DE3918472A1

DE3918472A1 - HYDROPHOBIC AGENTS AND APPLICATION METHOD, ESPECIALLY FOR INK JET PRINT HEADS

Info

Publication number: DE3918472A1
Application number: DE3918472A
Authority: DE
Inventors: Amir Dipl Chem Dr Rer Hussain; Raimund Dipl Chem Dr R Schwarz; Friedrich Ing Grad Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1990-12-13
Also published as: EP0475943B1; EP0475943A1; DE59001512D1; JPH04505895A; WO1990014958A1

Abstract

A novel water repellent agent for the surface treatment especially of ink-jet printing heads is proposed which contains, as its active agent, a silane in which an at least partly fluorinated organic group is bonded to the silicon via a saturated radical. Besides at least one substitutable initial group the silane may also carry other alkyl radicals. The water repellent agent, which is suitable for various surfaces, is applied to the surface to be treated in the liquid or gas phase and produces a long-lasting repellent action against organic solvents as well.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrophobierungsmittel zur Oberflä chenbehandlung, insbesondere von Tintenstrahldruckköpfen, so wie ein Verfahren zur Hydrophobierung einer Oberfläche.The invention relates to a hydrophobicizing agent for surface Chen treatment, especially of inkjet printheads, so like a process for hydrophobizing a surface.

In den verschiedensten Bereichen der Technik können bei Gegen ständen Oberflächen erwünscht sein, die von Flüssigkeiten schlecht oder nicht benetzt werden. Bei metallischen oder me tallhaltigen Oberflächen kann dies zur Vermeidung von Korro sion gewünscht oder erforderlich sein, beispielsweise bei me tallischen Karosserieteilen von Fahrzeugen. Auch Textilien können durch eine Behandlung wasserabweisend behandelt werden, um eine Benetzung und schließlich auch ein Naßwerden der Fa sern bzw. des Gewebes zu verhindern. Bei anderen Gegenständen kann eine Benetzung der Oberfläche aus technischen Gründen nachteilig sein. Beispielsweise bei Druckköpfen von Tinten strahlaufzeichnungsgeräten ist das Benetzungsverhalten dieser Druckköpfe mit der Tinte von großer Bedeutung für die erziel bare Druckqualität.In various areas of technology, Gegen surfaces would be desirable, that of liquids bad or not wetted. With metallic or me metal-containing surfaces can avoid corrosion sion desired or required, for example at me metallic body parts of vehicles. Even textiles can be treated with a water-repellent treatment, for wetting and finally getting wet from the company prevent tissue or tissue. For other items can be a wetting of the surface for technical reasons to be disadvantageous. For example, with printheads of inks beam recording devices is the wetting behavior of these Printheads with the ink of great importance for the achieved print quality.

Bei den Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren werden zum Beispiel Zeichen auf einem Aufzeichnungsträger dadurch dargestellt, daß einzelne Tintentröpfchen aus den Düsen eines Schreib- oder Druckkopfes, der Bestandteil einer Tintendruckeinrichtung ist, ausgestoßen werden. Durch Abstimmung zwischen dem Ausstoß von Einzeltröpfchen und der Relativbewegung zwischen dem Aufzeich nungsträger und dem Schreibkopf können Zeichen und/oder gra phische Muster auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt werden. Die Qualität der Aufzeichnung hängt in hohem Maße von der Gleich mäßigkeit des Tröpfchenausstoßes ab. Die einzelnen Tröpfchen müssen eine definierte Größe besitzen und mit jeweils gleicher Geschwindigkeit die Düse des Schreibkopfes verlassen. Gerade für die Größe der Tintentröpfchen ist das Benetzungsverhalten der mit der Tinte in Kontakt stehenden Bereiche des Schreib kopfes von großer Bedeutung. Die zu den Düsen des Schreib kopfes führenden Tintenkanäle müssen gut von der Tinte benetz bar sein, nicht aber die Bereiche außerhalb der Düsenöffnung. Eine gut benetzende Oberfläche um eine solche Düse herum er höht die Gefahr, daß Tinte aus der Düse herausläuft und einen zu großen Tropfen bildet. Im Extremfall könnte sich dieser Tropfen sogar über mehrere Düsenöffnungen erstrecken und somit das gezielte Abschleudern eines Einzeltropfens verhindern. Außerdem ist die Haftung eines solchen Tropfens an der Mün dungsplatte des Schreibkopfes um die Düse herum erhöht. Dies führt zu unterschiedlichen Tropfengrößen und zu unterschied lichen Tropfenausstoßgeschwindigkeiten und somit auch zu einer Verschlechterung der Druckqualität.For example, in the ink jet recording method Character represented on a record carrier in that individual ink droplets from the nozzles of a writing or Printhead, which is part of an ink printing device, be expelled. By reconciling the output of Single droplets and the relative movement between the record Carrier and the printhead can characters and / or gra phic patterns are generated on the record carrier. The Quality of the record largely depends on the equality moderate droplet discharge. The individual droplets must have a defined size and the same size Speed out of the nozzle of the print head. Just for the size of the ink droplets is the wetting behavior the areas of the writing that are in contact with the ink head of great importance. The one to the nozzle of the writing Head-leading ink channels must be well wetted by the ink be bar, but not the areas outside the nozzle opening. A good wetting surface around such a nozzle increases the risk of ink spilling out of the nozzle and forms too large drops. In extreme cases, this could Drops even extend over several nozzle openings and thus prevent the targeted spinning off of a single drop. In addition, the liability of such a drop on the coin extension plate of the print head around the nozzle. This leads to different drop sizes and difference drop ejection speeds and thus also to a Print quality deterioration.

