DE3120534A1

DE3120534A1 - Farbmasse fuer das farbstrahldrucken

Info

Publication number: DE3120534A1
Application number: DE19813120534
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Yokosuka Kanagawa Arakawa; Tokio Tokyo Matsumoto; Tsunehiko Yokohama Kanagawa Toyoda
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1982-06-09
Also published as: JPS5790068A; JPS5928591B2; GB2088402B; US4338133A; DE3120534C2; GB2088402A

Description

1A-3593
PA-4

DAI NIPPON TORYO CO., LTD. Osaka, Japan

Farbmasse für das Farbstrahldrucken

Di© Erfindung betrifft eine Tinten- od@r Farbmasse für das Farbstrahldrucken. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Strahldruckfarbmasse mit ausgezeichneter Haftfestigkeit auf Oberflächen aus Glasj Keraitikmaterialien, wie Tonzeug und Porzellan, und Kunststoffmaterialien, auf denen herkömmlich© Strahldruckfarbmass©n nicht leicht haften; sowi© mit ausgezeichneter Wasserbeständigkeit ₉ ausgezeichneter Stabilität und Einheitlichkeit der Farbtröpfchen und ausgezeichneter Lagerstabilität d®r Farbe oder Tinte.

In jüngster Zeit sind verschieden® System© für Drucker vom Jet-print (Farbstrahl)-Typ entwickelt worden aufgrund der Tatsache, daß es sich bei den Strahldrucksystem um ©in berührungsfreies System handelt _g das b@i hoher Geschwindigkeit eine ausgezeichnet© Lautloseigeaschaft aufweist und bei dem keinerlei nachteilig© Effekte auftreten, di©

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durch eine Konfiguration der zu bedruckenden Oberfläche verursacht werden.

Das Farbstrahlverfahren läßt sich in eine Vielzahl von Verfahren des Farbzerstäubungstyps einteilen. Derartige Verfahren sind beispielsweise ein Verfahren des "Ink On Demand"-Typs, bei dem lediglich gewünschte Farbtröpfchen gebildet werden, und zwar abgegeben von einer Düse aufgrund einer plötzlichen volumetrischen Änderung in einem Farbtank , die durch eine Deformationskomponente eines piezoelektrischen Elements resultiert, ausgelöst durch ein elektrisches Impulssignal; ein Verfahren vom Typ mit elektrostatischer Anziehung, bei dem Farbtröpfchen von einer Düsenspitze unter geringfügiger Druckbeaufschlagung der Farbe und unter der Wirkung einer elektrostatischen Anziehungskraft gebildet werden; ein Ultraschallverfahrenstyp, bei dem eine Farbe während der Bildung von Farbtröpfchen an einer Düsenspitze unter Einwirkung einer elektrostatischen Anziehungskraft mit Ultraschallwellen beaufschlagt wird; sowie ein Verfahren vom Farbtröpfchentyp, bei dem eine unter Druck eingespeiste Farbe mit Ultraschallwellen beaufschlagt wird.

Das Verfahren zum haftenden Aufbringen eines Farbtröpfchens, das von Düsen mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern bis einigen Millimetern gebildet wurde, läßt sich folgendermaßen klassifizieren:

(1) Ein Verfahren, bei dem die Farbtröpfchen auf einer Oberfläche eines zu bedruckenden und/oder bedruckten Produkts haften, nachdem die Tröpfchen in einem Raum eine gewisse Flugstrecke zurückgelegt haben; und

(2) ein Verfahren, bei dem die Farbtröpfchen unter der Wirkung einer elektrischen Steuerung zum Anhaften gebracht werden. Derartige Verfahren sind beispielsweise ein Verfahren mit elektrischer Feldsteuerung, mit dem Färb-

tröpfchen mit elektrischer Ladung an einer gewünschten Position einer Oberfläche eines zu bedruckenden Produkts zum Anhaften gebracht werden, indem man die Farbtröpfchen Iu einem elektrischen Feld fliegen läßt und die Farbtröpfchen durch das elektrische Feld ablenkt; und ein Ladungsmodulationsverfahren, bei dem Farbtröpfchen mit elektrischer Ladung an einer gewünschten Position einer Oberfläche eines zu bedruckenden Produkts zum Anhaften gebracht werden, indem man mittels ©iner gepulsten Spannung eine Ladungsbeaufschlagung vornimmts die einer angestrebten Ablenkung entspricht, so daß die Farbtröpfchen in einem elektrischen Feld, abhängig von der Ladung &©r Farbtröpfchen, abgelenkt werden.

