DE69730594T2

DE69730594T2 - Tintenzusammensetzungen und verfahren zur erzeugung von bildern unter deren verwendung

Info

Publication number: DE69730594T2
Application number: DE69730594T
Authority: DE
Inventors: A. Jodi BATES; A. James BELMONT; E. Joseph JOHNSON; C. John SMITH
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: WO1997038053A2; JP2000508683A; EP0891400A2; WO1997038053A3; EP0891400B1; AU2339297A; DE69730594D1; ATE275610T1; US5958999A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Tintenzusammensetzungen, die für Tintenstrahldruck brauchbar sind. Vorzugsweise begünstigen diese Zusammensetzungen, wenn sie gedruckt sind, eine verbesserte Wasserfestigkeit.
2. Diskussion des Standes der Technik
Tintenstrahldruck ist ein anschlagsfreies Verfahren, bei dem Tintentröpfchen erzeugt und auf einem Substrat, wie Papier, transparentem Film oder Textilmaterial als Antwort auf ein elektronisches Signal abgelagert werden. Typische Tintenstrahldrucksysteme sind Continuous Stream- oder Drop-on-Demand-Systeme.
In Continuous Inkjet-Systemen wird Tinte in einem kontinuierlichen Strom unter Druck durch mindestens eine Öffnung oder Düse ausgestoßen. Der Strahl wird gestört, was bewirkt, dass er in einem festen Abstand von der Öffnung in Tröpfchen aufbricht. Am Punkt des Aufbrechens werden die Tröpfchen entsprechend digitaler Datensignale geladen und durch ein elektrostatisches Feld geleitet. Das Feld passt die Flugbahn eines jeden Tröpfchens an, um es zu einer Ablaufrinne für die Rückführung oder zu einem spezifischen Ort auf einem Aufzeichnungsmedium zum Erzeugen von Bildern zu leiten. In Drop-on-Demand-Systemen wird ein Tröpfchen durch Druck, der entsprechend digitaler Datensignale erzeugt wird, von einer Öffnung direkt zu einer Position auf einem Aufzeichnungsmedium ausgestoßen.
Es gibt drei Grundtypen von Drop-on-Demand-Tintenstrahlsystemen. Ein Typ weist einen tintengefüllten Kanal mit einer Düse an einem Ende und einem piezoelektrischen Umwandler, der Druckpulse erzeugt, auf.
Ein zweiter Typ von Drop-on-Demand-System ist als Thermo-Inkjet- oder Bubble Jetprinter bekannt. Die Hauptkomponenten sind ein tintengefüllter Kanal mit einer Düse an einem Ende und ein Wärme erzeugender Widerstand. Eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Kanals wird durch Erhitzen des Widerstands erzeugt, was bewirkt, dass die Tinte in der unmittelbaren Nähe verdampft, wobei ein Bläschen erzeugt wird.
Der dritte Typ von Drop-on-Demand-Tintenstrahlsystemen ist als ein akustischer Tintendrucker bekannt. Dieser Drucker verwendet einen piezoelektrischen Umwandler, um akustische Energie zu bilden, die auf die Flüssigkeit in dem Kanal einen Druck ausübt, was zum Ausstoß kleiner Tintentröpfchen auf ein Abbildungssubstrat führt.
Herkömmliche Tinten für Tintenstrahldrucker umfassen im allgemeinen einen Farbstoff, der in einem Vehikel aus Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen oder mit Wasser mischbaren, organischen Solvens löslich ist. Farbstoffe weisen jedoch mehrere Nachteile auf, wenn sie in Tintenstrahltinten verwendet werden. Farbstoffe, die wasserlöslich oder in einem Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel löslich sind, können sich wieder auflösen und verlaufen, wenn sie Feuchtigkeit oder Wasser ausgesetzt werden, d. h. sie weisen eine schlechte Wasserfestigkeit auf. Farbstoffe können auch empfindlich gegenüber Veränderungen in der Farbe oder dem pH sein. Farbstoffbilder können darüber hinaus bei Kontakt mit Filzstiftmarkierern oder wenn sie mit einem Finger gerieben wurden, verschmieren und sich abreiben. Farbstoffe können auch eine schlechte Lichtstabilität aufweisen, wenn sie sichtbarem oder ultraviolettem Licht ausgesetzt werden, z. B. Sonnen- oder Fluoreszenzlicht. Tinten, die lösliche Farbstoffe umfassen, können auch in den Strahlkanälen auf Grund der Solvensverdampfung verstopfen, was zu Veränderungen in der Löslichkeit des Farbstoffs, der Farbstoffkristallisation und der Konzentration von Verunreinigungen führt. Tinten auf Farbstoffbasis können auch eine schlechte thermische und chemische Stabilität aufweisen, was zu einer schlechten Druckqualität führen kann. Der Farbstoff kann auch ausbluten oder in Poren des Papiers diffundieren, und so eine schlechte Druckqualität oder eine geringe optische Dichte des Bildes verursachen. Auf Grund dieser Probleme ist für Tintenstrahltinten, die einen Farbstoff enthalten, oftmals ein Spezialpapier notwendig. Die Zugabe von Polyethylenimin ("PEI") zu bestimmten wasserlöslichen Farbstoffen in Tintenstrahltinten ist ebenfalls bekannt, um die Wasserfestigkeit der Farbstoffe auf dem aufnehmenden Papier zu verbessern. Darüber hinaus können unerwünschte Schwermetalle oder andere Zusätze in Tinten auf Farbstoffbasis notwendig sein, um ein infrarotes oder lesbares Bild zu erhalten. Für eine allgemeine Diskussion der Eigenschaften, Herstellung und Verwendung von wässrigen Tinten siehe The Printing Manual, 5. Ausg., Leach et al., Hrsg. (Chapman & Hall, 1993), das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
Obwohl diese PEI-enthaltenden farbstoffbasierten Tinten eine Verbesserung darstellen, weisen sie noch Nachteile auf. Die Farbstoffe der Tinten neigen zu einigen unerwünschten Eigenschaften, wie zuvor bereits erläutert wurde. Darüber hinaus wird die erwünschte Wasserfestigkeit nicht immer erreicht.
Pigmente sind ebenfalls, wenn auch nicht so häufig, als Färbemittel in Tintenstrahltinten verwendet worden, entweder als Alternativen für oder in Kombination mit Farbstoffen. Pigmente pflegen Farbstoffen verbesserte Eigenschaften zu verleihen auf Gebieten wie Lichtechtheit, Bilddichte, thermische Stabilität, pH-Unempfindlichkeit, oxidative und chemische Stabilität, Nicht-Ausbluten, Kompatibilität mit anderen Färbemitteln und Kompatibilität sowohl mit beschichteten/behandelten und einfachen Papieren. In Tintenstrahltinten verwendete Pigmente umfassen Ruß, Titandioxidweiß, Kobaltblau (CoOAl₂O₃), Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün und Chromgelb (PbCrO₄).
Ungeachtet ihrer erwünschten Eigenschaften haben Pigmente Farbstoffe als das vorherrschende Färbemittel in Tintenstrahltinten nicht ersetzt, da es oftmals schwierig ist, eine ausreichende Pigmentdispersion in einer Tinte zu erhalten. Pigmentpartikel wie Ruß liegen im allgemeinen in einem zusammengeklumpten oder agglomerierten Zustand vor. Zur Herstellung von Tintenstrahltinten sollte der Ruß jedoch dispergiert sein und dann in dieser dispergierten Form stabilisiert sein. Eine solche Dispersion und Stabilisierung ist schwierig zu erreichen. Instabile oder unzureichende Dispersion kann zu einer Veränderung der Größe oder einem Verstopfen der Öffnung führen, wodurch der Durchfluss der Düse unterbrochen wird. Somit beeinträchtigt der Umfang der Dispersion die Eigenschaften des Tintenstrahldrucks wie Ausstoßvermögen, Druckqualität, optische Dichte und dergleichen.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach verbesserten Tintenzusammensetzungen, die die erforderliche Stabilität aufweisen, insbesondere für die Verwendung in Tintenstrahldruckern, mit denen die Probleme überwunden werden, die normalerweise mit derzeitigen Systemen auf Pigment- und Farbstoffbasis verbunden sind. Darüber hinaus besteht ein Bedürfnis nach einer Tintenzusammensetzung, die Druckbilder erzeugt, die eine verbesserte Wasserfestigkeit aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenzusammensetzungen, die geladenen Ruß und mindestens ein Polymer umfassen, das ausgewählt ist aus Polyvinylimidazol, Derivaten von Polyvinylimidazol, Copolymeren von Vinylimidazol und Copolymeren von Vinylimidazolderivaten. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Tintenzusammensetzungen, die geladenen Ruß und mindestens ein Polymer umfassen, das ausgewählt ist aus Polyvinylpyridin, Derivaten von Polyvinylpyridin, Copolymeren von Vinylpyridin und Copolymeren von Vinylpyridinderivaten. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Tintenzusammensetzung, die einen geladenen Ruß und mindestens ein Polymer umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenimin und Derivaten davon. Gegebenenfalls umfassen die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen darüber hinaus ein Ammoniumsalz. Die Tintenzusammensetzungen können in Tintenstrahltinten oder anderen geeigneten Anwendungen verwendet werden.
