketon, Äthylacetat, Methanol, n-Propylalkohol, Diacetonalkohol, Formamid oder dgl., worauf die Beziehung des Verdünnungsmittels zu den Düsenstrahleigenschaften der Tinte bei Verwendung derselben in einem Düsendrucksystem untersucht werden kann. Das für diesen Test verwendete Düsenstrahldrucksystem ist in Fig. 1 gezeigt. Die Tinte wird aus einem Tintentank 2 einer Düse 1 zugeführt und sie verläßt die Düse in Form von Tintenteilchen durch Anlegen einer Spannung von 2 - 3 kV mittels eines Hochspannungsgenerators 7 zwischen der Düse 1 und einer Elektrode 3. Die gebildeten Tintenteilchen werden durch mit Steuersignalen beaufschlagte Ablenkplatten 4 abgelenkt. Die Aufzeichnung erfolgt auf einem mit konstanter Geschwindigkeit vor einem Ziel 6 bewegten Aufzeichnungspapier 5. Der Innendurchmesser der Düse 1 beträgt 100 μ und der Außendurchmesser beträgt 120 n. Es wird ein statischer hydraulischer Druck der Tinte von 25 - 40 cm angewandt. In der nachstehenden Tabelle sind die für die verschiedenen Lösungsmittel erforderlichen Spannungen zur Erzielung eines stabilen Betriebs angegeben, sowie die Zahl der pro Sekunde erzielbaren ,Punkte.

Lösungsmittel

Spannung

Punkte

Methanol

n-Propylalkohol

Methyläthylketon

Äthylacetat

Diacetonalkohol

Formamid

1.4 - 1,6 KV

1.5 - 1,8 KV

1.6 KV

1,5 - 2,9 KV

1,9 KV

2,5 - 2,9 KV

700 - 800 Punkte/sec 350 - 900 "

400 "

500 "

900 "

300 - 500 »

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In allen Fällen ist die Zahl der Punkte geringer als 1000 Punkte/sec und der Flugzustand ist instabil. Der Abstand 'über den eine stabile Injektion möglich ist, ist im Vergleich zu wässriger Tinte sehr kurz und die Ablenkempfindlichkeit ist sehr gering. Mit verschiedenen anderen Lösungsmitteln wurden ähnliche Tests mit im wesentlichen gleichen Ergebnissen durchgeführt. Die Tests zeigen, daß die zum Buchstabendrucken erforderliche Punktezahl bei Verwendung eines einzigen Lösungsmittels als Verdünnungsmittel der Tinte nicht erreichbar ist. Die erfindungsgemäße DUsenstrahltinte, welche als mindestens eine Komponente des Verdünnungsmittels eine Mischung von Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol aufweist, ist leicht ablenkbar und zeigte eine hohe Teilchenstabilität. Die erfindungsgemäße Tinte kann neben dem Verdünnungsmittel und einem färbenden Mittel noch einen Träger oder ein Bindemittel aufweisen. Typische aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol, η-Amylalkohol, Amylalkohol, Iso-Amylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder eine Mischung derselben. Insbesondere bevorzugt sind aliphatische einwertige Alkohole mit 1-8 Kohlenstoffatomen. Das G-ewichtsverhältnis von Formamid zu dem aliphatischen einwertigen Alkohol beträgt vorzugsweise 1 - 99 : 99 - 1, speziell 30 - 80 : 70 - 20 und insbesondere 40-80 : 60-20. Es wurde festgestellt, daß durch Zugabe einer geringen Menge Formamid zu dem aliphatischen einwertigen Alkohol oder, durch Zugabe einer geringen Menge des aliphatischen einwertigen Alkohols, im Vergleich zu entweder Formamid oder dem aliphatischen einwertigen Alkohol, eine wesentliche Erhöhung der Anzahl der Punkte erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß kann die Tinte ein Verdünnungsmittel enthalten. Geeignete Verdünnungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan, Decan, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol und Äthylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid, Trichloräthylen,

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Tetrachloräthan und Dichlorbenzol; Lösungsmittel vom Äthertyp, wie Butyläther, Äthylenglycol-diäthyläther, Äthylenglycolmonoäthyläther, Äthylenglycol-monobutyläther; Lösungsmittel vom Ketontyp, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamy!keton, Cyclohexanon; Lösungsmittel vom Estertyp, wie Äthylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat, Äthylenglycol-monoäthylätheracetat, Methylpropionat; andere Alkohollösungsmittel, wie Diacetonalkohol oder dgl.. Ferner kann Wasser zugesetzt werden.

