DE69732158T2

DE69732158T2 - Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit

Info

Publication number: DE69732158T2
Application number: DE1997632158
Authority: DE
Inventors: Sunao Chuoku Satake; Seiji Chuoku Sawada; Yasuharu Chuoku Iida; Tsutomuo Chuoku Fujigamori
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: JPH09249838A; EP0796901A3; EP0796901A2; DE69732158D1; KR970065666A; KR100196372B1; JP3257391B2; EP0796901B1; US5814685A

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit. Noch spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine wässrige, ein Pigment enthaltende Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die exzellente Dispersions-Stabilität und exzellente charakteristische Druck-Eigenschaften aufweist. Die Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Herstellung der Flüssigkeit.
Beschreibung des Standes der Technik
Es waren verschiedene wässrige Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeiten in Gebrauch, die hergestellt werden durch Lösen wasserlöslicher Farbstoffe in wässrigen Medien und Zusätzen einer Vielzahl von Additiven zu den resultierenden Lösungen, wie sie benötigt wurden. Besonders wichtige Eigenschaften, die für eine derartige wässrige Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit gefordert werden, sind die folgenden:

(1) das Vermögen zur Herstellung qualitativ hochwertiger Aufzeichnungsbilder, die frei von Ausbluten sind;
(2) schnelle Trocknungs- und Fixierungs-Raten der Aufzeichnungs-Flüssigkeit;
(3) die Aufzeichnungs-Flüssigkeit kann stabil ohne ein Hervorrufen von Verstopfen der Aufzeichnungs-Flüssigkeit an einer Düse und Flüssigkeits-Strömungs-Passagen freigesetzt werden;
(4) eine überlegene Lagerungsstabilität der Aufzeichnungs-Flüssigkeit;
(5) eine hohe Aufzeichnungsdichte; und
(6) eine überlegene Witterungs- und Wasser-Beständigkeit des gedruckten Materials.

Um einer Aufzeichnungs-Flüssigkeit Stabilität zu verleihen, wurden üblicherweise saure Farbstoffe, Direkt-Farbstoffe oder basische Farbstoffe für die Tintenstrahl- Aufzeichnungs-Flüssigkeit verwendet, wie dies offenbart wurde in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nrn. S53-61,412, S54-89,811, S55-65,269 oder dergleichen. Diese Farbstoffe sind jedoch von dem Problem einer schlechten Wasserbeständigkeit begleitet, und zwar aufgrund ihrer hohen Wasserlöslichkeit. Darüber hinaus ist die Witterungsbeständigkeit von Farbstoffen allgemein schlecht.
Um eine derartige schlechte Wasserbeständigkeit zu verbessern, gab es Versuche, einen Farbstoff strukturell zu verändern und/oder eine sehr stark basische Aufzeichnungs-Flüssigkeit herzustellen, wie dies offenbart wurde in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. S56-57,862.
Es gab auch Versuche, die Wasserbeständigkeit dadurch zu verbessern, daß man Gebrauch von der Reaktion zwischen dem Aufzeichnungspapier und der Aufzeichnungs-Flüssigkeit machte, wie dies offenbart wurde in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nrn. S50-49,004, S57-36,692, S59-20,696 und S59-146,889.
Die oben beschriebenen Versuche haben bei bestimmten Typen von Aufzeichnungspapier gewünschte Ergebnisse produziert. Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit unter Verwendung eines wasserlöslichen Farbstoffs verleiht jedoch dem aufgezeichneten Material keine ausreichende Wasserbeständigkeit, und zwar aufgrund der großen Schwankungsbreite bei Aufzeichnungspapieren, die beim Tintenstrahl-Drucken verwendet werden. Darüber hinaus sind solche Aufzeichnungs-Flüssigkeiten begleitet von einem Ausbluten aufgezeichneter Bilder und einer langsamen Trocknungsrate der aufgezeichneten Flüssigkeit.
Um das Ausbluten zu reduzieren oder zu eliminieren und die Wasserbeständigkeit zu verbessern, gab es Versuche, der Aufzeichnungs-Flüssigkeit Emulsions-Polymere zuzusetzen. Beispielsweise sind in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nrn. S54-58,504 und S54-146,109 Aufzeichnungs-Flüssigkeiten unter Verwendung von Farbststoffen auf Öl-Basis offenbart, die mit einem Emulsions-Polymer imprägniert sind, wobei der Farbstoff erhalten wurde durch Eintauchen des Farbstoffs auf Ölbasis in das Emulsionspolymer unter Hervorrufen eines Quellens. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. S55-18,412 offenbart eine Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die ein Emulsionspolymer enthält. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. S62-184,072 offenbart eine Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die erhalten wurde durch Umsetzen einer Emulsion eines vernetzten Polymers mit einem Farbstoff. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. H3-6,270 offenbart eine Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die eine Emulsion eines vernetzten Polymers enthält. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. H3-160,068 offenbart eine Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die eine Emulsion enthält, die eine minimale Filmbildungs-Temperatur (MFT) von 40°C oder höher aufweist. Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. H3-250,069 offenbart eine Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die Gebrauch von einer Emulsion macht, die mit einem Farbstoff gefärbt ist.
Die in den oben zitierten Druckschriften beschriebenen Aufzeichnungs-Flüssigkeiten zeigen jedoch keine ausreichende Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit, da sie im wesentlichen Aufzeichnungs-Flüssigkeiten sind, die von einem Farbstoff Gebrauch machen. Darüber hinaus besteht eine gewisse Neigung des Emulsions-Poylmers dahingehend, ein Verstopfen in dem Flüssigkeitsdurchgang eines Tintenstrahl-Druckers hervorzurufen, insbesondere an der Düse. Als Konsequenz bestand ein Bedarf für ein Bindemittel-Harz, das für das Tintenstrahl-Drucken geeignet ist, d. h. für ein Harz, das die stabile Abgabe der Aufzeichnungs-Flüssigkeit an eine Ziel-Oberfläche ohne Hervorrufen eines Verstopfens erlaubt.
