DE602005004870T2

DE602005004870T2 - Heterogene Reaktiv-Tinten Zusammensetzung

Info

Publication number: DE602005004870T2
Application number: DE602005004870T
Authority: DE
Inventors: Marcel P. Mississauga Breton; Guerino G. Oakville Sacripante; Christine E. Burlington Bedford
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2025-12-03
Also published as: US7202883B2; CA2528655A1; EP1669422A1; US20060128830A1; CA2528655C; JP2006169525A; EP1669422B1; DE602005004870D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenzusammensetzungen und insbesondere auf heterogene reaktive Tintenzusammensetzungen.
Im Allgemeinen sind Phasenwechseltinten (manchmal als "Heißschmelztinten" und/oder "Geltinten" bezeichnet) bei Umgebungstemperatur in der festen Phase, liegen aber bei der erhöhten Betriebstemperatur einer Tintenstrahldruckvorrichtung, wie etwa einer piezoelektrischen Tintenstrahldruckvorrichtung, in der flüssigen Phase vor. Bei der Strahlbetriebstemperatur werden Tröpfchen von flüssiger Tinte aus der Druckvorrichtung ausgestoßen und wenn die Tintentröpfchen mit der Oberfläche des Aufzeichnungssubstrats, entweder direkt oder über ein intermediäres beheiztes Übertragungsband oder eine Übertragungstrommel, in Berührung kommen, verfestigen sie sich rasch oder werden immobilisiert unter Bildung eines vorbestimmten Musters von verfestigten Tintentropfen. Phasenwechseltinten sind auch in anderen Drucktechniken, wie etwa dem Tiefdruck, verwendet worden, wie es z. B. in US-Patent Nr. 5,496,879 und den deutschen Patentveröffentlichungen DE 4205636 AL und DE 4205713 AL beschrieben ist.
Geltinten können als eine besondere Art von Phasenwechseltinten angesehen werden. In Geltinten liegen die Tintenzusammensetzungen im Allgemeinen als stabile, häufig flüssige, Zusammensetzungen bei niedriger Temperatur vor, bilden aber Lösungen mit sehr hoher Viskosität bei hohen Temperaturen und/oder wenn Wasser aus der Tinte entfernt wird. Die Art des Phasenwechsels, welcher eintritt, ist von der stabilen Flüssigkeit zu einer Gelmatrix mit höherer Viskosität, welche noch immer flüssige Komponenten enthält. Somit können die Geltinten verwendet werden, um auf einem erhitzten Substrat zu drucken, oder sie können verwendet werden, um auf einem Substrat mit niedrigerer Temperatur zu drucken, wenn eine Heizvorrichtung, wie etwa ein Heizstrahler oder ein Fixierer (fuser) verwendet wird.
Phasenwechseltinten zum Farbdrucken umfassen typischerweise eine Phasenwechseltintenträgerzusammensetzung, welche mit einem Phasenwechseltinte-kompatiblen Färbemittel kombiniert ist. In einer spezifischen Ausführungsform kann eine Reihe von gefärbten Phasenwechseltinten gebildet werden durch Kombinieren von Tintenträgerzusammensetzungen mit kompatiblen subtraktiven primären Färbemitteln. Die subtraktiven primären gefärbten Phasenwechseltinten können vier Farbstoffkomponenten umfassen, nämlich Cyan, Magen ta, Gelb und Schwarz, wenngleich die Tinten nicht auf diese vier Farben beschränkt sind. Diese subtraktiven primären gefärbten Tinten können durch Verwenden eines einzelnen Farbstoffs oder einer Mischung von Farbstoffen gebildet werden. Zum Beispiel kann Magenta durch Verwenden einer Mischung von Solvent Red-Farbstoffen erhalten werden oder ein zusammengesetztes Schwarz kann durch Vermischen von mehreren Farbstoffen erhalten werden. Die US-Patente Nr. 4,889,560 , 4,889,761 und 5,372,852 lehren, dass die eingesetzten subtraktiven primären Färbemittel. Farbstoffe aus den folgenden Klassen des Color Index (C. I.) umfassen: Solventfarbstoffe (Solvent Dyes, Dispersionsfarbstoffe (Disperse Dyes, modifizierte Säure- und Direktfarbstoffe (modified Acid and Direct Dyes) und basische Farbstoffe (Basic Dyes). Die Färbemittel können auch Pigmente einschließen, wie es z. B. in US-Patent Nr. 5,221,335 beschrieben ist. Das US-Patent Nr. 5,621,022 beschreibt die Verwendung einer spezifischen Klasse von polymeren Farbstoffen in Phasenwechseltintenzusammensetzungen.
Phasenwechseltinten sind auch für Anwendungen wie Postbeschriftung, industrielle Beschriftung und Kennzeichnung sowie für Druckanwendungen sowohl im Büro als auch in der Produktion, einschließlich Spezialanwendungen, verwendet worden.
Phasenwechseltinten sind für Tintenstrahldrucker wünschenswert, da sie während des Transports und einer Langzeitaufbewahrung bei Raumtemperatur in einer festen Phase bleiben. Außerdem sind die Probleme in Zusammenhang mit einem Verstopfen der Düse in Folge der Verdampfung der Tinte bei flüssigen Tintenstrahltinten weitgehend eliminiert, wodurch die Zuverlässigkeit des Tintenstrahldruckens verbessert wird. Außerdem verfestigen sich bei Phasenwechseltintenstrahldruckern, bei denen die Tintentröpfchen direkt auf das endgültige Aufzeichnungssubstrat (z. B. Papier, lichtdurchlässiges Material) aufgebracht werden, die Tröpfchen sofort nach dem Kontakt mit dem Substrat, so dass eine Wanderung von Tinte entlang des Druckmediums verhindert wird und die Punktqualität verbessert wird.
Zusammensetzungen, die sich zur Verwendung als Phasenwechseltintenträgerzusammensetzungen eignen, sind bekannt. Zu einigen repräsentativen Beispielen für Literaturstellen, die solche Materialien beschreiben, gehören die US-Patente Nr. 3,653,932 , 4,390,369 , 4,484,948 , 4,684,956 , 4,851,045 , 4,889,560 , 5,006,170 , 5,151,120 , 5,372,852 und 5,496,879 , die europäischen Patentveröffentlichungen 0187352 und 0206286 , die deutschen Patentveröffentlichungen DE 4205636 AL und DE 4205713 AL , und die PCT-Patentanmeldung WO 94/04619 . Zu geeigneten Trägermaterialien können Paraffine, mikrokristalli ne Wachse, Polyethylenwachse, Esterwachse, Fettsäuren und andere wachsartige Materialien, Fettamid enthaltende Materialien, Sulfonamidmaterialien, harzartige Materialien, die aus verschiedenen natürlichen Ausgangsstoffen hergestellt sind, (z. B. Tallölkolophoniumarten und Harzester) und viele synthetische Harze, Oligomere, Polymere und Copolymere gehören.