Als Farbe oder Tint© für derartig© Jet-priat-Drucker sind Yerschiedene wäßrige oder ölige Farbmassen entwickelt worden. Die meisten der vorgeschlagenen Farbmasssn weisen Jedoch eine schlechte Haftfähigkeit an Glas und Keramikmaterialien,, wie Tonzeug und Porzellan, auf und haben außerdem unbefriedigende Eigenschaften hinsichtlich der Wasserbeständigkeit der gedruckten Symbole oder Muster, der Inhibierung von Läufern und der Lösungsmittelbeständigkeit.

Zur Überwindung dieser Haehteil© ist di© Verwendung einer Farbmasse vorgeschlagen worden» di@ ein Movolak-Phenolharz und eine gering© Menge einer Silanverbindung als Silaa=- kupplungsmittel umfaßt (US-PS 4 045 397)ο Dies® ein Silan-Kopplungsmittel umfassond© Farbmasse hat jedoch kein© befriedigend® chemisch® Stabilität. So wird beispielsweise die Haftfähigkeit an Glas und dergl«. sowie di© Wasserbeständigkeit der gedruckten Symbol© und &©rgl. beeinträchtigtj falls man die Farbmass© nach langer rung für das Farbstrahldrucken verwendet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der herkömmlichen Farbmassen für den Farbstrahldruck zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer für den Farbstrahldruck geeigneten Farbmasse, die eine ausgezeichnete Stabilität und Einheitlichkeit dar Farbtropfen gewährleistet, eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweist und auch nach langer Lagerung eine ausgezeichnete Haftfähigkeit an Glas, Keramikmaterial, wie Tonzeug und Porzellan, sowie an siliciumscheiben aofweist und eine hervorragende Wasserbeständigkeit hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Schaffung einer Farbmasse für dan Farbstrahldruck, welche 2 bis 60 Gew.% eines Bindemittelvorläufers aus einem Alkoxysilan der Formel

(n = O bis 2; R steht für eine C₁_^-Alkoxygruppe, Methoxyäthoxy-, Äthoxyäthoxy- oder Phenoxygruppe) oder einem Oligomeren desselben umfaßt; sowie 25 bis 95 Gew.% eines Lösungsmittels für das Alkoxysilan oder das Oligomere des selben; 0,001 bis 5 Gev.% einer in dem Lösungsmittel löslichen Säure; und 0,1 bis θ Gew.# eines in dem Lösungsmit tel löslichen Farbstoffs. Die Farbmasse kann ein lösungsmittellösliches, inertes Silikonöl und ein elektrisch leitendes Mittel umfassen.

Die Alkoxysilane, die als Bindemittelvorläufer eingesetzt werden, sind Alkoxysilane der Formel

wobei η = 0 bis 2 und R für eine Alkoxygruppe, eine Methoxyäthoxy- oder Äthoxyäthoxygruppe steht, oder ein Oligomeres dieser Verbindungen. Der Rest R in der Formel steht vorzugsweise für eine Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

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wie Methoxy, Äthoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n-Butoxy, Isobutoxy, sek.-Butoxy, tart.-Butoxy, ß-Methoxyäthoxy (CH₃OC₂H₄O-) und ß^A'thoxyäthoxy (C₂H₅OC₂H₄O-). Geeignete Alkoxysilane umfassen Tetramethoxysilan, Tetraathoxysilan? Tetra-n-propoxysilan, Tetra-isopropoxysilan, Tetra-n-butoxysilan., Tetra-isobutoxysilan, Tetra-sek.-butoxysilan„ T©tra-tert. -butoxysilan» Tetra-{B-m@thoxyäthoxy) -silan, Tttra-(ß-äthoxyäthoxy)-silan, Mono»isopropoxytrimethoxy-Eilan, Mono-isopropoxytriäthoxysilan, Dimethoxydiisoprop« ©xysilan, Diäthoxydiisopropoxysilan, Monomethoxytriisopropoxysilan_p Monoäthoxytriisopropoxysilan, Diisopropoxydiäthoxysllanf, Diieobutoxydiraethoxyeilan, Di-sekc-butoxysiäthoxyeilan, Di-sek.-butoxydimethoxysilan, Di-tert.-butoxydim@thoxysilan, Trimethoxysilanol» Triäthoxysilanol, Tri-n-propoxysilanol, Triisopropoxysilanol„ Tri-n-butoxysilanols, Triisobutoxysilaiiol, Tri-sek.-butoxysilanol, Tri» tert.-butoxysilanol, Tri<»(ß-me"bhoxyätho3cy)-silanol_f Tri·» (ß-äthoxyäthoxy)-silanol, Dlmethoxysilandiol, Diäthoxysilandiol, Di-n-propoxysilandiol, Diisopropoxysilandiol, Di-n-butoxysilandiol, Diisobutoxysilandiol, Di-sek.-butoxysiländiol und Dl-tert.-butoxysilandiol oder dergl« Es kann ©in Alkoxysilan od@r eine Mischung derselben einge-= setzt werden. Unter den Alkoxysilaaexi warden die Alkoxysilan© der Formel