in der US-PS 37 47 120 wird vorgeschlagen, die Schreibköpfe mit einem Silikonöl zu behandeln, um eine ausreichend hydro phobe Oberfläche am Schreibkopf zu erzielen.US Pat. No. 3,747,120 proposes the print heads Treat with a silicone oil to ensure adequate hydro to achieve a phobic surface on the print head.

In der DE-OS 30 47 835 ist ein fluorhaltiges Hydrophierungs mittel beschrieben. Als Wirkstoff enthält dieses Mittel ein Silan mit einem perfluorierten organischen Rest.In DE-OS 30 47 835 is a fluorine-containing hydrophilization medium described. This agent contains as active ingredient Silane with a perfluorinated organic residue.

Nachteilig an diesen bekannten Hydrophobierungsmitteln ist je doch das schlechte Haftvermögen auf den Materialien, aus denen die Düsenöffnung gebildet wird (Glas, Keramik oder Metall). So wird das Silikonöl mit zunehmender Betriebsdauer durch die Tinte weggewaschen. Als weiterer Nachteil ist zu nennen, daß dieses gegen Tinte mit wäßrigen Lösungsmitteln anfänglich gut wirksame Behandlungsmittel gegen Tinten mit organischen Lösungs mitteln mit der Zeit eine deutliche Verschlechterung der Ab stoßungskräfte zeigt. Durch fluorhaltige Behandlungsmittel wird die Tinte zwar besser abgestoßen, jedoch ist die Wirkung nur begrenzt haltbar.One disadvantage of these known water repellents is ever but the poor adherence to the materials from which the nozzle opening is formed (glass, ceramic or metal). So the silicone oil is replaced by the Ink washed away. Another disadvantage is that initially good against ink with aqueous solvents effective treatment agent against inks with organic solutions averaged a significant deterioration in Ab over time shows impact forces. Through fluorine-containing treatment agents the ink is repelled better, but the effect is has a limited shelf life.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hydropho bierungsmittel zur Oberflächenbehandlung von Tintenstrahl schreibköpfen anzugeben, welches sowohl gegen wäßrige als auch gegen nicht-wäßrige Tinten ein hohes und gleichzeitig dauer haftes Abstoßungsvermögen zeigt.The object of the present invention is therefore a hydropho agent for surface treatment of inkjet Specify writing heads, which both against watery and against non-aqueous inks a high and permanent shows strong repulsive power.

Diese Aufgabe wird durch ein Hydrophobierungsmittel der ein gangs genannten Art gelöst, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß es zumindest eine Verbindung der all gemeinen Formel I enthält,This task is accomplished by a water repellent solved type mentioned, which according to the invention thereby is characterized in that there is at least a connection of all contains general formula I,

(R-CH₂CH₂-)_n SiX_oA_p (I)(R-CH₂CH₂-) _n SiX _o A _p (I)

wobei R einen zumindest teilweise fluorierten Alkyl- oder Arylrest darstellt,
X für Halogen oder Pseudohalogen steht oder eine Hydroxyl-, eine Amino- oder eine hydrolisierbare Alkoxygruppe bedeutet,
A einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen darstellt, und
die Indices n, o und p in der Summe 4 ergeben, wobei n und o unabhängig jeweils 1, 2 oder 3 sind und p für 0, 1 oder 2 steht.where R represents an at least partially fluorinated alkyl or aryl radical,
X represents halogen or pseudohalogen or denotes a hydroxyl, an amino or a hydrolyzable alkoxy group,
A represents an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, and
the indices n, o and p total 4, where n and o are each independently 1, 2 or 3 and p is 0, 1 or 2.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Hydrophobierung einer Oberfläche sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention and a method for A surface is made hydrophobic to the subclaims remove.

