EP0513625B1 - Magnetisches Tintenkonzentrat - Google Patents

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EP0513625B1
EP0513625B1 EP92107543A EP92107543A EP0513625B1 EP 0513625 B1 EP0513625 B1 EP 0513625B1 EP 92107543 A EP92107543 A EP 92107543A EP 92107543 A EP92107543 A EP 92107543A EP 0513625 B1 EP0513625 B1 EP 0513625B1
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EP
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ink concentrate
magnetic ink
solid particles
magnetic
concentrate
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Claudius Dr. Kormann
Ekkehard Dr. Schwab
Friedrich-Wilhelm Dr. Raulfs
Karin Heidrun Dr. Beck
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BASF SE
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BASF SE
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates the magnetic material being applied in the form of particles, e.g. by serigraphy, to form thick magnetic films or precursors therefor

Definitions

  • the invention relates to a magnetic ink concentrate, consisting essentially of a dispersion of superparamagnetic solid particles in water or alcohol in the presence of a dispersing substance, and a process for its preparation.
  • extremely fine-particle, non-agglomerating pigments are required, which are expediently obtained by precipitation reactions.
  • Distinctive magnetic properties are also essential, such as high saturation magnetization and high susceptibility of the finished ink with low viscosity.
  • the ink must be stable to sedimentation.
  • DE-A 26 23 508 describes magnetic inks based on precipitating magnetite and surface-active substances, such as aliphatic carboxylic acids, which require the addition of a number of other components to suppress the disruptive foaming action and to disperse them in water.
  • the disadvantage here is that the unsaturated carboxylic acids are sensitive to oxidation and lead to an unpleasant odor during manufacture and use.
  • the specified method requires washing processes in which these unpleasant smelling substances also get into the wastewater. Problems in a similar manner also occurred with a method according to DE-A 28 08 144.
  • no sulfates may be present in the precipitation of the magnetic iron oxides, since these impair the adhesion of the surface-active substances to the pigment.
  • the iron (II) sulfate obtained as a by-product in titanium dioxide production cannot be used as a cheap raw material base.
  • the dispersing aids used in this process also have the effect that the ink on paper does not produce a clear typeface and also has too high a viscosity.
  • the object was therefore to provide a sedimentation-stable, aqueous dispersion of magnetic particles which are suitable for use in writing implements, such as Inkjet printers which are based on the action of capillary forces are suitable to be provided, which do not have the disadvantages mentioned above and which are distinguished by optimal magnetic properties with low viscosity at the same time.
  • a magnetic ink concentrate consisting essentially of a dispersion of superparamagnetic solid particles in water or alcohol in the presence of dispersing substances, if the dispersing substance is selected from at least one polyelectrolyte with a molecular weight between 1000 and 25000 the group consists of polyacrylate, acrylic acid / acrylamide copolymers and polyvinylphosphonic acid as well as the alkali salts of these compounds, with the proviso that the ink concentrate has a viscosity, measured at 22 ° C, of less than 10 mPa ⁇ s (10cP) and a saturation magnetization of> 32 mT has.
  • the superparamagnetic solid particles incorporated in the ink concentrate according to the invention are advantageously those which have a BET specific surface area of 60 to 130 m 2 / g, preferably 80 to 110 m 2 / g.
  • the specific surface was determined in accordance with DIN 66 132 using a Ströhlein Areameter from Ströhlein, Düsseldorf, using the single point difference method according to Haul and Dümbgen.
  • Known per se such as water or alcohols, are used as the carrier medium for the ink concentrates according to the invention.
  • Ethylene glycol, diethylene glycol or glycerin may be mentioned as examples of alcohols, mixtures of these alcohols with water also being included.
  • the polyelectrolytes with a molecular weight between 1000 and 25000, in particular between 1500 and 20,000 and preferably around 4000, which characterize the ink concentrates according to the invention, are polyacrylic acid, acrylic acid / acrylamide copolymers and polyvinylphosphonic acid.
  • the added amount of these substances is measured according to the specific surface area of the superparamagnetic particles and amounts to at least 0.7 mg per m2 BET surface area, quantities between 1.5 and 5 mg / m2 being found to be particularly advantageous.
