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Diese
Erfindung betrifft polymere Bindemittel, die zur Verwendung in Tintenstrahlertinten
geeignet sind. Insbesondere betrifft diese Erfindung polymere Bindemittel,
die durch Polymerisieren eines Monomergemischs gebildet werden,
das ein polymerisierbares grenzflächenaktives Monomer umfasst.
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Bestimmte
Tintenstrahlertinten umfassen ein flüssiges Medium, ein Färbemittel,
wie z.B. ein Pigment oder einen Farbstoff, und ein Bindemittel oder
Harz zur Unterstützung
bei der Dispergierung des Pigments in dem Medium und zum Fixieren
des Färbemittels
auf der Oberfläche
des Druckerzeugnisses. Zur Erzeugung einer dauerbeständigeren
Druckerzeugnisqualität,
insbesondere im Hinblick auf die Farbechtheit und die Wasser- und
Abriebbeständigkeit
der Drucktinte, bestand ein Interesse an der Herstellung von Tintenstrahlertinten, bei
denen das Färbemittel
anstelle eines wasserlöslichen
Farbstoffs ein unlösliches
Pigment ist. Der wasserlösliche
Farbstoff wird im Allgemeinen in einem gewissen Maß durch
das Papier oder ein anderes Druckmedium absorbiert, bietet jedoch
aufgrund seiner inhärenten
Wasserlöslichkeit
keine gute Wasserfestigkeit. Tinten auf Pigmentbasis werden im Allgemeinen
auf der Oberfläche
des Druckerzeugnismediums abgeschieden, wodurch sie bezüglich einer
Entfernung durch Wasser oder durch Abrieb empfindlich sind. Als
Ergebnis der physikalischen Eigenschaften von Pigmenten neigt eine
Tintenzusammensetzung auf Pigmentbasis zu einer geringen Nassabriebbeständigkeit
und einer geringen Textmarkerbeständigkeit.
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Der
Begriff „Nassabrieb", der hier verwendet
wird, steht für
das Ausüben
eines Abriebdrucks auf das bedruckte Substrat mit einem angefeuchteten
Gesichtspapiertuch und das Messen von jedwedem dadurch erzeugten
Verschmieren. Der Nassabrieb unterscheidet sich von der Wasserfestigkeit,
da ein Abrieb eingesetzt wird. Der Begriff „Textmarkerbeständigkeit", der hier verwendet
wird, steht für
das Ausüben
eines Abriebdrucks auf ein bedrucktes Substrat mit einem käuflichen
Textmarker und das Messen von jedwedem dadurch erzeugten Verschmieren.
Ein Beispiel für
einen solchen Marker sind Textmarker von Sanford Corp. der Marke „Major Accent". Der Begriff „Druckqualität", der hier verwendet
wird, steht für
eine kumulative Bewertung der Gesamtleistung einer Tintenstrahlertinte,
die durch das Aussehen einer gedruckten Seite aus einer Kombination
von Text und Graphiken gemessen wird, einschließlich der Kantenschärfe, des
Ausblutens, des Auslaufens, der optischen Dichte, der Nassabriebbeständigkeit,
der Textmarkerbeständigkeit
und des Druckvermögens.
Der Begriff „Druckvermögen", der hier verwendet
wird, steht für
eine kumulative Bewertung der Drucker leistung, einschließlich des
Aussehens und der Einheitlichkeit des Druckerzeugnisses, der Seite-für-Seite-Lebensdauer der
Qualität
und der Einheitlichkeit des Druckerzeugnises, Düsenausfällen, Druckkopfwartungsproblemen
und des Vermögens,
das Drucken zu stoppen und wieder zu starten.
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Polymere
Bindemittel wurden Tintenstrahlertintenzusammensetzungen zugesetzt,
um die Dauerbeständigkeit
zu verbessern, die Druckqualität
zu verbessern und das Ausbluten und Auslaufen von Farbe zu vermindern.
Das Einbeziehen solcher Bindemittel kann jedoch zu verstärkten Druckkopfwartungsproblemen, einschließlich einem
Verstopfen der Düsen
und einer Kogation, d.h. der Bildung eines Films auf der oder um die
Heizeinrichtung, führen.
Polymere können
auch zur Bildung von Filmen auf der Düsenplatte neigen. Der Zusatz
von Polymeren zu Tintenstrahlertintenzusammensetzungen kann auch
eine verminderte Pigmentdispersionsstabilität und eine Störung mit
einer Blasenbildung verursachen.
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EP-A-0
869 160 beschreibt eine Tintenstrahlertintenformulierung mit einem
Färbemittel,
einem Vehikel bzw. Träger
und einer Harzemulsion, die ionische Carboxylgruppen auf der Oberfläche von
Harzemulsionsteilchen enthält,
um eine Dissoziation des Färbemittels
und der Harzteilchen zu verursachen. Das Harz weist 1 bis 40 Gew.-% „Carbonsäuregruppen" und eine Tg von
0 bis 120°C
auf. Als Beispiele angegebene Ausführungsformen des Harzes umfassen
Copolymere von Butylacrylat, Methylmethacrylat und (Meth)acrylsäure, mit 3
bis 20 Gew.-% Säure,
einer Tg von 53 bis 95°C
und einer Teilchengröße von 63
bis 235 nm, wobei hohe Tg-Werte und geringe Teilchengrößen eingesetzt
werden.
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EP-A-0
747 456 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung einer Beschichtungszusammensetzung auf
Wasserbasis, wie z.B. eines Anstrichmittels, mit verbessertem Farbaufbringvermögen. Die
Beschichtungszusammensetzung enthält ein emulsionspolymerisiertes
Additionspolymer, das aus einem Gemisch aus Monomeren ausgebildet
ist, das ein polymerisierbares grenzflächenaktives Monomer umfasst.
Es gibt keine Beschreibung der Verwendung des Additionspolymers
in einer Tinte.