Durch Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Hydrophobierungs mittel können auf den verschiedensten Oberflächen hydrophobe Schichten erzeugt werden, die sowohl gegen wäßrige als auch organische Lösungsmittel gut abstoßend wirken bzw. von diesen Lösungsmitteln schlecht oder gar nicht benetzt werden. Dies gilt insbesondere für die Oberflächen von Tintenstrahlaufzeich nungsköpfen im Mündungsbereich der Düsen. Dort besteht die Oberfläche des Aufzeichnungskopfes aus verschiedenen Materia lien, die sich aus der Dünnschichtbauweise des Druckkopfes bzw. Aufzeichnungskopfes ergeben. Diese Materialien sind bei spielsweise Metall, Silizium, Siliziumoxid, Photolack (zum Beispiel Acrylat) oder Glas und geben somit einen repräsen tativen Querschnitt über die mit dem erfindungsgemäßen Hydro phobierungsmittel behandelbaren Oberflächen.By treatment with the hydrophobization according to the invention agents can be hydrophobic on a wide variety of surfaces Layers are generated, both against aqueous and organic solvents have a good repellent effect or from them Solvents are poorly wetted or not at all. This applies particularly to the surfaces of ink jet recordings heads in the mouth area of the nozzles. There is the Surface of the recording head made of different materials lien, which results from the thin-film construction of the printhead or recording head. These materials are included for example metal, silicon, silicon oxide, photoresist (for Example acrylate) or glass and thus give a representative tative cross section on the Hydro with the invention Surfactant-treatable surfaces.

Als Maß für die ausgezeichnete hydrophobierende Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungen kann der Benetzungswinkel die nen. Dieser bezeichnet den Winkel, den ein Flüssigkeitstropfen im Kontakt zu einer Oberfläche ausbildet. Je abstoßender die Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche, bzw. dem Material der Oberfläche sind, um so größer ist der Benetzungswinkel. Für die erfindungsgemäßen Verbindungen wird bei den beschriebenen Oberflächen jeweils ein Benetzungswinkel von 90° und größer gemessen. Damit wird der von bekannten Hydrophobierungsmitteln erreichte Wert deutlich übertroffen.As a measure of the excellent hydrophobic effect of Compounds according to the invention, the wetting angle nen. This denotes the angle that a drop of liquid has in contact with a surface. The more repulsive the Interactions between the liquid and the surface, or the material of the surface, the larger the Wetting angle. For the compounds of the invention a wetting angle for each of the surfaces described measured from 90 ° and larger. So that of known Hydrophobing agents reached value significantly exceeded.

Die Beständigkeit der hydrophobierenden Wirkung einer mit dem erfindungsgemäßen Mittel behandelten Oberfläche ergibt sich aus Langzeitversuchen. In einem Test werden mit dem erfindungs gemäßen Mittel behandelte Aufzeichnungsköpfe vier Wochen bei 50°C in einer Tinte gelagert, die neben 80 Prozent Wasser noch weitere organische Lösungsmittel, Farbstoff und Zusätze ent hält. Danach wird erneut der Benetzungswinkel bestimmt. Bei allen erfindungsgemäßen Verbindungen wird nur eine Absenkung dieses Winkels um maximal 10° beobachtet. Dies zeigt die aus gezeichnete Beständigkeit der hydrophoben Wirkung bzw. die ausgezeichnete Haftung des Mittels auf den behandelten Ober flächen. Diese Wirkung ist auf die vier Protonen der Ethylen gruppe zurückzuführen, mit der der fluorhaltige Rest R an das Siliziumatom angebunden ist. Dies ist auch einer der wesent lichen Unterschiede der erfindungsgemäßen Verbindungen zu den zum Beispiel aus der DE-OS 30 47 835 bekannten Silanen, die durchwegs einen perfluorierten Rest an Silizium tragen. Ver gleichsversuche haben für diese bekannten Hydrophobierungsmit tel eine deutlich schlechtere Haftung bzw. eine schlechter Haltbarkeit der hydrophoben Wirkung einer damit behandelten Oberfläche gegenüber dem erfindungsgemäßen Hydrophobierungs mittel erwiesen. Auch haben diese Versuche gezeigt, daß der Benetzungswinkel der bekannten Hydrophobierungsmittel gegen über organischen Lösungsmitteln maximal 65° erreicht und damit deutlich unter dem Wert für die erfindungsgemäßen Tinten (min destens 90°) liegt.The durability of the water repellent effect with the Surface treated according to the invention results from long-term experiments. In a test with the fiction appropriately treated recording heads for four weeks 50 ° C stored in an ink, which in addition to 80 percent water ent organic solvents, dye and additives holds. Then the wetting angle is determined again. At all compounds according to the invention will only lower this angle observed by a maximum of 10 °. This shows off drawn resistance of the hydrophobic effect or excellent adhesion of the agent to the treated upper surfaces. This effect is on the four protons of ethylene group with which the fluorine-containing radical R is attached to the Silicon atom is attached. This is also one of the essential ones Lichen differences of the compounds of the invention to the for example from DE-OS 30 47 835 known silanes, the consistently carry a perfluorinated residue of silicon. Ver same tests for these known hydrophobization with a significantly poorer liability or worse Durability of the hydrophobic effect of a treated with it Surface compared to the hydrophobization according to the invention proven medium. These experiments have also shown that the Wetting angle of the known water repellents against reached a maximum of 65 ° above organic solvents and thus well below the value for the inks according to the invention (min at least 90 °).