(R bedeutet ©ine Alkoxygmppa ©dar M®thoxyäthoxy- oder 103

Es können bei der vorliegend©n Erfindimg die Alkoxysilane oder die Oligom©r©n derselben ®ing@s©tzt werdenο B@i &®n 01igomer©n kann ©s sich \m k®ttenfSraoig©, ringförmig© oder verzweigt© Oligomere d®r Alkoxysilan© handeln., mit ©intm durchschnittlichen Kondenaationsgrad von ©twa 2 bis 5» Es kann eine Mischung derselben @ing©s©tzt

Die Effektivität des Alkoxyailans oder des Oligomeren derselben als Bindemittelvorläufer für eine Farbmasse beruht darauf, daß das Silan unter Bildung eines Polymeren hydrolysiert und kondensiert werden kann und das gebildete Polymerisat fest auf einer zu bedruckenden Oberfläche, wie Glas, haftet.

Gewöhnlich wird die Farbmasse für den Farbstrahldruck mit einer Viskosität von bis zu 20 cP bei einer Umgebungstemperatur, gewöhnlich Zimmertemperatur, verwendet. Im Hinblick auf die Spritzeigenschaften der Farbtröpfchen wird eine Viskosität von bis zu 10 cP bevorzugt sowie der breite Viskositätsbereich, bezogen auf die Umgebungstemperatur. Unter den oben erwähnten Gesichtspunkten ist es bevorzugt, das Alkoxysilan oder das Oligomere mit einem Verhältnis von 2 bis 60 Gew.9ό, bezogen auf die Farbmasse, einzusetzen.

Das für die Farbmasse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Lösungsmittel kann unter Lösungsmitteln gewählt werden, welche das Alkoxysilan oder das Oligomere oder die anderen Komponenten auflösen. Bevorzugt wird die Verwendung eines niederen aliphatischen Alkohols und/oder eines niederen aliphatischen Alkohol-Glykoläther-Lösungsmittels, um der Farbmasse die für das Strahldrucken effektiven Eigenschaften zu verleihen. Der niedere aliphatische Alkohol wirkt im Sinne einer Verbesserung der Trocknungseigenschaft nach dem Aufbringen der Farbmasse und trägt außerdem zur Verringerung der Viskosität bei. Das Glykoläther-Lösungsmittel wirkt im Sinne einer Verbesserung der Löslichkeiten der Komponenten, einer Verhinderung des Trocknens an der Düse eines Jet-print-Druckers sowie im Sinne einer Verbesserung der Haftfähigkeit der Farbmasse.

Geeignete niedere aliphatische Alkohole umfassen Methanol, Äthanol und Propanol. Geeignete Glykoläther-Lösungsmittel

312053/,

-y-q.

umfassen Äthylenglykol-monomethylather ■, Äthylenglykolmonoäthylather, Äthylenglykol-monopropyläthor, Äthylenglykolmonobutylather, Dläthylenglykol-monomethylather, Diäthylenglykol-monoäthyläther, Diathylenglykol-monopropylather und Diäthylenglykol-monobutylather. Es kann eines der Lösungsmittel oder ein Gemisch derselben ©ingesetzt werden.

Die.Menge des Lösungsmittels in der Farbmasse liegt in einem Bereich von 25 bis 95 Gew.96. Der Bereich wird im Hin·= blick auf di© Viskosität, die Trocknungsfähigkeit, die Haft= fähigkeit der Farbmass© und die Löslichkeiten der Komponenten gewählt. Falls ein Gemisch aus einem niederen aliphatischen Alkohol und dem Glykoläther-Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet wird, w®rd©n vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew„-T©il© des Glykolather-Lösungsmittels und 1 G®w.Teil des Biederen aliphatischen Alkohols kombiniert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Verbesserung der Lagerstabilität der Farbe und der Farbtröpfohen-Bildungs-Stabilität sowie zur Beschleunigung des Trocknens und zur Verbesserung der Haftfähigkeit an Glas und derglo ©ine Säure als Stabilisator für das Alkoxysilan oder dessen 01igom©° r©s sowie als Kondensationsbeschleuniger bei der Trocknungsstufe verwendet» Der Einsatz d@r Säure ist wichtig, damit das Alkoxysilan oder das 01igoa©r© in stabiler und effektiver Welse für ein Bindemittel der Jet-print-Farbmass© verwendet werden kann. AIb Säuren körsnen di© lösungsmittellöslichen Säuren, wi® Chlorwa@s©rstoffsäure, Fluorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Borsäur©, Essigsäure,* Fumarsäure, Benzolsulfonsäur© und p-Toluols.ulfonsäure in ©ff©ktiv©r Weise ©ing©s©t2t werden- Es karaa ©in® d®r Säuren oder ein Gemisch derselben verwendet werden_o Im Hinblick auf di© Stabilität d@r Farbe, die FarbzerstäubungscharakteristilCj di© Haftfähigkeit der Farbe und ihre ¥ass@rb©ständigk@lt liegt die Menge d©r Säure Vorzugs=