Ebenfalls beschrieben ist ein Verfahren zum Erzeugen gedruckter Bilder, das Einbringen der zuvor beschriebenen Tintenzusammensetzungen in eine Druckvorrichtung und Erzeugen eines Bildes auf einem Substrat umfasst. Vorzugsweise zeigen die aus den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen erzeugten Bilder eine verbesserte Wasserfestigkeit.
Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung sind beispielhaft und sollen die beanspruchte Erfindung darüber hinaus erläutern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenzusammensetzungen, die zur Verwendung in Tintenstrahldruckern geeignet sind. Vorzugsweise weisen die aus den Tintenzusammensetzungen erzeugten Bilder eine verbesserte Wasserfestigkeit auf.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen die Tintenzusammensetzungen ein Pigment, wobei das Pigment ein geladener Ruß ist und mindestens ein Polymer, das ausgewählt ist aus Polyvinylimidazol, Derivaten von Polyvinylimidazol, Copolymeren von Vinylimidazol und Copolymeren von Vinylimidazolderivaten (insgesamt als "PVI" bezeichnet). Das Polymer sollte in der Tintenzusammensetzung löslich sein. "Löslich" bedeutet, dass das Polymer sich in dem Tintenvehikel unter Bildung eines Einphasensystems auflöst. Ein bevorzugtes Polyvinylimidazol ist Poly-N-Vinylimidazol. Bevorzugte Copolymere von Polyvinylimidazol enthalten ein Monomer, das ausgewählt ist aus Acrylatestern, Acrylatamiden, Methacrylatestern, Methacrylatamiden, Acrylnitril, Vinylpyrrolidon und Vinylchlorid. Das Polymer kann alternativ mindestens ein Polymer sein, das ausgewählt ist aus Polyvinylpyridin, Derivaten von Polyvinylpyridin, Copolymeren von Vinylpyridin und Copolymeren von Vinylpyridinderivaten. Die Diskussion hierin, die PVI betrifft, ist auf diese Polymere gleichfalls zutreffend. Das Polymer liegt vorzugsweise in einer Menge vor, die ausreicht, um die Wasserfestigkeit von mit der Tintenzusammensetzung erzeugten Bildern zu fördern, ohne die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung selbst nachteilig zu beeinflussen, z. B. Stabilität, typischerweise zwischen etwa 0,1% und 10%, vorzugsweise zwischen 0,5% und 5%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
Das Färbemittel in der Tintenformulierung ist ein Pigment, wobei das Pigment ein geladener Ruß ist. Die Tintenzusammensetzung kann darüber hinaus einen Farbstoff umfassen. Im Falle eines negativ geladenen Färbemittels wird die Tinte üblicherweise basisch formuliert, d. h. pH größer 7, um eine stabile Lösung aufrecht zu erhalten, während die Tinte in dem Tintenstrahldrucker gelagert ist. Die Aufnahmemedien, z. B. Papier, weisen jedoch üblicherweise relativ zum pH der Tinte einen niedrigeren pH auf. Beim Auftragen der Tinte auf die Papieroberfläche wird angenommen, dass die Stickstoffatome des PVI protoniert werden, und so das negativ geladene Färbemittel anziehen. Das protonierte PVI und negativ geladenes Färbemittel bilden einen unlöslichen Komplex, der aus der Tintenlösung ausfällt oder ausflockt und an der Papieroberfläche haftet, wodurch vorzugsweise der Grad der Wasserfestigkeit des Drucks verbessert wird.
Wenn das Färbemittel positiv geladen ist, wird darüber hinaus angenommen, dass zwischen den protonierten Stickstoffatomen des PVI und dem kationischen Färbemittel keine Ladungsanziehung vorliegt, wenn die Tinte auf das Papier aufgebracht wird. Da angenommen wird, dass die Papierfasern etwas negative Ladung tragen, wird theoreti siert, dass das kationische Färbemittel von der Papieroberfläche angezogen wird und von selbst einen Druck bildet, der vorzugsweise eine relativ gute Wasserfestigkeit aufweist. Es ist jedoch gefunden worden, dass die Zugabe von PVI zu einer verbesserten Wasserfestigkeit des erzeugten Bildes beiträgt. Die Erfinder nehmen an, obwohl sie die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Theorie beschränken möchten, dass wenn das PVI an der Papieroberfläche haftet, das Polymer etwas von dem kationischen Färbemittel einfangen oder binden kann, wodurch die Wasserfestigkeit des Druckes vorzugsweise verbessert wird.
Es sollte erkannt werden, dass die Protonierung des Stickstoffs unter Bildung des unlöslichen Komplexes über einen breiten pH-Bereich stattfindet und von dem Molekulargewicht und der Art des Polymers abhängen kann. Folglich ist es erwünscht, den pH der Tinte ausreichend hoch zu halten, insbesondere wenn ein negativ geladenes Färbemittel verwendet wird, um die Ausscheidung oder Ausflockung des unlöslichen Komplexes in der Druckvorrichtung zu verhindern. Dieser Protonierungsmechanismus wird erst erwünscht, wenn die Tinte mit den Druckmedien in Berührung kommt. Es ist gefunden worden, dass ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polymeren von weniger als 50.000, bevorzugter von weniger als 30.000 in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung wirksam ist.
In einer Ausführungsform ist das Färbemittel ein geladenes Kohlenstoffprodukt, wie es in der US-Patentanmeldung Serial No. 08/356,653 mit dem Titel "Reaction of Carbon Materials with Diazonium Salts and Resultant Carbon Products," eingereicht 15. Dezember 1994, beschrieben ist. In einer anderen Ausführungsform ist das Färbemittel ein geladener, modifizierter Ruß, der mindestens eine gebundene organische Gruppe aufweist. Eine vollständige Diskussion dieser modifizierten Kohlenstoffprodukte ist in der US-Patentanmeldung Serial No. 08/356,660 mit dem Titel "Reaction of Carbon Black With Diazonium Salts, Resultant Carbon Black Products and Their Uses," eingereicht 15. Dezember 1994 und seiner Continuation in Part-Anmeldung, Serial No. 08/572,525, eingereicht am 14. Dezember 1995, zu finden.
Eine bevorzugte Reihe von organischen Gruppen, die an den Kohlenstoff gebunden werden können, sind organische Gruppen, die mit einer ionischen oder einer ionisierbaren Gruppe als funktioneller Gruppe substituiert sind. Eine ionisierbare Gruppe ist eine, die in der Lage ist, eine ionische Gruppe in dem verwendeten Medium zu bilden. Die ioni sche Gruppe kann eine anionische Gruppe oder eine kationische Gruppe sein und die ionisierbare Gruppe kann ein Anion oder ein Kation bilden. Wenn eine ionisierbare Gruppe an das Färbemittel gebunden ist, erkennt der Fachmann, dass ein Stabilisierungsmittel, wie beispielsweise Natriumhydroxid notwendig sein kann, um die vorzeitige Ausfällung oder Ausflockung des Färbemittels in der Tintenzusammensetzung zu verhindern. Wenn das Pigment negativ geladene Gruppen enthält ist es darüber hinaus bevorzugt, dass das Polymer nicht quaternisiert ist, um die Stabilität der Tintenzusammensetzung aufrecht zu erhalten.
Ionisierbare funktionelle Gruppen bildende Anionen umfassen z. B. saure Gruppen oder Salze von sauren Gruppen. Die organischen Gruppen schließen daher Gruppen mit ein, die von organischen Säuren abgeleitet sind. Wenn eine organische Gruppe eine ein Anion bildende Gruppe enthält, weist eine solche organische Gruppe vorzugsweise a) eine aromatische Gruppe und b) mindestens eine saure Gruppe auf, die einen pK_a von weniger als 11 aufweist oder mindestens ein Salz einer sauren Gruppe, das einen pK_a von weniger als 11 aufweist oder ein Gemisch aus mindestens einer sauren Gruppe, die einen pK_a von weniger als 11 aufweist und mindestens ein Salz einer sauren Gruppe mit einem pK_a von weniger als 11. Der pK_a der sauren Gruppe bezieht sich auf den pK_a der organischen Gruppe als Ganzes, nicht bloß auf den sauren Substituenten. Bevorzugter beträgt der pK_a weniger als 10 und am meisten bevorzugt weniger als 9. Vorzugsweise ist die aromatische Gruppe der organischen Gruppe an den Kohlenstoff direkt gebunden. Die aromatische Gruppe kann darüber hinaus substituiert oder unsubstituiert sein, beispielsweise mit Alkylgruppen. Vorzugsweise ist die organische Gruppe eine Phenyl- oder eine Naphthylgruppe und die saure Gruppe ist eine Sulfonsäuregruppe, eine Sulfinsäuregruppe, eine Phosphonsäuregruppe oder eine Carbonsäuregruppe. Am meisten bevorzugt ist die organische Gruppe eine substituierte oder unsubstituierte Sulfophenylgruppe oder ein Salz davon; ein substituiertes oder unsubstituiertes Carboxyphenyl; eine substituierte oder unsubstituierte (Polysulfo)phenylgruppe oder ein Salz davon; eine substituierte oder unsubstituierte Sulfonaphthylgruppe oder ein Salz davon; oder eine substituierte oder unsubstituierte (Polysulfo)naphthylgruppe oder ein Salz davon. Solche Gruppen schließen beispielsweise C₆H₄SO₃ ^–M⁺, C₆H₄CO₂ ^–M⁺, wobei M⁺ gleich Na⁺, K⁺ oder Li⁺, ist, mit ein. Eine bevorzugte substituierte Sulfophenylgruppe ist eine Hydroxysulfophenylgruppe oder ein Salz davon.