Als Färbematerial besitzen Pigmente eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit. So wurden Aufzeichnungs-Flüssigkeiten, die Pigmente enthalten, als vielversprechend angesehen. Verschiedene Typen solcher Flüssigkeiten sind in Untersuchung gewesen, da jedoch ein Pigment selbst nicht fest an einem Aufzeichnungspapier oder OHP-Blatt haftet, ist ein Bindemittel-Harz in Kombination damit erforderlich. Da weiter Pigmente in Wasser unlöslich sind, ist es schwierig, Pigment-Teilchen stabil in einem wässrigen Medium zu dispergieren. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, einschließlich derjenigen, die mit dem Pigment selbst in Verbindung stehen, ist es nötig, ein Bindemittel-Harz zu verwenden, da das ein Verstopfen der resultierenden Aufzeichnungs-Flüssigkeit bei Abgabe eliminiert und eine verbesserte Dispersions-Stabilität des Pigments, gute Wasserbeständigkeit, Lichtechtheit und eine hohe Auflösung des aufgezeichneten Bildes bietet.
Die Druckschrift JP03-160,069 A offenbart eine Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte, die umfaßt: eine wässrige Dispersion eines Pigments und feine Polymer-Teilchen des Kern-Schalen-Typs, die eine mittlere Teilchengröße von 100 nm oder weniger aufweisen. Als mögliche Monomere, die das Kern-Polymer bilden, werden (Meth-)Acrylester, Vinylester und Styrol genannt. Weiter ist ein Fluorpolymer bevorzugt als Schalen-Polymer.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine wässrige Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit des Pigment-Typs mit den erforderlichen charakteristischen Eigenschaften für ein Tintenstrahl-Drucken bereitzustellen, insbesondere mit ausgezeichneter Wasserbeständigkeit und Lichtechtheit, hoher Auflösung des aufgezeichneten Bildes und guter Dispersions-Stabilität. Eine weitere Aufgabe der vorliegende Erfindung ist, eine wässrige Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit des Pigment-Typs bereitzustellen, die kein Verstopfen im Flüssigkeitsdurchgang des Tintenstrahl-Druckers hervorruft, insbesondere an der Düse, und dadurch die stabile Abgabe der Flüssigkeit an die Druck-Oberfläche erlaubt.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung erzeugt ein aufgezeichnetes Bild mit guter Wasserbeständigkeit, Lichtechtheit und hoher Auflösung. Obwohl die Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung wässrig ist, weist sie ausgezeichnete Wasserbeständigkeit auf. So kann sie wirksam in einem Büro für die Herstellung von Dokumenten, das Adressieren von Umschlägen, das Bedrucken von Wellpappe-Materialien, das Numerieren, das Aufdrucken von Bar-Codes und andere Aufgaben verwendet werden. Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist in Bezug auf ihre Lichtechtheit den Aufzeichnungs-Flüssigkeiten des Farbstoff-Typs des Standes der Technik überlegen. Diese Eigenschaft ermöglicht die Herstellung aufgezeichneter Materialien mit überlegener Lagerungsstabilität.
Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann an die Aufzeichnungsoberfläche abgegeben werden, ohne ein Verstopfen des Flüssigkeitsdurchgangs eines Tintenstrahl-Druckers hervorzurufen. Darüber hinaus kann deswegen, weil sie eine gute Dispersions-Stabilität aufweist, ein stabiler Betrieb des Tintenstrahl-Druckers für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit, die erhalten wird durch Dispergieren von Pigment und Harz in einem wässrigen Medium. Das verwendete Harz ist ein Harz des in wässriger Dispersion vorkommenden Typs, das eine Schale, die aus einem Polymer besteht, das erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem weiteren polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere, und das einen Glasübergangs-Punkt von 50°C bis 150°C aufweist, und einen Kern umfaßt, der aus einem Polymer aufgebaut ist, das einen Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Schritt des Herstellens eines Harzes des in wässriger Dispersion vorkommenden Typs durch Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers oder von Monomeren, das/die ein Polymer liefert/liefern, das einen Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C aufweist, in einem wässrigen Medium in Präsenz eines emulgierenden Mittels des Harz-Typs, das aus einem Polymer aufgebaut ist, das erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem weiteren polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere, und das einen Glasübergangs-Punkt von 50°C bis 150°C aufweist; und einen Schritt des Dispergierens des resultierenden Harzes des in wässriger Dispersion vorkommenden Typs mit einem Pigment in dem Medium.
In der Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung besteht das Harz des in wässriger Dispersion vorkommenden Typs aus einer Polymer-Schale mit einem hohen Glasübergangs-Punkt und einem Polymer-Kern mit einem niedrigen Glasübergangs-Punkt. Dieses Harz wird verwendet als Bindemittel, das Pigment-Teilchen einschließt. Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit weist daher gute Lagerungsstabilität auf und kann stabil an die Aufzeichnungs-Oberfläche abgegeben werden, ohne ein Verstopfen hervorzurufen.
Da die stark hydrophobe Kern-Komponenten einen niedrigen Glasübergangs-Punkt aufweist, kann sie leicht zu einem Film geformt werden. Es wird angenommen, daß bei der Aufbringung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit auf eine Aufzeichnungs-Oberfläche der Kern die hydrophile Schale zur Seite drückt und einen Film bildet, der eine einheitliche Mischung aus Schale und Kern enthält. Aufgrund des höheren Glasübergangs-Punkts der Schale ist der so gebildete Film zäh und in hohem Maße wasserbeständig. Dies macht es möglich, gedruckte Materialien mit guter Wasserbeständigkeit bereitzustellen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Das in der Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltene Harz ist ein Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs, das aus einer Polymer-Schale, die erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem weiteren polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere und das einen Glasübergangs- Punkt von 50°C bis 150°C aufweist, und einem Polymer-Kern besteht, der einen Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C aufweist.
Das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs kann am bequemsten erhalten werden durch Emulgieren und Suspendieren eines polymerisierbaren Monomers, das dann, wenn es polymerisiert wird, zu einem Polymer mit einem Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C führt, und Additiven wie beispielsweise einem oberflächenaktiven Mittel in einem wässrigen Medium in Gegenwart eines emulgierenden Mittels des Harz-Typs, das aus einem Polymer besteht, das erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem weiteren polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere und das einen Glasübergangs-Punkt von 50°C bis 150°C aufweist; und anschließendes Zusetzen eines wasserlöslichen Polymerisations-Initiators zu der resultierenden Suspension, um eine thermische Polymerisation hervorzurufen.
Verschiedene Teilchenformen und Teilchengrößen des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs können erhalten werden durch Steuern des Polymerisations-Prozesses und die Wahl des Emulgators. Teilchen, die eine Teilchengröße von einigen zehn bis einigen tausend nm aufweisen, werden üblicherweise erhalten.