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JP-A-11012512
beschreibt eine Tintenstrahlertinte mit verbesserter Wasserbeständigkeit,
bei der ein Pigment innerhalb eines Emulsionspolymers eingekapselt
ist. Das Emulsionspolymer umfasst 0,1 bis 10 Gewichtsteile eines
grenzflächenaktiven
Mittels, wie z.B. eines reaktiven grenzflächenaktiven Mittels auf Alkylphenoletherbasis.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein polymeres Bindemittel
zur Verwendung mit einem Färbemittel
zur Bildung einer Tintenstrahlertinte bereitzustellen, die bezogen
auf eine Verbesserung einer oder mehrerer Eigenschaft(en), die zur
Festlegung der Druckqualität
verwendet wird bzw. werden, eine verbesserte Druckerzeugnisqualität bereitstellt,
wobei die Verbesserung ohne jedweden signifikanten schädlichen
Effekt auf die anderen Eigenschaften erreicht wird, die zur Festlegung
der Druckqualität
verwendet werden.
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Erfindungsgemäß wird eine
wässrige
Tintenstrahlertinte bereitgestellt, hergestellt durch Zusammenmischen,
-rühren
oder -schütteln
der Bestandteile, wobei die Tinte ein Färbemittel und ein polymeres
Bindemittel umfasst, wobei das polymere Bindemittel ein emulsionspolymerisiertes
Additionscopolymer ist, gebildet aus einem Monomergemisch, umfassend
ethylenisch ungesättigte
Monomere, beinhaltend von mehr als 4 bis 15 Gew.-%, basierend auf
dem Gewicht des Gemisches, mindestens eines ethylenisch ungesättigten
Carbonsäurefunktionellen
Monomers und von 0,05 bis 5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des
Gemisches, mindestens eines polymerisierbaren grenzflächenaktiven
Monomers, umfassend hydrophobe und hydrophile funktionelle Gruppen,
wobei die hydrophile funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare
Gruppe umfasst.
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Überraschenderweise
zeigen erfindungsgemäße Tintenstrahlertinten
bezüglich
Tinten mit einer entsprechenden Zusammensetzung, die jedoch kein
polymerisiertes grenzflächenaktives
Monomer umfassen, eine verbesserte Druckerzeugnisqualität. Darüber hinaus
können
die erfindungsgemäßen Tintenstrahlertinten eine
verbesserte optische Dichte zeigen. Polymerisierbare grenzflächenaktive
Monomere sind bekannt. Es handelt sich dabei um oberflächenaktive
Verbindungen mit einer polymerisierbaren Gruppe, wie z.B. einer
Allyl-, Acryl-, Methacryl- oder Methallylgruppe (die hier auch als
(Meth)acryl und (Meth)allyl bezeichnet werden), die als Emulgator
in einer Emulsionspolymerisation verwendet werden können. Folglich
wirkt das polymerisierbare grenzflächenaktive Mittel sowohl als
grenzflächenaktives
Mittel als auch als Comonomer. Das polymerisierbare grenzflächenaktive
Mittel kann kationisch, anionisch oder nichtionisch sein. Geeignete
polymerisierbare grenzflächenaktive
Monomere, die hydrophobe und hydrophile funktionelle Gruppen umfassen,
wobei die hydrophile funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare
Gruppe umfasst, umfassen z.B. anionische grenzflächenaktive Monomere, wie z.B.
Sulfate, Phosphate, Sulfosuccinat-Halbester und Sulfosuccinat-Diester,
die copolymerisierbare reaktive Gruppen umfassen, und nichtionische
grenzflächenaktive
Monomere. Bevorzugte polymerisierbare grenzflächenaktive Monomere, die hydrophobe
und hydrophile funktionelle Gruppen umfassen, wobei die hydrophile
funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare Gruppe umfasst,
sind aus der Gruppe relevanter Monomere ausgewählt, die aus Allylammonium-C8-C22-alkyl-12EO-phosphat
(beispielsweise als X-2263-26 von Stepan), Allylammonium-C8-C22-alkyl-7EO-phosphat
(beispielsweise als X-2263-27b von Stepan), Allylammonium-C8-C22-alkyl-3EO-phosphat
(bei spielsweise als X-2263-28b von Stepan), Allylammonium-linear-dodecylbenzolsulfonat
(beispielsweise als AU-1 von Stepan), Allylammoniumlaurylsulfat
(beispielsweise als AU-5 von Stepan) und Allylammoniumalkylethersulfat
(beispielsweise als NMS-7 von Stepan) besteht. Geeignete polymerisierbare
grenzflächenaktive
Monomere, die hydrophobe und hydrophile funktionelle Gruppen umfassen,
wobei die hydrophile funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare
Gruppe umfasst, umfassen auch z.B. Acrylatethoxylate, wie sie in
US-A-5162475 beschrieben
sind, Diallylamin-PO/EO-Copolymere (wie sie in US-A-5,478,883 beschrieben
sind) und Maleatderivate (wie sie in US-A-4,246,387 beschrieben
sind).
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Vorzugsweise
umfasst die hydrophile funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare
Gruppe, bei der es sich um ein ethylenisch ungesättigtes Aminkation handelt.
Beispiele für
geeignete ethylenisch ungesättigte
Aminkationen sind die nicht-cyclischen Kationen der Formeln I bis
III, die cyclischen Kationen der Formeln IV bis VIII und das nicht-cyclische
Butadien, Pentadien und Hexadien analog zu den Kationen der Formeln
IV bis VIII:
wobei
n im Bereich von 0 bis 8 liegt, jede der Gruppen R
1,
R
2, R
3, R
5, R
6 und R
7 unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus H, substituiertem oder unsubstituiertem
C
1-C
8-Alkyl und
substituiertem oder unsubstituiertem C
6-C
12-Aryl ausgewählt ist, und jede R
4 unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus H und substituiertem oder unsubstituiertem
C
1-C
8-Alkyl ausgewählt ist.