Amine stellen Beispiele für ionisierbare funktionelle Gruppen dar, die kationische Gruppen bilden. Beispielsweise können Amine unter Bildung von Ammoniumgruppen in sauren Medien protoniert werden. Vorzugsweise weist eine organische Gruppe mit einem Aminsubstituenten einen pK_b von weniger als 5 auf. Quaternäre Ammoniumgruppen und quaternäre Phosphoniumgruppen sind ebenfalls Beispiele kationischer Gruppen. Vorzugsweise enthält die organische Gruppe eine aromatische Gruppe, wie beispielsweise eine Phenyl- oder eine Naphthylgruppe und eine quaternäre Ammonium- oder eine quaternäre Phosphoniumgruppe. Die aromatische Gruppe ist vorzugsweise an den Ruß direkt gebunden. Quaternisierte, cyclische Amine und sogar quaternisierte aromatische Amine können ebenfalls als die organische Gruppe verwendet werden. Daher können diesbezüglich N-substituierte Pyridiniumverbindungen, wie N-Methyl-Pyridyl verwendet werden.
Beispiele für organische Gruppen enthalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt, C₆H₄N(CH₃)₃ ⁺X^–, C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺X^–, C₆H₄(NC₅H₅)⁺X^–, (C₅H₄N)C₂H₅ ⁺X^–, C₆H₄COCH₂(NC₅H₅)⁺X^–, (C₅H₄N)CH₃ ⁺X^–, und C₆H₄CH₂N(CH₃)₃ ⁺X^–, wobei X^– ein monovalentes Ion ist. Bevorzugte gebundene organische Gruppen der vorliegenden Erfindung umfassen C₆H₄N(C₃H₃)₃ ⁺X^– und C₆H₄(NC₅H₅)⁺X^–, da gefunden worden ist, dass solche Gruppen den Grad der Wasserfestigkeit in Bildern oder Drucken, die mit den Tintenzusammensetzungen erzeugt werden, besonders verbessern.
Die modifizierten Rußprodukte liegen in den Tinten vorzugsweise in Mengen vor, die ausreichen, um die gewünschte Bildqualität bereitzustellen, z. B. optische Dichte, ohne das Verhalten der Tinte nachteilig zu beeinflussen. Die modifizierten Rußprodukte oder andere Pigmente liegen üblicherweise in einer Menge im Bereich von etwa 1% bis etwa 20%, vorzugsweise von etwa 2% bis etwa 10%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung, vor. In dem Maß, in dem modifizierte Ruße oder andere Kohlenstoffprodukte verwendet werden, sollten solche Ruße oder Kohlenstoffprodukte gleichfalls mit dem gewünschten Mittel in einer Menge behandelt werden, die ausreicht, um den gewünschten Nutzen in dem Druck bereitzustellen, während die Stabilität des Pigmentes in der Tintenzusammensetzung aufrecht erhalten wird.
Zusätzlich zu Pigmenten, können in den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen auch Farbstoffe, alleine oder in Kombination mit Pigmenten, verwendet werden. Jegliche Farbstoffe, die mit PVI in den zuvor diskutierten Weisen wechselwirken und in der Tintenzusammensetzung löslich sind, sind geeignet und umfassen direkte Farbstoffe, saure Farbstoffe und Lebensmittelfarbstoffe. Die Farbstoffe weisen vorzugsweise mindestens eine anionische Gruppe auf, um einen unlöslichen Komplex zu bilden. Im allgemeinen beträgt die Konzentration des Farbstoffs zwischen etwa 1 Gew.-% und etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 2 Gew.-% und etwa 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
Es ist darüber hinaus gefunden worden, dass die Zugabe von Ammoniumsalzen die Wasserfestigkeit der Drucke oder Bilder, die mit den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen erzeugt werden, weiter verbessern. Das Ammoniumsalz wird zu den Tintenzusammensetzungen in Mengen zugegeben, die im Vergleich zu den selben Tintenzusammensetzungen ohne das Ammoniumsalz eine Verbesserung der Wasserfestigkeit in den daraus erzeugten Drucken oder Bildern bewirken, die jedoch keine Destabilisierung der Tintenzusammensetzung bewirken. Je nach der Ionenstärke des Salzes wird gefunden, dass die Konzentration des Ammoniumsalzes üblicherweise zwischen etwa 0,02 molar und etwa 0,06 molar beträgt. Obwohl es nicht vollständig verstanden wird, wird angenommen, dass das Amin des Ammoniumsalzes verdampft, wenn der Druck trocknet, wodurch die kationische Natur des Polymers erhöht wird und schließlich das Ausfällen oder die Ausflockung des unlöslichen Komplexes, wie zuvor beschrieben wurde, beschleunigt wird.
Das Ammoniumsalz weist ein positives Ion auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ammonium, Alkylammonium, Dialkylammonium, Trialkylammonium, Arylalkylammonium, cyclisches Ammonium und cyclisches Alkylammonium und einem negativen Ion, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkanoat, Cycloalkylcarboxylat, aromatischem Carboxylat, Arylalkylcarboxylat, Alkylarylcarboxylat, Sulfonat und Anionen, die von einer Mineralsäure abgeleitet sind. Vorzugsweise wird das Ammoniumion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammonium, Methylammonium, Diethylammonium, Trimethylammonium, Triethylammonium, Benzylammonium, Piperidinium und Pyrrolidinium, und das Anion ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acetat, Propionat, Butyrat, Cyclohexancarboxylat, Benzoat, Phenylacetat, Methansulfonat, Benzolsulfonat und Toluolsulfonat. Vorzugsweise ist das Amin flüchtig und die Säure ist nicht flüchtig. Ammoniumbenzoat ist ein besonders bevorzugtes Salz. Zusätzlich ist darüber hinaus gefunden worden, dass eine zusätzliche Menge an in die Tintenzusammensetzung eingearbeitetem Amin zur Verbesserung der Alterungsstabilität der Zusammensetzung hilfreich ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Tintenzusammensetzung geladenen Ruß und mindestens ein Polymer, das ausgewählt ist aus Polyethylenimin und Derivaten davon, wie beispielsweise hydroxyethyliertem PEI, ethoxyliertem PEI, hydroxypropyliertem PEI, epichlorhydrin-modifiziertem PEI und dergleichen (zusammen als "PEI" bezeichnet). Das PEI liegt vorzugsweise in einer Menge vor, die ausreicht, um die Wasserfestigkeit von mit der Tintenzusammensetzung erzeugten Bildern zu verbessern, ohne die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung selbst nachteilig zu beeinflussen, z. B. Stabilität, üblicherweise zwischen etwa 0,01% und 10%, vorzugsweise zwischen 0,02% und 5%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung. Zusätzlich ist gefunden worden, dass ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht des PEI im Bereich zwischen etwa 300 bis etwa 70.000 bevorzugter zwischen etwa 600 bis etwa 50.000, in der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung wirksam ist.
Das Pigment ist ein geladener Ruß, der gebundene organische Gruppen aufweist, wie bereits zuvor bezüglich PVI diskutiert wurde. Fein zerteilte Kohlenstoffprodukte und andere Pigmente können in Tintenzusammensetzungen, die PEI enthalten, ebenfalls brauchbar sein, wenn sie gleichfalls in der Lage sind, mit dem Polymer und der Papieroberfläche wechselzuwirken und die erforderliche Stabilität bereitstellen. Die modifizierten Rußprodukte oder andere Pigmente liegen in den Tinten in Mengen vor, die ausreichen, um die gewünschte Bildqualität, z. B. optische Dichte, bereitzustellen, ohne das Verhalten der Tinte nachteilig zu beeinflussen. Normalerweise liegen die modifizierten Rußprodukte und ggf. andere Pigmente in einer Menge im Bereich von etwa 1% bis etwa 20%, vorzugsweise von etwa 2% bis etwa 10%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung, vor. In dem Umfang, in dem modifizierte Ruße oder andere Kohlenstoffprodukte verwendet werden, sollten die Ruße oder Produkte gleichfalls mit dem gewünschten Mittel in einer Menge behandelt werden, die ausreicht, um den gewünschten Nutzen beim Einsatz des Endproduktes bereitzustellen, während die Stabilität des Pigments in der Tintenzusammensetzung aufrechterhalten wird. Ebenso ist die frühere Diskussion über den Zusammenhang zwischen dem Färbemittel und PVI auf die Tintenzusammensetzungen einschließlich geladenem Ruß und PEI ebenfalls zutreffend. Schließlich können dieselben Ammoniumsalze, die in den PVI-haltigen Zusammensetzungen brauchbar sind, in den PEI-haltigen Tintenzusammensetzungen ebenfalls verwendet werden. Das Ammoniumsalz wird zu den Tintenzusammensetzungen in Mengen zugegeben, die im Vergleich zu den selben Tintenzusammensetzungen ohne das Ammoniumsalz eine Verbesserung der Wasserfestigkeit in daraus erzeugten Drucken oder Bildern bewirken, die jedoch keine Destabilisierung der Tintenzusammensetzung bewirken. Je nach der Ionenstärke des Salzes wird gefunden, dass die Konzentration des Ammoniumsalzes üblicherweise zwischen etwa 0,02 molar und etwa 0,06 molar beträgt.