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weise in einem Bereich von 0,001 bis 5 Gew.96 (als 10096 Säure), bezogen auf die Farbmasse. Falls die Menge der Säure weniger als 0,001 Gew.96 beträgt, ist die Langzeitlagerstabilität der Farbmasse schlechter, wodurch eine schlechtere Farbtröpfchenbildungscharakteristik verursacht wird. Falls der pH der Farbmasse höher als 5 ist, ist die Stabilität der Farbe bemerkenswert schlechter. Es wird daher nicht bevorzugt, lediglich eine ganz geringe Menge der Säure zu verwenden. Vorzugsweise wird die Säure in der Weise einverleibt, daß ein pH von unter 5 erhalten wird. Andererseits ist eine Menge von über 5 Gew.96 der Säure nutzlos und außerdem auch nicht wünschenswert, da nachteilige Effekte bei der Farbmasse, dem bedruckten Substrat oder den Teilen des Druckers, die mit der Farbe in Berührung kommen, verursacht werden. Die Menge der Säure liegt daher insbesondere in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.96.

Es ist bei der Farbmasse gemäß vorliegender Erfindung erforderlich, einen lösungsmittellöslichen Farbstoff einzuverleiben. Als Farbstoffe kommen alle Farbstoffe in Frage, die eine hohe Löslichkeit und eine hohe Stabilität in der Farbmasse aufweisen. Geeignete Farbstoffe umfassen CI. Solvent Blue 3t C.I. Solvent Orange 40, CI. Solvent Black 27, CI. Basic Blue 7, CI. Solvent Blue 43 und andere lösungsmittellösliche Farbstoffe. Im Handel erhältliche Farbstoffe umfassen Oil Black HBB, Valifast Red 1308, Valifast Orange 209, Valifast Black 1802, Valifast Black 3820 (Orient Chemical Co., Ltd.), Spilon Black MHI, Spilon Black GMH, Victoria Pure Blue BOH cone. (Hodogaya Chemical Co., Ltd.).

Der Farbstoff wird mit einem Verhältnis von 0,1 bis 8 Gew.96, bezogen auf die Farbmaeee, einverleibt, Falle die Menge an Farbstoff weniger als 0,1 Gew.9< betrügt, ist die Färbewirkung nicht befriedigend ausgeprägt, wohingegen bei einer

größeren Menge als 8 Gew.$ eine weiter® Verbesserung der Färbekraft nicht erzielt wird und das Verstopfen der Düse durch dl© Zunahme von festen Komponenten in der Farbmasse verursacht wird.

Zur Verhinderung des Klecksens der Farbmasse werden dersel ben gemäß der vorliegenden Erfindung gewöhnlich 0,001 bis 2 Gew.# eines inerten Silikonöls einverleibt. Bei den Sili konölen kann es sich um lineare Qrganopolysiloxan© mit einem kinematischen Viskositätsgrad innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 100 000 cSt. (bei 25⁰C) und vorzugsweise 0,5 bis 5000 cSt. (bei 25⁰C) handeln» Die Silikonöle sind im Hand©l erhältlich als Polyalkjlsiloxan® mit C_1-18-Alkyl-

C^g-Alkylgruppen» Po-lyalkylaminoalkyls-iloxane mit C_1-^g-Alfey!gruppen und Polyoxyäthylesipolyalkylsiloxane mit C_1-^- Alkylgruppen. Im Handel erhältliche Silikonßl© umfass©» SH-28PA, SF 8427, SH 3748, SH 3718, SH 21PA, SH 3771, SH 200, SH 3746 (Toray Silicone Co.Ltd.); YH'38680, YF 3842, TSF 437, TSA 4200 (Toshiba Silicone Co., Ltd.); Faintad Q, Paintad M (Dow Corning Corp.)» Falls das Silikon-Öl einverleibt wird, kam das Klecksen verhindert werden und ein qualitativ hochwertig®r Brück erzielt werden.