  • the magnetic ink concentrates according to the invention can also contain additives for regulating the flow behavior, e.g. Contain alkylphenolates.
  • additives for regulating the flow behavior e.g. Contain alkylphenolates.
  • high boilers such as diethylene glycol, ethylene glycol, glycerol and polyethylene glycol in minor amounts can also be used to achieve favorable flow and drying properties.
  • dyes By adding dyes, the color depth of the ink concentrates can be varied, provided that a certain reduction in the saturation magnetization is not a problem.
  • These magnetic inks according to the invention can be produced in a simple manner.
  • a mixture of water or alcohol and the polyelectrolyte and / or its alkali salt in the form of a 10 to 90% strength by weight solution is stirred with the filter cake of the superparamagnetic material, which is usually still moist, and the suspension is then under the effect of high shear forces by half to Dispersed for 2 hours.
  • the temperature can rise up to 70 ° C.
  • the order of adding the components is arbitrary and does not affect the properties of the resulting ink concentrate.
  • the mixture is then centrifuged at 200 to 2000 g for 10 minutes to 2 hours and the small proportion of sedimented particles is separated off.
  • the resulting product corresponds in structure and properties to the magnetic ink concentrate according to the invention.
  • the ink concentrate according to the invention is significantly improved compared to those according to the prior art. For example, it is particularly stable to sedimentation, ie after one week of storage, the concentration of the dye at the bottom increases, for example 10 cm high liquid column by less than 3% compared to the mean concentration.
  • Another advantageous property is the very high saturation magnetization of> 32 mT, despite the thin liquid of the ink concentrate according to the invention of ⁇ 10 cP.
  • the ink concentrate is characterized by the fact that it neither foams during handling nor forms clumps at any time.
  • Another advantage that is particularly noticeable when using the ink concentrate is that it is odorless. It is therefore ideally suited as a magnetic ink for writing implements such as inkjet printers. The resulting typeface is sharp, non-flowing and smudge-proof.
  • the magnetic ink concentrate according to the invention can also be used for information storage by means of a magnetic bar code, since it made the high magnetic susceptibility particularly suitable for this.
  • a mixture of 54 g of the sodium salt of a polyacrylic acid with a molecular weight of 4000 and a degree of neutralization of 85% and 66 ml of water (Sokolan CP 10 from BASF) are mixed with the moist filter cake of the manganese-zinc ferrite prepared according to Example 1 (dry weight 275 g) stirred, resulting in a thin suspension.
  • This suspension is then dispersed for one hour under the action of high shear forces using an Ultra Turrax dispersing device.
  • the mixture is then centrifuged at 1000 g for one hour, a small part of slightly sedimenting particles being separated off.
  • a sedimentation-stable suspension remains, which is in an inkjet printer can be used and has the following properties: saturation magnetization 33.5 mT; Sediment formation on the bottom of a 10 cm high suspension filling after one week: ⁇ 2%; Viscosity (measured with a Carrimed CS 100 shear stress controlled rheometer) 5 cSt, corresponding to 7.2 cP.
  • a manganese-zinc ferrite is produced as described in Example 1, but 262.5 g of Fe2SO4 ⁇ 7H2O are used instead of the iron (II) chloride. 27.5 g of this ferrite are dispersed as a wet filter cake with 5.5 g of the polyacrylic acid according to Example 2 in 6.7 g of water. Further processing is carried out as described in Example 2.
  • the resulting ink concentrate has a sediment formation of ⁇ 2%, a saturation magnetization of 40 mT and a viscosity of 9 cP.
  • Example 4 The procedure is as described in Example 4, but a copolymer of acrylic acid and acrylamide in a ratio of 90:10 with a K value of 17.3 is used as the dispersant. After one week of storage, no sediment formation can be measured.
  • Example 4 The procedure is as described in Example 4, but a polyvinylphosphonic acid with an average molecular weight of 5000 is used as the dispersant. After one week of storage, no sediment formation can be measured.
  • Example 1 To produce a magnetic ink in alcohol, the washed, moist filter cake according to Example 1, which consists of 138 g ferrite and 148 g water, is mixed with 240 g ethylene glycol. The water is drawn off at 100 ° C. under reduced pressure. A suspension is formed which contains only 10% water and is dispersed after the addition of 19 g of polyacrylic acid / polyacrylate. This suspension is stable to sedimentation and has a saturation magnetization of 35.3 mT. It is suitable as a magnetic ink.