Mehr bevorzugt umfasst die polymerisierbare Gruppe ein Kation der
Formel I. Beispiele für
bestimmte ethylenisch ungesättigte
Aminkationen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, umfassen die folgenden: 9H-Fluoren-9-amin; 3,4-Dihydropyridin; 1,4-Dihydropyridin;
2,3,4,5-Tetrahydropyridin; 1,2,3,6-Tetrahydropyridin; 3-Pyrrolin; 1,3-Butadien-1-amin;
5-Amino-1,3-cyclopentadien; 1,3-Cyclohexadien-1-carbonsäure, 5-Amino-, methylester;
1,4-Cyclohexadien-1-carbonsäure,
3-Amino-, methylester; Bicyclo[2.2.1]hept-2-en-7-amin; Bicyclo[2.2.1]hept-5-en-2-amin,
2-Norbornen-1-amin, 2-Bornanamin
und N,N-Diethylaminoisopren. Im Allgemeinen können die ethylenisch ungesättigten
Aminkationen, wie z.B. diejenigen der Formeln I bis VIII, von der
Gruppe der ethylenisch ungesättigten
allylischen Amine, benzylischen Amine oder Dienylaminen oder Isomeren
solcher Amine erhalten werden. Das polymerisierbare grenzflächenaktive
Mittel, das solche ethylenisch ungesättigten Aminkationen umfasst,
kann aus dem Amin und jedweder geeigneten langkettigen hydrophoben
organischen oder anorganischen Säure, wie
z.B. Dodecylbenzolsulfonsäure,
Dodecansäure
und aromatischen Phosphonsäuren
gebildet werden.
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Die
Menge des polymerisierbaren grenzflächenaktiven Monomers in dem
Monomergemisch beträgt vorzugsweise
0,075 bis 2 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,075 bis 0,5 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht des Gemischs.
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Die
ethylenisch ungesättigten
Carbonsäure-funktionellen
Monomere sind vorzugsweise C3 bis C20 ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, mehr
bevorzugt Monomere, die aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und
Anhydriden solcher Säuren;
deren basischen Salzen, wie z.B. den Ammonium-, Lithium-, Natrium-
und Kaliumsalzen davon; und Gemischen solcher Monomere ausgewählt sind.
Alternativ kann das ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomer
ein Oligomer von Acryl- oder
Methacrylsäure
sein, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als
5000 Dalton.
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Die
Menge des ethylenisch ungesättigten
Carbonsäuremonomers
in dem Monomergemisch beträgt vorzugsweise
4 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt 4,5 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des Gemischs.
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Andere
ethylenisch ungesättigte
Monomere, die zur Verwendung in dem Monomergemisch geeignet sind,
umfassen ein oder mehrere Monomer(e), das bzw. die unter anderem
ausgewählt
ist bzw. sind aus: substituierten, wie z.B. Hydroxy- oder Acetoacetoxy-substituierten,
und unsubstituierten (C1 bis C50,
vorzugsweise C1-C22,
insbesondere C1 bis C18)
Alkyl(meth)acrylaten, Styrol und unsubstituierten Styrolen, Vinylacrylaten,
Vinylacetaten, Fluormethacrylaten, Acrylamid, substituierten Acrylamiden,
Methacrylamiden, substituierten Methacrylamiden und Kombinationen
davon. Von den Estern von Acrylsäure
und Methacrylsäure
umfassen bevorzugte Monomere Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat,
Butylacrylat, Ethylhexylacrylat, Laurylacrylat, Methylmethacrylat,
Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, Laurylmethacrylat,
Isobutylenmethacrylat, Styrol, Acrylamid, Vinylacrylat, Vinylacetat,
Hydroxyethylacrylat und Hydroxyethylmethacrylat.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Bindemittel ein Additionscopolymer von Ethylhexylacrylat,
Methylmethacrylat, Methacrylsäure
und Allylammoniumdodecylbenzolsulfonat.
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Vorzugsweise
umfasst das Bindemittel ein Additionspolymer mit einer Glasübergangstemperatur
Tg von mindestens –40°C, mehr bevorzugt
im Bereich von –35
bis etwa 120°C,
noch mehr bevorzugt im Bereich von –35 bis 20°C und insbesondere im Bereich
von –30
bis 10°C.
die Tg kann mit der Fox-Gleichung bestimmt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das polymere Bindemittel ein einstufiges Additionspolymer
mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 100
bis 400 nm. Mehr bevorzugt liegt der durchschnittliche Durchmesser
im Bereich von 200 bis 350 nm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser kann
mit einer Lichtstreutechnik bestimmt werden, z.B. unter Verwendung
eines „BI-90
Teilchengröße"-Analysegeräts von Brookhaven
Instruments Corporation.
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Die
Teilchengrößenverteilung
des Bindemittelpolymers kann unimodal, bimodal oder polymodal sein, jedoch
wird die Modalität
bei der Durchführung
dieser Erfindung nicht als wichtig erachtet.
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Das
Molekulargewicht des polymeren Bindemittels ist nicht kritisch.
Es wurde jedoch gefunden, dass die Bindemittelpolymere vorzugsweise
ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 10000 bis etwa 2000000 Dalton,
mehr bevorzugt von 50000 bis 1000000 Dalton aufweisen. Das Molekulargewicht,
das hier verwendet wird, ist als das Gewichtsmittel des Molekulargewichts
definiert und kann mittels Gelpermeationschromatographie in THF
als Lösungsmittel
bestimmt werden.
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Die
erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung
kann ferner zusätzliche
Komponenten umfassen, einschließlich
unter anderem Prozesshilfsmittel, wie z.B. andere (freie) grenzflächenaktive
Mittel, Schutzkolloide und andere dem Fachmann bekannte Stabilisatoren.
Geeignete grenzflächenaktive
Mittel umfassen z.B. Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat,
Natriumdioctylsulfosuccinat und Ammoniumperfluoralkylsulfonate,
Triton X-100, Triton X-405 und polyoxyethylenierte Polyoxypropylenglykole.
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Das
Additionspolymer kann durch ein herkömmliches bekanntes Persulfat-initiiertes
thermisches Verfahren hergestellt werden, wie z.B. ein Chargenverfahren,
Halbchargenverfahren, ein Verfahren mit schrittweiser oder kontinuierlicher
Zugabe, wie es z.B. in EP-A-0 747 456 beschrieben ist. Die Monomere
werden vorzugsweise zu mehr als 99% Umwandlung polymerisiert und
dann wird das Reaktionsgemisch nach der Zugabe der geeigneten Menge
an neutralisierender Base zur Einstellung des pH-Werts auf Raumtemperatur
(20 bis 25°C)
abgekühlt.