Weitere vorteilhafte Wirkungen werden erzielt, wenn in der all gemeinen Strukturformel für das erfindungsgemäße Hydrophobie rungsmittel der Index o den Wert 2 oder 3 annimmt. Die dadurch ausgedrückte Anzahl der an das Silizium gebundenen Reste X ent spricht gleichzeitig der Anzahl der Bindungsstellen, mit denen das Hydrophobierungsmittel über das Siliziumatom an eine Ober fläche, bzw. an das Material der Oberfläche angebunden werden kann. Die Gruppe X trägt nämlich ein substituierbares Fragment (zum Beispiel das Proton im Falle einer Hydroxylgruppe) oder stellt selbst eine Abgangsgruppe für eine Substitutionsreak tion dar (zum Beispiel Halogenatom). Daher tritt bei zwei oder drei pro Molekül vorhandenen Resten X eine "Vernetzung" der Oberfläche durch das Hydrophobierungsmittel auf, da jedes Mole kül dann zwei oder drei Bindungen zur Oberfläche bzw. zum Ma terial der Oberflächen eingehen kann. Eine mehrfach an die Oberfläche gebundene Gruppe weist dementsprechend auch eine bessere Haftung an der Oberfläche auf, ist somit einem Hydro lyseangriff weniger zugänglich und zeigt daher auch zeitlich gesehen eine bessere Haftung.Further advantageous effects are achieved if in all general structural formula for the hydrophobicity according to the invention the index o assumes the value 2 or 3. The result expressed number of residues X ent bound to the silicon speaks at the same time the number of binding sites with which the hydrophobizing agent via the silicon atom to a surface surface, or be connected to the material of the surface can. The group X namely carries a substitutable fragment (for example the proton in the case of a hydroxyl group) or provides a leaving group for a substitution freak tion (for example halogen atom). Therefore occurs at two or three residues X per molecule represent a "crosslinking" of the Surface due to the hydrophobizing agent, since each mole then cool two or three bonds to the surface or to the dimension material of the surfaces can enter. One multiple to the Accordingly, the surface-bound group also has one better adhesion to the surface is therefore a hydro lysis attack less accessible and therefore shows time seen better adhesion.

Besondere Vorteile werden mit Verbindungen erzielt, bei denen der oder die Reste X Chloratome sind. Die dann vorliegenden chlorierten Silane weisen im allgemeinen eine hohe Flüchtig keit bzw. bereits bei Raumtemperatur einen hohen Dampfdruck auf. Dies ist insbesondere für die ebenfalls erfindungsgemäße Behandlung einer Oberfläche mit dem erfindungsgemäßen Silan von Vorteil. Die Behandlung kann dann bereits bei Raumtempe ratur in der Gasphase vorgenommen werden. Durch chemische Reaktion mit der Oberfläche wird bereits unter diesen Bedin gungen und ohne weitere Nachbehandlungen eine hydrophobe Schicht erzeugt. Zur Verkürzung des Verfahrens kann jedoch auch eine thermische Nachbehandlung erfolgen.Particular advantages are achieved with connections in which the radical (s) X are chlorine atoms. The then present chlorinated silanes are generally highly volatile a high vapor pressure even at room temperature on. This is in particular for the likewise according to the invention Treatment of a surface with the silane according to the invention advantageous. The treatment can then take place at room temperature temperature in the gas phase. Through chemical Reaction with the surface is already under these conditions conditions and without further after-treatments a hydrophobic Layer created. However, the procedure can be shortened thermal aftertreatment also takes place.