  • a homogeneous mixture is only obtained after adding a mixture of 3 parts glycerol, 4 parts polyethylene glycol (molecular weight approx. 200) and 5 parts alkylphenolate (with a side chain composed of 6 molecules ethylene oxide) per 88 parts suspension.
  • This magnetic liquid has a viscosity of 24 cP at a saturation magnetization of 15.5 mT. In the case of attempts at writing, the writing on the paper becomes blurred in such a way that the liquid is not suitable for fine writing patterns.
  • Example 2 a suspension of the ferrite is dispersed with polyacrylate and refined by centrifugation.
  • the pH is neutral to slightly alkaline. With a saturation magnetization of 17 mT, the viscosity is 8.8 cP.
  • the resulting magnetic ink is characterized by its particularly dark color when printed with an inkjet printer.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein magnetisches Tintenkonzentrat, im wesentlichen bestehend aus einer Dispersion superparamagnetischer Feststoffteilchen in Wasser oder Alkohol in Gegenwart einer dispergierenden Substanz sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Magnetische Tinten in Form von Dispersionen magnetisierbarer Teilchen, wie z.B. Eixenoxyde, welche durch Zusatz von Dispergierhilfsmitteln in Lösungsmitteln stabilisiert werden, sind seit langem bekannt. Schon in der britischen Patentschrift 11 99 961 wurde eine Tinte aus 15 bis 45 Gew.-% Eisenoxydpulver, dispergiert mit 8 bis 12 Gew.-% eines Copolymers aus Vinylacetat und Vinylchlorid, beschrieben. Für den Einsatz in Tintenstrahldruckern sind allerdings äußerst feinteilige, nichtagglomerierende Pigmente erforderlich, welche zweckmäßigerweise durch Fällungsreaktionen gewonnen werden. Wesentlich sind außerdem ausgeprägte magnetische Eigenschaften, wie hohe Sättigungsmagnetisierung und hohe Suszeptibilität der fertigen Tinte bei gleichzeitig niedriger Viskosität. Außerdem muß die Tinte sedimentationsstabil sein.
  • In der DE-A 26 23 508 werden magnetische Tinten auf der Grundlage von Fällungsmagnetit und grenzenflächenaktiven Stoffen, wie aliphatischen Carbonsäuren, beschrieben, welche die Beimischung einer Reihe weiterer Komponenten zur Unterdrückung der störenden Schaumwirkung sowie für die Dispergierung in Wasser erforderlich machen. Nachteilig ist hierbei, daß die ungesättigten Carbonsäuren oxidationsempfindlich sind und bei Herstellung und Gebrauch zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung führen. Zudem erfordert das angegebene Verfahren Waschvorgänge, bei denen diese unangenehm riechenden Substanzen auch ins Abwasser gelangen. Probleme in ähnlicher Weise traten auch bei einem Verfahren gemäß der DE-A 28 08 144 auf. Außerdem dürfen bei diesem Verfahren, bedingt durch die Wahl der Dispergierhilfsmittel, bei der Ausfällung der magnetischen Eisenoxide keine Sulfate anwesend sein, da diese die Haftung der oberflächenaktiven Substanzen auf dem Pigment beeinträchtigen. Somit läßt sich das als Nebenprodukt bei der Titandioxidherstellung anfallende Eisen(II)sulfat als günstige Rohstoffbasis hierbei nicht einsetzen. Die bei diesem Verfahren eingesetzten Dispergierhilfsmittel bewirken zudem, daß die Tinte auf Papier kein klares Schriftbild ergibt und auch eine zu hohe Viskosität aufweist.
  • Neben einer ausreichend niedrigen Viskosität müssen derartige Tinten auch ein hohes magnetisches Moment aufweisen. Diese beiden Eigenschaften für ein gegebenes System sind jedoch gegenläufig. Durch gezielte Dotierung von Eisenoxyden mit Mn- und Zn-Ionen lassen sich erhöhte Werte der spezifischen Sättigungsmagnetisierung und Suszeptibilität erreichen, so daß bei konstanten Magnetwerten der Tinte der Feststoffgehalt reduziert werden kann, wodurch eine niedrigere Viskosität möglich wird (EP-A 67 687). Neben Viskosität und Magnetisierung stellt die Stabilität der Dispersion eine weitere wichtige Eigenschaft der magnetischen Tinten dar. Die vorwiegend als Dispergiermittel eingesetzten Alkylsulfonate ergeben ebenso wie z.B. die Ölsäure infolge von Verklumpungserscheinungen und Schäumen schwer reproduzierbare Resultate.
