DE3315741A1 - Pigmenthaltiges schreibmittel sowie dessen herstellung und verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pigmenthaltiges Schreibmittel, das im wesentlichen aus organischem Lösungsmittel, Farbmittel, Bindemittel und/oder Dispergiermittel sowie ggf. sonstigen Zusätzen besteht.

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

Ein pigmenthaltiges Schreibmittel ist bereits aus DE-AS 23 65 lTl^bekannt. Die dort beschriebene Schreibtinte zum Beschriften von Tafeln soll neben Pigmenten, Bindemittel und einem leichtflüchtigen organischen Lösungsmittel einen schwerflüchtigen Polyalkohol und ggf. einen aliphatischen Kohlenwasserstoff enthalten. Als Bindemittel wird hierbei neben einer Vielzahl anderer Kunststoffe und/oder Harze u. a. auch die Verwendung von Polyvinylbutyral vorgeschlagen.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schreibflüssigkeit zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist und die daher einfach und preiswert herstellbar ist, deckende, wasserbeständige, relativ lichtechte und gut haftende sowie schnell trocknende Abstriche ergibt, die sich in der Dispersion nicht oder nur sehr langsam absetzt und die auch für spezielle Anwendungsgebiete verwendbar bzw. modifizierbar ist.

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

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

Das erfindungsgemäße pigmenthaltige Schreibmittel enthält im wesentlichen organisches· Lösungsmittel oder ein Gemisch organischer Lösungsmittel, aus Pigmenten oder aus Pigmenten und löslichen Farbstoffen bestehende Farbmittel, Bindemittel und/ oder Dispergiermittel sowie ggf. noch sonstige Zusätze. Vorschlagsgemäß soll das Farbmittel eine Pigmentverbindung aufweisen, bei der das aus speziellem Polyvinylbutyral bestehende Binde- bzw. Dispergiermittel mit dem Pigment mechanisch und/oder thermisch fest verbunden ist. Das Polyvinylbutyral - nachflgd. als PVB bezeichnet - ist hier sowohl Bindemittel, als auch Dispergiermittel gleichzeitig. Soweit bisher bereits die Verwendung von PVB für Schreibmittel beschrieben wurde, fehlte jegliche genauere Spezifizierung dieses PVB¹S. Hieraus konnte somit nicht auf die besonders gute Eignung der beanspruchten PVB-Zusammensetzungen geschlossen werden. _ 7 _

Die Pigmentverbindung soll vorzugsweise 40 bis 70 Gew.-% Pigmente neben dem PVB und ggf. einen geringen Anteil an zusätzlichem Verbindungsmittel enthalten. Besonders geeignet ist PVB, dessen Moleküle sich aus 65 bis 85, vorzugsweise 74 bis 78 Gew.-% Polyvinylacetal-Gruppen, 10 bis 30, bevorzugt 16 bis 23 Gew.-% Polyvinylalkohol-Gruppen und 1 bis 5, vorteilhaft 2 bis 4 Gew.-% Polyvinylacetat-Gruppen zusammensetzen. Dieses PVB bewirkt als Bindemittel eine gute Haftung des Abstriches auf fast jedem sauberen Untergrund bzw. Träger. Als Dispergiermittel hält es die Pigmente - nicht zuletzt auch aufgrund der ursprünglichen mechanischen Verbindung mit diesem - innerhalb des als Dispersion vorliegenden Schreibmittels langzeitig in Schwebe, so daß deren schnelle Sedimentation selbst dann verhindert wird, wenn das Schreibmittel nur eine sehr geringe Viscosität aufweist, wie es für verschiedene Verwendungsbereiche von Vorteil ist. Die Dispersion ist hierdurch also besonders stabil.

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

Für verschiedene Anwendungszwecke und für den Einsatz unterschiedlicher Auftragsgerate eignet sich die erfindungsgemäße Schreibflüssigkeit dann besonders, wenn sie sich im wesentlichen aus 55 bis 98, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-i organischem Lösungsmittel und 0,5 bis 40, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Farbmittel mit mindestens 0,5

Gew.-% Pigmentverbindung sowie ggf. bis zu 20 Gew.-% weiterem Bindemittel und/oder bis zu 15 Gew.-% sonstigen Zusätzen zusammensetzt.