Obwohl bekannte Zusammensetzungen und Verfahren sich für ihre vorgesehenen Zwecke eignen, gibt es weiterhin einen Bedarf für Phasenwechseltinten und andere Tinten, die sich für Tintenstrahldruckverfahren, wie etwa piezoelektrische Tintenstrahldruckverfahren, eignen. Außerdem gibt es weiterhin einen Bedarf für Tinten, welche bei niedrigeren Temperaturen als derzeit bekannte Phasenwechseltinten ausgestoßen werden können, wodurch ein verringerter Energieverbrauch und eine verbesserte thermische Stabilität der Tinte ermöglicht wird. Ferner gibt es weiterhin einen Bedarf für Tinten, welche wünschenswert niedrige Viskositätswerte bei den Ausstoßtemperaturen aufweisen, wodurch eine erhöhte Ausstoßfrequenz ermöglicht wird. Zusätzlich gibt es weiterhin einen Bedarf für Tinten, welche Bilder mit einem wünschenswert niedrigen Reibungskoeffizienten erzeugen, wodurch die Leistung verbessert wird, wenn Substrate mit den darauf gedruckten Tinten durch automatische Dokumentenhandhabungsvorrichtungen in Kopiergeräten geleitet werden, und auch der Griff des Bildes verbessert wird und in einigen Fällen die Trockenschmiereigenschaften verbessert werden. Es besteht auch ein Bedarf für Tinten, welche Bilder mit einer verringerten Stapelhöhe erzeugen. Außerdem besteht ein Bedarf für Tinten, welche Bilder mit einer verbesserten Kratzfestigkeit erzeugen. Ferner besteht ein Bedarf für Tinten, welche Bilder mit verbessertem Aussehen und verbesserten Griffeigenschaften erzeugen. Zusätzlich gibt es einen Bedarf für Tinten, welche Bilder mit verbesserten Dauerhaftigkeits- und Zähigkeitseigenschaften erzeugen. Es gibt auch weiterhin einen Bedarf für Tinten, die sich für das Hochgeschwindigkeitsdrucken eignen, wodurch Transaktions- und Produktionsdruckanwendungen möglich gemacht werden.
Zum Beispiel sind jedoch trotz dieser verschiedenen Tintenentwürfe verbesserte Tintenzusammensetzungen immer noch erforderlich. Insbesondere sind verbesserte Tintenzusammensetzungen erforderlich, um eine verbesserte Druckleistung, wie Dauerhaftigkeit und Robustheit auf einer Reihe von Drucksubstraten, verbesserte optische Dichte und weniger Durchsicht (d. h. das Erscheinen auf einer gegenüberliegenden Seite des bedruckten Substrats) bereitzustellen.
Insbesondere werden verschiedene der vorstehenden Bedürfnisse und/oder andere Bedürfnisse befriedigt durch eine Tintenzusammensetzung, umfassend:
ein Färbemittel;
einen reaktiven Latex;
ein lösliches oder dispergierbares Polymer (dissipatierbares Polymer);
einen Polyester; und
ein flüssiges Transportmittel,
wobei das lösliche oder dispergierbare Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glycerin-initiierten Polyethertriolen.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen der vorstehenden Tintenzusammensetzung bereit, umfassend:
Vermischen des Färbemittels, des löslichen oder dispergierbaren Polymers, des Dispergiermittels und des flüssigen Transportmittels, um eine Mischung zu bilden; und
Mischen des reaktiven Polymerlatex in diese Mischung.
Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Bildung eines Bildes bereit, umfassend:
Ausstoßen von Tröpfchen der vorstehenden Tintenzusammensetzung, um ein Bild auf einem Substrat zu bilden; und
Fixieren des Bildes auf dem Substrat.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Phasenwechseltinten der vorliegenden Erfindung enthalten ein Phasenwechselträgersystem oder eine Phasenwechselträgerzusammensetzung. Die Phasenwechselträgerzusammensetzung ist typischerweise für die Verwendung entweder in einem direkten Druckmodus oder einem indirekten oder Offsetdrucktransfersystem ausgelegt. Die Phasenwechselträgerzusammensetzung ermöglicht es im Allgemeinen der Tintenzusammensetzung, von einer stabilen, flüssigen Zusammensetzung bei tiefer Temperatur zu einer Gelzusammensetzung mit höherer Viskosität bei höheren Temperaturen, oder wenn Wasser und/oder Lösungsmittel entfernt wird, zu wechseln.
In dem direkten Druckmodus enthält die Phasenwechselträgerzusammensetzung in einer Ausführungsform ein oder mehrere Materialien, welche es der Phasenwechseltinte ermöglichen (1), in einem dünnen Film mit einheitlicher Dicke auf dem endgültigen Aufzeichnungssubstrat (wie etwa Papier oder lichtdurchlässiges Material) aufgebracht zu werden, wenn nach dem direkten Drucken auf das Aufzeichnungssubstrat auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, (2) duktil zu sein, während sie ausreichende Flexibilität beibehält, so dass das aufgebrachte Bild auf dem Substrat beim Biegen nicht bricht, und (3) ein hohes Maß an Lichtechtheit, Chroms, Transparenz und thermischer Stabilität zu besitzen.
In einem Offsetdrucktransfer oder indirektem Druckmodus weist die Phasenwechselträgerzusammensetzung in einer Ausführungsform nicht nur die charakteristischen Eigenschaften auf, die für Tinten für den direkten Druckmodus wünschenswert sind, sondern auch bestimmte Fließeigenschaften und mechanische Eigenschaften, die zur Verwendung in einem solchen System wünschenswert sind, wie es z. B. im US-Patent Nr. 5,389,958 beschrieben ist.
Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung schließen im Allgemeinen ein Färbemittel, einen reaktiven Latex, ein lösliches oder dispergierbares Polymer, ein Dispergiermittel wie etwa einen sulfonierten Polyester und ein flüssiges Transportmittel wie etwa Wasser ein.
Der zum Bilden der Tintenzusammensetzung verwendete reaktive Latex ist vorzugsweise ein Epoxy-haltiger Polymerlatex auf (Meth)acrylatbasis. In Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Polymerlatex ein Homopolymer, Copolymer, Terpolymer oder mehr Monomereinheiten enthaltendes Polymer (higher monomer-unit containing polymer) ist, aber vorzugsweise ist er ein Copolymerlatex. In Ausführungsformen, bei denen der Latex ein Copolymerlatex ist, ist das Copolymer vorzugsweise ein Random-Copolymer, umfassend Monomereinheiten gemäß der folgenden Formeln:
worin A und B die Random-Einheiten des Copolymers repräsentieren, jedes R₁ unabhängig voneinander ein Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, R₂ eine Alkyl- oder Arylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Phenyl, ist, und m und n Molprozente der jeweiligen Polymereinheiten bedeuten und jeweils im Bereich von 0,1 bis 99,9 mol% liegen, wobei die Summe von n und m 100 mol% des Copolymers ist. Dieses Polymer kann allgemein als A_m – B_n wiedergegeben werden, wenngleich die Monomereinheiten A und B zufällig in dem Polymer verteilt sein können.