Vorzugsweise ist die mittlere Teilchengröße des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs 20 bis 200 nm, um so zu verhindern, daß die resultierende Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit die Düse verstopft. Noch mehr bevorzugt liegt die Teilchengröße im Bereich von 20 bis 150 nm. Die Verwendung grober Teilchen führt zu einer Neigung, ein Verstopfen an der Drucker-Düse hervorzurufen. Es ist daher bevorzugt, den Mengenanteil der groben Teilchen mit einer Größe über 1.000 nm auf weniger als 10 Gew.-% des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs zu begrenzen.
Das emulgierende Mittel des Harz-Typs, das die Schale des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs bildet, ist ein Polymer, das einen Glasübergangs-Punkt von 50°C bis 150°C aufweist, vorzugsweise von 60°C bis 120°C. Wenn das Polymer einen Glasübergangs-Punkt unter 50°C aufweist, produziert die resultierende Aufzeichnungs-Flüssigkeit Druckmaterialien mit schlechter Wasserbeständigkeit und verursacht manchmal ein Verstopfen während der Abgabe der Aufzeichnungs-Flüssigkeit. Wenn das Polymer einen Glasübergangs-Punkt über 150°C aufweist, verschlechtert sich andererseits die Dispergierbarkeit des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in dem wässrigen Medium, und dies führt zu einem unerwünschtem Anstieg der Viskosität des gesamten Systems. Glasübergangs-Punkte außerhalb des oben angegebenen Bereichs sind daher nicht bevorzugt.
Der Glasübergangs-Punkt (nachfolgend abgekürzt als „Tg") wird bestimmt unter Anwendung analytischer Verfahrensweisen wie beispielsweise Viskose-Elastizität-Messung oder Thermoanalyse. Alternativ wird er berechnet mit einer Gleichung, die Gebrauch macht von bekannten Werten von Tg der Homopolymere des polymerisierbaren Monomers.
Der Tg (absolute Temperatur) des Copolymers, wenn es aus zwei polymerisierbaren Monomeren aufgebaut ist (Monomer A und Monomer B), kann berechnet werden nach der Gleichung: 100/(Tg des Copolymers) = (Gew.-% A/Tg des Homopolymers A) + (Gew.-% B/Tg des Homopolymers B).
Der Tg (absolute Temperatur) eines Copolymers wird dann, wenn das Copolymer aus drei polymerisierbaren Monomeren aufgebaut ist (Monomer A, Monomer B und Monomer C), berechnet nach der Gleichung: 100/(Tg des Copolymers) = (Gew.-% A/Tg des Homopolymers A) + (Gew.-% B/Tg des Homopolymers B) + (Gew.-% C/Tg des Homopolymers C).
Der Tg eines Copolymers, das aus vier oder mehr Monomeren aufgebaut ist, kann in ähnlicher Weise bestimmt werden.
Das emulgierende Mittel des Harz-Typs wird beispielsweise wie folgt hergestellt: Ein hydrophiles polymerisierbares Monomer oder eine Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren wird mit einem weiteren polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere copolymerisiert, so daß das resultierende Polymer eine Zusammensetzung aufweist, die einem Tg von 50°C bis 150°C entspricht. Wenn ein anionische Gruppen enthaltendes polymerisierbares Monomer verwendet werden muß, muß diesem Schritt eine Neutralisation mit einer Base wie beispielsweise einem Alkalimetallhydroxid oder Amin folgen. Wenn ein Amino-Gruppen enthaltendes polymerisierbares Monomer verwendet wird, muß diesem Schritt andererseits eine Neutralisation mit einer Säure wie beispielsweise Essigsäure oder Chlorwasserstoffsäure folgen. Auf diese Weise kann man emulgierende Mittel des Harz-Typs herstellen, wie sie für diesen Prozeß erforderlich sind.
Beispiele des polymerisierbaren Monomers werden zusammen mit dem Tg-Wert des Homopolymers des polymerisierbaren Monomers wie folgt angegeben:
Beispiele des hydrophilen polymerisierbaren Monomers schließen ein: Carboxyl-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise Acrylsäure (106°C), Methacrylsäure (130°C), Itaconsäure (150°C), Fumarsäure oder Maleinsäure; Sulfonsäure-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise 3-Sulfopropylacrylat; Amino-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat (20°C) oder N,N-Diethylaminoethylmethacrylat; und Amid-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise Acrylamid (153°C), Vinylacetamid oder Vinylpyrrolidon.
Beispiele eines anderen Monomers schließen ein: Alkylacrylate wie beispielsweise Methylacrylat (8°C), Ethylacrylat (–22°C), Isopropylacrylat, Butylacrylat (–53°C), 2- Ethylhexylacrylat (–85°C), Laurylacrylat oder Stearylacrylat; Alkylmethacrylate wie beispielsweise Methylmethacrylat (105°C), Ethylmethacrylat (65°C), Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat (20°C), 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylmethacrylat (–65°C) oder Stearylmethacrylat; und reaktive polymerisierbare Monomere wie beispielsweise Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat (41°C) oder Acrolein.
Von den hydrophilen polymerisierbaren Monomeren, die oben aufgelistet wurden, sind Carboxyl-Gruppen enthaltende Monomere wie beispielsweise Acrylsäure oder Methacrylsäure besonders bevorzugt, und zwar im Hinblick auf die Wasserbeständigkeit des Druckmaterials bei Verwendung der resultierenden Aufzeichnungs-Flüssigkeit und auch im Hinblick auf den Kostenaspekt der Aufzeichnungs-Flüssigkeit. Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß der Säurewert des Emulgators des Harz-Typs, der von einem solchen Monomer Gebrauch macht, bei 50 mg KOH/g bis 250 mg/KOH/g liegt, noch mehr bevorzugt bei 100 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g. Wenn der Säurewert niedriger ist als der oben angegebene Bereich, verringert sich die Stabilität des Harzes des in wässriger Dispersion liegenden Typs. Wenn der Säurewert den obigen Bereich übersteigt, sinkt andererseits die Wasserbeständigkeit des gedruckten Materials. Weiter ist es auch bevorzugt, daß das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Emulgators des Harz-Typs, der von einem solchen Monomer Gebrauch macht, 3.000 bis 20.000, noch mehr bevorzugt 5.000 bis 15.000 ist.