Die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen können unter Einsatz herkömmlicher Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden, wie beispielsweise Vereinigen oder Mischen der gewünschten Komponenten in einem geeigneten Medium. Üblicherweise sind die Tintenzusammensetzungen wässrige Systeme und enthalten eine beträchtliche Menge an Wasser, vorzugsweise entionisiertem oder destilliertem Wasser. Beispielsweise liegt die Menge an Wasser oder einem ähnlichen Medium im allgemeinen in einer Menge im Bereich von etwa 60% bis etwa 95%, vorzugsweise von etwa 75% bis etwa 90%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung.
Es werden im allgemeinen geeignete Additive in die Tintenzusammensetzungen eingearbeitet, um eine Reihe erwünschter Eigenschaften zu verleihen, während gleichzeitig die Stabilität der Zusammensetzungen aufrecht erhalten wird. Solche Additive sind dem Fachmann bekannt und schließen Befeuchtungsmittel, Biozide, Bindemittel, Trocknungsbeschleuniger, Eindringmittel, Surfactants und dergleichen mit ein. Beispielsweise kann ein Befeuchtungsmittel zugegeben werden, um die Verdampfungsgeschwindigkeit von Wasser in der Tinte zu vermindern, um ein Verklumpen der Druckkopfdüse auf ein Mindestmaß zu beschränken. Wenn die Tinte anfängt, auszutrocknen, steigt die Konzentration des Befeuchtungsmittels und die Verdampfung sinkt weiter. Befeuchtungsmittel können noch andere Eigenschaften der Tinte und der daraus hergestellten Drucke beeinflussen, wie beispielsweise Viskosität, pH, Oberflächenspannung, optische Dichte und Druckqualität. Solche Befeuchtungsmittel enthalten üblicherweise Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycole, Glycerin, Dipropylenglycole, Polyethylenglycole, Polypropylenglycole, Alkandiole, Amide, Ether, Carbonsäuren, Ester, Alkohole, Organosulfide, Organosulfoxide, Sulfone, Alkoholderivate, 2-Pyrrolidon, Ether-Derivate, Aminoalkohole und Ketone. Die Menge eines speziellen Additivs variiert und ist von einer Reihe von Faktoren abhängig, einschließlich dem Molekulargewicht der Polymere, der Viskosität, der Menge eines zugegebenen Ammoniumsalzes, sowie der Natur der Polymere, der Natur jeglicher an die Pigmente gebundener organischer Gruppen, z. B. modifizierter Rußprodukte.
Gedruckte Bilder können mit den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen erzeugt werden, indem solche Zusammensetzungen in eine geeignete Druckvorrichtung eingebracht und auf einem Substrat ein Bild erzeugt wird. Geeignete Tintenstrahldrucker umfassen beispielsweise Thermodrucker, piezoelektrische Drucker, kontinuierliche Drucker, Ventildrucker und dergleichen. Gleichfalls kann jedes geeignete Substrat eingesetzt werden, einschließlich einfachen Papieren, Bond-Papieren, beschichteten Papieren, Transparenzmaterialien, textilen Materialien, Kunststoffen, polymeren Filmen, anorganischen Substraten und dergleichen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die für die Erfindung jedoch bloß beispielhaft sein sollen.
Verfahren
Die folgenden Verfahren wurden in sämtlichen Beispielen zur Bestimmung relevanter Eigenschaften verwendet.
Charakterisierung von Ruß: BET-Stickstoff-Oberflächen wurden gemäß ASTM D-4820 erhalten. Die CTAB-Oberfläche wurde gemäß ASTM D-3765 bestimmt. DBPA-Strukturdaten wurden gemäß ASTM D-2414 erhalten.
Oberfrflächenspannung: Die Oberflächenspannung der Tinten wurden unter Verwendung eines CSC-DU NOUY Tensiometers, Nr. 70535 von CSC Scientific Co., Inc., Fairfax, VA, gemessen, wobei gemäß ASTM D-1331 und D-1590 vorgegangen wurde.
Viskosität: Die Tintenviskositäten wurden unter Verwendung von Shellcups Nr. 1 und Nr. 2 von Norcross Corporation., Newton, MA unter Verwendung des ASTM-Verfahrens D-4212 gemessen.
Partikeldurchmesser: Der mittlere Partikeldurchmesser und der größte nachweisbare Durchmesser wurden mittels eines MICROTRAC^® Ultrafine Particle Analyzers von Leeds & Northrup Co., St. Petersburg, FL bestimmt. Die Bedingungen waren wie folgt: Nicht transparente, nicht kugelförmige Partikel; Partikeldichte = 1,86 g/m³; mit Wasser als dispergierende Flüssigkeit. Die Laufzeit betrug sechs Minuten. (MICROTRAC ist eine eingetragene Handelsmarke von Leeds & Northrup Co.) Optische Dichte: Die optische Dichte wurde mittels eines MACBETH RD-915 Densitometers von Macbeth, New Windsor, NY gemäß dem ANSI-Verfahren CGATS 4-1993 gemessen (MACBETH ist eine eingetragene Marke von Kollmorgen Instruments, Corporation.)
Wassertestigkeit: Verhältnis von optischer Dichte des Bildes nach dem Waschen (mit destilliertem Wasser bis keine Tinte mehr entfernt wird) zur optischen Dichte des Bildes vor dem Waschen.
Beispiel 1
Herstellung von Rußprodukten
Beispiel 1 betrifft die Herstellung einer Reihe von Färbemitteln, die in den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen brauchbar sind.

A) 100 Teile pro Stunde (parts per hour) eines Rußes mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g und einem DBPA von 122 ml/100 g wurde in einen kontinuierlichen Nadelmischer mit 12,5 Teilen pro Stunde Sulfanilsäure und 5,2 Teilen pro Stunde Natriumnitrit als einer wässrigen Lösung eingefüllt. Das erhaltene Material war ein Gemisch aus dem Rußprodukt, das gebundene C₆H₄SO₃ ^–Na⁺-Gruppen aufweist und Wasser, das 60% Feststoffe enthielt. Das Rußprodukt wurde vor der Verwendung mit Wasser verdünnt und abfiltriert.
B) Eine wässrige Lösung von 6,15 g NaNO₂ wurde unter Rühren zu einem Gemisch von 14 g Sulfanilsäure, 100 g Ruß und 400 g Wasser unter Bildung einer wässrigen Dispersion des modifizierten Rußes mit gebundenen C₆H₄SO₃ ^–Na⁺-Gruppen gegeben. Der Ruß wies eine BET-Oberfläche von 140 m²/g und einen DBPA von 114 ml/100 g auf. Nach einstündigem Rühren wurde die erhaltene Dispersion abfiltriert.
C) 100 Teile pro Stunde Ruß mit einer CTAB-Oberfläche von 350 m²/g und einem DBPA von 120 ml/100 g wurde in einen kontinuierlich arbeitenden Nadelmischer mit 25 Teilen pro Stunde Sulfanilsäure und 10 Teilen pro Stunde Natriumnitrit als einer wässrigen Lösung eingefüllt. Das erhaltene Material war ein Gemisch aus dem Rußprodukt mit gebundenen C₆H₄SO₃ ^–Na⁺-Gruppen und Wasser, das 72% Feststoffe enthielt. Das Rußprodukt wurde vor der Verwendung mit Wasser verdünnt und abfiltriert.
D) In einem Nadelmischer wurde 41,2 g 4-Aminobenzoesäure und 300 g Ruß mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g und einem DBPA von 122 ml/100 g gemischt. Nach sorgfältigem Mischen wurden 150 g Wasser, eine Lösung von 20,7 g NaNO₂ in 100 g Wasser und dann 50 g Wasser zugegeben. Die erhaltene Dispersion war ein Gemisch aus Rußprodukt mit gebundenen C₆H₄CO₂ ^–Na⁺-Gruppen und Wasser, das 56% Feststoffe enthielt.
E) Silbernitrit (30,9 g) wurde zu einer Lösung von 41,4 g N-(4-Aminophenyl)pyridiniumchlorid in 700 g Wasser gegeben und das Gemisch 1½ Stunden lang bei 70°C gerührt. Das Gemisch wurde abfiltriert und es wurden 200 g eines Rußes mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g einem DBPA von 122 ml/100 g zugegeben. Es wurde ein weiterer Liter Wasser zugegeben und 20 g konzentrierte HCl wurden zugegeben. Die Dispersion wurde 2½ Stunden lang bei 70–80°C gerührt und dann in einem Ofen bei 125°C unter Bildung eines trockenen Rußproduktes, das gebundene C₆H₄NC₅H₅ ⁺-Gruppen aufwies, getrocknet.
