DE60130131T2

DE60130131T2 - Mit aktinischer strahlung härtbare strahldrucktinte

Info

Publication number: DE60130131T2
Application number: DE60130131T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yoshihiro; Kaori Nakano; Yoshihiro Fuse
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: WO2002031066A1; EP1331251A1; DE60130131D1; EP1331251B1; EP1331251A4; US20040021753A1; US6913352B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Druck-Tinte. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Tinte, die eine ausgezeichnete Photo-Polymerisierbarkeit aufweist, ausgezeichnete Härtungseigenschaften aufweist und eine gute Stabilität als Tinte aufweist, und die darüber hinaus kein Auflösen und kein Quellen von Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen, hervorruft, die eine ausgezeichnete Entladungs-Stabilität aus einer Düse aufweist, die ausgezeichnete Haftungseigenschaften auf dem Aufzeichnungsmedium aufweist, und die eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Lösungsmittel und Beständigkeit gegenüber Wasser aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Unter herkömmlichen Tintenstrahl-Tinten, die eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Wasser aufweisen, gibt es solche, die erhalten werden durch Dispergieren oder Lösen eines Öl-löslichen Farbstoffes in einem Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt und solche, die erhalten werden durch Lösen eines Öl-löslichen Farbstoffes in einem flüchtigen Lösungsmittel.
Als Färbemittel, die verwendet wurden, sind Farbstoffe Pigmenten in verschiedenen Arten von Beständigkeit, wie beispielsweise Lichtbeständigkeit unterlegen. Jedoch ist es im Allgemeinen nicht einfach, ein Pigment stabil in einem organischen Lösungsmittel zu dispergieren, und es ist üblicherweise schwierig, eine stabile Dispergierbarkeit und Entladungseigenschaften sicherzustellen.
Was Lösungsmittel für Tinten betrifft, zeigt eine Tinte, bei der ein Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt verwendet wird, keine Lösungsmittel-Verdampfung auf einem Aufzeichnungsmedium des nicht-absorbierenden Typs, und manifestiert sich in einem schwierigen Trocknen durch die Verdampfung des Lösungsmittels, und somit in einer Unmöglichkeit eines Druckens auf einem Substrat des nicht-absorbierenden Typs. Auf der anderen Seite ist es im Fall einer Tinte, bei der ein flüchtiges organisches Lösungsmittel verwendet wird, möglich, ausgezeichnete Drucke zu bilden, sogar auf einem nicht-absorbierenden Substrat, und zwar durch die Haftungseigenschaften eines verwendeten Harzes und die Verdampfung der Lösungsmittel. Da jedoch ein flüchtiges Lösungsmittel die Hauptkomponente der Tinte ist, ist die Trocknung durch Verdampfen eines Lösungsmittels an der Düsenoberfläche des Kopfes sehr schnell, und eine häufige Wartung ist erforderlich. Da es darüber hinaus im Wesentlichen erforderlich ist, dass Tinten in Lösungsmitteln wieder lösbar sind, wird eine Beständigkeit gegen Lösungsmittel in einigen Fällen nicht ausreichend erhalten.
Während es verschiedene solcher Probleme gibt, gibt es auch eine Verwendung von Tinten des Typs, die ein Trocknen in einem Kopf verhindern unter Verwendung von nicht-flüchtigen Monomeren und ein Harten durch Bereitstellen von aktiven Energie-Strahlen vervollständigt. Solche Tinten sind beispielsweise offenbart in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen ( JP-A) Nummern 62-64874 und 58-32674 . Diese Tinten werden typischerweise in Druckern des kontinuierlichen Typs verwendet, und insbesondere werden Tinten, die eine Viskosität von 3 bis 5 mPa·s aufweisen, im Allgemeinen verwendet. Da dieser Typ von Drucker Tinten kontinuierlich entlädt, kann eine Vielzahl von flüchtigen Lösungsmitteln zusammen und in großen Mengen verwendet werden, und die Einstellung der Viskosität der Tinten und die Vermittlung der Flüchtigkeit sind relativ einfach.
Auf der anderen Seite erhöht in einem Drucker mit Abrufbetrieb, der ein Piezo-Element verwendet, die Verwendung einer großen Menge an flüchtigen Lösungsmitteln die Haufigkeit der Wartung und neigt dazu, Probleme des Auflösens und Quellens von Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen, hervorzurufen. Darüber hinaus werden flüchtige Lösungsmittel als gefährliches Material strengstens eingeschränkt, wie dies durch das Brandschutz-Gesetz definiert wird. Im Fall eines Druckers des Abruf-Typs, der ein Piezo-Element verwendet, wird deshalb eine Tinte, die eine geringere Menge an flüchtigen Lösungsmitteln aufweist, benötigt. Jedoch hatten Materialien, die in einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Tinte verwendet wurden, immer eine relativ hohe Viskosität. Tinten, die eine so niedrige Viskosität aufweisen, dass sie eine Entladung auch in einem Drucker des herkömmlichen Typs ermöglichen, ausgezeichnete Härtungseigenschaften und eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen, wurden bis jetzt nicht erhalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Tinte bereitzustellen, die eine niedrige Viskosität, eine ausgezeichnete Photo-Polymerisierbarkeit, ausgezeichnete Härtungseigenschaften und eine gute Stabilität aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Druck-Tinte bereitzustellen, die kein Auflösen und Quellen der Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen hervorruft, und eine ausgezeichnete Entladungs-Stabilität aus Düsen, eine ausgezeichnete Haftung auf einem Aufzeichnungsmedium und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Lösung und Beständigkeit gegenüber Wasser zeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Druck-Tinte, die ein Pigment, eine Verbindung, die zwei oder mehr ethylenische Doppelbindungen enthält, eine Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält und ein Molekulargewicht von 90 bis 210 aufweist, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl-)butanon-1 als ersten Initiator und Acylphosphinoxide als zweiten Initiator umfasst.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält, 2-Phenoxyethylacrylat ist. Es ist bevorzugt, dass die Tintenstrahl-Druck-Tinte darüber hinaus ein Pigmente-dispergierendes Mittel umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Tintenstrahl-Druck-Tinte kein nicht-reaktives Lösungsmittel enthält. Das Pigment, das in der Tintenstrahl-Druck-Tinte der vorliegenden Erfindung enthalten ist, liegt vorzugsweise in Form von Pigment-Teilchen vor, die eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 150 nm aufweisen. Die Tintenstrahl-Druck-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Viskosität von 5 bis 50 mPa·s bei 25 °C.