Durch Erhöhung der Menge des weiteren Verdünnungsmittels wird der erfindungsgemäße Effekt herabgesetzt. Demgemäß ist es bevorzugt, daß das Gesamtverdünnungsmittel mehr als 10 Gew.-$ und speziell mehr als 50 Gew.-^ der Mischung aus Formamid und dem aliphatischen einwertigen Alkohol enthält. Als färbende Mittel kommen Direktfarbstoffe (substantive Farbstoffe), Säurefarbstoffe, Basenfarbstoffe und verschiedene öllösliche Farbstoffe in Frage. Die Art des Farbstoffs kann je nach Art des Verdünn-angsmittels und des Bindemittels abgewählt werden.

Man kann der Tinte ein Bindemittel und ferner weitere Zusatzstoffe wie oberflächenaktive Mittel beigeben. Geeignete Bindemittel (vehicle) sind trocknende Öle, wie Leinöl, Tungöl, Safloröl, Soyaöl, dehydratisiertes Rhizinusöl; halbtrocknende Öle, wie Baumwollsamenöl, und Rüböl; nicht-trocknende Öle, wie Rhizinusöl und Olivenöl;* aliphatische Säuren und Ester derselben, wie 01— säure, Linol-.säure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Äthyltridetanat und Methyllaurat; Dicarbonsäureester, wie Dimethylphthalat, Diäthylphthalat, Dibutylphthalat, Butylbenzolphthalat, Dioctylphthalat, Dioctyladipat, Dioctylsebacat, Dibutylsebacat, Monomethyladipat und Monoäthylpimelat; mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglycöl, Polyäthylenglycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol, Glycerin, Dipropylenglycol und Ester und Äther derselben, wie Diäthylenglycolmonobutyläther, Dipropylenglycol-monoäthylester oder dgl..

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Man kann auch flüssige Harze mit einem Molekulargewicht unterhalb 2000 einsetzen, z. B. Polyesterharze, Epoxyharze und Poly"butadienharze. Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Tinte besteht in einem Gehalt an einer Mischung aus Formamid und dem aliphatischen einwertigen Alkohol. Eine solche Tinte zeigt im Vergleich zu herkömmlichen nicht-wässrigen Tinten eine erheblich vergrößerte Anzahl von Punkten und eine verbesserte Druckgeschwindigkeit. Aufgrund der ausgezeichneten elektrostatischen Eigenschaften gelingt die Ablenkung sehr leicht und die Tintenteilchen haben eine erhöhte Stabilität. Die erfindungsgemäße Tinte eignet sich für Düsenstrahldruckgeräte und für Drucker vom elektrischen Feldtyp.

Im folgenden wird die Erfindung anhand· von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Mischung aus Formamid und n-Propylalkohol mit einem Gehalt an 1 Gew.-^ eines öllöslichen Farbstoffs (CI. Solvent Red 82) wird hergestellt, wobei der Formamidgehalt variiert wird. Diese Tinte wird hinsichtlich der erreichbaren Anzahl von Punkten untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Zahl der Punkte bei Verwendung der Mischung aus Formamid und n-Propylalkohol wesentlich höher als bei Verwendung von Formamid oder von n-Propylalkohol alleine, Besonders hoch ist die Anzahl der Punkte bei einem Formamidgehalt von 30 - 80 %. Wie Fig. 2 zeigt, ist bei einer Zunahme des Formamidgehaltes die Fokus si er spannung höher. Um im Falle eines Formamidgehaltes von mehr als 80 $ eine stabile Injektion der Tinte zu erzielen, muß auf die Stabilität der Spannung und auf die Zusammensetzung besonders sorgfältig geachtet werden.

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Beispiel 2

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent Red 82) 1 Gew.-Teile dehydratisiertes Rhizinusöl 30 "

n-Propylalkohol 29 "

Formamid 40 "

Eine durch Mischung der genannten Komponenten hergestellte Diisenstrahltinte zeigt eine Viskosität von 8,2 cp, einen spezifischen Widerstand von 3,1 x 10^n».cm und eine Oberflächenspannung von 38 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,7 - 1,9 KV erzielt man eine Punktezahl von 1900 - 2300 Punkten/sec.