  • Es bestand somit die Aufgabe, eine sedimentationsstabile, wäßrige Dispersion magnetischer Teilchen, welche für den Einsatz in Schreibgeräten, wie z.B. Tintenstrahldruckern, die auf der Wirkung kapillarer Kräfte beruhen, geeignet ist bereitzustellen, welche die obengenannten Nachteile nicht aufweist und sich durch optimale magnetische Eigenschaften bei gleichzeitig niedriger Viskosität auszeichnet.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich die Aufgabe mit einem magnetischen Tintenkonzentrat, im wesentlichen bestehend aus einer Dispersion superparamagnetischer Feststoffteilchen in Wasser oder Alkohol in Gegenwart dispergierender Substanzen lösen läßt, wenn die dispergierende Substanz aus mindestens einem Polyelektrolyten mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 25000 ausgewählt aus der Gruppe aus Polyacrylat, Acrylsäure/Acrylamid-Copolymeren und Polyvinylphosphonsäure sowie der Alkalisalze dieser Verbindungen besteht, mit der Maßgabe, daß das Tintenkonzentrat eine Viskosität, gemessen bei 22°C, von kleiner 10 mPa·s (10cP) sowie eine Sättigungsmagnetisierung von > 32 mT aufweist.
  • Die in dem erfindungsgemäßen Tintenkonzentrat eingearbeiteten superparamagnetischen Feststoffteilchen sind vorteilhafterweise solche, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 60 bis 130m²/g, vorzugsweise von 80 bis 110m²/g aufweisen. Die spezifische Oberfläche wurde hierbei gemäß DIN 66 132 mittels eines Ströhlein-Areameters der Firma Ströhlein, Düsseldorf, nach dem Einpunkt-Differenz-Verfahren nach Haul und Dümbgen bestimmt. Insbesondere sind es superparamagnetische Feststoffteilchen, die der allgemeinen Formel MvMnwZnxFeyOz entsprechen, in welcher für die Variablen folgende Bedingungen gelten: M Co und/oder Ni, v,w 0 bis 0,998, x 0,001 bis 0,998, y 2,001 bis 2,998, z 3,001 bis 4, v + w + x 0,002 bis 0,999, v + w + x + y 3, v
    Figure imgb0001
    0, wenn W = 0, w
    Figure imgb0002
    0, wenn V = 0 und wie sie in der US-A 4 810 401 beschrieben sind.
  • Als Trägermedium für die erfindungsgemäßen Tintenkonzentrate werden die an sich bekannten, wie Wasser oder Alkohole eingesetzt. Als Alkohole seien beispielhaft Ethylenglykol, Diethylenglykol oder Glycerin genannt, wobei auch Gemische dieser Alkohole mit Wasser eingeschlossen sind.
  • Die die erfindungsgemäßen Tintenkonzentrate kennzeichnende Polyelektrolyte mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 25000, insbesondere zwischen 1500 und 20000 und vorzugsweise um 4000 sind Polyacrylsäure, Acrylsäure/Acrylamid-Copolymere sowie Polyvinylphosphonsäure.
  • Die zugesetzte Menge dieser Substanzen wird nach der spezifischen Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen bemessen und beträgt mindestens 0,7 mg pro m² BET-Oberfläche, wobei sich Mengen zwischen 1,5 und 5 mg/m² als besonders vorteilhaft herausgestellt haben.
  • Außer diesen Komponenten können die erfindungsgemäßen magnetischen Tintenkonzentrate noch Additive zur Regulierung des Fließverhaltens, wie z.B. Alkylphenolate enthalten. Auch die Zugabe von Hochsiedern, wie Diethylenglykol, Ethylenglykol, Glycerin und Polyethylenglykol in untergeordneten Mengen läßt sich gegebenenfalls zur Erzielung günstiger Fließ- und Trocknungseigenschaften heranziehen. Durch einen Zusatz von Farbstoffen läßt sich, sofern eine gewisse Verringerung der Sättigungsmagnetisierung nicht störend ist, zudem die Farbtiefe der Tintenkonzentrate variieren.