Die Tintenstrahl-Druck-Tinte der vorliegenden Erfindung ist eine Tinte, die erhalten wird durch Dispergieren eines Pigments in einer durch einen aktiven Energie-Strahl gehärteten Verbindung. Die Tintenstrahl-Druck-Tinte hat eine niedrige Viskosität, ruft kein Auflösen oder Quellen von Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen hervor und weist eine ausgezeichnete Photo-Polymerisierbarkeit, sehr gute Härtungseigenschaften und eine ausgezeichnete Dispersions-Stabilität auf. Sie zeigt ebenso eine gute Entladungs-Stabilität aus Düsen. Wenn ein Tintenstrahl-Aufzeichnen/Drucken unter Verwendung der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, kann ein Aufzeichnungs-Material, das eine hohe Transparenz aufweist und einen ausgezeichneten Glanz und verschiedene Widerstands-Eigenschaften aufweist, erhalten werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Als Pigment, das in der Tintenstrahl-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, können achromatische Pigmente wie beispielsweise Ruß, Titanoxid und Calciumcarbonat oder chromatische organische Pigmente verwendet werden. Beispiele des organischen Pigments schließen ein unlösliche Azo-Pigmente wie beispielsweise Toluidin-Rot, Toluidin-Kastanienbraun, Hansa-Gelb, Benzidin-Gelb und Pyrazolon-Rot, lösliche Azo-Pigmente wie beispielsweise Lithol-Rot, Helio-Bordeaux, Pigment-Scharlachrot und Permanent-Rot 2B, Derivate von Küpenfarbstoffen wie beispielsweise Alizarin, Indanthron und Thioindigo-Kastanienbraun, organische Pigmente des Phthalocyanin-Typs wie beispielsweise Phthalocyanin-Blau und Phthalocyanin-Grün, organische Pigmente des Chinacridon-Typs wie beispielsweise Chinacridon-Rot und Chinacridon-Magenta, organische Pigmente des Perylen-Typs wie beispielsweise Perylen-Rot und Perylen-Scharlachrot, organische Pigmente auf der Basis von Isoindolinon wie beispielsweise Isoindolinon-Gelb und Isoindolinon-Orange, organische Pigmente des Pyranethron-Typs wie beispielsweise Pyranethron-Rot und Pyranethron-Orange, organische Pigmente des Thioindigo-Typs, organische Pigmente des kondensierten Azo-Typs, organische Pigmente des Benzimidazolon-Typs, organische Pigmente des Chinophthalon-Typs wie beispielsweise Chinophthalon-Gelb, organische Pigmente des Isoindolin-Typs wie beispielsweise Isoindolin-Gelb und andere Pigmente wie beispielsweise Fravanethron-Gelb, Acylamid-Gelb, Nickel-Azo-Gelb, Kupfer-Azo-Methin-Gelb, Perynon-Orange, Anthron-Orange, Dianthrachinonyl-Rot und Dioxazin-Violett.
Unter Verwendung der Color-Index (C.I.)-Nummern schließen Beispiele der organischen Pigmente ein: C.I.-Pigment-Gelb 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 125, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 153, 154, 155, 166, 168, 180, 185; C.I.-Pigment-Orange, 16, 36, 43, 51, 55, 59, 61; C.I.-Pigment-Rot 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 177, 180, 192, 202, 206, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240; C.I.-Pigment-Violett 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50; C.I.-Pigment-Blau 15, 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64; C.I.-Pigment-Grün 7, 36 und C.I.-Pigment-Braun 23, 25, 26.
Unter den oben genannten Pigmenten sind organische Pigmente des Chinacridon-Typs, organische Pigmente des Phthalocyanin-Typs, organische Pigmente des Benzimidazolon-Typs, organische Pigmente des Isoindolinon-Typs, organische Pigmente des kondensierten Azo-Typs, organische Pigmente des Chinophthalon-Typs, organische Pigmente des Isoindolin-Typs und dergleichen wegen ihrer ausgezeichneten Lichtbeständigkeit bevorzugt.
Das organische Pigment ist vorzugsweise ein feines Pigment, das eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 150 nm aufweist, ausgedrückt als durch Laserstreuung gemessene Werte. Wenn das Pigment eine mittlere Teilchengröße von weniger als 10 nm aufweist, wird die Lichtbeständigkeit aufgrund der Abnahme der Teilchengröße verringert. Wenn sie andererseits über 150 nm liegt, wird die stabile Aufrechterhaltung von Dispersionen schwierig, und eine Präzipitation des Pigments hat die Tendenz, aufzutreten.
Eine feine organische Pigment-Herstellung kann durchgeführt werden beispielsweise in Übereinstimmung mit den folgenden Verfahren. Das heißt, eine Mischung, die aus wenigstens drei Komponenten zusammengesetzt ist, ein organisches Pigment, ein wasserlösliches anorganisches Salz in einer dreifachen oder mehrfachen Gewichtsmenge derjenigen des organischen Pigments und ein wasserlösliches Lösungsmittel werden hergestellt als eine Ton-ähnliche Mischung und die Mischung wird mittels eines Kneters oder dergleichen stark geknetet, um sie so fein zu machen, bevor sie Wasser zugegeben wird. Die Mischung wird danach mittels eines Hochgeschwindigkeits-Mischers und dergleichen, unter Erhalt einer Aufschlämmung gerührt. Danach werden Filtration und Waschen der Aufschlämmung mit Wasser wiederholt, um wasserlösliche anorganische Salze und das wasserlösliche Lösungsmittel zu entfernen. In dem Verfahren zur Herstellung der feinen Teilchen können Harze, Pigmente-dispergierendes Mittel 1 und dergleichen zugesetzt werden.
Beispiele des wasserlöslichen anorganischen Salzes schließen Natriumchlorid und Kaliumchlorid ein. Diese anorganischen Salze werden in einer Menge des dreifachen Gewichts oder mehr und vorzugsweise des zwanzigfachen Gewichts oder weniger des organischen Pigments verwendet. Wenn die Menge des anorganischen Salzes geringer ist als das dreifache Gewicht, wird ein behandeltes Pigment, das eine erwünschte Größe aufweist, nicht erhalten. Wenn sie über dem zwanzigfachen Gewicht liegt, wird die Wasch-Behandlung in einem nachfolgenden Verfahren enorm, und die wesentlich behandelte Menge des organisches Pigments sinkt.
Das wasserlösliche Lösungsmittel wird verwendet, um geeignete Ton-ähnliche Bedingungen des organischen Pigments und des wasserlöslichen anorganischen Salzes, das als Mahl-Hilfe verwendet wird, herzustellen und um ein effizientes ausreichendes Mahlen durchzuführen, und ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt es ist ein Lösungsmittel, das in Wasser löslich ist. Jedoch ist ein Lösungsmittel, das einen hohen Siedepunkt von 120 bis 250 °C aufweist, vom Standpunkt der Sicherheit aus bevorzugt, da beim Kneten die Temperatur ansteigt und das Lösungsmittel eine Bedingung der leichten Verdampfung manifestiert. Beispiele des wasserlöslichen Lösungsmittels schließen ein: 2-(Methoxymethoxy-)ethanol, 2-Butoxyethanol, 2-(Isopentyloxy-)ethanol, 2-(Hexyloxy-)ethanol, Diethylenglycol, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Triethylenglycol, Triethylenglycolmonomethylether, flüssiges Polyethylenglycol, 1-Methoxy-2-propanol, 1-Ethoxy-2-propanol, Dipropylenglycol, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether und Polypropylenglycol mit niedrigem Molekulargewicht.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Pigment in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-% in der Tintenstrahl-Tinte enthalten ist, um eine ausreichende Konzentration und eine ausreichende Lichtbeständigkeit zu erhalten.
Beispiele einer Verbindung, die zwei oder mehr ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthält, schließen diejenigen ein, die als Prepolymere, Oligomere und dergleichen bezeichnet werden. Spezielle Beispiele schließen ein: Ethylenglycol-di(meth)acrylat, Diethylenglycol-di(meth)acrylat, Polyethylenglycol-di(meth)acrylat, 1,6-Hexandiol-di(meth)acrylat, ethoxyliertes 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycol-di(meth)acrylat, ethoxyliertes Neopentylglycol-di(meth)acrylat, propoxyliertes Neopentylglycol-di(meth)acrylat, Tripropylenglycol-di(meth)acrylat, Polypropylenglycoldiacrylat, 1,4-Butandiol-di(meth)acrylat, 1,9-Nonandioldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, 2-n-Butyl-2-ethyl-1,3-propandioldiacrylat, Dimethyloltricyclodecandiacrylat, Hydroxypivalinneopentylglycoldiacrylat, 1,3-Butylenglycol-di(meth)acrylat, ethoxyliertes Bisphenol A-di(meth)acrylat, propoxyliertes Bisphenol A-di(meth)acrylat, Cyclohexandimethanol-di(meth)acrylat, Dimethyloldicyclopentandiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, propoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Tetramethylolpropantriacrylat, Tetramethylolmethantriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Caprolacton-modifiziertes Trimethylolpropantriacrylat, ethoxyliertes Isocyanurtriacrylat, Tri-(2-hydroxyethylisocyanurat-)triacrylat, propoxyliertes Glyceryltriacrylat, Tetramethylolmethantetraacrylat, Pentae rythritoltetraacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat, ethoxyliertes Pentaerythritoltetraacrylat, Dipentaerythritolhexaacrylat, Neopentylglycololigoacrylat, 1,4-Butandiololigoacrylat, 1,6-Hexandiololigoacrylat, Trimethylolpropanoligoacrylat, Pentaerythritololigoacrylat, Urethanacrylat, Epoxyacralyt und Polyesteracrylat. Diese Verbindungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden, wenn dies notwendig ist.