Beispiel 3

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent

Yellow 61) 1 Gew.-Teile

dehydratisiertes Rhizinusöl 30 "

n-Butanol 20 "

Formamid 30 ⁿ

Xylol 19 "

Aus den genannten Komponenten wird eine Diisenstrahltinte mit einer Viskosität von 6,3 cp, einem spezifischen Widerstand von 2,3 x 10 -Ώ-.cm und einer Oberflächenspannung von 28 Dyn/cm hergestellt. Bei Anwendung von 1,6 - 1,9 KV erhält man 1600 - 1900 Punkte/s,ec.

Beispiel 4

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent

Yellow 61) 1 Gew.-Teile

Di-Butyl-sebacat 30 Gew.-Teile

Iso-Butanol 29 Gew.-Teile

Formamid 40 Gew.-Teile

Durch Mischung der genannten Komponenten erhält man eine

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Diisenstrahltinte mit einer Viskosität von 6,3 ep, einem spezifischen Widerstand von 4,0 χ 10 »TL.cm und einer Oberflächenspannung von 34 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,7 - 1,9 erzielt man 1900 - 2250 Punkte/sec. .

Beispiel 5

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent Red 82) 1 Gew.-Teile Rhizinusöl 30 "

n-Butanol 24 "

Formamid 34 "

Xylol 11 "

Aus diesen Komponenten erhält man eine Diisenstrahltinte mit einer Viskosität von 6,5 cp, einem spezifischen Widerstand von 2,0 χ 10^-0-.cm und mit 1700 - 2000 Purikten/sec bei Anwendung von 1,7 - 1,9 KV.

Beispiel 6

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent Red 82) 1 Gew.-Teile

Rhizinusöl 30 »

n-Butanol 10 "

Formamid 10 "

Xylol 49 "

Aus den genannten Komponenten erhält man eine Diisenstrahltinte mit einer Viskosität von 5,8 cp, einem spezifischen Widerstand

von 4,3 x 10 _n_.cm und mit
Anwendung von 1,4 - 1,5 KV.

von 4,3 x 10 -Π-.crn und mit 1400 - 1600 Punkten/sec bei

Beispiel 7

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent Red 82) 1 Gew.-Teile

Dioctyladipat 10 "

Methanol 40 "

Formamid 49 "

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Diese Tinte ergibt bei 1,7 - 1,9 KV 1900 - 2200 Punkte/sec. Beispiel 8

Öllöslicher Farbstoff (CI. Solvent Red 82) 1 Gew.-Teile Dibutylsebacat 20 "

Octylalkohol 30 »

Formamid 49 "

Mit dieser Tinte erhält man 1,7 - 1,9 KV 1700 - 1800 Punkte/sec. Beispiel 9

Direktfarbstoff (CI. Direct Blue

15 C.I. 24400) 1 Gew.-Teile

Glycerin 10 "

Isopropanol 40 "

Formamid 49 "

Mit dieser Tinte erzielt man bei 1,7 - 1,9KV 1500 - 2300 Punkte/sec.

Beispiel 10

Säurefarbstoff (CI. Säure Rot 52

CI. 45100) 1 Gew.-Teile

Glycerin , 10 "

Isopropanol 30 "

Formamid 49 "

Wasser 10 "

Diese Tinte hat einen spezifischen Widerstand von 2,5 x 10_/L.cin und man erzielt bei 1,8 - 2,0 KV 1700 - 2200 Punkte/sec.

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Beispiel 11

Basischer Farbstoff

(CI. Basic Blue 29) 1 Gew.-Teile

Polyäthylenglycol 300 10 "

Isopropanol 30 "

Formamid 49 "

Wasser 10 "

Diese Tinte zeigt einen spezifischen Widerstand von
6,3 x 10⁴-n_.cm und ergibt bei 1,9 - 2,1 KV 1750 - 2250
Punkte/sec. Die Düsenstrahltinten gemäß Beispielen 10 und haben eine hohe Ablenkempfindlichkeit, da der spezifische Widerstand gering ist.

Vergleichsbeispiel 1

Öllöslicher Farbstoff (CI.Solvent

Yellow 61) 1 Gew.-Teile

dehydratisiertes Rhizinusöl 30 "

n-Propy!alkohol 69 "

Die durch Mischen der genannten Komponenten erhaltene Tinte

zeigt eine Viskosität von 8,5 ep, einen spezifischen Wideren
stand von 1,5 x 10lTX..cm und eine Oberflächenspannung von 31 Dyn/cm. Bei Anwendung von 1,5 KV ergibt sich die höchste Stabilität. Man erzielt ,weniger als 800 Punkte/sec. Ein Buchstabendruck ist nicht möglich, da die Punkte zu groß sind.