F) Silbernitrit (8,31 g) wurden zu einer Lösung von 11,2 g N-(4-Aminophenyl)pyridiniumchlorid in 250 g Wasser gegeben und das Gemisch wurde eine Stunde lang bei 70–80°C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wurde eine weitere Stunde bei 70–80°C erhitzt, abgekühlt und durch ein Bett aus Diatomeenerde filtriert. Ein Teil der erhaltenen Lösung (53,5 g) wurden zu 10 g eines Rußes mit einer CTAB-Oberfläche von 108 m²/g und einem DBPA von 116 ml/100 g zugegeben. Etwa 35 g Wasser wurden zu der Dispersion zugegeben, und anschließend wurde eine Lösung von etwa 0,7 g konzentrierter HCl zugegeben. Die erhaltene Dispersion wurde 2 Stunden lang bei 70–90°C gerührt und dann in einem Ofen bei 125°C unter Bildung eines trockenen Rußproduktes mit gebundenen C₆H₄NC₅H₅ ⁺-Gruppen getrocknet.
G) Silbernitrit (1,6 g) wurde zu einer Lösung von 2,84 g 4-Aminophenyltrimethylammoniumchlorid in Wasser gegeben und das Gemisch wurde eine Stunde lang gekocht. Das Gemisch wurde abfiltriert und es wurden 10 g eines Rußes mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g und einem DBPA von 122 ml/100 g zugegeben. Es wurde zusätzliches Wasser zugegeben, um das Volumen auf etwa 100 ml zu bringen und es wurde 1,0 g konzentrierte HCl zugegeben. Die Dispersion wurde eine Stunde lang bei 80°C gerührt. Die erhaltene Dispersion war ein Gemisch aus Rußprodukt mit gebundenen C₆H₄N(CH₃)₃ ⁺-Gruppen und Wasser.
H) Silbernitrit (1,23 g) wurde zu einer Lösung von 1,83 g 4-Aminophenacyltrimethylammoniumchlorid in Wasser gegeben und das Gemisch wurde ein Stunde lang gekocht. Das Gemisch wurde abfiltriert und es wurden 8 g eines Rußes mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g und einem DBPA von 122 ml/100 g zugegeben. Zusätzliches Wasser wurde zugegeben um das Volumen des Gemischs auf etwa 80 ml zu bringen. Das Gemisch wurde auf etwa 70°C erhitzt und es wurden 0,79 g konzentrierte HCl unter Rühren zugegeben. Die Dispersion wurde eine Stunde lang bei 70°C gerührt. Die erhaltene Dispersion war ein Gemisch von Rußprodukt mit gebundenen C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺-Gruppen und Wasser.

Beispiel 2
Herstellung von Polymeren
Beispiel 2 betrifft die Herstellung einer Reihe von Polymeren, die in den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen brauchbar sind.

A) Polyvinylimidazol wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 24 g 1-Vinylimidazol in 225 g Wasser, die bei 70–90°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von einer Stunde zugegeben und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang bei 70–90°C gerührt. Das Produkt hatte ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 1100, das mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wurde.
B) Polyvinylimidazol wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,25 g) zu einer Lösung von 24 g 1-Vinylimidazol in 225 g Wasser gegeben wurde, die bei 70–90°C gerührt wurde. Eine Lösung von 0,25 Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 40 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 4,5 Stunden lang bei 80°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 900 auf.
C) Polyvinylimidazol wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 24 g 1-Vinylimidazol in 225 g Wasser, die bei 70–90°C gerührt wurde, zuge geben wurde. Die Lösung wurde 4,5 Stunden lang bei 80°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 800 auf.
D) Poly(vinylimidazol-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 5 g 1-Vinylimidazol und 20 g N-Vinylpyrrolidon in 60 g Wasser, die bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 45 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 4900 auf.
E) Poly(vinylimidazol-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 12,5 g 1-Vinylimidazol und 12,5 g N-Vinylpyrrolidon in 130 g Wasser, die bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 45 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 1500 auf.
F) Poly(vinylimidazol-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem 2,2'-Azo(2-bisamidinopropan)dihydrochlorid (0,5 g) zu einer Lösung von 18,75 g 1-Vinylimidazol und 6,25 g N-Vinylpyrrolidon in 160 g Wasser, die bei 70°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 3 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 40 Minuten hergestellt und die Lösung wurde weitere 2,5 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 17000 auf.
G) Poly(vinylpyridin-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einem Gemisch von 5 g 4-Vinylpyridin und 20 g N-Vinylpyrrolidon in 60 g Wasser, das bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben, und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 24000 auf.
H) Poly(vinylpyridin-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einem Gemisch von 12,5 g 4-Vinylpyridin und 12,5 g N-Vinylpyrrolidon in 40 g Wasser, das bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 20 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 1,5 Stunden lang bei 65°C gerührt. Es wurde Methanol (2 ml) zugegeben und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 30.000 auf.
I) Poly(vinylpyridin-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 2,5 g 4-Vinylpyridin und 22,5 g N-Vinylpyrrolidon in 50 g Wasser, die bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 2,5 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 33.000 auf.
J) Poly(vinylpyridin-co-Vinylpyrrolidon) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 1,25 g 4-Vinylpyridin und 23,75 g N-Vinylpyrrolidon in 50 g Wasser, die bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 2,5 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 18.000 auf.
K) Poly(vinylimidazol-co-Vinylpyridin) wurde hergestellt, indem Ammoniumpersulfat (0,5 g) zu einer Lösung von 23,7 g 1-Vinylimidazol und 1,3 g 4-Vinylpyridin in 215 g Wasser, die bei 65°C gerührt wurde, zugegeben wurde. Eine Lösung von 0,5 g Mercaptoethanol in 4 g Wasser wurde über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben und die Lösung wurde weitere 2,5 Stunden lang bei 65°C gerührt. Das Produkt wies nach GPC ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 1.900 auf.

Herstellung von Tintenzusammensetzungen
Beispiele 3 bis 26 sind Illustrationen der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung. Nach ihrer Herstellung wurden sämtliche Tinten der Beispiele 3–17 und 21–26 mittels eines 3 mil Bird Applikators als ein Film aufgetragen und in den Beispielen 3–11 10 Minuten lang und in den Beispielen 12–27 15 Minuten lang trocknen gelassen. Ein Teil des Bildes oder Drucks wurde mit einem Wasserstrom gespült, bis keine zusätzliche Tinte abgewaschen wurde. Nach etwa 10–15 minütigem Lufttrocknen wurden, wie im Folgenden bestimmt, die optischen Dichten der gewaschenen und ungewaschenen Teile gemessen, um die prozentuale Wasserfestigkeit zu bestimmen. Die Tintenzusammensetzungen der Beispiele 18–20 wurden in leere Tintenstrahlpatronen (Nr. 51626A Typ) gegeben, mit einem Hewlett-Packard DeskJet^® 540 Tintenstrahltintendrucker gedruckt, dann auf gleiche Weise auf Wasserfestigkeit getestet, wobei die für die zuvor beschriebenen Auftragungen beschriebene Vorgehensweise verwendet wurde.
Beispiel 3
Es wurden sieben Proben von Tintenstrahltinten hergestellt, indem die in den Beispielen 2A–2F hergestellten Polymerlösungen zu wässrigen Dispersionen des in Beispiel 1A hergestellten Rußprodukts zugegeben wurden. Die Tinte wies eine Rußproduktkonzentration von 7 Gew.-%, bezogen auf trockenen Ruß, auf. Die relevanten Eigenschaften der Tinte und der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Mit Ausnahme von Probe 5 zeigten sämtliche der aus den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen hergestellten Bilder eine verbesserte Wasserfestigkeit, im Vergleich zur Kontrollprobe 1.
Beispiel 4
Sieben Proben von Tintenstrahltinten wurden hergestellt, indem das Polymer von Beispiel 2A und Ammoniumtoluolsulfonat in wässrigen Dispersionen des in Beispiel 1A hergestellten Rußproduktes aufgelöst wurde. Die Konzentration des Polymers wurde variiert. Die Tinte wies eine Rußproduktkonzentration von 7 Gew.-%, bezogen auf trockenen Ruß, auf. Die relevanten Eigenschaften der Tinte und der daraus erzeugten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Die Proben 2 bis 7 zeigten, dass die Zugabe eines Polymers und eines Salzes verwendet werden kann, um die Wasserfestigkeit der aus den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen hergestellten Bilder im Vergleich zur Kontrollprobe 1 zu verbessern.
Beispiel 5
Es wurden zwölf Proben von Tintenstrahltinten hergestellt, indem das Polymer von Beispiel 2A und verschiedene Salze in wässrigen Dispersionen des in Beispiel 1A hergestellten Rußproduktes aufgelöst wurden. Die Konzentration von Polymer, zugegebenem Salz und Rußprodukt in sämtlichen Tinten betrug 1,75 Gew.-%, 0,04 M bzw. 7 Gew.-%. Die relevanten Eigenschaften der Tinten und der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass verschiedene Salze in Konjunktion mit dem Polymer verwendet werden können, um Bilder mit guten oder verbesserten Graden an Wasserfestigkeit zu erzeugen.