Für die hydrophobe Wirkung des Hydrophobierungsmittels ist im wesentlichen der fluorierte Rest R verantwortlich. Vorteilhaf terweise ist dieser perfluoriert und stellt zum Beispiel eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen dar. Das Maß der hydrophoben Wirkung ist dabei ab einer gewissen Kettenlän ge kaum mehr vom Rest R bzw. von der Anzahl der darin enthal tenen Fluoratome abhängig. Bereits mit einer Trifluormethyl gruppe werden aber schon gute hydrophobe Wirkungen erzielt. For the hydrophobic effect of the hydrophobizing agent essentially the fluorinated radical R is responsible. Advantageous This is usually perfluorinated and, for example, represents one Alkyl or cycloalkyl group with 1 to 6 carbon atoms. The measure the hydrophobic effect is above a certain chain length scarcely anymore from the remainder R or from the number contained therein dependent fluorine atoms. Already with a trifluoromethyl group, however, good hydrophobic effects are already achieved.

Weiterhin können am Siliziumatom eine oder zwei Gruppen A vor handen sein. Diese stellen Alkylgruppen, vorzugsweise Methyl gruppen dar. Sie haben auf die hydrophobe Wirkung des Silans kaum Einfluß, können jedoch zur Abrundung der übrigen Eigen schaften des Hydrophobierungsmittels erforderlich sein und kön nen zum Beispiel den Dampfdruck erhöhen oder die Reaktivität gezielt beeinflussen.Furthermore, one or two groups A can be present on the silicon atom be there. These represent alkyl groups, preferably methyl groups. They have on the hydrophobic effect of the silane hardly any influence, but can round off the rest of the property Shafts of the hydrophobizing agent may be necessary and For example, increase the vapor pressure or reactivity influence specifically.

Im ebenfalls erfindungsgemäßen Verfahren zur Hydrophobierung einer Oberfläche muß diese mit einer Verbindung der bereits angegebenen allgemeinen Formel I behandelt werden. Da das Hy drophobierungsmittel bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit ist, kann die Behandlung durch Tauchen, Besprühen oder Bedampfen der zur behandelnden Oberfläche erfolgen. Prinzipiell sind dazu keine weiteren Maßnahmen erforderlich, doch kann die Be handlung zur Beschleunigung bei Temperaturen bis ca. 80° vor genommen werden. Eine weitere Verkürzung des Verfahrens zur Hydrophobierung kann wie bereits erwähnt durch eine thermische Nachbehandlung erzielt werden. Auf die hydrophoben Eigenschaf ten und die Beständigkeit der hydrophoben Wirkung auf den mei sten Oberflächen hat dies jedoch keinen signifikanten Ein fluß.In the method according to the invention for hydrophobization as well a surface must be connected to the already specified general formula I are treated. Since the hy is a liquid at room temperature can be treated by dipping, spraying or steaming the surface to be treated. Are principally no further measures are required, but the Be action for acceleration at temperatures up to approx. 80 ° be taken. A further shortening of the procedure for As already mentioned, water repellency can be achieved by thermal Post-treatment can be achieved. On the hydrophobic property ten and the durability of the hydrophobic effect on most Most surfaces, however, have no significant on flow.