Vergleichsbeispiel 2

Öllöslicher Farbstoff (C I. Solvent

Yellow 61) 1 Gew.-Teile

dehydratisiertes Rhizinusöl 30 "

Formamid 67 "

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Aus den genannten Komponenten erhält man eine Tinte mit einer Viskosität von 8,0 cp, einem spezifischen Widerstand von 1,5 x 10 Sl.cm und einer Oberflächenspannung von 40 Dyn/cm. Diese Tinte kann nicht stabil injiziert werden und ein Buchstabendruck ist nicht möglich.

Vergleichsbeispiel 3

Öllöslicher Farbstoff (G. I. Solvent

Yellow 61) 1 Gew.-Teile

dehydratisiertes Rhizinusöl 50 "

Ligroin 47 "

Die durch Mischen der genannten Komponenten erhaltene Tinte zeigt eine Viskosität von 4,5 cp, einen spezifischen Widerstand von 5,5 x 10 fl. .cm und eine Oberflächenspannung von 27 Dyn/cm. Bei Anwendung von. 1,6 - 2,3 KV kann die Tinte injiziert werden. Man erzielt jedoch nur 500 - 700 Punkte/sec und ein Buchstabendruck kann nicht erreicht werden, da die Tintenteilchen zu groß sind.

Beispiele 12-26

Es werden jeweils die in nachstehender Tabelle genannten Komponenten zur Herstellung verschiedener Tinten eingesetzt. Die erzielbare Anzahl von Punkten ist in der Tabelle angegeben. *

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Tabelle

Bsp. Nr.	Zusammensetzung der Diisenstrahltinte (Gew.-Teile)	Form amid	weite res Ver dünnungs mittel	*	—	Farbstoff Binde mittel	Zahl der Punkte	see)
12	n-Propyl- alkohol	48	-		Toluol 20	öllöslicher Farbstoff ¹Q. I. Solvent Red 82) 1	¹S. V-t	> 2000
13	32	48	—	Butyl- äther 20	π	Leinöl 20	Il
14	32	48	—	Il	Baumwoll- samenöl 20	Il
15	32	48	—	Il	Rhizinusöl 20	Il
16	32	48	-	η	Dibutyl- phthalat 20	Il
17	32	48	-	Il	Dioctyl- adipat 20	Il
18	32	48	—	It	Olein säure 20	Il
19	32	48	Direktfarb stoff (CI. Direct Black 38) 1	Caprin- säure 20	ti
20	32	48	öllösl.Farb stoff (CI. Solvent Red 1	Diäthylen- glycol 20	It
21	32	48	Il	Methyl laurat 20 32)	ti
22	32	36	fl	Methyl- adipat 20	>1500
23	24	36	I	Dioctyl- adipat 20	Il
24	" 20

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Fortsetzung Tabelle

	Zusammensetzung der Diisenstrahltinte Zahl d. (Gew.-Teile)	Form amid	weite res Ver dünnungs mittel	Farbstoff	Bindemittel	Punkte (Punkte/ see)
Bsp. Nr.	n-Propyl- alkohol	36	Trichlor- äthylen 20	öllösl.Farb stoff (CI. Solvent Red 1	Dioctyl- adipat 82) 20	>1500
24	24	36	Butyl- acetat 20	η ₁	" 20	ti
25	24	36	Methyl- isobutyl- keton ₂₀	¹¹ 1	" 20	Il
26	24

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. DUsenstrahltinte, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem ,mindestens teilweise aus einer Mischung von Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol bestehenden Verdünnungsmittel.

2. Düsenstrahltinte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem mehr als 10 Gew.-% der Mischung aus Formamid und einem aliphatischen einwertigen Alkohol enthaltenden Verdünnungsmittel, bezogen auf das Gesamtverdünnungsmittel und durch ein Gewichtsverhältnis von Formamid zu dem aliphatischen einwertigen Alkohol von 1 - 99 : 99 - 1 ·

3. Düsenstrahltinte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Bindemittel, vorzugsweise einem trocknenden Öl, einem halbtrocknenden Öl, einem nicht-trocknenden Öl,einer aliphatischen Säure oder einem Ester derselben, einem Dicarbonsäureester oder einem mehrwertigen Alkohol oder einem Äther oder Ester desselben.

4. Düsenstrahltinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Farbstoff, insbesondere einem Direktfarbstoff, einem Säurefarbstoff, einem Basenfarbstoff oder einem öllöslichen Farbstoff.

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