Q®mäB einer weiterem Ausführuagsform kann neben den ob@n erwähnten Komponenten eia löeumgsüittallösllches Harz einverleibt werden. Die Farbna£s&e₉ dl© aus &©m Alkoxysiloxaa ©d©r dem Qligomeren d@sa©lb@a._p dem Lösungsmittels d@r 18-sungsmittellösliclien Säure, dem lösungsmittellöslichen Farbstoff und deia lösungsmitt@llSslich@n Silikonöl besteht, hat ©in® ausgezeichnet© Haftfähigkeit an Glas vma keramik«= materialien, sein® Haftfähigkeit gegenüber Kunststoffmaterialien ist jedoch geringfügig @etxl©eht©x% Im Hinblick

daher bevorzugt, dia Haftfähigkeit am Kunststoffmaterial!-

en zu verbessern. Die Haftfähigkeit an Kunststoff wird bemerkenswert verbessert durch die Einverleibung einer geringen Menge eines lösungsmittellöslichen Harzes, das in dem Alkoxysilan oder dem Oligomeren desselben löslich ist und umgekehrt auch das Alkoxysilan oder dessen Oligomeres löst. Bei den Harzen kann es sich um Acrylharze, Polyvinylbutyral, Novolak-Phenolharze, Schellack oder modifiziertes Schellack, Kolophonium oder modifiziertes Kolophonium, Harze vom Cellulosetyp und Epoxyharze handeln. Die Verwendung von Acrylharzen, Polyvinylbutyral, Novolak-Phenolharzen und Epoxyharzen ist besonders bevorzugt. Die Synthese der Harze ist beschrieben in "Organic Coating Technology", herausgegeben von John Viley & Sons, Ine., und in "Paint Technology Manuals (Teil I-III)", herausgegeben für die Oil & Colour Chemists¹ Association von Chapman & Hall. Das lösungsmittellösliche Harz wird in einem Verhältnis von bis zu 5 Gew.%, bezogen auf die Farbmasse, und mit einem Verhältnis von bis zu dem Gehalt an Alkoxysilan oder dem Oligomeren desselben einverleibt.

Falls die Menge des lösungsmittellöslichen Harzes mehr als 5 Gew.% beträgt, ist die Viskosität der Farbmasse zu hoch, um noch für die Verwendung als Strahldruckfarbe geeignet zu sein. Außerdem ist die Wasserbeständigkeit nach dem Drucken und Trocknen nachteiligerweise schlechter. Falls die Menge des lösungsmittellöslichen Harzes mehr als die Menge des Alkoxysilans oder dessen Oligomeren beträgt, ist die Haftfähigkeit der Farbmasse nachteiligerweise schlechter.

Der Farbmasse kann ein lösungsmittellösliches, elektrisch leitfähiges Mittel einverleibt sein. Falls die Strahldruck-Farbmasse für das oben beschriebene, elektrisch gesteuerte System verwendet wird, ist die Einverleibung des elektrisch leitfähigen Mittels notwendig. Dieses verbessert die elek-

- η

trlech® Leitfähigkeit der Farbmaese und die Ladungscharakteristik der Farbmasse in der Weise, daß ein rasches Aufladen zur Durchführung eines präzisen, schnellen Drückens ermöglicht wird. Geeignete lösungsmittellösliche, elektrisch leitfähige Mittel umfassen Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid, Lithiumnitrat, Ammoniumnitrat, Aluminiumnitrat, Lithiumnitrit, Ammoniumnitrit, Lithiumacetat, Ammoniumacetat, Kaliumacetatj Kaliumthiocyanat, Ammoniumthiocyanat, Natriumthiocyanat und Dimethylarain-hydrochlorid. Die Verwendung von Lithiumchlorid _t Ammoniumchlorid, Lithiumnitrat, Ammoniumnitrat, Dlmethylamin-hydrochlorid, Ammoniumthiocyanat, teliumthiocyanat und/oder Natriumthlocyanat ist besonders bevorzugt. Es kans eines der elektrisch leitfähigen Mittel oder eine Mischung derselben verwendet werden. Das elektrisch !©itfähige Mittel wird mit sinem Verhältnis von bis zu 3 Gew.Jä, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.%_s bezogen auf die . Farbmasse, einverleibt» Ia diesem Fall beträgt der relativ© Widerstand der Farbmasse bis zu 2000 Ά _Cm, wodurch ausgezeichnete Druckcharakteristika gewährleistet werden. Eine Menge des elektrisch leitfähigen Mittels von mehr als 3 Gew.?6 ist nicht wirtschaftlich und kann zur Bildung von niederschlagen in der Tintenmasse führen«