Als weiteres Bindemittel können hier Cellulosederivate, wie z. B. äthanollösliche Nitrocellulose oder Formaldehydharze, wie Phenol-Formaldehydharz verwendet werden. Sonstige Zusätze können u. a. Netzmittel bzw. Tenside, Elektrolyte oder ähnliche Substanzen sein. Als Netzmittel kann z. B. Fluortensid und/oder Tetraalkylammoniummethylsulfat und als Elektrolyt - als elektrolytisch wirkende Substanz also, die die elektrische Leitfähigkeit des Schreibmittels beeinflußt bzw. erhöht kann bevorzugt Benzoesäure, Diäthylammoniumchlorid und/ oder Triäthylamin eingesetzt werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schreibmittels erfolgt nach einem bevorzugten Verfahren derart, daß zunächst durch mechanisches Anreiben und/oder durch Verschmelzung des PVB's mit dem Pigment eine innige Verbindung beider Komponenten geschaffen und durch Zerkleinerung auf die gewünschte Korngröße die Pigmentverbindung gebildet wird, die dann üblicherweise als Pigmentpulver vorliegt.

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

Die Pigmentverbindung wird unter Rühren in das Lösungsmittel eingebracht und hierin vollständig dispergiert, so daß das Schreibmittel eine homogene Dispersion darstellt, Wird ein Lösungsmittel-Gemisch verwendet, so wird dieses zunächst separat hergestellt. Ebenso werden die eventuell sonst noch vorgesehenen weiteren Bindemittel und/ oder sonstigen Zusätze vorab dem Lösungsmittel zugegeben und in diesem gelöst (oder ggf. auch dispergiert). Dann erst erfolgt die Vermischung mit der Pigmentverbindung.

Die eventuelle Beimischung und Verteilung zusätzlicher löslicher Farbstoffe erfolgt demgegenüber allerdings erst dann, wenn alle anderen Komponenten bereits gut vermischt bzw. dispergiert sind, um nachträgliche Verklumpungen und Farbschattierungen zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Schreibmittel ist, je nach eingestellter Viscosität, in Röhrchenschreibgeräten, Faserschreibern oder Füllfederhaltern verwendbar, kann aber auch mit Pinseln vermalt oder als sogenannte Fingerfarbe (bei pastöser Konsistenz) eingesetzt werden. Mit entsprechend niedriger Viskosität, die vorzugsweise zwischen 2 und 20 m Pa*s bei 20°C betragen soll, und einer elektrolytisch wirksamen Substanz als Zusatz zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit ergibt sich ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Schreibmittels im Bereich der Tintenstrahl^(bzw. "Ink Jet"-) Schreiber oder -Drucker.

Bei diesen in der Regel elektronisch gesteuerten Anlagen bestand bisher stets das Problem, daß die vorhandenen Schreibmittel auf dem zu beschriftenden Material - z. B. auf Kabelummantelungen , auf Werkstücken beliebiger Art oder auf Druckfolien oder -platten - nicht ausreichend gut hafteten oder daß der Färb- bzw. Schriftauftrag, vor allem, wenn es sich um helle Schriftzüge auf dunklen Flächen handelte, nicht sehr farbkräftig und/oder gut deckend war.

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

Dies ist unter normalen Arbeitsbedingungen mit dem erfindungsgemäßen Schreibmittel nicht mehr erforderlich. Hiermit können daher besonders auch Titandioxid enthaltende - vor allem weiße - Schreibflüssigkeiten, relativ einfach und sicher verarbeitet werden.

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Die Korngröße der Pigmente soll hierfür etwa 0,1 bis 10 um, vorzugsweise 0,1 bis 2 pm, betragen, damit auch die Anwendung in feinsten Strahldüsen möglich ist.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Hierbei bedeutet :

LM = Lösungsmittel wBM = weiteres Bindemittel

FM = Farbmittel PV = Pigmentverbindung

FS = löslicher Farbstoff sZ = sonstiger Zusatz

E = Elektrolyt T = Tensid

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

Erfindungsgemäß einsetzbare Pigmente können beispielsweise sein : Pigment-Weiß 6 (Titandioxid), Pigment-Black 7 (Ruß), Pigment-Gelb 83, Pigment-Orange 37, Pigment-Rot 146, Pigment-Rot 170, Pigment-Rot 171, Pigment-Braun 25, Pigment-Blau 15, Pigment-Violett 23, Pigment-Grün 7. Diese Bezeichnungen entsprechen dem Colour-Index. Als lösliche Farbstoffe lassen sich ggf. Solvent Yellow 25 oder die Farbstoffe mit den CI-Nummern 41000, 42040, 45160 oder 42595 einsetzen.