Der pH-Wert wird mit einem Neutralisationsmittel, wie z.B. Ammoniak,
Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Kombinationen
dieser Neutralisationsmittel auf zwischen pH 7–10, mehr bevorzugt zwischen
pH 8–9
eingestellt.
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Das
Bindemittel kann in eine Tintenzusammensetzung einbezogen werden,
vorzugsweise in eine Tintenstrahlertintenzusammensetzung, die z.B.
Pigment, Bindemittel und ein wässriges
Medium umfasst. Vorzugsweise liegt das Bindemittel in einer Menge
von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 8 Gew.-%, mehr bevorzugt
von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung
vor. Der wässrige
Träger
kann Wasser, vorzugsweise entionisiertes Wasser sein. In einer Ausführungsform
liegt der wässrige
Träger
in einer Menge von etwa 40% bis etwa 95%, vorzugsweise von etwa
55% bis etwa 80%, insbesondere von etwa 70% bis etwa 80%, bezogen
auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung, vor. Die Auswahl eines
geeigneten Gemischs für
die Tintenzusammensetzung unter Verwendung des Bindemittels der
vorliegenden Erfindung hängt
von den Anforderungen für
die spezifische Tinte, die formuliert wird, ab, wie z.B. der gewünschten
Oberflächenspannung
und Viskosität,
dem verwendeten Pigment, der für
die pigmentierte Tinte erforderlichen Trocknungszeit und der Art
des Papiers, auf das die Tinte gedruckt wird.
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Die
Tintenzusammensetzung, bei der das Bindemittel der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, kann auch mit Wasser mischbare Materialien
umfassen, wie z.B. Feuchthaltemittel, Dispergiermittel, Penetrationsmittel,
Chelatisierungsmittel, Colösungsmittel,
Entschäumer,
Puffer, Biozide, Fungizide, Viskositätsmodifiziermittel, Bakterizide,
grenzflächenaktive
Mittel, Antikräuselmittel,
Antiausblutmittel und Oberflächenspannungsmodifiziermittel,
wie sie in dem Fachgebiet bekannt sind. Geeignete Feuchthaltemittel
umfassen Ethylenglykol, 1,3-Propandiol,
1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, 1,2-Propandiol,
1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol,
Polyethylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 200, 300, 400, 600, 900, 1000, 1500 und 2000, Dipropylenglykol,
Polypropylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 425, 725, 1000 und 2000, 2-Pyrrolidon,
1-Methyl-2-pyrrolidon, 1-Methyl-2-piperidon, N-Ethylacetamid, N-Methylpropionamid,
N-Acetylethanolamin, N-Methylacetamid, Formamid, 3-Amino-1,2-propandiol, 2,2-Thiodiethanol,
3,3-Thiodipropanol, Tetramethylensulfon, Butadiensulfon, Ethylencarbonat,
Butyrolacton, Tetrahydrofurfurylalkohol, Glycerin, 1,2,4-Butentriol,
Trimethylpropan, Pantothenol, Liponic EG-1. Bevorzugte Feuchthaltemittel
sind Polyethylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 400 bis 1000, 2-Pyrrolidon, 2,2-Thiodiethanol und 1,5-Pentandiol. Bevorzugte
Penetrationsmittel umfassen n-Propanol, Isopropylalkohol, 1,2-Hexandiol
und Hexylcarbitol.
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Beispiele
für Färbemittel,
die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind
aus der Gruppe von Pigmenten und Farbstoffen ausgewählt, die
allgemein beim Tintenstrahldrucken geeignet sind. Geeignete organische
Pigmente umfassen Ruß,
Azoverbindungen, Phthalocyaninpigmente, Chinacridonpigmente, Anthrachinonpigmente,
Dioxazinpigmente, Indigo, Thioindigopigmente, Perynonpigmente, Perylenpigmente
und Isoindole. Geeignete anorganische Pigmente umfassen Titandioxid,
Eisenoxid und andere Metallpulver. Die Menge des Pigmentes wird
im Allgemeinen von den gewünschten
Eigenschaften der herzustellenden Tinte bestimmt. Im Allgemeinen
beträgt
die Menge der verwendeten Pigmente weniger als 10% und typischerweise
3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten
der Tinte. Die Pigmentteilchengröße muss
ausreichend klein sein, so dass Pigmentteilchen die Düsen an der
Druckvorrichtung, in der die Tinte verwendet werden soll, nicht
verstopfen. Typische Düsenöffnungen
bei thermischen Tintenstrahldruckern weisen einen Durchmesser von
30 bis 60 μm
auf. Vorzugsweise beträgt
die Pigmentteilchengröße 0,05 bis
2 μm, mehr
bevorzugt nicht mehr als 1 μm
und insbesondere nicht mehr als 0,3 μm.
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Die
Menge des verwendeten Feuchthaltemittels wird durch die Eigenschaften
der Tinte bestimmt und kann im Bereich von 1 bis 30%, vorzugsweise
von 5 bis 15%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten in
der Tinte, liegen. Beispiele für
gebräuchlich
verwendete Feuchthaltemittel, die zur Bildung der Tinte verwendet
werden, sind: Glykol, Polyethylenglykol, Glycerin, Ethanolamin,
Diethanolamin, Alkohole und Pyrrolidone. Es können auch andere, in dem Fachgebiet
bekannte Feuchthaltemittel verwendet werden.
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Die
Verwendung geeigneter Penetrationsmittel wird von der spezifischen
Anwendung der Tinte abhängen.
Geeignete Beispiele umfassen Pyrrolidon und N-Methyl-2-pyrrolidon.
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Die
Menge des Entschäumers
in der Tinte, wenn dieser verwendet wird, wird typischerweise im
Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.-% liegen und beträgt mehr bevorzugt 0,1 Gew.-%.
Die erforderliche Menge hängt von
dem Verfahren ab, das bei der Herstellung der Pigmentdispersionskomponente
der Tinte verwendet wird. Entschäumer,
die bei der Bildung wässriger
Dispersionen von Pigmenten verwendet werden, sind bekannt und käufliche
Beispiele umfassen Surfynol 104H und Surfynol DF-37 (Air Products,
Allentown, PA).