Es ist möglich, zur Verbesserung d©r Hydrolyse des Alkoxy~ silans oder seines Oligomeren sowie zur Verbesserung der Trocknungsfähigkeit der Farbmasse dieser Wasser in <§in@m Verhältais von bis zu 10 Gew.%₉ bezogen auf das Alkoxysilan oder das Oligomere desselben, einzuverleiben. Es ist auch möglich, falls gewünscht, ein Feinpigment₉ einen fluoreszierenden Farbstoff, einen hitz®@iapfindlichen Farbstoff sowie ander© Zusatzstoff© @inzuverl©±b@n.

B©i der Her stellung der Strahlschrsib-Farbmasse w erden die Kompon©nt©n tmt®s° Rühren zur Bildung tdner¹ einheitlichen Mass© v©miseiit. Di® resultierend© Farbmass© kam

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bei verschiedenen Verfahren zur Bildung von Farbnebel und Verfahren zur Steuerung von Farbtröpfchen eingesetzt werden. Das Trocknen der erfindungsgemäßen Strahldruck-Farbmasse kann durch einen spontanen Trocknungsprozeß oder durch ein Trocknungsverfahren unter Erhitzen erfolgen. Die Farbmasse kann auch als wärmehärtbare Farbe verwendet werden, wobei das Trocknen durch Dampfbeaufschlagung der bedruckten Oberfläche erfolgt.

Die erfindungsgemäße Strahldruck-Farbmasse verursacht keinerlei Verstopfung an der Düse. Eine Abstoßung der Farbe von der bedruckten Oberfläche sowie eine Klecksbildung wird verhindert, und es können somit bedruckte Produkte mit ausgezeichneter Haftfestigkeit an Oberflächen aus Glas, Keramikmaterialien, wie Tonzeug und Porzellan, sowie Kunststoff materialien hergestellt werden. Diese Effekte stellen einen bedeutenden technischen Fortschritt dar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

Beispiele 1 bis 5

Die in Tabelle 1 angegebenen Komponenten werden einheitlich unter Rühren vermischt, um die jeweilige Farbmischung herzustellen. Zur Herstellung der jeweiligen Strahldruck-Farbmasse wird die Farbmischung durch ein Membranfilter aus Polytetrafluoräthylen mit einer Porengröße von 1,0/um filtriert. Die Farbmasse wird unter Verwendung eines Farbstrahldruckers vom elektrostatischen Ablenkungstyp getestet. Dabei werden die Bedingungen der Farbtröpfchenbildung, der elektrischen Aufladung der Farbtröpfchen sowie der elektrostatischen Ablenkung im Rahmen von Drucktests untersucht. Di· Ergebnisse sind ausgezeichnet. Außerdem wird die Farbmasse auf ihre Haftfähigkeit an Glas und Porzellan

sowie hinsichtlich der Wasserbeständigkeit und der Haftfestigkeit an Kunststoff untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Jede Farbmasse wird in einer verschlossenen Polyäthylen-Flaaohe einen Monat btl AO⁰C aufbewahrt. Anschließend werden die gleichen Druckteßts durch« geführt. Es werden ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse erhalten. Die gelagerte Farbmasse wird auch hinsichtlich der Haftfähigkeit und der Wasserbeständigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 zusammengestellt.

yerjglelchsbeispiel 1

Unter Verwendung eines Silankopplungsmittels (γ-Glycidoxy» propyl-trimethoxyeilan; KBM-403, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) wird eine Farbmasse gemäß Tabelle 1 hergestellt. Es werden die gleichen Drucktests durchgeführt wie bei den Beispielen. Die Ergebnisse der Tests sind gut. Jedoch sind die Testergebnisse hinsichtlich der Haftfähigkeit und der Wasserbeständigkeit der Farbe zum Zeitpunkt der Herstellung und nach einmonatiger Lagerung schlechter. Das geht aus Tabelle 2 hervor.