  • Diese erfindungsgemäßen magnetischen Tinten lassen sich in einfacher Weise herstellen. Hierzu wird eine Mischung aus Wasser oder Alkohol und dem Polyelektrolyten und/oder seinem Alkalisalz in Form einer 10 bis 90 gew.-%igen Lösung mit dem üblicherweise noch feuchten Filterkuchen des superparamagnetischen Materials verrührt und die Suspension anschließend unter der Wirkung hoher Scherkräfte eine halbe bis 2 Stunden dispergiert. Hierbei kann die Temperatur bis zu 70°C ansteigen. Die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten ist beliebig und wirkt sich nicht auf die Eigenschaften des resultierenden Tintenkonzentrats aus. Anschließend wird 10 Minuten bis 2 Stunden bei 200 bis 2000 g zentrifugiert und der kleine Anteil sedimentierter Teilchen abgetrennt. Das resultierende Produkt entspricht in Aufbau und Eigenschaften dem erfindungsgemäßen magnetischen Tintenkonzentrat.
  • In seinem Eigenschaftsprofil ist das erfindungsgemäße Tintenkonzentrat gegenüber solchen nach dem Stand der Technik wesentlich verbessert. So ist es besonders sedimentationsstabil, d.h. nach einer einwöchigen Lagerung erhöht sich die Konzentration des Farbstoffes am Boden einer beispielsweise 10 cm hohen Flüssigkeitssäule um weniger als 3 % gegenüber der mittleren Konzentration. Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft ist die trotz der Dünnflüssigkeit des erfindungsgemäßen Tintenkonzentrats von < 10 cP sehr hohe Sättigungsmagnetisierung von > 32 mT. Zudem zeichnet sich das Tintenkonzentrat dadurch aus, daß es bei der Handhabung weder schäumt, noch zu keinem Zeitpunkt Klumpen bildet. Ein weiterer Vorteil, der sich insbesondere bei der Verwendung des Tintenkonzentrats bemerkbar macht, ist seine Geruchsfreiheit. Es eignet sich daher in hervorragender Weise als magnetische Tinte für Schreibgeräte wie etwa Tintenstrahldrucker. Das dabei entstehende Schriftbild ist scharf, nicht verfließend und wischfest. Auch läßt sich das erfindungsgemäße magnetische Tintenkonzentrat zur Informationsspeicherung mittels magnetischer Strichcode nutzen, da es die hohe magnetische Suszeptibilität hierfür besonders geeignet machte.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft erläutert, ohne sie jedoch dadurch einzuschränken.
    • Beispiel 1
  • Eine Lösung aus 542,3 g Eisen(III)chlorid-Hexahydrat, 187,7 g Eisen(II)chlorid-Dihydrat, 32,2 g Zinkchlorid, 70,0 g Manganchlorid-Tetrahydrat in 1100 ml Wasser mit einem Zusatz von 15 ml konz. Salzsäure wird bei einer Temperatur von 22 bis 30°C zu einer Lösung von 370 g Natronlauge in 370 ml Wasser zugetropft. Nach erfolgter Fällung wird ein pH von 10,4 gemessen. Es wird auf 70 bis 75°C erhitzt, 1 Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten und nach Abkühlen auf Raumtemperatur ein pH von 9 eingestellt. Die entstandene Ferritsuspension wird filtriert und chloridfrei gewaschen. Der derart erhaltene Mangan-Zink-Ferrit (Mn0,3Zn0,2Fe2,5O₄) ist nach Trocknen bei 80°C folgendermaßen charakterisiert: spez. Oberfläche SN2 = 106 m²/g, Magnetisierung Mm/
    Figure imgb0003
    = 80 nTm³/g.