Diese Verbindungen, die zwei oder mehr ethylenische Doppelbindungen enthalten, werden vorzugsweise in einer Menge von 15 bis 60 Gew.-% in der Tinte verwendet, da in solchen Mengen die Härtungsgeschwindigkeit und die Vernetzungs-Konzentration hoch sein werden, und die Wasserbeständigkeit, Härte und der Glanz sind verbessert.
Als eine Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält, die in der Tintenstrahl-Tinte enthalten sein soll, sind diejenigen, die ein Molekulargewicht von 90 bis 210 aufweisen, ausgezeichnet im Hinblick auf die Photo-Polymerisierbarkeit, zeigen gute Härtungseigenschaften und eine ausgezeichnete Stabilität und rufen keine Probleme wie beispielsweise Auflösen und Quellen von Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen, hervor. Wenn das Molekulargewicht geringer ist als 90, ist die Stabilität mangelhaft, obwohl die Härtungseigenschaften ausgezeichnet sind, und ein Auflösen und Quellen von Materialien, die mit der Tinte in Kontakt kommen, treten in einem Drucker auf. Außerdem sind unter solchen Verbindungen solche eingeschlossen, die gesundheitsschädlich für menschliche Körper sind und wahrscheinlich Krebs hervorrufen. Wenn umgekehrt das Molekulargewicht über 210 liegt, werden Probleme wie Auflösen und Quellen von Materialien in einem Drucker, die mit der Tinte in Kontakt kommen, nicht hervorgerufen, und die Stabilität ist ausgezeichnet. Allerdings werden die Härtungseigenschaften ganz schlecht.
Beispiele der Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält und ein Molekulargewicht von 90 bis 210 aufweist, schließen ein: 2-Phenoxyethylacrylat, Acryloylmorpholin, N-Vinylcaprolactam, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, Isobutylacrylat, t-Butylacrylat, Isooctylacrylat, Isobonylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Methoxyethylacrylat, Methoxytriethylenglycolacrylat, 2-Ethoxyethylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, 3-Methoxybutylacrylat, Benzylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, Butoxyethylacrylat, Ethoxydiethylenglycolacrylat, Methoxydipropylenglycolacrylat, Methylphenoxyethylacrylat und Dipropylenglycolacrylat.
Diese Verbindungen, die eine ethylenische Doppelbindung enthalten und ein Molekulargewicht von 90 bis 210 aufweisen, können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Insbesondere kann unter diesen 2-Phenoxyethylacrylat bevorzugt verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass die Menge dieser Verbindungen, die in einer Tinte verwendet werden, im Bereich von 20 bis 75 Gew.-% liegt. Wenn die Menge geringer ist als 20 Gew.-%, steigt die Viskosität der Tinte an, und macht die Entladung aus einem Tintenstrahl-Drucker unmöglich. Die Haltbarkeit der Drucksachen verschlechtert sich, wenn die Menge 75 Gew.-% übersteigt.
Bevorzugt als Photo-Polymerisations-Initiator gemäß der vorliegenden Erfindung sind diejenigen, die Licht mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 300 nm bis 450 nm leicht absorbieren, das hauptsächlich von einer Ultraviolett-Lampe oder einem Ultraviolett-Laser emittiert wird, diejenigen, die eine ausgezeichnete Kompatibilität mit einer photopolymerisierbaren Verbindung zeigen, und photochemisch diejenigen, die einen Quantenwirkungsgrad nahe 1 aufweisen. Darüber hinaus kann zum Verstärken des Photo-Polymerisations-Initiierungs-Wirkungsgrads ein Photo-Polymerisations-Promotor in Kombination verwendet werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass eine hohe Empfindlichkeit erreicht wird, wenn ein Photo-Polymerisations-Initiator mit 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl-)butanon-1 und Acylphosphinoxiden kombiniert wird. Als Grund dafür wird angenommen, dass dann, wenn mit einem Aktivierungs-Lichtstrahl bestrahlt wird, die letztgenannte Verbindung selbst wirksam dissoziiert ist und Radikale erzeugt aufgrund der Energie oder Elektronen, die von der zuvor genannten Verbindung übertragen wird/werden.
Im Allgemeinen werden die Härtungseigenschaften ausgezeichneter, wenn die Zusatzmenge eines Photo-Polymerisations-Initiators ansteigt, während die Viskosität der Tinten ansteigt. Deshalb war im Fall von durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Tintenstrahl-Druck-Tinten ein Initiator, der die Erwartung der Wirkung mit einer geringen Zusatzmenge ergab, herkömmlich erwünscht. Da die Photo-Polymerisations-Initiator-Komponente der vorliegenden Erfindung, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl-)butanon-1, einen relativ hohen Molekül-Absorptions-Koeffizienten aufweist, absorbiert sie leicht einen aktiven Lichtstrahl, sogar dann, wenn Ruß, der dazu neigt, die Lichtdurchlässigkeit in einer photoempfindlichen Schicht zu stören, zugegen ist. Darüber hinaus ist, da die Maximum-Absorptions-Wellenlänge (λ_max) um 350 nm liegt, die Empfindlichkeit hoch wegen dem Zusammenfallen mit der Peak-Wellenlänge des Lichts wie beispielsweise derjenigen einer Ultraviolett-Lampe. Deshalb kann eine ausreichende Wirkung mit einer geringen Zusatzmenge erhalten werden. Es ist bevorzugt, dass dieser Initiator in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% in der Tinte verwendet wird. Beispiele des Acylphosphinoxids schließen ein: 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylposphinoxid und Bis-(2,4,6,-Trimethylbenzoyl-)acylphosphinoxid. Insbesondere kann Bis-(2,4,6-Trimethylbenzoyl-)acylphosphinoxid erwähnt werden. Es ist bevorzugt, dass es in einer Tinte in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% verwendet wird. Mit der Zusammensetzung der singulären Verwendung dieser Photo-Polymerisations-Initiatoren können ausreichende Härtungseigenschaften nicht erhalten werden, und demzufolge erhöht sich die verwendete Menge eines teuren Photo-Polymerisations-Initiators, die einen Anstieg in der Viskosität der Tinte hervorruft, was wirtschaftlich unerwünscht ist.
Als Photo-Polymerisations-Promotor werden beispielsweise Ethyl-p-dimethylaminobenzoat, 4,4'-Dimethylaminobenzophenon und 4,4',-Diethylaminobenzophenon aufgeführt. Diese Photo-Polymerisations-Promotoren können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
In der Tintenstrahl-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein aromatisches Derivat wie beispielsweise Hydrochinon, p-Methoxyphenol, t-Butylcatechol, Pyrogallol und dergleichen in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% in eine Tinte zu mischen, um die Stabilität der Tinte über die Zeit und die Stabilität der Tinte in einer Druckvorrichtung bei Betrieb zu verstärken.