Technische Vorteile bringt eine Behandlung einer Oberfläche mit dem Hydrophobierungsmittel in der Gasphase bei Temperatu ren bis 80°C. Insbesondere bei den Tintenstrahlaufzeichnungs köpfen ist dies von Vorteil, da durch die Behandlung ledig lich der Bereich der Düsenöffnungen hydrophob gemacht werden darf, und nicht die Tintenkanäle, die ins Innere des Aufzeich nungskopfes führen. Aufgrund des geringen Querschnitts der Tintenkanäle (zum Beispiel 30 bis 50 µm) im Vergleich zur übri gen Oberfläche des Aufzeichnungskopfes im Mündungsbereich der Düsen, die am Ende der Tintenkanäle sitzen, und der kurzen Ex positionszeiten tritt überwiegend nur der gut zugängliche weil ebene Teil des Aufzeichnungskopfes mit der Dampfphase in Kon takt und wird mit dem Hydrophobierungsmittel "belegt". Da ja gerade die Tintenkanäle vom Hydrophobierungsmittel frei blei ben sollen, zeichnet sich die Gas- bzw. Dampfphasenbehandlung gegenüber einer Tauchbehandlung vorteilhaft aus. Bei letzterer ist ein Verschluß der Tintenkanäle erforderlich, der zum Bei spiel durch Einfüllen von Quecksilber, Wasser und anderen flüssigen Medien erreicht werden kann. Beim Tauchen würden sonst die Kapillarkräfte der Tintenkanäle ein Eindringen des Hydrophobierungsmittels in diese zur Folge haben, was in der Gasphase nicht zu befürchten ist.Treating a surface brings technical advantages with the hydrophobizing agent in the gas phase at temperatu ren up to 80 ° C. Especially in ink jet recording decapitation is an advantage because the treatment is single Lich the area of the nozzle openings are made hydrophobic allowed, and not the ink channels that go inside the record lead head. Due to the small cross section of the Ink channels (for example 30 to 50 µm) compared to the rest surface of the recording head in the mouth area of the Nozzles located at the end of the ink channels and the short ex Position times mostly occur only because they are easily accessible flat part of the recording head with the vapor phase in Kon clocks and is "coated" with the hydrophobizing agent. Here yes especially the ink channels remain free of the water repellent gas or vapor phase treatment compared to an immersion treatment. With the latter a closure of the ink channels is required, which play by filling in mercury, water and others liquid media can be achieved. When diving otherwise the capillary forces of the ink channels penetrate the Hydrophobing agent in this result in what in the Gas phase is not to be feared.

Die Behandlungsdauer beträgt 0,5 bis 10 Minuten und kann wie bereits erwähnt durch eine thermische Nachbehandlung bzw. durch Erhöhung der Temperatur während der Behandlung verkürzt werden, was aber prinzipiell nicht erforderlich ist.The duration of treatment is 0.5 to 10 minutes and can be as already mentioned by a thermal aftertreatment or shortened by increasing the temperature during treatment become, which is in principle not necessary.

Durch die Behandlung werden die Oberflächen derart hydrophob, daß sich bei Kontakt der Oberflächen mit wäßrigen oder organi schen Lösungsmitteln ein Benetzungswinkel von 90° und mehr ausbildet. Wiederum auf den Tintenstrahlaufzeichnungskopf be zogen bedeutet dies, daß sich im Aufzeichnungsbetrieb (Drucken bzw. Schreiben) der Tintentropfen unmittelbar über dem Tinten kanal bzw. der Düse des Tintenkanals bildet und nicht die der Düse benachbarte Oberfläche im Mündungsbereich benetzt. Ein solcher Tropfen besitzt demzufolge eine genau definierte Größe, die lediglich von den übrigen einstellbaren Parametern der Tinte abhängig ist (zum Beispiel Viskosität und Temperatur). Ein Tintentropfen solch definierter Größe kann exakt reprodu zierbar auf einen Aufzeichnungsträger, zum Beispiel Papier, abgeschleudert werden und ergibt so ein sauberes und exaktes Schriftbild. Bei gleicher Tropfengröße kann auch stets die gleiche Tröpfchenflugbahn hin zum Aufzeichnungsträger einge halten werden, so daß dort ein reproduzierbarer Bildpunkt ent steht.The treatment makes the surfaces so hydrophobic that on contact of the surfaces with aqueous or organic solvents, a wetting angle of 90 ° and more trains. Again on the ink jet recording head this means that in the recording mode (printing or writing) the ink drops immediately above the inks channel or the nozzle of the ink channel and not that of Nozzle adjacent surface in the mouth area wetted. A such drops therefore have a precisely defined size, which are only different from the other adjustable parameters of the Ink is dependent (for example viscosity and temperature). An ink drop of such a defined size can be reproduced exactly can be placed on a record carrier, for example paper, are thrown out, resulting in a clean and precise Typeface. With the same drop size, the can always same droplet trajectory inserted towards the record carrier are kept, so that there is a reproducible pixel ent stands.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels und der dazugehörigen zwei Figuren näher erläutert. Da bei zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an embodiment game and the associated two figures explained in more detail. There at shows

die Fig. 1 einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf in schemati scher Darstellung und Fig. 1 shows an ink jet recording head in schematic representation and

die Fig. 2 einen ebenfalls schematischen Querschnitt durch den Tintenkanal eines Aufzeichnungskopfes. Fig. 2 is an also schematic cross section through the ink passage of a recording head.