In der vorstehenden Formel für das Copolymer sind A und B vorzugsweise Monomerspezies auf (Meth)acrylatbasis, welche substituiert oder unsubstituiert sein können, und wobei wenigstens eines von A und B eine oder mehrere Epoxyfunktionalitäten einschließt. So wie es hier verwendet wird, wird (Meth)acrylat verwendet, um sich auf ein Acrylat oder ein Methacrylat zu beziehen; somit bezieht sich Methyl(meth)acrylat auf Methylacrylat oder Methylmethacrylat. Zum Beispiel können A und B, welche gleich oder verschieden sein können, unabhängig voneinander ausgewählt sein aus (Meth)acrylat; Alkyl(meth)acrylat, welches eine substituierte oder unsubstituierte Alkylkette mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen hat; einem Aryl(meth)acrylat, bei dem die Arylgruppe eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder dergleichen sein kann; B schließt wenigstens eine Epoxyfunktionalität wie Gylcidylacrylat oder Glycidylmethacrylat ein. Vorzugsweise bedeutet A ein (Meth)acrylat und bedeutet B ein epoxyhaltiges (Meth)acrylat.
In der vorstehenden Formel für das Copolymer bedeuten n und m Molprozente der jeweiligen Polymereinheiten. Vorzugsweise betragen n und m jeweils unabhängig voneinander 0,1 bis 99,9 mol%, wobei die Summe von n und m 100 ergibt, und vorzugsweise beträgt m 65 bis 95 mol% und beträgt n 5 bis 35 mol%, vorausgesetzt, dass die Summe von m und n 100 mol% ist.
Der Latex wird vorzugsweise in Form einer Suspension oder eines Latex des Polymers in einer geeigneten Flüssigkeit, wie etwa Wasser, bereitgestellt. Der Latex kann z. B. mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 5 oder 10% bis 40 oder 50% bereitgestellt werden, wenngleich 20 bis 30% oder ungefähr 25% bevorzugt sind. Die Glasübergangstemperatur des Copolymers beträgt vorzugsweise 10 bis 150°C, das zahlenmittlere Molekulargewicht beträgt vorzugsweise 10000 bis 200000 Gramm pro Mol, das gewichtsmittlere Molekulargewicht beträgt vorzugsweise 20000 bis 750000 Gramm pro Mol und die Polydispersität beträgt vorzugsweise 1,5 bis 20, gemessen durch Gelpermeationschromatografie. Die Latexteilchengröße beträgt vorzugsweise 20 bis 500 nm.
Die Tintenzusammensetzung schließt auch ein lösliches oder dispergierbares Polymer (dissipatierbares Polymer) oder Feuchthaltemittel ein, welches allgemein verwendet werden kann, um die Wasserretention an der Druckkopfdüse für eine verbesserte Ausstoßfunktionalität zu verbessern, insbesondere nachdem der Druckkopf über einen längeren Zeitraum unbenutzt blieb. Die löslichen oder dispergierbares Polymere sind Glycerin-initiierte Polyethertriole. Zu spezifischen Beispielen gehören z. B. propoxylierte Polyole wie VORANOL^® CP 450 Polyol (ein Glycerin-propoxyliertes Polyethertriol mit einem mittleren Molekulargewicht von 450) und VORANOL^® CP 300 Polyol (ein Glycerin-propoxyliertes Polyethertriol mit einem mittleren Molekulargewicht von 300). Ein bevorzugtes lösliches oder dispergierbares Polymer ist in Ausführungsformen VORANOL^® 370, erhältlich von Dow Chemical Co., Midland, Michigan. Es wird angenommen, dass VORANOL^® 370 ein Gemisch aus einem oder mehreren der folgenden:
und beliebigen anderen möglichen ein-, zwei, drei- und vierwertigen Gruppen auf der Basis dieser VORANOL^® (erhältlich von Dow Chemical Co., Midland, Mich.)-Zentralgruppe ist, wobei a, b, c, d, e, f und g jeweils ganze Zahlen sind, welche die Anzahl der Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten wiedergeben, und das Molekulargewicht des Ausgangsmaterials (worin alle Endgruppen mit Hydroxygruppen abgeschlossen werden) 1040 beträgt.
Die Tintenzusammensetzung enthält auch vorzugsweise ein Dispergiermittel und/oder einen oberflächenaktiven Zusatz, um das Dispergieren der anderen Tintenbestandteile in dem flüssigen Transportmittel zu unterstützen. Zu Beispielen für das Dispergiermittel, welches verwendet werden kann, gehören wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polynatriumacrylat und Polynatriummethacrylat; ein anionischer oberflächenaktiver Stoff, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumoctadecylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat und Kaliumstearat; ein kationischer oberflächenaktiver Stoff, wie Laurylaminacetat, Stearylaminacetat und Lauryltrimethylammoniumchlorid; ein amphoterer oberflächenaktiver Stoff, wie Lauryldimethylaminoxid; ein nichtionischer oberflächenaktiver Stoff, wie Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenylether und Polyoxyethylenalkylamin; ein anorganisches Salz, wie Tricalciumphosphat, Aluminiumhydroxid, Calciumsulfat, Calciumcarbonat und Bariumcarbonat und Mischungen davon, sie sind aber nicht darauf beschränkt. In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das Dispergiermittel ein Polyester, vorzugsweise ein sulfonierter Polyester.
In Ausführungsformen kann das für die Tintenzusammensetzung ausgewählte polymere Dispergiermittel oder Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht entweder in Mengen zum Bereitstellen seiner stabilisierenden Wirkung oder in höheren Mengen zugegeben werden. So kann z. B. die Komponente in höheren Anteilen als zum Stabilisieren der Tinte erforderlich zugegeben werden, wobei sie als Viskositätsverbesserer wirkt.
Wenn ein Polyester als das Dispergiermittel verwendet wird, ist das Polyesterdispergiermittel am meisten bevorzugt ein sulfonierter Polyester. Der sulfonierte Polyester kann aus einer beliebigen geeigneten Säure und einem Alkohol gebildet werden. Vorzugsweise ist der Polyester von einem oder mehreren Terephthalaten und einem oder mehreren Glycolen abgeleitet. Zum Beispiel kann der Polyester von einer Reaktion herrühren, welche z. B. drei Glycolkomponenten umfasst. In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform in dieser Anmeldung ist der Polyester ein sulfonierter Polyester, der von einer Reaktion von Dimethyl terephthalat, Natriumdimethyl-5-sulfoisophthalat, Propandiol, Diethylenglycol und Dipropylenglycol herrührt.
