DE60207631T2

DE60207631T2 - Tintenstrahltinten

Info

Publication number: DE60207631T2
Application number: DE60207631T
Authority: DE
Inventors: John R. Moffatt; Joseph W. Tsang
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: KR20020085783A; DE60207631D1; EP1256608B1; US20020195022A1; EP1256608A3; EP1256608A2; KR100812904B1; JP2002338843A; TWI230184B; US6602335B2; JP4593058B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Selbstdispergieren eines Pigments in einer wässrigen Lösung, und auf pigmentbasierte Tintenstrahltinten, bei denen das Pigment mittels eines derartigen Verfahrens löslich gemacht wird.
Tintenstrahltinten weisen eine Kombination von Trägermittel (eines oder mehrerer mit Wasser mischbarer organischer Hilfslösungsmittel) und Farbmittel (eines oder mehrerer wasserunlöslicher Farbstoffe oder wasserlöslicher Farbstoffe oder Pigmente) zusammen mit verschiedenen Zusatzstoffen (pH-Puffermitteln, Tropfenstabilisatoren, Tensiden, Algiziden und dergleichen) auf. Obwohl sich frühe Arbeit auf Grund ihrer Leuchtkraft auf wasserlösliche Farbstoffe konzentrierte, beschäftigt man sich in jüngerer Zeit mit Pigmenten, die wasserunlösliche Farbmittel sind, und zwar auf Grund ihrer im Vergleich zu wasserlöslichen Farbstoffen hervorragenden Wasserechtheits- und Schmierechtheitseigenschaften.
Die Löslichmachung von Pigmenten in Wasser bleibt ein Problem, das eine Herausforderung darstellt. Als Farbmittel können Pigmente viele erzielbare Attribute liefern, die Farbstoffe bisher nicht erzielen konnten, d.h. Wasserechtheit, Lichtechtheit und eine außergewöhnlich hohe Druckqualität. Eine nicht-kovalente Bindung von wasserlöslichen Polymeren an Pigmente war bisher das üblichste Verfahren, um sie wasserlöslich zu machen. Jedoch werden diese Polymere mit der Zeit leicht von dem Pigmentpartikel verschoben, und folglich ergibt sich ein Verlust der Dispersionsstabilität.
Das beste Verfahren zum Löslich machen von Pigmenten ist eine direkte kovalente Bindung der löslich machenden Gruppe. Der Cabot Corp. gelang es, dieses Verfahren über eine Diazotierungsreaktion an Kohleschwarz- und farbigen Pigmen ten zu verwenden; siehe z.B. US-Patentschrift 5,554,739 an Belmont, US-Patentschrift 5,571,311 an Belmont et al., US-Patentschrift 5,922,118 an Johnson et al., PCT-Anmeldung WO 96/18695 und PCT-Anmeldung WO/96/18696. Die Diazotierungsreaktion weist einige deutliche Vorteile auf, hat jedoch auch einige Nachteile, d.h. muss sie unter einer Säurelösung durchgeführt werden, das Diazoniumsalz kann nur aus aromatischen Aminen hergestellt werden, usw.
In der EP A 137,630 ist die Reaktion von diarylidgelben Pigmenten mit bestimmten Diaminen offenbart. In der EP A 984,045 sind Diazoarylidpigmente mit Polyoxyalkylen-Seitenketten beschrieben (siehe auch US A 5,062,894 ). In der EP A 517,513 sind Kombinationen von Diarylamiddisazo-Pigmenten mit sauren Farbstoffen offenbart.
Es ist wünschenswert, andere Substitutionsreaktionen zu finden, die dieselbe Aufgabe bewerkstelligen, jedoch unter anderen Bedingungen, und die mehr Flexibilität bei der Synthese des selbstdispergierenden Pigments ermöglichen. Somit muss, damit die Substitutionsreaktion erfolgt, die spezifische Chemie auf der Oberfläche des Pigments berücksichtigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Dispergieren eines Pigments in einer wässrigen Lösung vorgesehen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

(a) Liefern des Pigments, wobei sich das Pigment dadurch auszeichnet, dass es eine Azogruppe und entweder eine β-Diketo-Struktur oder eine Hydroxylgruppe aufweist, von denen jede auf konjugative Weise der Azogruppe zugeordnet ist;
(b) Behandeln einer Oberfläche des Pigments mit einer Base, die eine ausreichende Stärke aufweist, um eine negative Ladung an dem Pigment zu erzeugen; und
(c) Zur-Reaktion-Bringen des negativ geladenen Pigments mit entweder (1) einem ersten hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und ein Carbonyl aufweist, das bezüglich der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung „Alpha" ist, und das über eine Addition reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile-Gruppe zu bilden, aufweist, oder (2) einem zweiten hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus anionischen funktionellen Gruppen, kationischen funktionellen Gruppen und zwitterionischen funktionellen Gruppen und zumindest einer geeigneten Abgangsgruppe besteht, die über eine Substitution reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile Gruppe zu bilden.