Vergleichsbeispiel 2

Unter Verwendung von 10 Gew.Teilnn einer Lösung eines wasserlöslichen Acrylharzes, 18 G@w.Teilen Äthanol, 5 Gew.-Teilen Äthylenglykol-moncmethylather, 65 Gew.Teilen Wasser, 2 Gew.Teilen Farbstoff (Direct Black 19) und 0,2 Gew.Teilen Lithiumchlorid wird eine Farbmasse hergestellt. Die resultierend® Farbmasse wird mittels der gleichen Tests auf Haftfestigkeit und Wasserbeständigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

	-yc- Tabelle B e i s ρ i	1 e 1	5	3120534
Komponente	2 3			Vergl.Bsp.
(Gew. Teile) "Ί				1
SilikonverbindunRen
Tetraäthoxysilan 6

Tetra-n-propoxysilan Diäthoxydiisopropoxysilan Tetraäthoxyäthoxysilan Tetraäthoxysilan-

Oligomeres (1) 16

Silankopplxmgsmittel Cy-Aminopropyltriäthoxy-

silan) 0,5

Polyvinylbutyral

(2) 0,5

Acrylharz (3) Novolak-Phenol-

harz (4) 3

Epoxyharz (5)

Lösungsmittel

Äthylenglyko1-

monoäthyläther 61 46 34 25 43

Äthylenglyko1-monobutyläther Diäthylenglyko1-monomethyläther

Äthanol 30 27 31

Methanol 29

Elektrisch leitfähige Mittel

Uthiumchlorid 1

Uthiumnitrat 1,2

Kaliumthiocyanat 1,5

Säuren

10%ige Schwefelsäure 0,6 0,4 0,5 Borsäure 1,3 0,5 Chlorwasserstoff-

säure 0,2 0,2

p-Toluolsulfonsäure 0,3

- ft

Tabelle 1 (Fortsetzung) Komponente Be ₁₁I₁ S plel (Gew.Teile) 1

Vergl.Bsp. 1

Lösliches SilikonSl

lösl.SilikonÖl

7
8

0,01

0,05

0,5

0,05

0,5

Farbstoff

Farbstoff(I (

( (III

(13)

1,5

2,5

Bemerkungen:

(1) Colcoat Nr.40 (Nippon Colcoat Chemical K.K.)

(2) S-LEC BL-S (Sekisui Kagaku Kogyo K.K.)

(3) Copolymeres von Äthylmethacrylat und 2-Hydroxy» äthylmethacrylat mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 10

(4) PP5122 (Gunei Kagaku K.K.)

(5) Epikote Nr.1001 (Shell Chemical Co., Ltd.)

(6) Polymethylaminoäthylsiloxan (35 cSt.bei 25°C)

(7) Polyoxyäthylenpolymethylsiloxan (1700 cSt. bei 25°C)

(8) Polyoxyäthylenpolymethylsiloxan (400 cSt. bei 25⁰C)

(9) Polyoxyäthylenpolymethylsiloxan (1000 cSt. bei 25°C)

(1O)CI. Basic Blue 7

(11) CI. Solvent Blue 43

(12) CI. Solvent Orajage 40

(13) CI. Solvent Black 27.

Tabelle Beispiel

Vergl.Beispiele Haftfestigkeit

direkt nach Herstellung der Farbe

Glas
Porzellan

nach einmonatiger Lagerung bei 4O°C

Glas
Porzellan

Wasserbeständigkeit

direkt nach Herstellung der Farbe

4 4

2 2

Glas 4	4	4	VJI	4	3	1
Porzellan 4	4	4	4	4	3	1
nach einmonati
ger Lagerung
bei 40⁵C
Glas 3	4	4	VJI	3	1	1
Porzellan 4	4	4	4	4	2	1
Haftfestigkeit
Polyethylen
terephthalat 4	4	4	3	4	4	4
steifes Poly
vinylchlorid 4	4	4	3	4	4	4
Bewertung:
5 - ausgezeichnet
4 = gut
3 = mäßig
2 κ wird beim	Reiben	entfernt
1 β löst sich	bein	ι Eintauchen	in	Wasser von
selbst ab

Beispiele 6 bis

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt. Dabei werden jedoch die in Tabelle 3 angegebenen Komponenten verwendet. Es werden jeweils Parbmassen hergestellt und Vergleichsversuche durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 3

Komponente
(Gew.Teile)

Beispiel
7 8

10

Silikonverbindungen

Tetraäthoxysilan Tetra-n-propoxysilan Diäthoxydiisopropoxysilan

Tetraäthoxyäthoxysilan

Tetraäthoxysilan-Oligomeres

Lösungsmittel

12

Säure

lOjSige Schwefelsäure 10%ige Phosphorsäure Fumarsäure

Chlorwasserstoffsäure Essigsäure

3,0 0,1

Lösliches Silikonöl löslich.Silikonöl

Il
It
Il

0,02 0,1

0,02

1,0

0,03

16

Äthylenglykol-	50	10	40	20	50
monoäthylather
Äthylenglykol-		40		30	20
monobutyläther		20		20
Diäthylenglykol-				15
monomethylather	5		25
Äthanol	10		6		10
Methanol
elektrisch leit				1,0
fähiges Mittel			1,0
Ammoniumchlorid
Ammoniumnitrat