Der Kern des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs wird gebildet von einem Polymer, das einen Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C aufweist, vorzugsweise von –50°C bis 20°C. Die Glasübergangs-Punkte des Poylmers niedriger als –100°C machen das resultierende gedruckte Material klebrig. Dies behindert auch die stabile Freisetzung (dieser Wert wird nachfolgend bezeichnet als „Freisetzungsstabilität") der Aufzeichnungs-Flüssigkeit auf die Aufzeichnungs-Oberfläche. Wenn der Glasübergangs-Punkt des Polymers 40°C übersteigt, bildet andererseits ein stark hydrophobes Polymer des Kerns einen Film während des Druckens nicht, was zu einer schlechten Wasserbeständigkeit des gedruckten Materials führt.
Keine besondere Beschränkung wird dem polymerisierbaren Monomer für die Synthese eines Polymers auferlegt, das den Kern des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs bildet. Vorzugsweise ist es eine Verbindung, die eine oder mehrere ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweist. Ein polymerisierbares Monomer oder eine Mischung aus wenigstens zwei derartigen Monomeren kann in einem solchen Mengenanteil zugesetzt werden, daß das resultierende Polymer einen Tg-Wert von –100°C bis 40°C aufweist. Für die Synthese des den Kern bildenden Polymers können auch diejenigen Monomere verwendet werden, die für das emulgierende Mittel des Harz-Typs für die Schale verwendet werden, wie beispielsweise Alkyl-(meth-)Acrylate, Carboxyl-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere, Sulfonsäure-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere und reaktive polymerisierbare Monomere. Andere Beispiele der polymerisierbaren Monomere für die Bildung des Kerns schließen ein: Hydroxyl-Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise Hydroxyethylacrylat (–15°C), Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und Hydroxypropylmethacrylat; und polymerisierbare Monomere auf Amid-Basis wie beispielsweise Acrylamid (153°C), Methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, Di-N-methyloloacrylamid, Di-N-methylolmethacrylamid, Vinylacetamid und Vinylpyrrolidon.
Beispiele schließen auch polyfunktionelle polymerisierbare Monomere wie beispielsweise Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Butandioldiacrylat, Butandioldimethacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Polyethylengylcoldiacrylat, Polyethylenglucoldimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythritoltriacrylat und Pentaerythritoltrimethacrylat ein.
Zusätzlich können als Beispiele kationische Gruppen enthaltende polymerisierbare Monomere wie beispielsweise N,N-Dimethylaminoethylacrylat, N,N'- Dimethylaminoethylmethacrylat (20°C), N,N-Diethylaminoethylacrylat, N,N-Diethylaminoethylmethacrylat und Vinylpyridin, Styrol (100°C), Methylstyrol, Vinyltoluol, Vinylacetat, Acrylnitril und Butadien gegeben werden.
Es ist wünschenswert, daß das Gewichtsverhältnis der Schale zu dem Kern für das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in einem Bereich von 10 : 90 bis 70 : 30 fällt. Wenn der Gewichtsanteil der Schale kleiner als der oben angegebene Bereich ist, wird es unmöglich, ein stabiles Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs zu produzieren. Wenn der Gewichtsanteil der Schale den oben angegebenen Bereich übersteigt, ist es wahrscheinlich, daß das resultierende gedruckte Material eine schlechte Wasserbeständigkeit zeigt.
Es ist auch wünschenswert, daß das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in fester Form 0,1 bis 10 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ausmacht, noch mehr bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%. Wenn der Gehalt des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs geringer ist als 0,1 Gew.-%, führt dies zu einer schlechten Wasserbeständigkeit. Wenn der Gehalt des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs andererseits 10 Gew.-% übersteigt, steigt die Viskosität der resultierenden Aufzeichnungs-Flüssigkeit an, und ein stabiles Ablassen wird behindert.
Als Pigment kann man verschiedene Pigmente benutzen, wie sie für Druckfarben, Farben usw. verwendet werden. Die Color Index-Zahlen (C. I.-Zahlen) derartiger Pigmente sind die folgenden: C. I. Pigment Gelb 20, 24, 86, 93, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 147, 148, 153, 154, 166 und 168; C. I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59 und 61; C. I. Pigment Rot 9, 97, 122, 123, 149, 168, 177, 180, 192, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228 und 240; C. I. Pigment Violett 19, 23, 29, 30, 37, 40 und 50; C. I. Pigment Blau 15, 15 : 1, 15 : 4, 15 : 6, 22, 60 und 64; C. I. Pigment Grün 7 und 36; C. I. Pigment Braun 23, 25 und 26; C. I. Pigment Schwarz 7 und Titan-Schwarz.
Die oben aufgelisteten Pigmente können in Form einer wässrigen Aufschlämmung nach der Bildung des Pigments verwendet werden oder können in Pulverform verwendet werden, die durch Trocknen der Aufschlämmung durch Sprühtrocknung oder durch verwandte Verfahren erhalten wurde. Es ist auch möglich, Oberflächen-behandelte Pigmente zu verwenden, die eine funktionalisierte Oberfläche aufweisen. Je kleiner die Größe der Pigment-Teilchen ist, desto besser sind die Spritz-Eigenschaften der Aufzeichnungs-Flüssigkeit. Es ist daher bevorzugt, Pigment-Teilchen zu verwenden, die eine kleinere Teilchengröße aufweisen, oder ein Pigment zu verwenden, das während des Dispersions-Schrittes fein verteilt werden kann. Die Pigment-Teilchen haben vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße nicht über 0,2 μm, vorzugsweise nicht über 0,1 μm, gemessen durch Zentrifugen-Sedimentation. Die Verwendung eines Pigments mit Teilchen einer derart geringen Größe erleichtert den Filter-Schritt während der Herstellung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit und verringert das Ausfallen, wenn diese altert.
Für die Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Farbstoff in Kombination verwendet werden, um den Farbton einzustellen oder um Aufzeichnungsdichte zu verleihen, solange dieser nicht im Überschuß verwendet wird, was zu einer schlechten Wasserbeständigkeit oder Lichtechtheit führt. Die Verwendung des Farbstoffs verschlechtert manchmal die Dispersions-Stabilität des Pigments. Dementsprechend ist es nötig, den Mengenanteil des Farbstoffs auf nicht mehr als 40 Gew.-% zu begrenzen, vorzugsweise nicht mehr als 25 Gew.-% des Pigments.