    • Beispiel 2
  • Eine Mischung aus 54 g des Natriumsalzes einer Polyacrylsäure mit dem Molekulargewicht von 4000 mit einem Neutralisationsgrad von 85 % und 66 ml Wasser (Sokolan CP 10 der Fa. BASF) werden mit dem feuchten Filterkuchen des nach Beispiel 1 hergestellten Mangan-Zink-Ferrits (Trockengewicht 275 g) verrührt, wobei eine dünnflüssige Suspension entsteht. Danach wird diese Suspension unter Einwirkung hoher Scherkräfte mit einem Ultra Turrax Dispergiergerät eine Stunde lang dispergiert. Anschließend wird eine Stunde lang bei 1000 g zentrifugiert, wobei ein kleiner Teil leicht sedimentierender Partikel abgetrennt wird. Es verbleibt eine sedimentationsstabile Suspension, welche in einem Tintenstrahldrucker eingesetzt werden kann und folgende Eigenschaften aufweist: Sättigungsmagnetisierung 33,5 mT; Sedimentbildung am Boden einer 10 cm hohen Suspensionsfüllung nach einer Woche: < 2 %; Viskosität (gemessen mit einem schubspannungskontollierten Rheometer Carrimed CS 100) 5 cSt, entsprechend 7,2 cP.
    • Beispiel 3
  • Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben ein Mangan-Zink-Ferrit hergestellt jedoch werden anstelle des Eisen(II)chlorids 262,5 g Fe₂SO₄·7H₂O eingesetzt. 27,5 g dieses Ferrits werden als feuchter Filterkuchen mit 5,5 g der Polyacrylsäure gemäß Beispiel 2 in 6,7 g Wasser dispergiert. Die weitere Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 2 beschrieben. Das resultierende Tintenkonzentrat hat eine Sedimentbildung von < 2 %, eine Sättigungsmagnetisierung von 40 mT und eine Viskosität von 9 cP.
    • Beispiel 4
  • Ein Teil des nach Beispiel 1 hergestellten, gewaschenen Filterkuchens mit einem Ferritgehalt von 20 g wird mit 4 g eines Dispergiermittels aus einem Copolymer aus Acrylsäure und Acrylamid im Verhältnis 80 : 20 mit einem K-Wert von 17,9 versetzt, auf pH = 10 gebracht und eine halbe Stunde lang unter hohem Scherkräfteeintrag dispergiert. Anschließend wird durch einstündige Zentrifugation bei 1000 g von leichtsedimentierenden Anteilen abgetrennt. Nach einwöchiger Lagerung einer 10 cm hohen Füllung ist keine Sedimentbildung meßbar.
    • Beispiel 5
  • Es wird wie in Beispiel 4 beschrieben vorgegangen, jedoch wird als Dispergiermittel ein Copolymer aus Acrylsäure und Acrylamid im Verhältnis von 90 : 10 mit einem K-Wert von 17,3 eingesetzt. Nach einwöchiger Lagerung ist keine Sedimentbildung meßbar.
    • Beispiel 6
  • Es wird wie in Beispiel 4 beschrieben verfahren, jedoch wird als Dispergiermittel eine Polyvinylphosphonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 5000 eingesetzt. Nach einwöchiger Lagerung ist keine Sedimentbildung meßbar.
    • Beispiel 7
  • Zur Herstellung einer magnetischen Tinte in Alkohol wird der gewaschene, feuchte Filterkuchen gemäß Beispiel 1, der aus 138 g Ferrit und 148 g Wasser besteht mit 240 g Ethylenglykol versetzt. Das Wasser wird bei 100°C unter Unterdruck abgezogen. Es entsteht eine Suspension, welche nur noch 10 % Wasser enthält und nach Zugabe von 19 g Polyacrylsäure/Polyacrylat dispergiert wird. Diese Suspension ist sedimentationsstabil und weist eine Sättigungsmagnetisierung von 35,3 mT auf. Sie ist als magnetische Tinte geeignet.
    • Vergleichsversuch 1
  • Teile des gemäß Beispiel 1 hergestellten, gewaschenen feuchten Filterkuchens, bestehend aus 38 g Ferrit in 112 g Wasser wird mit 5,6 g Ölsäureversetzt. Es wird die Bildung einer zähen, klumpigen Masse beobachtet, welche nach Laugenzusatz (pH-Erhöhung von 6,6 auf 10) nur geringfügig dünnflüssiger wird. Die derart präparierten Suspension fällt durch ihren unangenehmen ranzigen Geruch auf und ist auch aufgrund ihrer Inhomogenität als Tinte nicht geeignet.