Zu weiteren Beispielen für sulfonierte Polyester, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, gehören die in den US-Patenten Nr. 5,593,807 und 5,945,245 veranschaulichten sulfonierten Polyester, z. B. Natrium-sulfonierte Polyester und genauer gesagt ein Polyester wie Poly(1,2-propylen-natrium-5-sulfoisophthalat), Poly(neopentylennatrium-5-sulfoisophthalat), Poly(diethylen-natrium-5-sulfoisophthalat), Copoly(1,2-propylennatrium-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-terephthalat-phthalat), Copoly(1,2-propylen-diethylen-natrium-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylert-terephthalat-phthalat), Copoly(ethylen-neopentylen-natrium-5-sulfoisophthalat)-copoly-(ethylen-neopentylenterephthalat-phthalat) und Copoly(propoxyliertes Bisphenol A)-copoly-(propoxyliertes Bisphenol A-natrium-5-sulfoisophthalat).
Die sulfonierten Polyester können in Ausführungsformen durch die folgende Formel oder Random-Copolymere davon, worin die n- und p-Segmente getrennt sind, wiedergegeben werden.
worin R ein Alkylen mit z. B. 2 bis 25 Kohlenstoffatomen wie etwa Ethylen, Propylen, Butylen oder Oxyalkylendiethylenoxid ist; R' ein Arylen mit z. B. 6 bis 36 Kohlenstoffatomen, wie etwa ein Benzylen, Bisphenylen oder Bis(alkyloxy)bisphenolen ist; X ein geeignetes Gegenion, wie etwa ein Alkalimetall wie etwa Natrium bedeutet; und p und n die Molprozente der jeweiligen sich zufällig wiederholenden Segmente bedeuten, so dass das Gesamtpolymer 10 bis 20000 sich wiederholende Segmente enthält. Der Alkalisulfopolyester besitzt z. B. ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 1500 bis 50000 Gramm pro Mol und ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) von 6000 Gramm pro Mol bis 150000 Gramm pro Mol, gemessen durch Gelpermeationschromatografie und unter Verwendung von Polystyrol als Standards. Vorzugsweise sind n und p in der vorstehenden Formel so ausgewählt, dass sie Molprozente von 1 bis 99 repräsentieren, wie etwa 3 oder 5 bis 95 oder 97, so dass n + p = 100. In Ausführungsformen ist n vorzugsweise 96 mol% und p 4 mol%.
Die Tintenzusammensetzung enthält auch ein flüssiges Transportmittel. Das flüssige Transportmittel kann eines oder mehrere von Wasser oder einem Lösungsmittel wie etwa einem Diol oder einem Polyol oder einer Mischung aus Wasser mit einem wasserlöslichen Cosolvens einschließen. Cosolvenzien, welche eine begrenzte Löslichkeit in Wasser aufweisen, können ebenfalls verwendet werden, wenn ein drittes Cosolvens als Lösungsvermittler verwendet wird, um ein homogenes Transportmittel zu erzeugen. Das flüssige Transportmittel trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Tintenzusammensetzung bei Raumtemperatur (typischerweise ungefähr 20°C) in einem stabilen flüssigen Zustand bleibt, aber sich beim Erwärmen und/oder nach dem Entfernen eines Teils des Wasser- oder Flüssigkeitsgehaltes in einen Gelzustand umwandelt. Falls es gewünscht wird, kann das flüssige Transportmittel entweder ausschließlich als Wasser, ausschließlich als Diol und/oder Polyol (mit Ausnahme von Wasser, das in der Latexkomponente vorhanden sein kann) oder als eine Kombination von Wasser und Diol und/oder Polyol bereitgestellt werden.
Wenn ein Diol und/oder ein Polyol enthalten ist, wird die ausgewählte Flüssigkeit oder Mischung von Flüssigkeiten so gewählt, dass sie mit den anderen Tintenkomponenten verträglich ist, und kann entweder eine polare oder unpolare Beschaffenheit aufweisen. Zu spezifischen Beispielen für geeignete Flüssigkeiten gehören polare Flüssigkeiten wie Glycolether, Ester, Amide oder Alkohole, wobei zu spezifischen Beispielen Butylcarbitol, Tripropylenglycolmonomethylether, 1-Phenoxy-2-propanol, Dibutylphthalat, Dibutylsebacat, 1-Dodecanol sowie Mischungen davon gehören. Zu weiteren geeigneten Beispielen gehören Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dimethylolpropionsäure, Sucrose, Polytetramethylenglycol (MG < ungefähr 3000), Polypropylenglycol (MG < ungefähr 3000), Polyesterpolyole (MG < ungefähr 3000), Polyethylenglycol (MG < ungefähr 3000), Pentaerythritol, Triethanolamin, Glycerin, 1,6-Hexandiol, N-Methyl-N,N-diethanolamin, Trimethylolpropan und N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethethylendiamin. In einigen bevorzugten Ausführungsformen wird Diethylenglycol eingesetzt.
In Ausführungsformen werden die Arten und Mengen des Polymermaterials des reaktiven Latex und mindestens eine weitere Komponente der Tintenzusammensetzung, wie etwa das flüssige Transportmittel, so ausgewählt, dass sie bei erhöhten Temperaturen oberhalb Umgebungstemperatur miteinander reagieren. So werden z. B. das Polymermaterial des reaktiven Latex und das flüssige Transportmittel so ausgewählt, dass sie bei Temperaturen von mindestens 40°C und vorzugsweise mindestens 60°C miteinander reagieren, wobei das flüssige Transportmittel oder die spezifische Komponente davon in einer Menge von mindestens 5% und vorzugsweise mindestens 10% oder mehr vorhanden ist.
Die flüssige Transportmittelkomponente ist in der Tinte in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge vorhanden. In einer Ausführungsform ist die flüssige Transportmittelkomponente in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-% der Tinte vorhanden; in einer anderen Ausführungsform ist die flüssige Transportmittelkomponente in einer Menge von 10 bis 55 Gew.-% der Tinte vorhanden; und in noch einer weiteren Ausführungsform ist die flüssige Transportmittelkomponente in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% der Tinte vorhanden. Es können jedoch je nach Wunsch Mengen außerhalb dieser Bereiche verwendet werden.