Beispiele des Farbstoffs, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist schließen ein: saure Farbstoffe, basische Farbstoffe, Direkt-Farbstoffe, Reaktiv-Farbstoffe, Dispersions-Farbstoffe und Metall-enthaltende Farbstoffe. Bevorzugt sind gereinigte Farbstoffe, von denen anorganische Salze entfernt wurden.
Beispiele von Farbstoffen schließen ein: C. I. Direkt-Schwarz 17, 19, 32, 51, 71, 108, 146, 154 und 166; C. I. Sauer-Schwarz 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112 und 118; C. I. Lebensmittel-Schwarz 2; C. I. Basisch-Schwarz 2; C. I. Direkt-Blau 6, 22, 25, 71, 90 und 106; C. I. Sauer-Blau 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229 und 234; C. I. Basisch-Blau 1, 3, 5, 7, 9, 24, 25, 26, 28 und 29; C. I. Direkt-Rot 1, 4, 17, 28 und 83; C. I. Sauer-Rot 1, 6, 32, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 315 und 317; C. I. Basisch-Rot 1, 2, 9, 12, 13, 14, und 37; C. I. Direkt-Gelb 12, 24, 26, und 98; C. I. Sauer-Gelb 11, 17, 23, 25, 29, 42, 61 und 71; C. I. Basisch-Gelb 11 du 28; C. I. Direkt-Orange 34, 39, 44, 46 und 60; C. I. Direkt-Violett 47 und 48; C. I. Direkt-Braun 109; C. I. Direkt-Grün 59; C. I. Sauer-Orange 7 und 19; C. I. Sauer-Violett 49; C. I. Basisch-Violett 7, 14 und 27.
Das wässrige Medium besteht aus Wasser und einem wässrigen Lösungsmittel, das je nach Bedarf zugesetzt wurde.
Als Wasser kann entionisiertes Wasser, von dem Metall-Ionen entfernt wurden, oder destilliertes Wasser verwendet werden, und zwar in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 49 Gew.-% bis 95 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit.
Das wässrige Lösungsmittel kann verwendet werden, um das Trocknen der Aufzeichnungs-Flüssigkeit an der Düse zu verhindern, die Verfestigung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu verhindern, das stabile Injizieren der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu erlauben und das Trocknen der Düse im Verlauf der Zeit zu verhindern. Das wässrige Lösungsmittel wird in einer Menge verwendet, die im Bereich von 1 bis 50 Gew.-% liegt, vorzugsweise von 2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Aufzeichnungs-Flüssigkeit.
Beispiele von wässrigen Lösungsmitteln schließen ein: Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylengylcol, 1,3-Propandiol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerin, Tetratethylengylcol, Dipropylenglycol, Keton-Alkohol, Diethylengylcolmonobutylether, Ethylenglycolmonobutylether, Ethylenglycolmonoethylether, 1,2-Hexandiol, N-Methyl-2-pyrrolidon, substituertes Pyrrolidon, 2,4,6-Hexantriol, Tetrafurfurylalkohol und 4-Methyoxy-4-methylpentanon.
Als wässriges Lösungsmittel ist die kombinierte Verwendung von Glycerin und 1,3-Propandiol besonders bevorzugt. Die Verwendung von Glycerin als dem wässrigen Lösungsmittel macht es möglich, der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ein ausreichendes Wasser-Rückhaltevermögen zu verleihen; jedoch führt die alleinige Verwendung von Glycerin dazu, einen Anstieg der Viskosität hervorzurufen. Die Zugabe von 1,3-Propandiol in Kombination damit senkt die Viskosität der Aufzeichnungs-Flüssigkeit und unterdrückt einen Viskositätsanstieg der Aufzeichnungs-Flüssigkeit nach Verdampfung von Wasser. Dementsprechend wird dann, wenn Glycerin in Kombination mit 1,3-Propandiol verwendet wird, verhindert, dass die Viskosität der Aufzeichnungs-Flüssigkeit in der Düse ansteigt und dass eine Verfestigung eintritt, wenn diese trocknet, und als Ergebnis wird ein Verstopfen der Düse vermieden.
Es ist auch möglich, Alkohole wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder Isopropyl-Alkohol zu verwenden, um die Trocknungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungs-Flüssigkeit auf dem Aufzeichnungs-Papier zu erhöhen.
Verschiedenste Zusätze, wie sie nachfolgend beschrieben werden, können je nach Bedarf der Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung zugesetzt werden:
Wenn ein Aufzeichnungs-Blatt wasserdurchlässig ist, wie es bei Papier der Fall ist, ist es möglich, ein Penetrationsmittel zuzusetzen, um die Penetration der Aufzeichnungs-Flüssigkeit in das Papier zu beschleunigen, wodurch die offensichtliche Trocknungsrate verbessert wird.
Beispiele des Penetrationsmittels schließen ein: Glycolether wie beispielsweise Diethylengylcol und Monobutylether, die oben als wässrige Lösungsmittel aufgelistet wurden, und Alkylenglycol, Polyethylengylcolmonolaurylether, Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylbezolsulfonat, Natriumoleat und Natriumdioctylsulfosuccinat. Die Penetrationsmittel werden in einer Menge verwendet, die im Bereich von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% liegt, vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Aufzeichnungs-Flüssigkeit. Das Penetrationsmittel erbringt die gewünschte Wirkung, wenn es in einer Menge innerhalb des oben angegebenen Bereichs verwendet wird. Wenn man Mengen verwendet, die größer sind als der oben angegebene Bereich, führt dies zu einem unerwünschten Ausbluten der gedruckten Bilder und zu Durchdrucken.
Ein Schimmel-Beständigkeitsmittel dient dazu, das Wachstum von Schimmel in der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu verhindern. Beispiele des Schimmel-Beständigkeitsmittels schließen Natriumdehydroacetat, Natriumbenzoat und Natriumpyridinthion-1-oxid, Zinkpyridinthion-1-oxid und Amin-Salze von 1,2-Benzisothiazolin-3-on oder 1-Benzisothiazolin-3-on ein. Das Schimmel-Beständigkeitsmittel wird in einer Menge verwendet, die im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit liegt.