Beispiel 6
Es wurden neun Proben von Tintenstrahltinten hergestellt, indem das Polymer von Beispiel 2A und verschiedene Salze in wässrigen Dispersionen des in Beispiel 1A hergestellten Rußproduktes aufgelöst wurden. Die Rußkonzentration betrug 10 Gew.-%. Die Konzentrationen der anderen Komponenten und relevanten Eigenschaften sind im Folgenden angegeben.
Die Proben 2 bis 9 zeigten, dass die Tintenzusammensetzungen mit oder ohne weitere Zugabe eines Salzes Bilder erzeugen, die einen verbesserten Grad der Wasserfestigkeit im Vergleich zur Kontrollprobe 1 aufweisen.
Beispiel 7
Es wurden fünf Proben von Tintenstrahltinten hergestellt, indem die Polymere der Beispiele 2A und 2C–2E und Ammoniumphenylacetat in wässrigen Dispersionen des in Beispiel 1 hergestellten Rußproduktes aufgelöst worden. Die Konzentration des Polymers, des Ammoniumphenylacetats und des Rußproduktes betrugen 1,75 Gew.-%, 0,04 M bzw. 7 Gew.-%.
Die Bilder, die aus den Tintenzusammensetzungen in diesem Beispiel hergestellt wurden, die ein Polymer und Salz enthielten, zeigten sämtliche gute oder verbesserte Wasserfestigkeitsqualitäten.
Beispiel 8
Es wurden neun Proben von Tintenstrahltinten hergestellt, indem das Polymer von Beispiel 2A und Ammoniumbenzoat in wässrigen Dispersionen von in den Beispielen 1A–1D hergestellten Rußprodukten aufgelöst wurde. Die Konzentration der Rußprodukte betrug 7 Gew.-%. Die relativen Eigenschaften der Tinten und der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, können verschiedene Rußprodukte in den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen verwendet werden, um Bilder zu erzeu gen, die eine verbesserte Wasserfestigkeit im Vergleich zu den Kontrollen der Proben 1, 3, 5 und 7 aufweisen. Darüber hinaus kann die Verwendung eines Salzes eine solche Wasserfestigkeit verbessern.
Beispiel 9
Es wurden Tintenstrahltinten hergestellt, indem verschiedene Polymere in wässrigen Dispersionen der in den Beispielen 1E–1H hergestellten Rußprodukte aufgelöst wurden. Die Polymere wurden in Beispiel 2 hergestellt, wenn nichts anderes angegeben ist. Der pH, der Tinte wurde in einigen Fällen mit HCl oder NaOH eingestellt. Die relevanten Eigenschaften der Tinten und der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass verschiedene Rußprodukte, die kationische Gruppen in Konjunktion mit einem PVI- oder PEI-basierten Polymer enthalten, zur Verbesserung der Wasserfestigkeit von Bildern brauchbar sind, die aus den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen erzeugt werden. Darüber hinaus sind die Tintenzusammensetzungen über einen breiten pH-Bereich brauchbar. Der Fachmann erkennt jedoch, dass es nötig sein kann, den pH der Zusammensetzung einzustellen, damit eine solche Zusammensetzung in einer speziellen Anwendung des Endproduktes brauchbar ist.
Beispiel 10
Es wurden Tintenstrahltinten hergestellt, indem Lösungen von Vinylpyridincopolymeren zu wässrigen Dispersionen des Rußproduktes von Beispiel 1A zugegeben wurden. Die Konzentration des Rußproduktes betrug 7%. Zu einigen Tinten wurde Methanol oder Ammoniumbenzoat zugegeben, wie angegeben ist. Die relevanten Eigenschaften der Tinten und der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden angegeben.
Die vorherigen Ergebnisse zeigten, dass Vinylpyridincopolymere ebenfalls brauchbar sind, um aus den Tintenzusammensetzungen mit verbesserter Wasserfestigkeit Bilder zu erzeugen. Es ist festzustellen, dass einige der Tinten aufgrund der Partikelgröße eine eingeschränkte Anwendung haben können. In diesen Fällen wurde gefunden, dass ein zusätzliches Filtern der Tinten erwünscht sein kann.
Beispiel 11
Wässrige erfindungsgemäße Tinten wurden hergestellt, indem ein Färbemittel auf Farbstoffbasis und das Polymer der Beispiele 2A, 2D und 2E verwendet wurde. Die Zusammensetzung der Tinten und die relevanten Eigenschaften der daraus hergestellten Auftragungen sind im Folgenden aufgelistet.

A: Pro-Jet^TM Fast Black 2 (erhältlich von Zeneca, Ltd.)
B: Direct Black 19 (erhältlich von Aakash Chemicals & Dystuff, Inc., Addison, IL)

Die Ergebnisse zeigten, dass Polymere und Copolymere von Vinylimidazol verwendet werden können, um den Grad der Wasserfestigkeit in Bildern zu verbessern, die aus Färbemitteln auf Farbstoffbasis gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Beispiel 12
Es wurde eine Tintenzusammensetzung hergestellt, indem 5 Gew.-% des Rußes von Beispiel 1A, 5 Gew.-% Polyethylenimin (erhältlich von Polysciences, Inc.) mit einem Molekulargewicht von 600, Rest destilliertes Wasser, vermischt wurden. Die Tinte wies einen pH von 11,7, eine Viskosität von 1,80 cP und eine Oberflächenspannung von 74,0 dyn/cm auf. Der erhaltene Tintenauftrag auf Xerox 4024-Papier wies eine Wasserfestigkeit von 100% auf. Für Vergleichszwecke wurde eine ähnliche Tintenzusammensetzung hergestellt, indem das zuvor beschriebene Verfahren wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0 Gew.-% des Polyethylenimins und 95% destilliertes Wasser ausgewählt wurden. Die Tinte wies einen pH von 8,2, eine Viskosität von 1,43 cP und eine Oberflächenspannung von 74,1 dyn/cm auf. Die Wasserfestigkeit eines aus dieser zweiten Tinte auf Xerox 4024-Papier hergestellten Auftragungen betrug 94%. Andere relevante Eigenschaften sind im Folgenden angegeben.
Dieses Beispiel zeigte, dass erfindungsgemäß hergestellte Tintenzusammensetzungen Bilder erzeugten, die einen verbesserten Grad an Wasserfestigkeit von 94% bis 100% zeigen.
Beispiel 13
Es wurden Tintenzusammensetzungen hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 12 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,02 bis 5 Gew.-% des Polyethylenimins mit einem MG von 600 ausgewählt wurde. Die Wasserfestigkeit der aus den Tinten hergestellten Auftragungen, die wie in Beispiel 12 beschrieben und hergestellt wurden, lag im Bereich zwischen 99 und 100%. Die relevanten Tinteneigenschaften und die Wasserfestigkeit der daraus hergestellten Auftragungen ist im Folgenden aufgelistet:
Sämtliche der aus den Tinten in Beispiel 13 hergestellten Bilder bei verschiedenen Konzentrationen von PEI wiesen höhere Wasserfestigkeitswerte auf im Vergleich zu denjenigen der Tintenzusammensetzung von Beispiel 12 mit 0% Poly(ethylenimin), die eine Wasserfestigkeit von 94% aufwies.
Beispiel 14
Es wurden Tintenzusammensetzungen hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 12 wiederholt wurde mit der Ausnahme, dass 0,02 bis 5 Gew.-% Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 1.200 anstelle von Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 600 ausgewählt wurde. Die Wasserfestigkeit der Auftragungen, die aus den Tinten hergestellt wurden, die ein Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 1.200 aufwiesen, liegen im Bereich zwischen 99% und 100%. Die relevanten Tinteneigenschaften und die Wasserfestigkeit der daraus erzeugten Auftragungen sind im Folgenden aufgelistet:
Dieses Beispiel zeigte, dass verschiedene Konzentrationen von PEI verwendet werden können, um die Wasserfestigkeit der Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Beispiel 15
Die Tinten wurden hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 12 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,02 bis 1 Gew.-% Polyethylenimin ausgewählt wurde, das ein Molekulargewicht von 2.000 aufwies. Die Wasserfestigkeit der aus den Tinten hergestellten Auftragungen lag im Bereich zwischen 98 und 100%. Die Wasserfestigkeit und andere Tinteneigenschaften sind im Folgenden aufgelistet.
Ebenso wie in Beispiel 14 zeigt die obige Tabelle darüber hinaus, dass verschiedene Konzentrationen von PEI verwendet werden können, um die Wasserfestigkeit von Bildern zu verbessern, die aus den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen hergestellt wurden.
Beispiel 16
Es wurde eine Tinte hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 12 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,02 Gew.-% ethoxyliertes Polyethylenimin von Aldrich Chemical Co., das ein Molekulargewicht von 50.000 aufweist, anstelle des Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 600 ausgewählt wurde. Es wurde eine ausreichende Menge an Dimethylethanolamin (erhältlich von Aldrich Chemical Co.) zugegeben, um den pH der Tinte auf 11,2 zu erhöhen. Die Wasserfestigkeit des Auftrags, der aus der Tinte hergestellt wurde, die das Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 50.000 aufwies, enthielt, betrug 98% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,37; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,34). Die Viskosität der Tinte betrug 1,45 cP, die Oberflächenspannung betrug 75,0 dyn/cm, und der pH betrug 11,2.