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Der
restliche Teil der Tinte ist im Allgemeinen Wasser. Die Wassermenge
beträgt
vorzugsweise 65 bis 90 Gew.-%, mehr bevorzugt 75 bis 85 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten in der Tinte.
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Die
erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen
können
mit jedwedem bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Zusammensetzungen
hergestellt werden, z.B. durch Zusammenmischen, -rühren oder -schütteln der
Bestandteile unter Verwendung jedweder anerkannten Technik zur Bildung
einer wässrigen
Tinte. Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
ist nicht kritisch, jedoch muss die Tintenzusammensetzung homogen
sein.
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Ein
Herstellungsverfahren ist wie folgt: Mischen des wässrigen
Trägers,
eines Feuchthaltemittels bzw. von Feuchthaltemitteln, eines grenzflächenaktiven
Mittels bzw. von grenzflächenaktiven
Mitteln und eines Penetrationsmittels bzw. von Penetrationsmitteln
für 10
min oder bis eine Homogenität
erhalten wird. Herstellen eines Pigment-Dispergiermittel-Gemischs durch Mahlen
eines 5:1-Verhältnisses
von Pigment und Dispergiermittel zu insgesamt 20% Feststoffen in
Wasser. Langsames Zugeben der wässrigen
Träger/Feuchthaltemittel/grenzflächenaktives
Mittel/Penetrationsmittel-Lösung
zu dem Pigment/Dispergiermittel, während das bzw. die Pigment(e)
gerührt
wird bzw. werden. Rühren
für weitere
10 min oder bis eine Homogenität
erhalten wird. Langsames Zugeben von Pigmentdispersion/Träger/Feuchthaltemittel/grenzflächenaktives
Mittel zu dem polymeren Bindemittel unter Rühren. Rühren für weitere 10 min oder bis eine
Homogenität
erhalten wird. Einstellen des pH-Werts der resultierenden Tinte
auf 8,2 bis 8,5 (z.B. durch Zugeben von ausreichend 20%igem NH4OH). Filtrieren durch einen 1 μm-Filter.
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Es
wird erwartet, dass die Tintenzusammensetzungen unter Verwendung
der Bindemittel der vorliegenden Erfindung jedwede zusätzlichen
Additive enthalten, die zum Erhalten der ge wünschten physikalischen Eigenschaften
erforderlich sind, die für
die Endanwendung der Tintenzusammensetzung benötigt werden, wobei solche Additive
Chelatisierungsmittel, Puffer, Biozide, Fungizide, Antioxidationsmittel,
Rheologiemodifiziermittel, Verdickungsmittel, Bakterizide, grenzflächenaktive
Mittel, Antikräuselmittel,
Antiausblutmittel und Oberflächenspannungsmodifiziermittel
umfassen, wie sie vorstehend diskutiert worden sind.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
beschrieben.
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Beispiele
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Die
nachstehend beschriebenen Experimente sollen den Effekt der Verwendung
eines polymeren Bindemittels zeigen, das ein polymerisiertes grenzflächenaktives
Monomer in einer Tintenstrahlertinte zur Verbesserung von deren
Druckerzeugnisqualität
umfasst. Polymere Bindemittel der vorliegenden Erfindung umfassen ein
polymerisiertes grenzflächenaktives
Monomer, das hydrophobe und hydrophile funktionelle Gruppen umfasst,
wobei die hydrophile funktionelle Gruppe in sich eine polymerisierbare
Gruppe umfasst, und sind in den durchgeführten Beispielen mit einem
Stern angegeben. In jedem Fall wurde das polymere Bindemittel zu
einer Tintenstrahlertinte der Formulierung 1 oder der Formulierung
2 formuliert und die Tinte wurde auf ein Papiersubstrat (Glänzendes
weißes
Tintenstrahlpapier von Hewlett Packard) aufgebracht.
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Liponics
EG-1 ist ein Dispergiermittel, das von Lipo Chemicals, New Jersey,
erhältlich
ist. Surfynol 104E ist ein Dispergiermittel, das von Air Products,
PA, erhältlich
ist.
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Mehrere
unterschiedliche Tintenstrahldrucker wurden verwendet. Diese umfassen
die Hewlett Packard DeskJet 540-, 690C- und 890C-Drucker. Bei allen
diesen Druckern handelt es sich um thermische („Bubblejet") Drucker des „drop-on-demand"-Typs. Druckerzeugnisproben
wurden mindestens eine Stunde trocknen gelassen, bevor sie bewertet
wurden, oder das Trocknen wurde durch Ofentrocknen für 10 min
bei 85°C
beschleunigt.
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Nach
dem Aufbringen wurde das Druckerzeugnis wie folgt bewertet:
Die
optische Dichte (OD) wurde auf einem Macbeth 1200-Farbprüfgerät gemessen.
Die Nassabriebbeständigkeit
(WR) wurde durch Wischen eines befeuchteten Kleenex-Gesichtstuchs über einen
2,5 cm-Block eines vollständig
bedruckten Bereichs gemessen. Die Wischfestigkeit wurde auf einer
Skala von 1 bis 5 bewertet, wobei 5 kein Verwischen angibt und 1
ein Verwischen angibt, das mit demjenigen identisch ist, das die
pigmentierte Hewlett Packard-Tinte aufweist, die für diesen
spezifischen Drucker verkauft wird. Die Textmarkerbeständigkeit
wurde unter Verwendung käuflicher
saurer und alkalischer Textmarker zum Markieren eines gedruckten Textbereichs
bewertet. Die Bewertung zeigt die Anzahl an, mit der mit dem Textmarker über den
gleichen Textbereich gewischt wurde, bevor ein signifikantes Verwischen
festgestellt wurde. Mit einer Probe wurden maximal zehn Wischvorgänge mit
dem Textmarker durchgeführt.
Das Ergebnis von 10 kann als 10 oder mehr interpretiert werden.
Die Qualität
des Druckerzeugnisses wurde durch Beurteilen einer gedruckten Seite
aus einer Kombination von Text und Graphiken bewertet. Die Kantenschärfe, das
Ausbluten, das Auslaufen, die Nassabriebbeständigkeit, die Textmarkerbeständigkeit
und das Druckvermögen
wurden zu dieser Bewertung zusammengefasst. Die Skala ist die lineare
Kombination des Dreifachen der Bewertung der optischen Dichte, der
Bewertung der Textmarkerleistung, der Bewertung der Nassabriebleistung
und der Bewertung des Druckvermögens.