Die Tintenzusammensetzungen enthalten auch ein Färbemittel, vorzugsweise ein selbstdispergierbares Färbemittel. Jedes gewünschte oder wirksame Färbemittel kann in den Tinten eingesetzt werden, einschließlich Farbstoffe, Pigmente und Mischungen davon, vorausgesetzt, dass das Färbemittel in dem Tintentransportmittel gelöst oder dispergiert werden kann. Die Trägerzusammensetzungen können in Kombination mit herkömmlichen Tintenfärbemittelmaterialien, wie etwa Color Index (C. I.) Solventfarbstoffen (Solvent Dyes), Dispersionsfarbstoffen (Disperse Dyes), modifizierten Säure- und Direktfarbstoffen, basischen Farbstoffen, Schwefelfarbstoffen und Küpenfarbstoffen verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete Farbstoffe gehören Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Ciba-Geigy); Direct Brilliant Pink B (Crompton & Knowles); Aizen Spilon Red C-BH (Hodogaya Chemical); Kayanol Red 38L (Nippon Kayaku); Levanol Brilliant Red 3BW (Mobay Chemical); Levaderm Lemon Yellow (Mobay Chemical); Spirit Fast Yellow 3G; Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical); Sirius Supra Yellow GD 167; Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Sandoz); Pergasol Yellow CGP (Ciba-Geigy); Orasol Black RLP (Ciba-Geigy); Savinyl Black RLS (Sandoz); Dermacarbon 2GT (Sandoz); Pyrazol Black BG (ICI); Morfast Black Conc. A (Morton-Thiokol); Diaazol Black RN Quad (ICI); Orasol Blue GN (Ciba-Geigy); Savinyl Blue GLS (Sandoz); Luxol Blue MBSN (Morton-Thiokol); Sevron Blue 5GMF (ICI); Basacid Blue 750 (BASF), Neozapon Black X51 [C. I. Solvent Black, C. I. 12195] (BASF), Sudan Blue 670 [C. I. 61554] (BASF), Sudan Yellow 146 [C. I. 12700] (BASF), Sudan Red 462 [C. I. 260501 (BASF), Intratherm Yellow 346 von Crompton and Knowles, C. I. Disperse Yellow 238, Neptune Red Base NB543 (BASF, C. I. Solvent Red 49), Neogen Blue FF-4012 von BASF, Lampronol Black BR von ICI (C. I. Solvent Black 35), Morton Morplas Magenta 36 (C. I. Solvent Red 172) und Metallphthalocyaninfärbemittel wie die in US-Patent Nr. 6,221,137 offenbarten Färbemittel. Polymere Farbstoffe können ebenfalls verwendet werden, wie etwa die z. B. in den US-Patenten Nr. 5,621,022 und 5,231,135 beschriebenen und z. B. von Milliken & Company als Milliken Ink Yellow 869, Milliken Ink Blue 92, Milliken Ink Red 357, Milliken Ink Yellow 1800, Milliken Ink Black 8915-67, unverschnittenes Reactant Orange X-38, unverschnittenes Reactant Blue X-17 und unverschnittenes Reactant Violet X-80 erhältlichen polymeren Farbstoffe.
Pigmente sind ebenfalls geeignete Färbemittel für die Tinten. Zu Beispielen für geeignete Pigmente gehören Violet Toner VT-8015 (Paul Uhlich); Paliogen Violet 5100 (BASF); Paliogen Violet 5890 (BASF); Permanent Violet VT 2645 (Paul Uhlich); Heliogen Green L8730 (BASF); Argyle Green XP-111-S (Paul Uhlich); Brilliant Green Toner GR 0991 (Paul Uhlich); Lithol Scarlet D3700 (BASF); Toluidine Red (Aldrich); Scarlet for Thermoplast NSD PS PA (Ugine Kuhlmann of Canada); E. D. Toluidine Red (Aldrich); Lithol Rubine Toner (Paul Uhlich); Lithol Scarlet 4440 (BASF); Bon Red C (Dominion Color Company); Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlich); Oracet Pink RF (Ciba-Geigy); Paliogen Red 3871 K (BASF); Paliogen Red 3340 (BASF); Lithol Fast Scarlet L4300 (BASF); Heliogen Blue L6900, L7020 (BASF); Heliogen Blue K6902, K6910 (BASF); Heliogen Blue D6840, D7080 (BASF); Sudan Blue OS (BASF); Neoyen Blue FF4012 (BASF); PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst); Irgalite Blue BCA (Ciba-Geigy); Paliogen Blue 6470 (BASF); Sudan III (Red Orange) (Matheson, Colemen Bell); Sudan II (Orange) (Matheson, Colemen Bell); Sudan Orange G (Aldrich), Sudan Orange 220 (BASF); Paliogen Orange 3040 (BASF); Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlich); Paliogen Yellow 152, 1560 (BASF); Lithol Fast Yellow 0991 K (BASF); Paliotol Yellow 1840 (BASF); Novoperm Yellow FGL (Hoechst); Permanent Yellow YE 0305 (Paul Uhlich); Lumogen Yellow D0790 (BASF); Suco-Yellow L1250 (BASF); Suco-Yellow D1355 (BASF); Suco Fast Yellow D1355, D1351 (BASF); Hostaperm Pink E (American Hoechst); Fanal Pink D4830 (BASF); Cinquasia Magenta (Du Pont); Paliogen Black L0084 (BASF); Pigment Black K801 (BASF); und Ruße wie etwa REGAL 330^® (Cabot), Carbon Black 5250, Carbon Black 5750 (Columbia Chemical) und IJX-157 (Cabot).
Weitere Tintenfarben neben den subtraktiven Primärfarben können für Anwendungen wie eine Postbeschriftung oder industrielle Beschriftung und Markierung erwünscht sein und die Erfindung ist für diese Zwecke anwendbar. Ferner können Infrarot (IR) oder Ultraviolett (UV) absorbierende Farbstoffe ebenfalls in die Tinten eingearbeitet werden zur Verwendung in Anwendungen wie der "unsichtbaren" Kodierung oder Beschriftung von Produkten. Beispiele für solche Infrarot und Ultraviolett absorbierende Farbstoffe sind z. B. in den US-Patenten Nr. 5,378,574 , 5,146,087 , 5,145,518 , 5,543,177 , 5,225,900 , 5,301,044 , 5,286,286 , 5,275,647 , 5,208,630 , 5,202,265 , 5,271,764 , 5,256,193 , 5,385,803 und 5,554,480 beschrieben.
Das Färbemittel ist in der Tinte in jeder beliebigen oder wirksamen Menge zum Erhalten der gewünschten Farbe oder des gewünschten Farbtons vorhanden. Typischerweise ist das Färbemittel in der Tinte in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-% der Tinte, vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-% der Tinte und mehr bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% der Tinte und typischerweise nicht mehr als 50 Gew.-% der Tinte, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-% der Tinte und mehr bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-% der Tinte vorhanden. Die Menge kann jedoch je nach den speziellen Druckanforderungen außerhalb dieser Bereiche liegen.