Als Pigmente-dispergierendes Mittel der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise Hydroxyl-Gruppen enthaltende Carboxylate, Salze von langkettigen Polyaminoamiden mit Säureestern mit hohem Molekulargewicht, Salze von Polycarbonsäuren mit hohem Molekulargewicht, Salze von langkettigen Polyaminoamiden mit polaren Säureestern, ungesättigte Säureester mit hohem Molekulargewicht, Copolymere mit hohem Molekulargewicht, modifizierte Polyurethane, modifizierte Polyacrylate, anionische Aktivierungsmittel des Polyetherester-Typs, Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensatsalze, aromatische Sulfonsäure-Formalin-Kondensatsalze, Polyoxyethylenalkylphosphate, Polyoxyethylennonylphenylether, Stearylaminacetat und Pigmentderivate aufgelistet.
Spezielle Beispiele des Pigmente-dispergierenden Mittels schließen ein: Anti-Terra-U (Polyaminoamidphosphorsäuresalz) hergestellt von der Firma BYK Chemie; Anti-Terra-203/204 (Carbonsäuresalz mit hohem Molekulargewicht); Disperbyk-101 (Polyaminoamidphosphorsäuresalz und Säureester); 107 (Hydroxyl-Gruppen enthaltendes Carboxylat); 110 (Copolymer das eine Säuregruppe enthält); 130 (Polyamid), 161, 162, 163, 164, 165, 166 und 170 (Copolymer mit hohem Molekulargewicht); 400; Bykumen (ungesättigter Säureester mit hohem Molekulargewicht); BYK-P104 und P105 (ungesättigte Polycarbonsäure mit hohem Molekulargewicht); P104A und 240S (ungesättigte Polycarbonsäure mit hohem Molekulargewicht und Substanz auf Silicon-Basis); und Lactimon (langkettiges Amin und ungesättigte Polycarbonsäure und Silicon).
Andere Beispiele davon schließen ein: Efka 44, 46, 47, 48, 49, 54, 63, 64, 65, 66, 71, 701, 764 und 766, hergestellt von der Firma Efka Chemicals; Efka Polymer 100 (modifiziertes Polyacrylat); 150 (alipahtisches modifiziertes Polymer), 400, 401, 402, 403, 450, 451, 452, 453 (modifiziertes Polyacrylat) und 745 (auf Kupferphthalocyanin-Basis); Florene TG-710 (Urethanoligomer), hergestellt von der Firma Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Flonone SH-290 und SP-1000; Polyflow-Nummer 50E, # 300 (Acryl- Copolymer); Disperon KS-860, 873SN, 874 (Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht); # 2150 (aliphatische mehrwertige Carbonsäure) und # 7004 (Polyetherester-Typ), hergestellt von der Firma Kusumoto Chemicals, Ltd..
Weitere Beispiele davon schließen ein: Demol RN, N (Natriumsalz des Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensats), MS, C, SN-B (Natriumsalz des aromatischen Sulfonsäure-Formalin-Kondensats), und EP, hergestellt von der Firma Kao Corp.; Homogenol L-18 (Polymer des Polycarbonsäure-Typs), Emargen 920, 930, 931, 935, 950, 985 (Polyoxyethylennonylphenylether), Acetamin 24 (Kokosaminacetat) und 86 (Stearylaminacetat); Solsperse 5000 (auf der Basis des Phthalocyaninammoniumsalzes), 13240, 13940 (auf Polyesteramin-Basis), 17000 (auf Fettsäureamin-Basis), 24000 und 32000, hergestellt von der Firma Zeneka; Nikol T106 (Polyoxyethylensorbitanmonooleat), MYS-IEX (Polyoxyethylenmonostearat) und Hexagline 4-0 (Hexagylceryltetraoleat), hergestellt von der Firma Nikko Chemicals Co., Ltd..
Ein Pigmente-dispergierendes Mittel ist vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% in der Tinte enthalten.
Die Tintenstrahl-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt beispielsweise durch ausreichendes Dispergieren eines Pigments zusammen mit einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Verbindung und einem Pigmente-dispergierendes Mittel unter Verwendung einer herkömmlichen Dispergier-Vorrichtung wie beispielsweise einer Sandmühle. Es ist bevorzugt, dass ein Konzentrat, das eine hohe Pigment-Konzentration aufweist, vorher hergestellt wird und mit einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Verbindung verdünnt wird. Da ein ausreichendes Dispergieren unter Verwendung einer herkömmlichen Dispergier-Vorrichtung möglich ist, benötigt es keine irgendwelche zusätzliche Energie und Zeitdauer für das Dispersions-Verfahren. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass irgendwelche Modifikationen in den Tinte-Komponenten während des Dispergierens hervorgerufen werden, und eine Tinte, die eine ausgezeichnete Stabilität aufweist, wird erhalten. Es ist bevorzugt, dass die Tinte durch ein Filter, das einen Porendurchmesser von 3 um oder weniger, weiter bevorzugt 1 μm oder weniger aufweist, filtriert wird.
Es ist bevorzugt, dass die Viskosität der Tintenstrahl-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung bei 25 °C auf einen Wert eingestellt wird, der im Bereich von 5 bis 50 mPa·s liegt. Eine Tinte mit einer Viskosität bei von 5 bis 50 mPa·s bei 25 °C zeigt stabile Entladungseigenschaften, insbesondere am Kopf bei einer herkömmlichen Frequenz von 4 bis 10 kHz und sogar an einem Kopf bei einer hohen Frequenz von 10 bis 50 kHz.
Wenn eine Tinte mit einer Viskosität von weniger als 5 mPa·s verwendet wird, wird ein rechtzeitiger Entladungs-Betrieb verschlechtert. Wenn eine Tinte mit einer Viskosität von über 50 mPa·s verwendet wird, wird die Entladung selbst geschwächt, sogar dann, wenn irgendein Mechanismus, der die Viskosität durch Erhitzen verringert, in dem Kopf eingebaut ist, und die Entladungsstabilität kann sich verschlechtern, was zu überhaupt keiner Entladung führt.
Es ist bevorzugt, dass die Tintenstrahl-Tinte der vorliegenden Erfindung eine Tinte ist, die eine Leitfähigkeit von 10 μS/cm oder weniger in einem Piezo-Kopf ergibt und die keine elektrische Korrosion in dem Kopf zeigt. In einem kontinuierlichen Typ ist es notwendig, die Leitfähigkeit durch einen Elektrolyten einzustellen, und in diesem Fall ist es notwenig, die Leitfähigkeit auf 0,5 mS/cm oder mehr einzustellen.
Um von einer Tintenstrahl-Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung Gebrauch zu machen, wird diese zuerst in einen Druckkopf eines Tintenstrahl-Druckers des Aufzeichnungs-Typs eingespeist, und wird von dem Druckkopf auf ein Substrat entladen. Danach wird eine Bestrahlung mit aktiven Energie-Strahlen wie beispielsweise ultravioletten Strahlen und Elektronenstrahlen durchgeführt. Durch die Bestrahlung wird die Zusammensetzung auf einem Druckmedium schnell gehärtet.
Als Quelle von aktiven Energie-Strahlen, im Fall der Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen, können beispielsweise eine Hochdruck-Quecksilber-Lampe, eine Metallhalo genid-Lampe, eine Niederdruck-Quecksilber-Lampe, eine Ultra-Hochdruck-Quecksilber-Lampe, ein Ultraviolett-Laser oder Sonnenlicht verwendet werden. Wenn das Härten mit Elektronenstrahlen durchgeführt wird, wird dies herkömmlicherweise mit einem Elektronenstrahl, der eine Energie von 300 eV oder weniger aufweist, durchgeführt. Jedoch ist es auch möglich, das Härten sofort mit einer Bestrahlungsmenge von 1 bis 5 M rad durchzuführen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend weiter im Detail auf der Grundlage der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht. Teil- und Prozentangaben in den Beispielen sind Gewichtsteile bzw. Gew.-%.
Ein Pigment, ein Dispergiermittel und ein Monomer, die in Tabelle 1 angegeben sind, wurden zusammen in eine Sandmühle gegeben und 4 Stunden lang dispergiert unter Erhalt einer rohen Flüssigkeit einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Tintenstrahl-Tinte. Als nächstes wurde ein Initiator der rohen Tinten-Flüssigkeit zugesetzt und behutsam bis zur Auflösung des Initiators gemischt. Danach wurde die Flüssigkeit unter Druck durch ein Membranfilter filtriert unter Erhalt einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Tinte.