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Das
Druckvermögen
wurde durch Beurteilen der Druckerleistung bewertet. Das Aussehen
und die Einheitlichkeit des Druckerzeugnisses, die Seite-für-Seite-Lebensdauer
der Qualität
und der Einheitlichkeit des Druckerzeugnises, Düsenausfälle, Druckkopfwartungsprobleme
und das Vermögen,
das Drucken zu stoppen und wieder zu starten, wurden zu dieser Bewertung
zusammengefasst. Die Skala reicht von 0 bis 5, wobei 0 für ein Unvermögen, 1 für schlecht
und 5 für
hervorragend steht.
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Beispiel 1
-
Ein
Additionspolymer wurde gemäß dem folgenden
allgemeinen Verfahren hergestellt:
Ein 3 Liter-Kolben wurde
mit 960 g entionisiertem Wasser beschickt, unter eine Stickstoffatmosphäre gesetzt und
auf 85°C
erwärmt.
Eine Monomeremulsion, die aus 275 g 2-Ethylhexylacrylat (52 Teile), 227 g
Methylmethacrylat (43 Teile), 27 g Methacrylsäure (5 Teile), 1,5 g TREM LF-40-Lösung (36%,
Henkel Corp.) und 177 g entionisiertem Wasser bestand, wurde separat
hergestellt. Vor der Zugabe dieser Emulsion zu dem Kolben wurden
dem Kolben Ammoniak (24 g einer 4,8%igen bis 9,6%igen wässrigen
Lösung),
Ammoniumpersulfat (11 g einer 9,6%igen Lösung) und 54 nm Acrylpolymerimpfmaterial
(22,5 g einer 22,8%igen Lösung)
zugesetzt. Die Monomeremulsion wurde dann dem Kolben unter Rühren mit
einer Geschwindigkeit von 3,9 g/min für 20 min zusammen mit einer
Lösung
von 24,6 g 2,24%igem Ammoniumpersulfat mit einer Geschwindigkeit
von 0,2 g/min zugesetzt, worauf 100 min bei 6,4 bzw. 0,20 g/min
zugesetzt wurde und 20 min gehalten wurde. Das Gemisch wurde dann
auf 60°C
gekühlt
und ein Gemisch von 2,6 g 0,15%iges Eisen(II)-sulfat und dann 3,2
g 4,4%igem t-Butylhydroperoxid und 6,1 g 1,6%igem Natriumformaldehydsulfoxylat
wurde zugesetzt und 20 min gehalten, worauf eine zweite identische
Portion von tBHP und SFS folgte. Das Gemisch wurde dann gekühlt, filtriert
und ausreichend wässriges
29%iges Ammoniak wurde zugesetzt, um den pH-Wert auf einen Bereich von
8,0 bis 9,0 einzustellen (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
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Beispiele 2 bis 53
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde
die Monomeremulsion in der nachstehend gezeigten Weise eingestellt:
Beispiel
2 (Vergleichsbeispiel): 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Teilen Hydroxyethylcellulose (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
380 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel): 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat,
43 Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Teilen Polyvinylalkohol (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 597 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel): 45,6 Gewichtsteile Butylacrylat,
52,4 Gewichtsteile Methylmethacrylat, 1 Gewichtsteil Haftförderer und
1 Gewichtsteil Methacrylsäure
wurden in der Gegenwart von 0,5 Teilen Natriumlaurylsulfat polymerisiert
(am Ende vorliegendes polyme res Bindemittel = 30 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 120 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel): 19 Gewichtsteile Butylacrylat,
80 Gewichtsteile Vinylacetat und 0,6 Gewichtsteile Hydroxyethylcellulose
wurden in der Gegenwart von 1,5 Teilen gemischter anionischer und
nichtionischer nicht-polymerisierbarer grenzflächenaktiver Mittel polymerisiert
(am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 220 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel): 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat,
43 Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen Natriumlaurylsulfat (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 265 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel): 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat,
43 Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen Natriumlaurylsulfat (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 265 nm, Tg = –20°C und pH
8,1).
Beispiel 8: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 47 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 1 Gewichtsteil Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
9,4).
Beispiel 9: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 45,5
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 261 nm, Tg = –20°C und pH
9,4).
Beispiel 10: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 44 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 4,0 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 254 nm, Tg = –20°C und pH
9,3).
Beispiel 11: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5,0 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
Beispiel 12: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 41 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 7,0 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 269 nm, Tg = –20°C und pH
8,0).
Beispiel 13: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 39 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 9,0 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 261 nm, Tg = –20°C und pH
9,4).
Beispiel 14: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
Beispiel 15: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
255 nm, Tg = –20°C und pH
8,0).
Beispiel 16*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen Allylammoniumlauryl-12EO-phosphat (Stepan X-2263-26;
am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 271 nm, Tg = –20°C und pH
8,3).
Beispiel 17*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Allylammoniumlauryl-7EO-phosphat (Stepan X-2263-27b;
am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 270 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 18*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen Allylammoniumlauryl- 3EO-phosphat (Stepan X-2263-28b;
am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 268 nm, Tg = –20°C und pH
8,7).
Beispiel 19*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Allylammonium-linear-dodecylbenzolsulfonat (Stepan AU-1;
am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 258 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 20*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Allylammoniumlaurylsulfat (Stepan
AU-5; am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 245 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 21*: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Allylammoniumalkylethersulfat (Stepan
NMS-7; am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 265 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 22: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen Ammoniumdi(tricyclo(5.2.1.0 2,6)dec-3-en-(8 oder 9)oxyethyl)sulfosuccinat
(am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere
Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 270 nm, Tg = –20°C und pH
8,6).
Beispiel 23: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen Ammoniumdi(tricyclo(5.2.1.0 2,6)dec-3-en-(8 oder
9)sulfosuccinat (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 28
Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 270 nm,
Tg = –20°C und pH
8,8).
Beispiel 24: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 45,5
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 und 35 g 29%ige polymere
Impfmaterialteilchen mit einer Größe von 54 nm (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 217 nm, Tg = –20°C und pH
9,2).