Das chelatisierende Mittel dient dazu, Metall-Ionen in der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu blockieren und das Ausfällen mit Metallen in der Düse und von unlöslichen Materialien in der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu verhindern. Beispiele des Chelatisierungs-Mittels schließen ein: Ehylendiamintetraessigsäure, das Natriumsalz von Etlyendiamintetraessigsäure, das Diammonium-Salz von Ethylendiamintetraessigsäure und das Tetraammoniumsalz von Ethylendiamintetraessigsäure. Das Chelatierungs-Mittel wird in einer Menge verwendet, die im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit liegt.
Darüber hinaus kann ein Mittel zur Regulierung des pH-Wertes wie beispielsweise ein Amin, anorganische Salze und Ammoniak oder ein Puffer wie beispielsweise Phosphorsäure zugesetzt werden, um den pH-Wert der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu regulieren, ihre Dispersions-Stabilität zu erhalten und die Leitungen der Flüssigkeits-Durchläufe des Tintenstrahl-Druckers zu schützen.
Darüber hinaus kann mit dem Ziel, eine Schaum-Bildung während des Umlaufs und der Übertragung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit oder während der Herstellung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu verhindern, ein Antischaum-Mittel zugesetzt werden.
Weiter kann ein anionisches, nicht-ionisches, kationisches oder amphoteres oberflächenaktives Mittel zur Verbesserung der Pigment-Dispersion verwendet werden.
Beispiele anionischer oberflächenaktiver Mittel schließen ein: Fettsäure-Salze, Alkylsulfatester-Salze, Alkylarylsulfonat-Salze, Alkylnaphthalinsulfonat-Salze, Dialkylsulfonat-Salze, Dialkylsulfosuccinat-Salze, Alkyldiaryletherdisulfonat-Salze, Alkylphosphat-Salze, Polyoxyethylenalkylethersulfat-Salze, Polyoxyethylenalkylarylethersulfat-Salze, Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensate, Polyoxyethylenalkylphosphatester-Salze, Glycerinborat-Fettsäureester und Polyoxyethylenglycerin-Fettsäureester.
Beispiele nicht-ionischer oberflächenaktiver Mittel schließen ein: Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylenoxypropylen-Block-Copolymere, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, Glycerinfesttsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Polyoxyethylenalkylamine sowie nicht-ionische Tenside der Fluor-Gruppe und der Silicium-Gruppe.
Beispiele kationischer oberflächenaktiver Mittel schließen ein: Alkylamin-Salze, quaternäre Ammonium-Salze, Alkylpyridinium-Salze und Alkylimidazolium-Salze.
Beispiele amphoterer oberflächenaktiver Mittel schließen ein: Alkylbetain, Alkylaminoxid und Phosphatidylcholin.
Als weiterer Zusatzstoff kann auch Harnstoff, Dimethylharnstoff oder dergleichen zugesetzt werden.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Mischen einer wässrigen Dispersion eines Pigments, des oben beschriebenen Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs und – je nach Bedarf – Wasser und Zusatzstoffe und anschließendes Dispergieren jeder Komponente in der resultierenden Mischung mit einer Sandmühle, eines Homogenizers, einer Kugelmühle, eines Farbschüttlers oder einer Ultraschall-Dispergier-Vorrichtung. Alternativ dazu kann die Flüssigkeit hergestellt werden, indem man zuerst ein Pigment, ein Dispergiermittel und einen Zusatzstoff in einem Kneter oder einer Zweiwalzen-Mühle vorab knetet, jede Komponente in der Sandmühle oder dergleichen dispergiert, nach Bedarf mit Wasser verdünnt und anschließend die verdünnte Dispersion mit dem Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs und anderen Additiven mischt.
Ein Mischen und Rühren kann bewirkt werden mittels eines Hochgeschwindigkeits-Dispersionsmischers oder einer Emulgier-Vorrichtung sowie eines herkömmlichen Rührers, der mit einer Schaufel oder mehreren Schaufeln ausgestattet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Aufzeichnungs-Flüssigkeit vor oder nach dem Verdünnen sorgfältig durch ein Filter filtriert wird, das eine Porengröße von 0,65 μm oder weniger aufweist, vorzugsweise durch ein Filter, das eine Porengröße von 0,45 μm oder weniger aufweist. Vor dem Filtrier-Prozeß durch ein Filter kann zusätzlich eine Filtration durch einen Zentrifugen-Separator durchgeführt werden, um ein Verstopfen des Filters zu reduzieren und die Häufigkeit eines Filter-Wechsels zu verringern. Die Viskosität der hergestellten Aufzeichnungs-Flüssigkeit sollte so eingestellt werden, dass sie in den Bereich von 0,8 bis 15 mPa·s (cps) (25°C) fällt, und zwar abhängig von dem Aufbau des Tintenstrahl-Druckers. Die Oberflächenspannung sollte 25 bis 60 mN/m (Dyn/cm) sein. Keine besondere Beschränkung wird dem pH-Wert auferlegt, doch ist ein pH-Wert innerhalb eines Bereichs von 4 bis 12 bevorzugt, und ein schwach alkalischer Bereich des pH-Wertes von 7 bis 9 ist besonders bevorzugt.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend noch spezifischer auf der Grundlage von Beispielen beschrieben. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf oder durch diese speziellen Beispiele beschränkt ist, in denen alle Angaben von Teilen oder „Prozent" Gewichtsteile und Gewichtsprozente (Gew.-%) angeben.