  • Erst nach Zugabe einer Mischung aus 3 Teilen Glycerin, 4 Teilen Polyethylenglykol (Molekulargewicht ca. 200) und 5 Teilen Alkylphenolat (mit einer Seitenkette aus 6 Molekülen Ethylenoxid) pro 88 Teile Suspension wird eine homogene Mischung erhalten. Diese magnetische Flüssigkeit hat bei einer Sättigungsmagnetisierung von 15,5 mT eine Viskosität von 24 cP. Bei Schriftversuchen zeigt sich ein Verfließen der Schrift auf dem Papier derart, daß die Flüssigkeit für feine Schriftmuster nicht geeignet ist.
    • Vergleichsversuch 2
  • Anstelle der im Vergleichsversuch 1 angegebenen Menge an Ölsäure werden 11,2 g eingesetzt. Die entstehende klumpige Masse läßt sich auch nach Zugabe von Polyethylenglykol, Glycerin und Alkylphenolat nicht wieder verflüssigen und die entstandene Mischung bleibt als Tinte unbrauchbar.
    • Beispiel 8
  • Gemäß Beispiel 2 wird eine Suspension des Ferrits mit Polyacrylat dispergiert und durch Zentrifugation raffiniert. Durch Zugabe einer wäßrigen Lösung (Gehalt: 30 Gew.-%) eines sulfonsauren Schwarzfarbstoffs (BASACID schwarz X 34 der Fa. BASF) entstehen 586 g einer magnetischen Tinte der folgenden Zusammensetzung: 20 Gew.-% Mn0,3Zn0,2Fe2,5O₄, 4 Gew.-% Polyacrylat, 7 Gew.-% Farbstoff. Der pH ist neutral bis schwach alkalisch. Bei einer Sättigungsmagnetisierung von 17 mT beträgt die Viskosität 8,8 cP. Die entstehende magnetische Tinte zeichnet sich durch ihre besonders dunkle Farbe beim Verdrucken mit einem Tintenstrahldrucker aus.

Claims (5)

  1. Magnetisches Tintenkonzentrat, im wesentlichen bestehend aus einer Dispersion superparamagnetischer Feststoffteilchen in Wasser oder Alkohol in Gegenwart dispergierender Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierende Substanz aus mindestens einem Polyelektrolyten mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 25000 ausgewählt aus der Gruppe aus Polyacrylat, Acrylsäure/Acrylamid-Copolymeren und Polyvinylphosphonsäure sowie der Alkalisalze dieser Verbindungen besteht, mit der Maßgabe, daß das Tintenkonzentrat eine Viskosität, gemessen bei 22°C, von < 10 mPa·s (10 cP) aufweist sowie eine Sättigungsmagnetisierung von > 32 mT aufweist.
  2. Magnetisches Tintenkonzentrat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die superparamagnetischen Feststoffteilchen eine spezifische Oberfläche nach BET von 60 bis 130 m²/g aufweisen und die Konzentration der dispergierenden Substanz mindestens 0,7 mg pro m² spezifischer Oberfläche der superparamagnetischen Feststoffteilchen beträgt.
  3. Verfahren zur Herstellung der magnetischen Tintenkonzentrate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die superparamagnetischen Feststoffteilchen durch Zugabe einer 10 bis 90 gew.-%igen Lösung des Polyelektrolyten in Wasser oder Alkohol zu dem feuchten Filterkuchen dieser Feststoffteilchen suspendiert, diese Suspension anschließend unter Einwirkung hoher Scherkräfte dispergiert und durch Zentrifugieren von dem Anteil sedimentierter Teilchen getrennt wird.
  4. Verwendung der magnetischen Tintenkonzentrate gemäß Anspruch 1 zur Fixierung von Informationen mittels Tintenstrahldrucker und Strichcodes.
  5. Verwendung der magnetischen Tintenkonzentrate gemäß Anspruch 1 zur magnetischen Markierung von Gegenständen.
EP92107543A 1991-05-14 1992-05-05 Magnetisches Tintenkonzentrat Expired - Lifetime EP0513625B1 (de)

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EP0513625A1 EP0513625A1 (de) 1992-11-19
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