Beispiel 25: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 45,5
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 und 23,5 g 23%ige polymere
Impfmaterialteilchen mit einer Größe von 54 nm (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 261 nm, Tg = –20°C und pH
9,4).
Beispiel 26: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 45,5
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 und 47,3 g 35%ige polymere
Impfmaterialteilchen mit einer Größe von 95 nm (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 28 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 280 nm, Tg = –20°C und pH
8,6).
Beispiel 27: 52 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 45,5
Gewichtsteile Methylmethacrylat und 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 und 33,5 g 32%ige polymere
Impfmaterialteilchen mit einer Größe von 95 nm (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 323 nm, Tg = –20°C und pH
9,2).
Beispiel 28: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
1, jedoch wurden 59 Gewichtsteile Ethylhexylacrylat, 36 Gewichtsteile
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteile Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen TREM LF-40 verwendet (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 262 nm, Tg = –31°C und pH
9,0).
Beispiel 29: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
28 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure
in der Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 263 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 30: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
28 mit 45 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 50 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure
in der Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 271 nm, Tg = –6°C und pH
8,0).
Beispiel 31: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
28 mit 40 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 55 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure
in der Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 263 nm, Tg = 0°C
und pH 8,4).
Beispiel 32: In einer entsprechenden Weise wie
im Beispiel 28 mit 30 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 65 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 276 nm, Tg = +20°C
und pH 8,8).
Beispiel 33: In einer entsprechenden Weise wie
im Beispiel 28 mit 18 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 77 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 289 nm, Tg = +40°C
und pH 8,8).
Beispiel 34: In einer entsprechenden Weise wie
im Beispiel 28 mit 8 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 87 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 261 nm, Tg = +60°C
und pH 8,8).
Beispiel 35: In einer entsprechenden Weise wie
im Beispiel 29 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der
Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
Beispiel 36*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
29 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5 Gewichtsteilen Methacrylsäure
in der Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 296 nm, Tg = –20°C und pH
8,0).
Beispiel 37: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
29 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5 Gewichtsteilen oligomerer Acrylsäure (Mw = 1400, gemäß dem in US-A-5,710,227
beschriebenen Verfahren hergestellt) in der Gegenwart von 0,1 Gewichtsteilen
TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel = 28 Gew.-%
polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser 261 nm, Tg = –20°C und pH
9,2).
261 nm, Tg = +60°C
und pH 8,8).
Beispiel 38*: In einer entsprechenden Weise wie
im Beispiel 29 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43,5 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat, 3,0 Gewichtsteilen Acrylsäure und 1,5 Gewichtsteilen
Itaconsäure
in der Gegenwart von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes
polymeres Bindemittel = 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 276 nm, Tg = –20°C und pH
8,5).
Beispiel 39*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
29 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43,5 Gewichtsteilen
Methylmethacrylat und 5 Gewichtsteilen Itaconsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
264 nm, Tg = –20°C und pH
8,6).
Beispiel 40: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
14 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,2
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
Beispiel 41*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
14 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
9,6).
Beispiel 42*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
41 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 42 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure
und 1 Gewichtsteil 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
254 nm, Tg = –20°C und pH 9,0).
Beispiel
43*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel 42 mit 52 Gewichtsteilen
Ethylhexylacrylat, 41 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 5,0 Gewichtsteilen
Methacrylsäure
und 2 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
272 nm, Tg = –20°C und pH 9,2).
Beispiel
44*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel 42 mit 52 Gewichtsteilen
Ethylhexylacrylat, 39 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 5,0 Gewichtsteilen
Methacrylsäure
und 4 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
275 nm, Tg = –20°C und pH 9,0).
Beispiel
45*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel 42 mit 52 Gewichtsteilen
Ethylhexylacrylat, 35 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 5,0 Gewichtsteilen
Methacrylsäure
und 8 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
250 nm, Tg = –20°C und pH 8,9).
Beispiel
46*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel 42 mit 52 Gewichtsteilen
Ethylhexylacrylat, 42 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 5,0 Gewichtsteilen
Methacrylsäure
und 1 Gewichtsteil 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 266 nm, Tg = –20°C und pH
9,0).
Beispiel 47*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
46 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 41 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure
und 2 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 274 nm, Tg = –20°C und pH
8,7).
Beispiel 47*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
46 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 41 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure
und 2 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 274 nm, Tg = –20°C und pH
8,7).
Beispiel 48*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
46 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 39 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure
und 4 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 258 nm, Tg = –20°C und pH
8,7).
Beispiel 49*: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
46 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 35 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure
und 8 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) in der Gegenwart
von 0,2 Gewichtsteilen Stepan AU-1 (am Ende vorliegendes polymeres
Bindemittel = 29 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher
Durchmesser 225 nm, Tg = –20°C und pH
8,3).
Beispiel 50: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
14 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2).
Beispiel 51: In einer entsprechenden Weise wie im Beispiel
14 mit 52 Gewichtsteilen Ethylhexylacrylat, 43 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
und 5,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure in der Gegenwart von 0,1
Gewichtsteilen TREM LF-40 (am Ende vorliegendes polymeres Bindemittel
= 30 Gew.-% polymere Feststoffe, durchschnittlicher Durchmesser
270 nm, Tg = –20°C und pH
8,2). Einem Teil dieser Emulsion wurde danach 1 Äquivalentgewicht LiOH zugesetzt
und das freigesetzte NH3 wurde mit einem
Luftstrom abgeführt.
Beispiel
52: Einem Teil der Emulsion von Beispiel 50 wurde danach 1 Äquivalentgewicht
KOH zugesetzt und das freigesetzte NH3 wurde
mit einem Luftstrom abgeführt.
Beispiel
53: Einem Teil der Emulsion von Beispiel 50 wurde danach 1 Äquivalentgewicht
NaOH zugesetzt und das freigesetzte NH3 wurde
mit einem Luftstrom abgeführt.