Fig. 1: Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann zum Beispiel in Dünnschichtbauweise hergestellt werden. Ein solcher Aufbau ist schematisch in der Figur dargestellt. Auf einem Metall plättchen 1, zum Beispiel aus Aluminium, ist als Substrat 2 ein Siliziumwafer aufgeklebt. Darüber befinden sich als Isola tions- und Abdeckschichten zwei Siliziumdioxidschichten 3 und 4, zwischen denen nicht dargestellte elektrische Leitungen und Widerstandsheizelemente eingebettet sind, die beim Betrieb eines solchen Aufzeichnungskopfes den Ausstoß der Tintentröpf chen bewirken und steuern. Die eigentlichen Tintenkanäle 6 sind zum Beispiel in einer Photolackschicht realisiert. In einem Ausführungsbeispiel bestehen die Seitenwände 5 der Tin tenkanäle 6 aus einem Acrylatharz. Die obere Begrenzung der Tintenkanäle 6 bildet eine über eine Acrylatschicht 7 aufge klebte Glasplatte 8. Fig. 1: An ink jet recording head can be made, for example, in a thin film construction. Such a structure is shown schematically in the figure. On a metal plate 1 , for example made of aluminum, a silicon wafer is glued on as the substrate 2 . Above there are two silicon dioxide layers 3 and 4 , between which electrical lines and resistance heating elements (not shown) are embedded, which cause and control the ejection of the ink droplets during the operation of such a recording head. The actual ink channels 6 are implemented, for example, in a photoresist layer. In one embodiment, the side walls 5 of the tin channels 6 are made of an acrylic resin. The upper boundary of the ink channels 6 forms a glass plate 8 glued on via an acrylate layer 7 .

Ein solcher Aufzeichnungskopf wird nun in einer geschlossenen Kammer mit dem erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel be dampft. Dazu wird beispielsweise eine bestimmte Menge von Tri decafluoroctyl-trichlorsilan in trockener Atmosphäre (kein Wasser, bzw. Wasserdampf) leicht erwärmt. Nach fünf Minuten wird der Aufzeichnungskopf aus der Kammer herausgenommen und in einem geeigneten Ofen bei zum Beispiel 80°C für weitere fünf Minuten nachbehandelt. Die Oberfläche des Aufzeichnungs kopfes ist nun mit einer dünnen Schicht des Hydrophobierungs mittels versehen, wobei dessen einzelne Moleküle durch chemi sche Reaktion an die verschiedenen Materialien der Oberfläche des Aufzeichnungskopfes angebunden und zum Teil miteinander vernetzt sind. Die Seitenfläche des zum Beispiel plättchenför migen Aufzeichnungskopfes, bei der eine hydrophobe Wirkung er wünscht ist, ist die Fläche, in die die Tintenkanäle 6 münden und die durch die in der Fig. 1 dargestellten Koordinaten achsen a und b aufgespannt wird.Such a recording head is now steamed in a closed chamber with the hydrophobicizing agent according to the invention. For this purpose, for example, a certain amount of tri-decafluorooctyl-trichlorosilane is slightly warmed in a dry atmosphere (no water or water vapor). After five minutes, the recording head is removed from the chamber and post-treated in a suitable oven at, for example, 80 ° C. for a further five minutes. The surface of the recording head is now provided with a thin layer of the hydrophobizing agent, the individual molecules of which are bound by chemical reaction to the various materials of the surface of the recording head and partially crosslinked with one another. The side surface of the, for example, platelet-shaped recording head, in which a hydrophobic effect is desired, is the surface into which the ink channels 6 open and which are spanned by the axes a and b shown in FIG. 1.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen sol chen Tintenkanal während des Druckbetriebs und stellt die Situation kurz vor dem Abschleudern eines Tintentröpfchens dar. Über den Tintenkanal 10 wird eine zum Beispiel 80 Prozent Wasser (neben Farbstoff, weiteren organischen Lösungsmitteln und Zusätzen) enthaltende Tinte an die Oberfläche 12 (a, b) des Aufzeichnungskopfes geführt. Durch die erfindungsgemäße Behandlung ist die Oberfläche 12 in dem der Düse des Tintenka nals 10 benachbarten Bereich derart hydrophob, daß sich das Tintentröpfchen 11 ausschließlich über dem Tintenkanal 10 aus bildet. Mit der Oberfläche 12 bildet der Tropfen 11 einen Win kel 13, der dem Gegenwinkel des sogenannten Benetzungswinkels entspricht. Klar zu erkennen ist, daß der Winkel 13 kleiner als 90° und der Benetzungswinkel somit um den gleichen Betrag größer als 90° ist. Dies verdeutlicht die ausgezeichneten hy drophoben Eigenschaften der behandelten Oberfläche 12, die aus den zum Schichtaufbau verwendeten Materialien des Aufzeich nungskopfes besteht. Somit ist ein sicheres, gleichmäßiges und daher reproduzierbares Abschleudern des Tintentröpfchens 11 während des Aufzeichnungsvorganges gewährleistet. Dies ge schieht zum Beispiel durch eine plötzliche Volumenvergrößerung der Tinte in dem Tintenkanal 10, die wiederum durch das Ver dampfen einer geringen Menge des Tintenlösungsmittels erzeugt wird. Fig. 2 shows a schematic cross section through a sol chen ink channel during the printing operation and represents the situation just before the centrifuging of an ink droplet. Across the ink channel 10, a for example, 80 percent of water (in addition to dye, other organic solvents and additives) ink containing to the surface 12 (a, b) of the recording head. Due to the treatment according to the invention, the surface 12 in the region adjacent to the nozzle of the ink channel 10 is so hydrophobic that the ink droplet 11 forms exclusively over the ink channel 10 . With the surface 12 of the drop 11 forms a win angle 13 , which corresponds to the opposite angle of the so-called wetting angle. It can be clearly seen that the angle 13 is less than 90 ° and the wetting angle is therefore greater than 90 ° by the same amount. This illustrates the excellent hydrophobic properties of the treated surface 12 , which consists of the materials used for the layer structure of the recording head. This ensures a safe, uniform and therefore reproducible throwing off of the ink droplet 11 during the recording process. This happens, for example, by a sudden increase in the volume of the ink in the ink channel 10 , which in turn is generated by the evaporation of a small amount of the ink solvent.