Emulsions-Herstellung 1
Ein 1-Liter-4-Hals-Kolben wurde mit einem Schaufel-Rührer und einem Rückfluß-Kühler ausgestattet. Der Kolben wurde mit 80 Teilen Methylmethacrylat, 20 Teilen Acrylsäure, einem Teil Azobisisobutyronitril und 60 Teilen Isopropanol befüllt. Die resultierende Mischung wurde auf 80°C unter Rühren in strömendem Stickstoff-Gas erhitzt, und eine Polymerisations-Reaktion wurde für 10 Stunden aufrechterhalten. Die so erhaltene Harz-Lösung wurde unter verringertem Druck getrocknet, wodurch ein Emulgier-Mittel des Harz-Typs mit einem Tg von etwa 105°C, einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 10.000 und einem Säurewert von etwa 110 mg KOH/g in fester Form erhalten wurde. Nachdem ein 1-Liter-4-Hals-Kolben mit einem Schaufel-Rührer und einem Rückfluß-Kühler ausgestattet worden war, wurde der Kolben mit 100 Teilen des resultierenden festen Emulgier-Mittels des Harz-Typs, 47 Teilen 17%igen wässrigen Ammoniaks und 753 Teilen reinen Wassers befüllt. Die resultierende Mischung wurde gerührt und bei Raumtemperatur gelöst, wodurch eine wässrige Lösung des Emulgier-Mittels des Harz-Typs erhalten wurde. Der resultierenden wässrigen Lösung des Emulgier-Mittels des Harz-Typs wurden 30 Teile Methylmethacrylat, 70 Teile Ethylacrylat, 0,5 Teile Ammoniumpersulfat und 0,5 Teile Rongalit zugesetzt. Die resultierende Mischung wurde auf 60°C in einer Stickstoffgas-Atmosphäre erhitzt. Dem folgte eine Polymerisations-Reaktion bei 60°C für 5 h. Was als Ergebnis erhalten wurde, war eine Emulsion eines Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs, in dem das den Kern bildende Polymer einen Tg-Wert von 6°C hatte, und die mittlere Teilchengröße des Harzes lag bei 80 nm. Das Verhältnis des Emulgiermittels des Harz-Typs (Schale) zum Kern-Material war 50 : 50, bezogen auf das Gewicht. Die Emulsion hatte einen Fest-Harz-Gehalt von 20%.
Emulsions-Herstellungen 2 bis 3
Emulsions-Herstellungen C1 bis C3
Emulsions-Herstellungen 2 bis 3 und Emulsions-Herstellungen C1 bis C3 (C gleich Vergleich) wurden aus den in Tabelle 1 für die Schale und den Kern gezeigten Ausgangs-Materialien hergestellt. Diese Emulsionen von Harzen des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs wurden nach derselben Verfahrensweise erhalten, wie sie für die Emulsions-Herstellung 1 angewendet worden war.
Übrigens stehen in Tabelle 1 die Terme „MMA", „AA", „EA", „St", „MAA", „EHA", „BMA" und „BA" für Methylmethacrylat, Acrylsäure, Ethylacrylat, Styrol, Methacrylsäure, 2-Ethylhexylacrylat, Butylmethacrylat und Butylacrylat.
Emulsions-Herstellung C4
Die Emulsion des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs wurde unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels wie folgt hergestellt:
Ein 1-Liter-4-Hals-Kolben wurde mit einem Schaufel-Rührer und einem Rückfluß-Kühler ausgestattet. Der Kolben wurde mit 5 Teilen eines anionischen oberflächenaktiven Mittels („EMAL O", hergestellt von der Firma Kao Corporation), 3 Teilen eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels („EMULGEN 950" hergestellt von der Firma Kao Corporation), 491 Teilen gereinigten Wassers, 30 Teilen Methylmethacrylat, 70 Teilen Ethylacrylat, 0,5 Teilen Ammoniumpersulfat und 0,5 Teilen Rongalit befüllt. Die resultierende Mischung wurde unter fließendem Stickstoff-Gas auf 60°C erhitzt, und die Polymerisations-Reaktion wurde bei 60°C für 5 h aufrechterhalten. Als Ergebnis wurde eine Emulsion eines Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs mit einem Tg-Wert von 6°C und einer mittleren Teilchengröße von 100 nm erhalten. Ihr Fest-Harz-Gehalt betrug 20%.
Beispiel 1
20 Teile C. I. Pigment-Schwarz 7 („MONARCH 800", Ruß, hergestellt von der Firma Cabot Corporation), 5 Teile eines anionischen oberflächenaktiven Mittels („EMAL 10", hergestellt von der Firma Kao Corporation), 5 Teile eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels („EMULGEN 920", hergestellt von der Firma Kao Corporation) und 70 Teile gereinigten Wassers wurden gemischt. Diese Mischung wurde dann einem Schritt des Dispergierens in einer Sandmühle für 2 h unterworfen, wonach eine Wasser-Dispersion von schwarzen Pigment-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 100 nm erhalten wurde. 20 Teile der resultierenden Wasser-Dispersion des schwarzen Pigments (Pigment-Gehalt: 4%), 15 Teile der Emulsion eines Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs (Feststoff-Gehalt: 20%) gemäß Emulsions-Herstellung 1, 10 Teile Glycerin, 0,1 Teil eines Schimmel verhindernden Mittels („Sodium Omadine", hergestellt von der Firma Olin Chemicals) und 54,9 Teile gereinigten Wassers wurden gerührt und in einer Dispergier-Vorrichtung gemischt. Die resultierende Mischung wurde dann durch ein Membran-Filter aus Nitrocellulose mit einer Porengröße von 0,45 μm filtriert. Das so erhaltene Filtrat war die schwarze Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit.
Beispiele 2 bis 4, Beispiele C1 bis C4
In diesen Beispielen wurde jede Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach derselben Verfahrensweise wie in Beispiel 1 erhalten, wobei man die jeweilige Emulsion der Harze des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs (Feststoff-Gehalt: 20%) verwendete, die in den Zubereitungs-Beispielen 1 bis 3 oder in den Zubereitungs-Beispielen C1 bis C4 hergestellt worden waren. Die für die Herstellung dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten verwendeten Komponenten sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel C5
Zubereitung C5 wurde hergestellt, um einen Vergleich zwischen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, die unter Verwendung des Pigments gemäß der vorliegenden Beschreibung hergestellt worden war, und einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit des Standes der Technik zu zeigen, die unter Verwendung eines Farbstoffs hergestellt worden war. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit C5 wurde somit unter Verwendung von Lebensmittel-Schwarz 2 als Farbstoff anstelle eines Pigments und der Emulsion des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs (Feststoff-Gehalt: 20%) gemäß Emulsions-Herstellung 1 hergestellt.
Es wurden Messungen der Teilchengröße und Viskosität ausgeführt, und die Lagerungs-Stabilität, Ablaß-Stabilität, Wasserbeständigkeit und Verstopfungsbeständigkeit wurden an jeder der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten 1 bis 4 und C1 bis C5 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Messungen und Bewertungen wurden in der Weise durchgeführt, wie es im folgenden beschrieben ist:
(1) Teilchengröße
Die Teilchengröße-Verteilung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit wurde mittels einer Teilchengrößeverteilungs-Messvorrichtung unter Anwendung des Laser-Beugungsverfahrens gemessen („DLS-700", hergestellt von der Firma Othsuka Denshi Co., Ltd.). Die mittlere Teilchengröße wurde anschließend berechnet.