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Bewertung 1
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um die verbesserte Druckerzeugnisqualität zu zeigen,
die erreicht wurde, wenn erfindungsgemäße Tintenstrahlertinten mit
Tintenstrahlertinten verglichen werden, die kein polymerisiertes
grenzflächenaktives
Monomer enthalten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
-
Aus
der Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Verwendung des polymerisierbaren
grenzflächenaktiven
Mittels TREM LF-40 in dem polymeren Bindemittel von Beispiel 1 eine
beträchtliche
Verbesserung der Druckerzeugnisqualität bezogen auf alle anderen
Vergleichssysteme ergab. Es ist wichtig, zu beachten, dass das in dem
polymeren Bindemittel von Beispiel 8 verwendete nicht-polymerisierbare
grenzflächenaktive
System eine schlechte Druckerzeugnisqualität ergab. Es ist auch interessant,
festzustellen, dass die optische Dichte (OD) für das polymere Bindemittel
von Beispiel 1 ebenfalls die Beste aus der Reihe war.
-
Bewertung 2
-
Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt des Variierens
der Säurekonzentration
in dem polymeren Bindemittel der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
-
Die
Ergebnisse in der Tabelle 2 zeigen, dass sich OD, HR und WR mit
zunehmender Säurekonzentration
verbessern, wobei das Druckvermögen
bei 9% MAA schlechter war als bei 5 oder 7% MAA. Während höhere Konzentrationen
eingesetzt werden können,
insbesondere mit anderen Säuremonomeren,
wurde gefunden, dass eine Konzentration von 5 bis 7% für die Gesamtausgewogenheit
von Eigenschaften optimal ist.
-
Tabelle
1 5%
MAA, 250 nm, Tg = –20
-
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Bewertung 3
-
Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
des polymerisierbaren grenzflächenaktiven
Monomers in dem zur Herstellung des polymeren Bindemittels der vorliegenden
Erfindung verwendeten Monomergemisch zu zeigen. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 3 gezeigt. Die Ergebnisse in der Tabelle 3 zeigen,
dass mit allen Tinten gedruckt werden konnte und dass diese gute
Eigenschaften aufwiesen.
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Bewertung 4
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
der Teilchengröße des polymeren
Bindemittels zu zeigen, das in den erfindungsgemäßen Tinten verwendet wurde.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt.
-
Es
wurden Teilchengrößen von
200 bis 350 nm bewertet. Die Ergebnisse in der Tabelle 4 zeigen,
dass mit allen Proben mit diesem engen Bereich der Teilchengröße gedruckt
werden konnte. Die Druckerzeugnisqualität der 250 nm-Variante sowie
deren HR und WR waren geringfügig
besser. Die OD scheint in diesem Bereich ein Minimum zu erreichen.
Es konnte eine gute Druckerzeugnisqualität über einen breiteren Bereich der
Teilchengröße erwartet
werden.
-
Bewertung 5
-
Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
des in dem Monomergemisch, aus dem das polymere Bindemittel hergestellt
wird, verwendeten Carbonsäuremonomers
auf die erfindungsgemäße Tinte
zu zeigen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt.
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Die
Ergebnisse in der Tabelle 5 zeigen, dass MAA für die Gesamtausgewogenheit
von OD, WR, HR und der Druckerzeugnisqualität am Besten zu sein scheint.
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Bewertung 6
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
der Glasübergangstemperatur
des polymeren Bindemittels zu zeigen, das in den erfindungsgemäßen Tinten
verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 gezeigt.
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Die
Ergebnisse in der Tabelle 6 zeigen, dass die Tg einen geringen Effekt
auf das Druckvermögen
aufweist. Die OD scheint sich mit höherer Tg zu verbessern und
die HR und die WR scheinen sich mit niedrigerer Tg zu verbessern.
Die WR- und HR-Leistung verbessert sich, wenn die Tg auf etwa zwischen –6°C und –20°C gesenkt
wird (zwischen etwa 15 und 40°C
unter der Umgebungstemperatur). Unterhalb dieses Punkts verbessern
sich die WR und die HR nicht. Unter Verwendung eines koaleszierenden
Lösungsmittels
und/oder einer hochschmelzenden Substanz kann bei der Tg = 60°C-Probe eine
hervorragende WR-Leistung erhalten werden. Es scheint keine inhärente Grenze
bezüglich
des Niveaus der Erhöhung
der Tg zu geben, so dass immer noch eine angemessene WR unter Verwendung
einer Koaleszenz/eines Verschmelzens der gedruckten Tinte erhalten
wird.
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Bewertung 7
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
der hydrophilen Natur des polymeren Bindemittels zu zeigen, das
in den erfindungsgemäßen Tinten
verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 gezeigt.
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Die
hydrophilen Monomere HEA und HEMA wurden der Polymergrundgerüstzusammensetzung
in einem Versuch zur Verbesserung der Druckerzeugnisqualität zugesetzt.
Es wurde erwartet, dass eine stärker hydrophile
Zusammensetzung das erneute Befeuchten des auf dem Druckkopf als Überzug vorhandenen
Materials und möglicherweise
auch die Latexteilchendispersion verbessern würde. Die Daten in der Tabelle
7 zeigen, dass WR, HR, OD und die Druckerzeugnisqualität alle schlechter
werden, wenn die Konzentration des hydrophilen Monomers erhöht wird.
In der Gegenwart dieser Monomere kann jedoch eine akzeptable Leistung erhalten
werden.
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Bewertung 8
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
der Bindemittelneutralisation in den erfindungsgemäßen Tinten
zu zeigen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 gezeigt.
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Alle
bisherigen Bindemittelpräparate
wurden mit Ammoniak hergestellt, um eine Neutralisation während des
Verfahrens durchzuführen.
In dieser Reihe wurden verschiedene Alkalimetallhydroxide verwendet, um
die Neutralisation der formulierten Tinten zu vervollständigen.
Einige Vorteile wurden für
Ammoniak und Natrium bezüglich
OD, WR und der Druckerzeugnisqualität festgestellt.
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Bewertung 9
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Diese
Reihe von Bewertungen wurde durchgeführt, um den Effekt der Variation
des Pigments zu zeigen, das in den erfindungsgemäßen Tinten verwendet worden
ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 gezeigt. Die Ergebnisse
in der Tabelle 9 legen nahe, dass die Effekte, die bei Ruß-pigmentierten
erfindungsgemäßen Tinten
festgestellt wurden, mit anderen Pigmenten wiederholt werden können.
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