Obwohl das erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel und das Ver fahren zu dessen Verwendung für Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe besondere Vorteile erbringt, so ist die Erfindung doch nicht auf diese beschränkt, da beliebige Oberflächen mit Hilfe des Hydrophobierungsmittels behandelt werden können.Although the waterproofing agent according to the invention and Ver continue to use it for ink jet recording heads brings particular advantages, the invention is not limited to these, since any surface can be Water repellant can be treated.

Claims

1. Water repellant for surface treatment, in particular of ink-jet printheads, characterized in that the water repellant contains at least one compound of general formula I, (R-CH₂CH₂-) _n SiX _o A _p (I) where R is an at least partially fluorinated alkyl or Aryl rest represents
X represents halogen or pseudohalogen or represents a hydroxyl, an amino or a hydrolyzable alkoxy group,
A represents an alkyl radical with 1 to 6 carbon atoms,
the indices n, o and p total 4, where n and o are each independently 1, 2 or 3 and p stands for 0, 1 or 2.

2. Water repellent according to claim 1, characterized characterized in that the compound I at least contains two radicals X.

3. Water repellent according to claim 1 or 2, there characterized in that the radicals X in of the compound I mean chlorine.

4. Water repellent according to one of claims 1 to 3, characterized in that the remainder R in compound I is perfluorinated.

5. Water repellent according to at least one of the claims 1 to 4, characterized in that the radical or radicals R in the compound I alkyl- or cycloal are kylreste with 1 to 6 carbon atoms.

6. Water repellent according to at least one of the claims 1 to 5, characterized in that the compound I as residue A ent at least one methyl group holds.

7. A method for hydrophobicizing a surface, in which this surface is treated with at least one compound of the general formula I (R-CH₂CH₂-) _n SiX _o A _p (I) where R is an at least partially fluorinated alkyl or aryl radical ,
X represents halogen or pseudohalogen or represents a hydroxyl, an amino or a hydrolyzable alkoxy group, while
the indices n, o and p total 4, n and o are 1, 2 or 3 and p is 0, 1 or 2.

8. The method according to claim 7, characterized records that the treatment by immersion, spraying or steaming the surface.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized ge indicates that the treatment of the surface is carried out in the gas phase, the temperature being 80 ° C does not exceed.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized characterized that treatment in the gas phase with a sufficiently volatile Ver binding is carried out.

11. The method according to any one of claims 7 to 10, there characterized in that after the treatment development of the surface with the compound I a thermal after treatment is carried out.

12. The method according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that the treatment treatment is carried out in the gas phase and the treatment duration is 0.5 to 10 minutes.

13. The method according to at least one of claims 7 to 12, characterized in that by the Treatment such a hydrophobic surface is generated that Water or water-containing liquid droplets at Kon clocks with this surface a wetting angle of more than Have 90 °.

14. The method according to at least one of claims 7 to 13, characterized in that by the Treatment of the mouth plates by ink jet recording heads are made hydrophobic.