Beispiel 17
Es wurde eine Tinte hergestellt, indem 5 Gew.-% des Rußproduktes von Beispiel 1A, 0,02 Gew.-% hydroxyliertes Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 2.000, das von Polysciences, Inc. erhalten wurde, Rest destilliertes Wasser, gemischt wurden. Der pH der Tinte wurde mit einer geringen Menge N,N-Dimethylethanolamin von Aldrich Chemical Co. auf etwa 11,0 eingestellt. Die Wasserfestigkeit des erhaltenen Auftrags wurde mit 96% bestimmt (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,36; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,33). Die Tinte wies eine Viskosität von 1,79 cP, eine Oberflächenspannung von 72,8 dyn/cm und einen pH von 11,0 auf.
Beispiel 18
Es wurde eine Tintenstrahltinte hergestellt, indem 5 Gew.-% des in Beispiel 1A hergestellten Rußproduktes, 10 Gew.-% Ethylenglycol (ein Befeuchtungsmittel) von Aldrich Chemical Co., 5 Gew.-% Poly(ethylenimin) erhältlich von Polysciences, Inc., mit einem Molekulargewicht von 600, Rest destilliertes Wasser, gemischt wurden. Der erhaltene Druck, bei dem die Tinte auf Xerox 4024-Papier verwendet wurde, wies eine Wasserfestigkeit von 100% auf. Andere Eigenschaften sind im Folgenden angegeben. Für Vergleichszwecke wurde eine andere Tinte hergestellt, indem 5 Gew.-% des in Beispiel 1A hergestellten Rußproduktes, 10 Gew.-% Ethylenglycol, 0 Gew.-% Polyethylenimin, Rest destilliertes Wasser, gemischt wurden. Die Wasserfestigkeit des Drucks, der aus der Tinte mit 0 Gew.-% Polyethylenimin auf Xerox 4024-Papier hergestellt wurde, wurde mit 87% bestimmt und andere Tinteneigenschaften sind im Folgenden gezeigt.
Beispiel 19
Es wurden Tintenstrahltinten hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 18 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass das Polyethylenimin Molekulargewichte von 1.200 und 2.000 aufwies. Die Konzentrationen und Molekulargewichte des in der Tintenzusammensetzung verwendeten Polyethylenimins und die Wasserfestigkeit, die aus den Tintendrucken unter Verwendung der Vorgehensweise von Beispiel 14 erhalten wurde, sind im Folgenden aufgelistet:
Beispiel 20
Es wurden Tintenstrahltinten hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 18 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass die 0,02 Gew.-% hydroxyliertes Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 2.000 anstelle von Polyethylenimin ausgewählt wurden und der pH der Tinte durch Zugabe einer geringen Menge N,N-Dimethylethanolamin auf 11,0 eingestellt wurde. Die Wasserfestigkeit eines Drucks, bei dem die Vorgehensweise von Beispiel 18 verwendet wurde, hergestellt aus den 0,02 Gew.-% hydroxyliertes Polyethylenimin, betrug 89% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,38; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,31). Die Tinte wies eine Viskosität von 1,79 cP, eine Oberflächenspannung von 72,8 dyn/cm, und einen pH von 11,0 auf. Wie bereits festgestellt wurde, wies der Druck, der aus der Tinte hergestellt wurde, die das PEI-Polymer enthielt, eine Wasserfestigkeit von 89% auf, verglichen mit einer Wasserfestigkeit von 87% bei dem Druck, der aus der Tinte ohne das PEI-Polymer hergestellt wurde (siehe Beispiel 18 oben, 0% PEI).
Beispiel 21
Um zu veranschaulichen, dass die Tintenzusammensetzungen mit verschiedenen Papieren brauchbar sein können, wurden Tintenstrahltinten hergestellt, wie in Beispiel 12 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass 0,5% Polyethylenimin verwendet wurde, das ein Molekulargewicht von 600 aufwies. Für Vergleichszwecke wurde auch eine gleiche Tinte ohne das Polyethylenimin hergestellt. Die verwendeten Papiere waren Xerox^® 4024 (von Xerox Corporation), Nashua DB-500 (von Nashua Corporation) und Neenah^® Bond (von Kimberley-Clark Corp.). Der Oberflächen-pH der Papiere, der von Nashua Corporation und Kimberley Clark Corporation angegeben wurde, zusätzlich mit einem Universalpuffer von Fisher Chemical Co. gemessen wurde und die Wasserfestigkeit von aus den Tinten mit und ohne dem PEI hergestellten Auftragungen sind im Folgenden aufgelistet:
Beispiel 22
Es wurde eine Tintenzusammensetzung hergestellt, die 5 Gew.-% des Rußproduktes von Beispiel 1F, 0,5 Gew.-% Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 600 aufwies, Rest destilliertes Wasser, um eine Tinte zu bilden. Die Wasserfestigkeit des von der Tinte gebildeten Auftrags auf Xerox 4024-Papier betrug 100%. Eine gleiche Tintenzusammensetzung wurde hergestellt, indem die obige Vorgehensweise wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0 Gew.-% Polyethylenimin verwendet wurden. Die Wasserfestigkeit des mit dieser Tinte hergestellten Auftrags, d. h. ohne PEI, auf Xerox 4024-Papier, betrug 95%. Die anderen relevanten Eigenschaften sind wie folgt.
Wie zuvor festgestellt wurde, wurde die Wasserfestigkeit der Bilder, die aus der erfindungsgemäß hergestellten Tinte erzeugt wurden, verbessert.
Beispiel 23
Es wurde eine Tintenstrahltinte hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 22 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,5 Gew.-% Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 2.000 anstelle des Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 600 verwendet wurde. Die Wasserfestigkeit des mit dieser Tinte mit dem 2.000 MG-Polyethylenimin auf Xerox 4024-Papier hergestellt wurde, betrug 100% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,48; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,49). Die Tinte wies eine Viskosität von 1,39 cP, eine Oberflächenspannung von 74,6 dyn/cm und einen pH von 9,4 auf.
Beispiel 24
Es wurde eine Tintenstrahltinte hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 22 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,02 Gew.-% eines hydroxyethylierten Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 2.000 anstelle des Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 600 verwendet wurde. Die Wasserfestigkeit des aus dieser Tinte hergestellten Auftrags auf Xerox 4024-Papier betrug 100% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,43; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,44). Die Tinte wies eine Viskosität von 1,32 cP, eine Oberflächenspannung von 74,8 dyn/cm und einen pH von 2,6 auf.
Beispiel 25
Fünf Gew.-% des Rußproduktes von Beispiel 1D, 0,5 Gew.-% Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 600, Rest destilliertes Wasser, wurden unter Bildung einer Tinte gemischt. Die Wasserfestigkeit des von der Tinte hergestellten Auftrags auf Nashua DB-500-Papier betrug 94% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,54; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,44). Eine ähnliche Tintenzusammensetzung wurde hergestellt, indem die obige Vorgehensweise wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0 Gew.-% Polyethylenimin verwendet wurden. Die Wasserfestigkeit des aus der Tinte hergestellten Auftrags, die 0% Polyethylenimin enthielt, auf Nashua DB-500-Papier, betrug 82%. Andere Eigenschaften sind wie folgt:
Beispiel 26
Es wurde eine Tintenstrahltinte hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 25 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,5 Gew.-% Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 2.000 anstelle des Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 600 verwendet wurden. Die Wasserfestigkeit des aus der Tinte hergestellten Auftrags auf Nashua DB-500-Papier betrug 99% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,64; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,62). Die Tinte wies eine Viskosität von 1,46 cP, eine Oberflächenspannung von 74,5 dyn/cm und einen pH von 10,7 auf.
Beispiel 27
Es wurde eine Tintenstrahltinte hergestellt, indem die Vorgehensweise von Beispiel 25 wiederholt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,02 Gew.-% hydroxyliertes Polyethylenimin mit einem Molekulargewicht von 2.000 anstelle des Polyethylenimins mit einem Molekulargewicht von 600 verwendet wurde. Die Wasserfestigkeit der aus der Tinte her gestellten Auftragungen auf Nashua DB-500-Papier betrug 92% (Optische Dichte vor dem Waschen = 1,54; Optische Dichte nach dem Waschen = 1,42). Die Tinte wies eine Viskosität von 2,85 cP, eine Oberflächenspannung von 75,0 dyn/cm und einen pH von 8,1 auf.
Wie zuvor bereits festgestellt wurde, können die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen in einem breiten Spektrum von Druckanwendungen und insbesondere bei der Anwendung von Tintenstrahldruck brauchbar sein. Die Zusammensetzungen stellen eine hohe Druckqualität und ein rasches Trocknen bereit, wenn sie in herkömmlichen Druckverfahren, wie beispielsweise in Thermotintenstrahldruckern eingesetzt werden.
Die vorstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zwecke von Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die präzise beschriebene Form einschränken und Modifizierungen und Variationen im Licht der vorstehenden Beschreibung sind möglich oder können durch Durchführung der Erfindung erworben werden. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um das Prinzip der Erfindung und die praktische Anwendung zu erläutern, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen anzuwenden, die für die besondere beabsichtigte Verwendung geeignet sind. Der Umfang der Erfindung soll durch die beigefügten Patentansprüche und ihre Äquivalente definiert sein.