Das Drucken wurde an verschiedenen Substraten (Polycarbonat, Polystyrol, ABS (Acetonitril-Styrol-Butadien-Copolymer), Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat durchgeführt unter Verwendung der so erhaltenen Tinten mittels eines Tintenstrahl-Druckers, der einen Piezo-Kopf aufwies. Anschließend wurde das Härten eines bedruckten Körpers durchgeführt unter der Bedingung einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Meter pro Minute unter Verwendung einer UV-Bestrahlungs-Vorrichtung (einer Metallhalogenid-Lampe; Ausgangsleistung: 120 W). Tabelle 1

Beispiel Nr.		1	2	3	4	5	6	7	8
Pigment	P1	5	5
	P2			5	5
	P3					5	5
	P4							5	5
Monomer	PEA Molekular-Gewicht: 192	60		45		60		60	50
	ACMO 141		45				45
	IBXA 208				45
	TMPTA 296	35				35		35	20
	NPGDA 212			50			50
	HDDA 226		50		50				25
Dispergiermittel	13940	3	3
	24000					3	3
	5000	1,5	1,5
	22000			1,5	1,5	1,5	1,5
	L-18			3	3
	Efka 49							4,5	4,5
Initiator	369	3	4	3	4	3	4	5	5
	819	5		5		5		5
	TPO		5		5		5		5