Die Tintenzusammensetzungen haben vorzugsweise einen Feststoff- bzw. Trockensubstanzendgehalt, der mehr als 10 Gew.-% beträgt. Vorteilhafterweise können die Tintenzusammensetzungen einen Feststoff- bzw. Trockensubstanzgehalt von mehr als 15 Gew.-% und noch mehr bevorzugt mehr als 20 Gew.-% aufweisen. Die Tintenzusammensetzungen weisen auch vorzugsweise einen Wasserendgehalt auf, der geringer als 80 Gew.-% ist. Vorteilhafterweise können die Tintenzusammensetzungen einen Wassergehalt von weniger als 70 Gew.-% und noch mehr bevorzugt weniger als 60 Gew.-% aufweisen.
In Ausführungsformen ist der Anteil der festen Zusätze in der Tintenzusammensetzung so gewählt, dass eine Tintenzusammensetzung bereitgestellt wird, die einen Phasenübergang von einem flüssigen Zustand zu einem Gelzustand bei einer erhöhten Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur ergibt. So weist z. B. die Tintenzusammensetzung einen Phasenübergang von einem flüssigen Zustand zu einem Gelzustand bei einer Temperatur von nicht weniger als 30°C und vorzugsweise nicht weniger als 40°C oder nicht weniger als 50°C auf.
Die Tintenzusammensetzungen können durch ein beliebiges gewünschtes oder geeignetes Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel können die Tintenbestandteile zusammengemischt werden, gefolgt von einem Erwärmen auf eine Temperatur von mindestens 50°C in einer Ausführungsform, und von nicht mehr als 100°C in einer Ausführungsform, wenngleich die Temperatur außerhalb dieser Bereiche liegen kann, und Rühren, bis eine homogene Tintenzusammensetzung erhalten wird, gefolgt von einem Kühlen der Tinte auf Umgebungstemperatur (typischerweise 20 bis 25°C).
In bevorzugten Ausführungsformen werden die Komponenten der Tintenzusammensetzung mit Ausnahme des reaktiven Latex zusammengemischt, gefolgt von der Zugabe des reaktiven Latex mit Mischen, um eine endgültige Tintenzusammensetzung zu erzielen. So kann z. B. die Tintenzusammensetzung hergestellt werden, indem zuerst ein Färbemittel, ein Polyol und/oder ein Diol, ein Dispergiermittel wie etwa ein sulfonierter Polyester und ein flüssiges Transportmittel wie etwa Wasser vermischt werden, gefolgt von der Zugabe des reaktiven Latex unter Rühren. In Ausführungsformen wird der Latex zugegeben, nachdem die übrigen Tintenkomponenten zusammengemischt sind, da einige Latizes bei den höheren Temperaturen nicht stabil sind, die erforderlich sind, um die Tintenkomponenten, wie etwa den sulfonierten Polyester, zu dispergieren. Wenn jedoch ein bestimmter Latex eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist, können die Tintenkomponenten in einer anderen Reihenfolge vereinigt werden, z. B. durch Zusammenmischen aller Komponenten in einem einzigen Schritt.
Die so gebildeten Tintenzusammensetzungen liegen bei Raumtemperatur (typischerweise ungefähr 20°C) in einem stabilen flüssigen Zustand vor, wandeln sich aber beim Erhitzen und/oder nach dem Entfernen eines Teils des Wasser- oder Flüssigkeitsgehaltes in einen Gelzustand um. Zum Beispiel haben die Tintenzusammensetzungen in Ausführungsformen eine Viskosität bei 25°C im Bereich von 2 bis 30 mPa·s und vorzugsweise im Bereich von 4 bis 15 mPa·s. Außerdem nimmt die Viskosität entsprechend zu, wenn die Tintenzusammensetzung erwärmt wird, um eine Reaktion zwischen dem reaktiven Latex und anderen Tintenkomponenten herbeizuführen.
Die vorstehend beschriebenen Tintenzusammensetzungen können vorteilhafterweise in einem Druckverfahren, insbesondere einem piezoelektrischen Druckverfahren, verwendet werden. Die Druckverfahren umfassen im Allgemeinen das Einarbeiten der vorstehenden Tintenzusammensetzung in einem Tintenstrahldruckapparat und das Veranlassen, dass Tröpfchen der Tinte in einem bildweisen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden. In einer spezifischen Ausführungsform setzt der Druckapparat ein piezoelektrisches Druckverfahren ein, bei dem Tröpfchen der Tinte durch Oszillationen von piezoelektrischen schwingenden Elementen veranlasst werden, in einem bildweisen Muster ausgestoßen zu werden. Die vorstehend beschriebenen Tinten können auch in anderen Tintenstrahldruckverfahren, wie etwa akustischem Tintenstrahldrucken, thermischem Tintenstrahldrucken, Tintenstrahldrucken mit kontinuierlichem Strom oder Ablenkung, eingesetzt werden. Die Tintenzusammensetzungen können auch in anderen Druckverfahren als Tintenstrahldruckverfahren, einschließlich Thermotransferdruckverfahren, eingesetzt werden.
Die vorstehenden Tintenzusammensetzungen können in einem Apparat für Direktdrucktintenstrahlverfahren eingesetzt werden, bei denen, wenn Tröpfchen der erhitzten Tinte in einem bildweisen Muster auf einem Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden, das Aufzeichnungssubstrat das endgültige Aufzeichnungssubstrat ist. Die Tintenzusammensetzungen können auch in indirekten (Offset-)Druck-Tintenstrahlanwendungen eingesetzt werden, bei denen, wenn Tröpfchen der Tinte in einem bildweisen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden, das Aufzeichnungssubstrat ein intermediäres Übertragungselement ist und die Tinte in dem bildweisen Muster anschließend von dem intermediären Übertragungselement auf ein endgültiges Aufzeichnungssubstrat übertragen wird. Noch eine weitere Ausführungsform ist auf ein Verfahren gerichtet, welches das Einarbeiten der vorstehend beschriebenen Tintenzusammensetzung in einen Tintenstrahldruckapparat, das Erhitzen der Tinte nach Bedarf, das Veranlassen, dass Tröpfchen der Tinte in einem bildweisen Muster auf ein intermediäres Übertragungselement ausgestoßen werden, und das Übertragen der Tinte in einem bildweisen Muster von dem intermediären Übertragungselement auf ein endgültiges Aufzeichnungssubstrat umfasst. Offset- oder indirekte Druckverfahren sind auch z. B. in den US-Patenten Nr. 5,389,958 , 5,099,256 und 4,538,156 beschrieben.