Claims

Tintenzusammensetzung, umfassend ein Pigment und ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylimidazol, Derivaten von Polyvinylimidazol, Copolymeren von Vinylimidazol und Copolymeren von Vinylimidazolderivaten, wobei das Polymer in der Tintenzusammensetzung löslich ist und wobei das Pigment eine geladener Ruß ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Tintenzusammensetzung eine wässrige Tintenzusammensetzung ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyvinylimidazol Poly-N-vinylimidazol ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Comonomer des Copolymeren von Polyvinylimidazol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatestern, Acrylatamiden, Methacrylatestern, Methacrylatamiden, Acrylnitril, Vinylpyrrolidon, und Vinylchlorid.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von weniger als 50 000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Polymer ein Gewichtmittelmolekulargewicht von weniger als 30 000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die darüber hinaus einen Farbstoff umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pigment ein geladener modifizierter Ruß ist, der mindestens eine gebundene organische Gruppe aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Ruß negativ geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Ruß positiv geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei die organische Gruppe des Rußes ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₆H₄SO₃ ^–M⁺, C₆H₄CO₂ ^–M⁺, C₆H₄N(CH₃)₃ ⁺X^–, C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺X^–, und C₆H₄(NC₅H₅)⁺X^– wobei M⁺ gleich Na⁺, K⁺, oder Li⁺ und X^– ein einwertiges Anion ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pigment ein geladenes fein zerteiltes Kohlenstoffprodukt ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der Farbstoff in der Tintenzusammensetzung löslich ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 13, wobei der Farbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Direktfarbstoffen, Säurefarbstoffen und Lebensmittelfarbstoffen.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die darüber hinaus ein Ammoniumsalz umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 15, wobei das Ammoniumsalz ein positives Ion aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Ammonium, Alkylammonium, Dialkylammonium, Trialkylammonium, Arylalkylammonium, cyclisches Ammonium und cyclisches Alkylammonium, und ein negatives Ion, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkanoat, Cycloalkylcarboxylat, aromatischem Carboxylat, Arylalkylcarboxylat, Alkylarylcarboxylat, Sulfonat, und Anionen, die von einer Mineralsäure abgeleitet sind.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 16, wobei das Ammoniumion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ammonium, Methylammonium, Diethylammonium, Trimethylammonium, Triethylammonium, Benzylammonium, Piperidinium und Pyrrolidinium, und das Anion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acetat, Propionat, Butyrat, Cyclohexancarboxylat, Benzoat, Phenylacetat, Methansulfonat, Benzolsulfonat, und Toluolsulfonat.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Tinte eine Tintenstrahltinte ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer in einer Menge vorliegt, die ausreicht, um die Wasserechtheit eines mit der Tintenzusammensetzung erzeugten Bildes zu verbessern.
Tintenzusammensetzung, umfassend ein Pigment und mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyridin, Derivaten von Polyvinylpyridin, Copolymeren von Vinylpyridin und Complymeren von Vinylpyridinderivaten, wobei das Polymer in der Tintenzusammensetzung löslich ist und das Pigment ein geladener Ruß ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei die Tintenzusammensetzung eine wässrige Tintenzusammensetzung ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Comonomer des Copolymeren von Polyvinylimidazol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatestern, Acrylatamiden, Methacrylatestern, Methacrylatamiden, Acrylnitril, Vinylpyrrolidon, und Vinylchlorid.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Polymer ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von weniger als 50 000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Polymer ein Gewichtmittelmolekulargewicht von weniger als 30 000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, die darüber hinaus einen Farbstoff umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Pigment ein geladener modifizierter Ruß ist, der mindestens eine gebundene organische Gruppe aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei der Ruß negativ geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei der Ruß positiv geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 26, wobei die organische Gruppe des Rußes ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₆H₄SO₃ ^–M⁺, C₆H₄CO₂ ^–M⁺, C₆H₄N(CH₃)₃ ⁺X^–, C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺X^–, und C₆H₄(NC₅H₅)⁺X^– wobei M⁺ gleich Na⁺, K⁺, oder Li⁺ und X^– ein einwertiges Anion ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Pigment ein geladenes fein zerteiltes Kohlenstoffprodukt ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 25, wobei der Farbstoff in der Tintenzusammensetzung löslich ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 31, wobei der Farbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Direktfarbstoffen, Säurefarbstoffen und Lebensmittelfarbstoffen.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, die darüber hinaus ein Ammoniumsalz umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 33, wobei das Ammoniumsalz ein positives Ion aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Ammonium, Alkylammonium, Dialkylammonium, Trialkylammonium, Arylalkylammonium, cyclisches Ammonium und cyclisches Alkylammonium, und ein negatives Ion, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkanoat, Cycloalkylcarboxylate, aromatischem Carboxylat, Arylalkylcarboxylat, Alkylarylcarboxylat, Sulfonat, und Anionen, die von einer Mineralsäure abgeleitet sind.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 34, wobei das Ammoniumion ausgewählt ist der Gruppe bestehend aus Ammonium, Methylammonium, Diethylammonium, Trimethylammonium, Triethylammonium, Benzylammonium, Piperidinium und Pyrrolidinium, und das Anion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acetat, Propionat, Butyrat, Cyclohexancarboxylat, Benzoat, Phenylacetat, Methansulfonat, Benzolsulfonat, und Toluolsulfonat.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei die Tinte eine Tintenstrahltinte ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Polymer in einer Menge vorliegt, die ausreicht, um die Wasserechtheit eines mit der Tintenzusammensetzung erzeugten Bildes zu verbessern.
Tintenzusammensetzung umfassend ein Pigment und ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenimin und Derivaten davon, wobei das Pigment ein geladener Ruß ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei die Tintenzusammensetzung eine wässrige Tintenzusammensetzung ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei die Derivate von Polyethylenimin hydroxyethyliertes Polyethylenimin, ethoxyliertes PEI, hydroxypropyliertes Polyethylenimin, und Epichlorhydrin-modifiziertes Polyethylenimin sind.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Polymer ein Gewichtsmittelmolekulargewicht im Bereich von 300 bis 70000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Polymer ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 600 bis 50000 aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Pigment ein geladener modifizierter Ruß ist, der mindestens ein gebundene organische Gruppe aufweist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei der geladene Ruß negativ geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei der geladene Ruß positiv geladen ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 43, wobei die organische Gruppe des Rußes ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₆H₄SO₃ ^–M⁺, C₆H₄CO₂ ^–M⁺, C₆H₄N(CH₃)₃ ⁺X^–, C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺X^–, und C₆H₄(NC₅H₅)⁺X^– wobei M⁺ gleich Na⁺, K⁺, oder Li⁺ und X^– ein einwertiges Anion ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Pigment ein geladenes feinzerteiltes Kohlenstoffprodukt ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Polymer Polyethyleneimin ist und das Pigment ein modifizierter Ruß ist, der eine gebundene organische Gruppe aufweist, wobei die organische Gruppe C₆H₄SO₃ ^–Na⁺ ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, die darüber hinaus ein Ammoniumsalz umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 49, wobei das Ammoniumsalz ein positives Ion aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ammonium, Alkylammonium, Dialkylammonium, Trialkylammonium, Arylalkylammonium, cyclisches Ammonium und cyclisches Alkylammonium, und ein negatives Ion, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkanoat, Cycloalkylcarboxylat, aromatischem Carboxylat, Arylalkylcarboxylat, Alkylarylcarboxylat, Sulfonat, und Anionen, die von einer Mineralsäure abgeleitet sind.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 50, wobei das Ammoniumion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehen aus Ammonium, Methylammonium, Diethylammonium, Trimethylammonium, Triethylammonium, Benzylammonium, Piperidinium und Pyrrolidinium, und das Anion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acetat, Propionat, Butyrat, Cyclohexancarboxylat, Benzoat, Phenylacetat, Methansulfonat, Benzolsulfonat, und Toluolsulfonat.
Tintenzusammensetzung nach dem Anspruch 38, wobei die Tinte eine Tintenstrahltinte ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei das Polymer in einer Menge vorliegt, die ausreicht, um die Wasserechtheit eines Bildes, das mit der Tintenzusammensetzung erzeugt worden ist, zu verbessern.
Verfahren zum Erzeugen gedruckter Bilder, welches die Schritte umfasst: Einbringen der Tintenzusammensetzung von Anspruch 1 in eine Druckvorrichtung und Erzeugen eines Bildes auf einem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Druckvorrichtung eine Tintenstrahldruckvorrichtung ist.
Verfahren zum Erzeugen gedruckter Bilder, dass die Schritte umfasst: Einbringen der Tintenzusammensetzung von Anspruch 20 in eine Druckvorrichtung und Erzeugen eines Bildes auf einem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 56, wobei die Druckvorrichtung eine Tintenstrahldruckvorrichtung ist.
Verfahren zum Erzeugen gedruckter Bilder, das die Schritte umfasst: Einbringen der Tintenzusammensetzung von Anspruch 38 in eine Druckvorrichtung und Erzeugen eines Bildes auf einem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Druckvorrichtung eine Tintenstrahldruckvorrichtung ist.