Die numerischen Werte geben Teile an.
Pigmente, Monomere, Dispergiermittel und Initiatoren in Tabelle 1 sind wie folgt:
Pigment
Pigment P1
250 Teile rohen Kupferphthalocyanins („Copper Phthalocyanine", hergestellt von der Firma Toyo Ink MFG. Co. Ltd.), 2500 Teile Natriumchlorid und 160 Teile Polyethylenglycol („Polyethylene Glycol 300", hergestellt von der Firma Tokyo Kasei K.K.) wurden in einen rostfreien 1-Gallon-Kneter (hergestellt von der Firma Inoue Manufacturing Co. Ltd.) gegeben und 3 Stunden lang geknetet. Danach wurde die Mischung zu 2,5 Liter heißen Wassers zugegeben und für etwa 1 Stunde mittels eines Hochgeschwindigkeits-Mischers gerührt, während sie auf etwa 80 °C erwärmt wurde, unter Erhalt einer Aufschlämmung zu ergeben. Als nächstes wurden Filtration und Waschen mit Wasser fünfmal wiederholt, um Natriumchlorid und Lösungsmittel zu entfernen. Danach wurde die Aufschlämmung einem Sprühtrocknen unterzogen unter Erhalt eines trockenen behandelten Pigments P1.
Pigment P2
250 Teile eines roten Pigments des Chinacridon-Typs („Cinquasia Magent RT-355-D", hergestellt von der Firma Ciba Geigy), 2500 Teile Natriumchlorid und 160 Teile „Polyethylen Glycol 300" wurden in einen rostfreien 1-Gallon-Kneter gegeben und derselbe Verfahrensablauf wurde durchgeführt wie für Pigment P1 unter Erhalt eines behandelten Pigments P2.
Pigment P3
250 Teile eines gelben Pigments des Benzimidazolon-Typs („Hostaperm Yellow H3G", hergestellt von der Firma Hoechst), 2500 Teile Natirumchlorid und 160 Teile „Polyethylen Glycol 300" wurden in einen rostfreien 1-Gallon-Kneter gegeben und derselbe Verfahrensablauf wurde durchgeführt wie für Pigment P1 unter Erhalt eines behandelten Pigments P3.
Pigment P4
Ein Ruß-Pigment „Printex 150T" (hergestellt von der Firma Degussa) wurde als Pigment P4 verwendet.
Monomer