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

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

Bestandteile;	Funkt	Beisp . 1	)iele 2	3	(We 4	rte 5	in G 6	ewic 7	hts- 8	Proz( 9	;nt) 10	11
Äthanol	LM	\	70	_	_	80	68	40	52	55	88	18
n-Butanol	LM	/	14	—	-	—	—	—	_	_	10	—
n-Propanol	LM	/	_	—	37	_	_	_	_	_	_	_
i-Propanol	LM	>55-98	—	_	30	_	—	—	_	—	—	—
Äthylglycol	LM I		5	8	_	_	_	—	5	_	_	_
Äthylacetat	LM		_	65	_	_	_	30	_	_	_	52
Äthylglycolacetai	LM		_	_	_	_	_	—	3	_	_	_
Frigen	LM	/	_	_	—	_	11	_	_	_	_	_
1. Pi.Ojnentverb.	PV	qs-30	10	15	30	20	0,5	24	27	12	1	10
2. Pi.qnentverb.	PV	0-10	_	—		_	_	_		11	_
lösl. Farbstoff	FS	»0-20	_	7	_	_	10	_	3	_	_	_
Phenol-Formal- dehyd-Harz	WBM		-	-	-	-	10	-	8	-	1	-
Nitrocellulose	WBMj		_	_	_	_	—	_	_	7	_	20
Diathylamnonium- chlorid	sZ/H		1	5	-	-	0,5	-	-	15	-	-
Tetraalkylammo- niumsulfat	SZ/ J		-	-	3	-	-	-	-	-	-	-
Triäthylamin	sZ/E		_	_	_	_	_	2	_	_	_	_
Benzoesäure	sZ/e|	)	_	_	_		_	4	_	_	_	_
Fluortensid	sZ/t|	—	—	—	-	-	-	2	-	—	-

Claims (11)

1. J. S. STAEDTLER Nürnberg, den 28.4.1983

   Kirchenweg 10 Pat-P 122 043 Hr/dü

   Nürnberg 90

   Pigmenthaltiges Schreibmittel sowie dessen Herstellung und Verwendung

   Patentansprüche

   Ii. Pigmenthaltiges Schreibmittel, das im wesentlichen aus organischem Lösungsmittel, Farbmittel, Bindemittel und/ oder Dispergiermittel sowie ggf. sonstigen Zusätzen besteht, wobei das Bindemittel Polyvinylbutyral ist, dadurch gekennzeichnet , daß es als ausschließliches oder zusätzliches Farbmittel eine Pigmentverbindung enthält,

   daß die Pigmentverbindung im wesentlichen aus gleichen oder unterschiedlichen Pigmenten und aus mit diesen mechanisch und/oder thermisch fest verbundenem Polyvinylbutyral besteht

   und daß sich das Polyvinylbutyral aus 65 bis 85 Gew.-% Polyvinylacetat 10 bis 40 Gew.-% Polyvinylalkohol und

   1 bis 5 Gew.-% Polyvinylacetat zusammensetzt.
2. 2. Schreibmittel nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß sich das Polyvinylbutyral aus 74 bis 78 Gew.-% Polyvinylacetat 16 bis 23 Gew.-$ Polyvinylalkohol und

   2 bis 4 Gew.-% Polyvinylacetat zusammensetzt.
3. 3. Schreibmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Pigmentverbindung 40 bis 70 Gew.-% Pigmente enthält.
4. 4. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es mindestens ein leichtflüchtiges organisches Lösungsmittel aus der Gruppe der Alkohole, der Glycoläther oder der Ester und/oder eine Mischung derartiger Lösungsmittel enthält.
5. 5. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es 55 bis 98 Gew.-% organisches Lösungsmittel, 0,5 bis 40 Gevr.-% Farbmittel mit mindestens 0,5 Gew.-$ Pigmentverbindung sowie ggf. bis zu 20 Gew.-# weiteres Bindemittel und bis zu 15 Gew.-% sonstige Zusätze enthält .
6. 6. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als sonstigen Zusatz mindestens eine elektrolytisch wirksame Substanz enthält.
7. 7. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß es eine Viscosität von 2 bis 20 m Pa.s bei 20⁰C aufweist.
8. 8. Schreibmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente eine Korngröße von 0,1 bis 10 pm aufweisen.
9. 9. Herstellung eines pigmenthaltigen Schreibmittels gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst die Pigmentverbindung durch Anreiben und/oder durch Verschmelzung des Polyvinylbutyrals mit den Pigmenten und durch anschließende Zerkleinerung auf die gewünschte Korngröße als Pigmentpulver hergestellt wird und daß man dieses Pigmentpulver in das ggf. bereits modifizierte Lösungsmittel einrührt, bis eine homogene Dispersion vorliegt.
10. 10. Herstellung eines pigmenthaltigen Schreibmittels nach Anspruch 9,

    dadurch gekennzeichnet , daß zunächst die ggf. vorhandenen weiteren Bindemittel und sonstigen Zusätze in dem Lösungsmittel gelöst werden,

    daß dann das Pigmentpulver eingerührt und dispergiert wird und daß man zuletzt den ggf. zusätzlich vorhandenen löslichen Farbstoff zugibt und löst.
11. 11. Verwendung eines pigmenthaltigen Schreibmittels gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 als Tinte für Tintenstrahl-Schreibwerke oder -Drucker.