0,2	0,1	0,1
0,8	0,2
	1,0

Tabelle 3	[Fortsetzung)	I) (10) 2 II) (11) III) (12) IV) (13)	B ei 7	6	Haftfestigkeit direkt nach Herstel lung der Farbe	Bei 7	•	3 3	3 P i 8	2 = wird beim Reiben entfernt	e 1 9	10	= löst sich beim Eintauchen in Wasser von
Komponente (Gew.Teile) 6			Glas 4 Porzellan 4				1
Farbstoff	2	nach einmonatiger La gerung bei 40⁰C	4 4	4 4	3		3	2
Farbstoff η 11 η	Tabelle 4	Glas 3 Porzellan 3
Wasserbeständigkeit direkt nach Herstel lung der Farbe	4 4	s ρ i 8	e 1 9	10
Glas 4 Porzellan 4	3 3
nach einmonatiger La gerung bei 40°C		4 4	4 4	4 4
Glas 4 Porzellan 4
Haftfestigkeit Polyäthylentere- phthalat 3 steifes Polyvinyl chlorid 3		4 4	4 4	4 4
Bewertung:
5 = ausgezeichnet		4 4	5 4	4 4
4 = gut
3 = mäßig	4 4	5 4	4 4
3 3	3 3	3 3

selbst ab

Aus den erhaltenen Ergebnissen geht klar hervor, daß die Strahlschreib-Farbmassen gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Haftfestigkeit an Oberflächen von damit bedruckten Substraten, wie Glasoberflächen, aufweisen und sowohl zur Zeit der Herstellung als auch nach langer Lagerung eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit haben.

Im Gegensatz dazu ist bei den Farbmassen der Vergleichsbeispiele die Haftfestigkeit an Oberflächen von damit bedruckten Substraten schlechter und die Wasserbeständigkeit nach langer Lagerung vermindert.

Claims

Patentansprüche

t. Farbmasse für das Strahldrucken, umfassend 2 bis 60 Gew.% eines Bindemittelvorläufers aus einem Alkoxysilan der Formel R^_nSi(OH)_n (n = 0 bis 2; und R steht für eine C₁_^-Alkoxygruppe, Methoxyäthoxy-, Ithoxyäthoxy- oder Phenoxygruppe) oder einem Oligomeren desselben; sowie 25 bis 95 Gew.% eines Lösungsmittels für das Alkoxysilan oder das Oligomere desselben; 0,001 bis 5 Gew.% einer in dem Lösungsmittel löslichen Säure und 0,1 bis 8 Gew.% eines in dem Lösungsmittel löslichen Farbstoffs.

2« Farbmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter bis zxk 2 Gew,% eines in dem Lösungsmittel löslichen, inerten Silikonöls zur Verhinderung der Klecksbildung umfaßt.

3. Farbmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter bis zu 3 Gew.% eines elektrisch leitfähigen Mittels umfaßt.

4« Farbmasse nach einem der Anspruch© 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelvorläufer ein Alkoxysilan der Formel R^Si (wobei R für eine C^-Alkoxygruppe, Methoxyäthoxy-, Äthoxyäthoxy» oder Phenoxygruppe steht) oder ein Oligomeres desselben 1st.

5. Farbmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein niederer aliphatischer Alkohol und/oder ein Glykolmonoäther ist.

6ο Farbmasse nach ©inem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die im Lösungsmittel lösliche Säure ausgewählt ist unter Chlorwasserstoffsäure„ Fluor=·

312Ü534

-r-

wasserstoffsäure, Schwefelsäure, Borsäure, Phosphorsäure, Fumarsäure, Benzolsulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure oder einer Mischung derselben.

7. Farbmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Mittel ausgewählt ist unter Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid, Lithiumnitrat, Ammoniumnitrat, Dimethylamln-hydrochlorid, Kaliumthiocyanat, Ammoniumthiocyanat und Natriurathiocyanat oder einer Mischung derselben.

8. Farbmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter bis zu 5 Gew.% eines in dem Lösungsmittel löslichen Harzes umfaßt.

9. Farbmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Lösungsmittel lösliche Harz ein Acrylharz, ein Polyvinylbutyralharz, ein Novolak-Phenolharz oder ein Epoxyharz ist.