„PEA": 2-Phenoxyethylacrylat (Viscoat #192, hergestellt von der Firma Osaka Organic Chemical Industry Ltd.)
„ACMO": Acryloylmorpholin (ACMO, hergestellt von der Firma Kohjin, Co. Ltd.) „IBXA": Isobonylacrylat (IBXA, hergestellt von der Firma Osaka Organic Chemical Industry Ltd.)
„TMPTA": Trimethylolpropantriacrylat (KS-TMPTA, hergestellt von der Firma Nippon Kayaku, Co., Ltd.)
„NPGDA": Neopentylglycoldiacrylat (KAYARAD MANDA, hergestellt von der Firma Nippon Kayaku, Co., Ltd.)
„HDDA": 1,6-Hexandioldiacrylat (KS-HDDA, hergestellt von der Firma Nippon Kayaku, Co., Ltd.).

Dispergiermittel

„13940": Dispergiermittel auf Polyesteramin-Basis („Solsperse 13940", hergestellt von der Firma Zeneka);
„24000": Aliphatisches modifiziertes Dispergiermittel („Solsperse 24000", hergestellt von der Firma Zeneka);
„5000": Blaues Pigmente-dispergierendes Mittel 1 („Solsperse 5000", hergestellt von der Firma Zeneka);
„22000": Gelbes Pigmente-dispergierendes Mittel („Solsperse 22000", hergestellt von der Firma Zeneka);
„L-18": Polymer-Dispergiermittel des Carbonsäure-Typs („Homogenol L-18", hergestellt von der Firma Kao Corp.);
„Efka 49": Dispergiermittel auf Basis von modifiziertem Polyacrylat („Efka 49", hergestellt von der Firma Efka Chemical).

Initiator

„369": 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl-)butanon-1 („Irgacure 369", hergestellt von der Firma Ciba Speciality Chemicals);
„TPO": 2,4,6,-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid („Lucirine TPO", hergestellt von der Firma BASF);
„819": Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl-)phenylphosphinoxid („Irgacure 819", hergestellt von der Firma Ciba Speciality Chemicals).