In einer Ausführungsform wird im Anschluss an das Aufbringen des Tintenbildes auf das endgültige Substrat, entweder durch ein direktes Druckverfahren oder durch ein indirektes Druckverfahren, das so gebildete Bild durch Anwenden eines Fixierelements mit einer Temperatur, bei der die Tinte im Gelzustand vorliegt, d. h. mit einer Temperatur zwischen dem Gelpunkt und dem Schmelzpunkt der Tinte, auf das Bild fixiert. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn das endgültige Aufzeichnungssubstrat porös ist, wie etwa Papier, da es die Kontrolle des Ausmaßes des Eindringens der Tinte in das endgültige Substrat ermöglicht und dazu beitragen kann, das Durchscheinen des Tintenbildes auf der gegenüberliegenden Oberfläche des endgültigen Aufzeichnungssubstrates zu verringern. In einer spezifischen Ausführungsform ist das Druckverfahren ein direktes Druckverfahren, bei dem die Tröpfchen der Tinte direkt von dem Druckapparat auf das endgültige Substrat ausgestoßen werden, gefolgt von einem Fixieren des Bildes auf das endgültige Substrat bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Gelpunkt der Tinte, aber höher als der Schmelzpunkt der Tinte. Direkte Druckverfahren sind z. B. in den US-Patenten Nr. 5,195,430 , 4,745,420 , 4,889,761 und 5,761,597 beschrieben.
In einer anderen Ausführungsform wird im Anschluss an das Aufbringen des Tintenbildes auf das endgültige Substrat, entweder durch ein direktes Druckverfahren oder durch ein indirektes Druckverfahren, das so gebildete Bild bei einer Temperatur, bei der die Tinte im flüssigen Zustand ist, fixiert. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn das endgültige Aufzeichnungssubstrat nichtporös ist, wie etwa ein lichtdurchlässiger Druckgrund, da das Fixieren bei einer Temperatur unter dem Gelpunkt der Tinte es möglich machen kann, dass die Tinte kontrollierbar in das Substrat fließt und/oder auf dem nichtporösen endgültigen Aufzeichnungssubstrat absorbiert wird. Außerdem härtet das Fixieren der Tinte bei einer noch höheren Temperatur die Tinte an Ort und Stelle. In einer spezifischen Ausführungsform ist das Druckverfahren ein direktes Druckverfahren, bei dem die Tröpfchen der Tinte direkt von dem Druckapparat auf das endgültige Substrat ausgestoßen werden, gefolgt vom Fixieren des Bildes an das endgültige Substrat bei einer Temperatur, die höher als der Gelpunkt der Tinte ist. Direkte Druckverfahren sind z. B. in den US-Patenten Nr. 5,195,430 , 4,745,420 , 4,889,761 und 5,761,597 beschrieben.
Das Fixieren kann durch ein beliebiges gewünschtes oder wirksames Verfahren erfolgen, wie etwa diejenigen, die üblicherweise auf dem Gebiet der Elektrofotografie bekannt sind. Ein Verfahren umfasst die Anwendung eines Fixierelements auf das zu fixierende Bild. In einer spezifischen Ausführungsform ist das Fixierelement beheizt. Bei dem Fixierelement kann es sich um eine beliebige gewünschte oder geeignete Konfiguration, wie etwa eine Trommel oder eine Walze, ein Band oder eine Bahn, eine flache Oberfläche oder eine Platte handeln. Das Fixierelement kann durch ein beliebiges gewünschtes oder geeignetes Verfahren beheizt werden, wie etwa durch Anordnen von Heizern in oder nahe dem Fixierelement. Optional kann eine Schicht einer Flüssigkeit, wie etwa ein Fixieröl, vor dem Fixieren auf das Fixierelement aufgebracht werden. Das Fixierelement kann durch ein beliebiges gewünschtes oder geeignetes Verfahren auf das Bild angewandt werden, wie etwa durch Leiten des endgültigen Aufzeichnungssubstrats durch einen Spalt, der durch das Fixierelement und ein rückseitiges Element gebildet wird, bei dem es sich um eine beliebige gewünschte oder wirksame Konfiguration, wie etwa eine Trommel oder Walze, ein Band oder eine Bahn, eine flache Oberfläche oder eine Platte, handeln kann. Das Fixieren kann bei einem beliebigen gewünschten oder wirksamen Walzenanpressdruck erfolgen, in einer Ausführungsform bei mindestens 3,4 × 10⁴ Pa (5 Pfund pro Quadratzoll), in einer anderen Ausführungsform bei mindestens 1,7 × 10⁶ Pa (250 Pfund pro Quadratzoll) und in noch einer weiteren Ausführungsform bei mindestens 3,4 × 10⁶ Pa (500 Pfund pro Quadratzoll) und in einer Ausführungsform bei nicht mehr als 1,4 × 10⁷ Pa (2000 Pfund pro Quadratzoll), in einer anderen Ausführungsform bei nicht mehr als 68 × 10⁶ Pa (1000 Pfund pro Quadratzoll) und in noch einer anderen Ausführungsform bei nicht mehr als 5,8 × 10⁶ Pa (850 Pfund pro Quadratzoll), wenngleich der Druck außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Weitere Verfahren zum Fixieren, wie Strahlungsfixierung (wobei Wärme ohne Druck angewandt wird), Mikrowellenbestrahlung, Blitzlichtfixierung (wie es z. B. im US-Patent Nr. 4,788,123 beschrieben ist), Kaltdruckfixierung, gefolgt von der Anwendung von Wärme durch ein beliebiges gewünschtes Verfahren, können ebenfalls eingesetzt werden.
Beispiele
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher veranschaulicht. In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen beziehen sich alle "Teile" auf das Gewicht, sofern nichts Anderes angegeben ist.
Beispiel 1 – Herstellung eines reaktiven Polymerlatex
Ein Epoxyharz, Poly(methylmethacrylat-glycidylmethacrylat) wird zur Verwendung beim Bilden einer Tintenzusammensetzung hergestellt. In einem 2 l Büchi-Reaktor wird ein Gemisch aus Natriumlaurylsulfat (2,27 g) und Wasser (1154 g) bei 3500 U/min 1 Stunde unter einem Stickstoffstrom gemischt. Zu diesem Gemisch wird Methylmethacrylat (108,7 g) und Glycidylmethacrylat (7,5 g) zugegeben und auf 65°C erhitzt. Eine Initiatorlösung von Ammoniumpersulfat (1,36 g) in Wasser (2,5 g) wird zugegeben und eine exotherme Reaktion wird innerhalb von 5 Minuten beobachtet, welche die Radtemperatur über einen Zeitraum von 15 Minuten auf ungefähr 70°C bringt. Ein Gemisch aus Methylmethacrylat (217,3 g) und Glycidylmethacrylat (15 g) wird tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 1,25 g/min zugegeben, wonach das Reaktionsgemisch weitere 90 Minuten lang fortgesetzt auf 65°C erhitzt wird. Der Reaktorinhalt wird dann unter Rühren auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und ausgetragen, wobei ein Latex mit den folgenden Eigenschaften erhalten wird:
DSC (10°C/min); T_Go = 116°C; T_Gm = 121°C; Mn = 165.500; Mw = 613.500; dp = 3,71; Teilchengröße der Emulsion = 104 nm.