(2) Viskosität
Die Viskosität bei 25°C wurde gemessen mittels eines Vibrations-Viskosimeters („VM-1A", hergestellt von der Firma Yamaichi Denkisha Co., Ltd.).
(3) Lagerungs-Stabilität
Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit wurde bei 50°C für drei Monate gelagert. Die Lagerungs-Stabilität wurde bewertet auf der Basis der Änderung der Teilchengröße nach dem Altern. In Tabelle 2 gibt „O" an, dass die Änderung der Teilchengröße weniger als 15 nm betrug, während „X" anzeigt, dass die Änderung der Teilchengröße 15 nm oder größer war.
(4) Ablaß-Stabilität
Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit wurde in die Patrone eines Tintenstrahl-Druckers gefüllt („HG-5130", hergestellt von der Firma Seiko Epson Co., Ltd.). Die Ablaß-Stabilität wurde bewertet durch Drucken auf Papier („K", hergestellt von der Firma Xerox Corporation). In Tabelle 2 zeigt „O" an, dass die Aufzeichnungs-Flüssigkeit stabil von der Düse abgelassen wurde, während „X" anzeigt, dass die Aufzeichnungs-Flüssigkeit nicht stabil von der Düse abgelassen wurde.
(5) Wasserbeständigkeit
Das in Schritt (4) erhaltene gedruckte Material wurde mit Wasser befeuchtet, und anschließend wurde die bedruckte Oberfläche mit einem Finger gerieben. Änderungen – sofern solche auftraten – des gedruckten Abschnitts wurden visuell inspiziert. In Tabelle 2 zeigt „O" an, dass weder ein Ausbluten noch ein Abschälen der Druckfarbe entdeckt wurde, und „X" zeigt an, dass ein Ausbluten oder Abschälen der Druckfarbe beobachtet wurde.
(6) Verstopfungs-Beständigkeit
Nach dem Schritt des Druckens gemäß (4) wurde die Kappe von dem Drucker-Kopf entfernt. Der Druckvorgang wurde eine Stunde später wieder aufgenommen, und das Vorhandensein oder Fehlen einer Verstopfung wurde notiert. In Tabelle 2 zeigt „O" an, dass die Düse nicht verstopft war, und „X" zeigt an, dass die Düse verstopft war.
In Tabelle 2 stehen „Tensid A", „Tensid B", „Tensid C" und „Tensid D" für ein anionisches oberflächenaktives Mittel („EMAL 10", hergestellt von der Firma Kao Corporation), ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel („EMULGEN 920", hergestellt von der Firma Kao Corporation), ein anionisches oberflächenaktives Mittel („Newcol 565SNC", hergestellt von der Firma Nippon Nyukazai Co., Ltd.) und ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel („Solsperse 27000", hergestellt von der Firma Degussa AG).
Tabelle 1

Claims

Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, erhalten durch Dispergieren eines Pigments und eines Harzes in einem wässrigen Medium, wobei das Harz ein Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs ist, das eine Schale, die aus einem Polymer besteht, das erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung aus wenigstens zwei hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem anderen polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung von zwei oder mehr derartiger Monomere erhältlich ist und einen Glasübergangs-Punkt im Bereich von 50°C bis 150°C aufweist, und einen Kern umfasst, der aus einem Polymer besteht, das einen Glasübergangs-Punkt im Bereich von –100°C bis 40°C aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das die Schale bildende Polymer einem Glasübergangs-Punkt im Bereich von 60°C bis 120°C aufweist und das den Kern bildende Polymer einen Glasübergangs-Punkt im Bereich von –50°C bis 20°C aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 20 nm bis 200 nm aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs Harz-Teilchen mit einer Teilchengröße von wenigstens 1.000 nm in einer Menge gleich oder weniger als 10 Gew.-% des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit enthalten ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 5, worin das Harz des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% der Aufzeichnungs-Flüssigkeit enthalten ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das Gewichtsverhältnis der Schale zum Kern in dem Bereich von 10 : 90 bis 70 : 30 fällt.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das hydrophile polymerisierbare Monomer eine Verbindung ist, die eine funktionelle Gruppe aufweist, die gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Carboxyl-Gruppe, Sulfonsäure-Gruppe, Amino-Gruppe und Amid-Gruppe.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 8, worin das hydrophile polymerisierbare Monomer eine Verbindung ist, die eine Carboxyl-Gruppe aufweist, und das die Schale bildende Polymer einen Säurewert von 50 bis 250 mg KOH/g hat.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach Anspruch 1, worin das wässrige Medium Glycerin und 1,3-Propandiol enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, welches einen Schritt der Herstellung eines Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs durch Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers oder von Monomeren umfasst, das/die ein Polymer mit einem Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C liefert/liefern, in einem wässrigen Medium in Gegenwart eines emulgierenden Mittels des Harz-Typs, das aus einem Polymer aufgebaut ist, das erhältlich ist durch Copolymerisation eines hydrophilen polymerisierbaren Monomers oder einer Mischung von wenigstens 2 hydrophilen polymerisierbaren Monomeren mit einem anderen polymerisierbaren Monomer oder einer Mischung aus zwei oder mehr solcher Monomere und das einen Glasübergangs-Punkt im Bereich von 50°C bis 150°C aufweist, und einen Schritt des Dispergierens des resultierenden Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs mit einem Pigment in dem wässrigen Medium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das polymerisierbare Monomer, das bei der Herstellung des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs verwendet wird, eine Verbindung mit einer oder mehreren ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen) ist.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das polymerisierbare Monomer oder die polymerisierbaren Monomere bei der Herstellung des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs in einer solchen Menge vorliegt, dass das Polymer, das einen Glasübergangs-Punkt von –100°C bis 40°C aufweist, in einer Menge bereitgestellt wird, die im Bereich von 30 bis 90 Gew.-% des Harzes des in wässriger Dispersion vorliegenden Typs liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das hydrophile polymerisierbare Monomer eine Verbindung ist, die eine funktionelle Gruppe aufweist, die gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einer Carboxyl-Gruppe, einer Sulfonsäure-Gruppe, einer Amino-Gruppe und einer Amid-Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das hydrophile polymerisierbare Monomer eine Verbindung ist, die eine Carboxyl-Gruppe aufweist, und das emulgierende Mittel des Harz-Typs einen Säure-Wert von 50 bis 250 mg KOH/g hat.