Vergleichsbeispiele

Ein Pigment, ein Dispergiermittel und ein Monomer, die in Tabelle 2 angegeben sind, wurden zusammen in eine Sandmühle gegeben und 4 Stunden lang dispergiert unter Erhalt einer rohen Flüssigkeit einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Tintenstrahl-Tinte. Als nächstes wurde ein Photo-Initiator der rohen Tinten-Flüssigkeit zugesetzt und behutsam bis zur Lösung des Photo-Intitators gemischt. Danach wurde die Flüssigkeit unter Druck durch ein Membran-Filter filtriert unter Erhalt einer durch einen aktiven Energie-Strahl härtbaren Tintenstrahl-Tinte. Ein Drucken wurde auf dem oben genannten Substrat unter Verwendung der so erhaltenen Tinte mittels eines Tintenstrahl-Druckers, der einen Piezo-Kopf aufwies, durchgeführt. Danach wurde das Härten eines bedruckten Körpers durchgeführt unter der Bedingung einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Meter pro Minute unter Verwendung einer UV-Bestrahlungs-Vorrichtung (einer Metallhalogenid-Lampe: Ausgangsleistung: 120 W): Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel Nr.:	1	2	3	4	5	6	7	8
Pigment	P1	5	5	5	5
	P4					5	5	5	5
Monomer/ Prepolymer	PEA Molekular-Gewicht: 192	60	60			60	60
	NVF 71			45				45
	LA 240				60				60
	TMPTA 296	35	35	50	35	35	35	50	35
Dispergiermittel	13940	3	3	3	3
	5000	1,5	1,5	1,5	1,5
	Efka 49					4,5	4,5	4,5	4,5
Initiator	369	5		3	3	5		3	3
	819		7	5	5		7	5	5
	651	5				5

Die numerischen Werte geben Teile an.
Die Komponenten in Tabelle 2 sind wie folgt:
Pigment
Die Pigmente P1 und P2 in Tabelle 2 waren dieselben Verbindungen wie in den Beispielen 1 bis 8.
Dispergiermittel
Diese sind diejenigen, die bereits beschrieben wurden.
Initiator
„651" ist 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on („Irgacure 651", hergestellt von der Firma Ciba Speciality Chemicals). Die Initiatoren „369" und „819” sind diejenigen, die bereits beschrieben wurden.
Monomer
„NVF" ist N-vinylformamid („Beam Set 770", hergestellt von der Firma Arakawa Chemical Industries Ltd.). „LA" ist Laurylacrylat („NK Ester LA", hergestellt von der Firma Shin-Nakamura Chemical Co. Ltd.). Die anderen Monomere sind diejenigen, die bereits beschrieben wurden.
Die Tinten und bedruckten Materialien, die in den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 erhalten wurden, wurden in den folgenden Punkten bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Viskosität
Die Viskosität der Tinten wurde gemessen bei 25 °C unter Verwendung eines Viskosimeters des B-Typs. Die Einheit der Viskosität ist „mPa·s" in Tabelle 3.
Härtungseigenschaften
Die Härtungseigenschaften der Tinten wurden quantitativ bestimmt mittels der Anzahl von Durchlaufen, die mit einer UV-Bestrahlungs-Vorrichtung erforderlich sind, bevor ihre Klebrigkeit, die durch Finger ertastet wurde, verlorengegangen war.
Stabilität aber einen Zeitablauf
Die Dispergier-Bedingungen der Tinten nach einer Lagerung für einen Monat bei 25 °C wurden visuell und durch Messen irgendeiner Änderung in der Viskosität bewertet.

O: Ausfällungen wurden nicht beobachtet, noch die Änderung in der Viskosität.
Δ: Ausfällungen wurden nicht beobachtet, jedoch wurde ein Anstieg in der Viskosität beobachtet.
X: Ausfällungen wurden beobachtet.

Tauglichkeit mit Bauteil-Materialien
Tinten wurden auf verschiedenen Substraten platziert, und ihre Bedingungen wurden beobachtet, nachdem man sie dort einen ganzen Tag und eine ganze Nacht ließ.

Keine Korrosion wurde in irgendeinem Substrat beobachtet.
O: Eine Korrosion wurde in einem oder zwei Typen von Substraten beobachtet.
X: Eine Korrosion wurde in fast allen Substraten beobachtet.

Claims

Durch einen aktiven Energie-Strahl härtbare Tintenstrahl-Druck-Tinte, umfassend ein Pigment, eine Verbindung, die zwei oder mehr ethylenische Doppelbindungen enthält, eine Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält und ein Molekulargewicht von 90 bis 210 aufweist, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl-)butanon-1 als ersten Initiator und Acylphosphinoxide als zweiten Initiator.
Tintenstrahl-Druck-Tinte nach Anspruch 1, worin die Verbindung, die eine ethylenische Doppelbindung enthält, 2-Phenoxyethylacrylat ist.
Tintenstrahl-Druck-Tinte nach Anspruch 1, umfassend weiter ein Pigmente dispergierendes Mittel.
Tintenstrahl-Druck-Tinte nach Anspruch 1, worin die Tintenstrahl-Druck-Tinte kein nicht-reaktives Lösungsmittel aufweist.
Tintenstrahl-Druck-Tinte nach Anspruch 1, worin das Pigment in Form von Pigment-Teilchen vorliegt, die eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 150 nm aufweisen.
Tintenstrahl-Druck-Tinte nach Anspruch 1, worin die Tintenstrahl-Druck-Tinte eine Viskosität von 5 bis 50 mPa·s bei 25 °C aufweist.