Beispiel 2 – Herstellung einer reaktiven Latex-Tintenzusammensetzung
Eine Tintenzusammensetzung wird hergestellt durch Vermischen von 4,86 Teilen eines selbstdispergierbaren Rußes (IJX-157), erhältlich von Cabot Corporation, Mass, 25,00 Teilen Voranol 370, erhältlich von Dow Chemicals, 16,77 Teilen einer 30%igen Lösung eines sulfonierten Polyesters und 2,28 Teilen Wasser. Der sulfonierte Polyester hat die Formel:
worin R eine Mischung aus Propylenglycol, Diethylenglycol und Dipropylenglycol ist, n 96 mol% beträgt und p 4 mol% beträgt.
Nachdem die Komponenten homogen zusammengemischt sind, werden 51,09 Teile des Copolymerlatex von Beispiel 1 (25%ige Feststoff- bzw. Trockensubstanz-Lösung) zugegeben, wobei mit einem Magnetrührer gerührt wird. Die endgültige Tintenzusammensetzung, 10,91 g, hat eine Viskosität von 21 mPa·s bei 150 s^–1. Die Viskosität nimmt beim Erhöhen der Temperatur ab, erhöht sich aber dann dramatisch auf mehr als 4000 mPa·s bei einer Temperatur oberhalb von ungefähr 70°C.
Die Tintenzusammensetzung ist eine stabile Flüssigkeit bei Umgebungstemperatur, bildet aber ein Gel mit hoher Viskosität bei hohen Temperaturen (ungefähr 70°C). Die Tintenzu sammensetzung wird unter Verwendung von Abziehtestmethoden getestet, um optische Dichte- und Durchscheinwerte zu erhalten. Dieser Abziehtest wird herkömmlicherweise verwendet, um gedruckte Bilder zu simulieren. Die Abziehtests verwenden ein horizontales Abziehbrett und eine 2,5 Abziehstange. Ein kleines Tintenvolumen wird auf eine Kunststofffolie oberhalb des Papiers aufgebracht; und die Abziehstange wird dann über die Tinte und das blanke Papier gerollt, so dass eine zusammenhängende Tintenschicht auf das Papier aufgebracht wird. Die optische Dichte und das Durchscheinen werden unter Verwendung eines GretagMacbeth SpectroScan gemessen. Die optische Dichte ist ein Maß dafür, wie schwarz die Tinte auf der Vorderseite des Papiers ist, wobei eine ideale Tinte eine optische Dichte von mehr als 1,4 aufweist. Das Durchscheinen ist ein Maß dafür, wie schwarz die Tinte die Rückseite des Papiers machte, wobei eine ideale Tinte ein Durchscheinen von weniger als 0,13 aufweist. Die Messungen des Durchscheinens und der optischen Dichte für die Tintenzusammensetzung sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

Temperatur Durchscheinen optische Dichte

25°C 0,131 1,37

79°C 0,127 1,37
Wenngleich die vorstehenden Daten unter Verwendung des Abziehtests erhalten werden, würde man annehmen, dass die Tintenzusammensetzungen eine gute optische Dichte, minimales Durchscheinen, eine hohe Druckqualität und eine ausgezeichnete Leistung und Robustheit auf normalem Papier aufweisen, wenn sie in einem herkömmlichen Drucker, wie etwa einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker, ausgestoßen werden.
Die Viskosität der Tintenzusammensetzung beträgt 21 mPa·s bei Raumtemperatur und 150 1/s. Die Viskosität der Tintenzusammensetzung bleibt im Wesentlichen konstant, wenn die Temperatur ansteigt, bis zu ungefähr 70°C. Zwischen 70 und 80°C nimmt die Viskosität der Tintenzusammensetzung steil zu, auf über 4500 mPa·s. Die Viskosität nimmt dann langsam ab, wenn das Erhitzen auf ungefähr 100°C fortgesetzt wird. Die Daten für die Viskosität, die optische Dichte und das Durchscheinen zeigen, dass die reaktive Latex-Tintenzusammensetzung eine höhere Filmfestigkeit im Vergleich zu Geltinten aufweist, eine steilere Zunahme der Viskosität bis zu der Filmbildungstemperatur und ein Einsetzen der Filmbildung bei einer höheren Temperatur aufweist.

Claims

Tintenzusammensetzung, umfassend: ein Färbemittel; einen reaktiven Polymerlatex; ein lösliches oder dispergierbares Polymer (dissipatierbares Polymer); ein Dispergiermittel; und ein flüssiges Transportmittel, worin das lösliche oder dispergierbare Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glycerin-initiierten Polyethertriolen.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin der reaktive Copolymerlatex ein Random-Copolymer umfasst, umfassend Monomereinheiten gemäß der folgenden Formeln:
worin A und B die Random-Einheiten des Copolymers repräsentieren, jedes R₁ unabhängig voneinander ein Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, R₂ eine Alkyl- oder Arylgruppe von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, und m und n unabhängig voneinander von 0,1 bis 99,9 Mol-% sind, wobei die Summe von n und m 100 Mol-% des Copolymers ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylat, Alkyl(meth)acrylat, welches eine substituierte oder unsubstituierte Alkylkette von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen hat, einem Aryl(meth)acrylat, worin die Arylgruppe eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe ist, und einem Alkoxy(meth)acrylat, worin die Alkoxygruppe 1 oder mehrere Sauerstoffatome hat, worin mindestens eines von A und B 1 oder mehrere Epoxyfunktionalitäten umfasst.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin m von 65 bis 95 Mol-% ist und n von 5 bis 35 Mol-% ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin das Copolymer eine Glasübergangstemperatur von 10 bis 150°C, ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 10.000 bis 200.000 g pro Mol, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 20.000 bis 750.000 g pro Mol und eine Polydispersität von 1,5 bis 20, und eine Latexteilchengröße von 20 bis 500 nm aufweist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin A ein Methyl(meth)acrylat und B ein Glycidyl(meth)acrylat ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Tintenzusammensetzung einen Phasenübergang von einem flüssigen Zustand zu einem Gelzustand bei einer Temperatur von nicht weniger als 30°C zeigt.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin der reaktive Latex und mindestens eine andere Komponente der Tintenzusammensetzung bei einer Temperatur von mindestens 40°C reagieren.
Verfahren zur Herstellung der Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, umfassend: Vermischen des Färbemittels, des löslichen oder dispergierbaren Polymers, des Dispergiermittels und des flüssigen Transportmittels, um eine Mischung zu bilden; und Mischen des reaktiven Polymerlatex in diese Mischung.
Verfahren zur Bildung eines Bildes, umfassend: Ausstoßen von Tröpfchen der Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, um ein Bild auf einem Substrat zu bilden; und Fixieren des Bildes auf dem Substrat.