Die Reaktion bei Schritt (c) umfasst entweder (1) eine Michael-Additionsreaktion, und exemplarische hydrophile Moleküle umfassen ein Vinyl, ein Acrylat, ein Methacrylat oder ein Vinylsulfon, oder (2) eine Reaktion einer nukleophilen Substitution, und beispielhafte geeignete Abgangsgruppen umfassen Chlorid, Sulfat, Ethylsulfat, Bromid, Tosylat oder Methansulfonat.
Das behandelte Pigment wird in wasserbasierten Tinten vergleichsweise löslich gemacht, wodurch das Erfordernis eines Dispersionsmittels, um das Pigment zu dispergieren, eliminiert wird.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Tintenstrahltinte vorgesehen, wobei die Tintenstrahltinte ein Trägermittel und ein Farbmittel aufweist, wobei das Trägermittel das behandelte Pigment umfasst.
Nun wird ausführlich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die die Modi, die die Erfinder derzeit als beste Modi zum Praktizieren der Erfindung erachten, veranschaulichen. Je nach Fall werden auch alternative Ausführungsbeispiele kurz beschrieben.
Alle Konzentrationen in dem vorliegenden Dokument sind in Gewichtsprozent ausgedrückt, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Reinheit aller Komponenten entspricht derjenigen, die in der normalen handelsüblichen Praxis für Tintenstrahltinten verwendet wird.
Man weiß, dass bestimmte wasserunlösliche Pigmente dann, wenn sie in ein entsprechendes Lösungsmittel platziert werden, ihre ursprüngliche Farbe verändern und sich in einem solchen Lösungsmittel vollständig auflösen.
Wenn beispielsweise das Pigment Yellow 74 (PY74), das wasserunlöslich ist, in eine Lösung platziert wird, die Methoxidion und CH₃CN als Lösungsmittel aufweist, verändert sich PY74 von Gelb zu Purpur und wird vollständig in CH₃CN löslich. Es erfolgt eine entsprechende Rotverschiebung bei λ_max in dem Absorptionsspektrum. Auf eine Hinzufügung von 2-Sulfoethylmethacrylat hin verschwindet die purpurne Farbe, und die gelbe Farbe kehrt zurück. Das zur Reaktion gebrachte oder modifizierte Pigment ist in Wasser löslich (die aus Lichtstreuungsmessungen erhaltene Partikelgröße beträgt etwa 100 bis 200 nm).
Es wird angenommen, dass das Anion, A^–, aus dem Pigment, HA, erzeugt wurde, indem das umringelte Proton an HA mit Methoxidion in CH₃CN entfernt wurde. Das umringelte Proton an HA ist eine ziemlich starke Säure, deren Anion durch die Azo- und β-Diketo-Strukturen in PY74 stabilisiert wird. Das Anion scheint in CH₃CN und inerten Lösungsmitteln wie z.B. Tetrahydrofuran (THF) und Toluen ziemlich stabil zu sein. Die Entstehung scheint in 20 Gew.-% CH₃CN in Wasser ziemlich langsam zu sein. In CH₃CN reagiert das Anion ferner mit 4-(Chlormethyl)benzoesäure in Methoxid.
wobei E = Elektrophil.
Das Verfahren scheint ein einfacher Syntheseweg für die Bindung löslich machender Gruppen an ein Pigmentpartikel mit den folgenden Arten von Strukturen zu sein, nämlich einer Azogruppe und entweder einer β-Diketo-Struktur oder einer Hydroxylgruppe, von denen jede auf konjugative Weise der Azogruppe zugeordnet ist.
Es ist wahrscheinlich, dass eine kovalente Bindung der löslich machenden Gruppe in zwei Regionen an der Struktur auftreten kann:
Bei den zwei obigen Konfigurationen ist gezeigt, dass eine Bindung entweder an den Carbanion- oder an den Hydrazinanionanteilen erfolgen kann. Das Mutterhydrazon ist sauer (pK_a = 4,5), und es ist denkbar, dass die primäre anionische Form das Hydrazinanion ist. Somit stehen zwei Stellen zur Substitution zur Verfügung.
Andere, unterschiedliche Arten von Pigmenten können auch ohne die β-Diketo-Bindung einer Substitution unterzogen werden. Beispielsweise liegen die Phenazonaphthole in einer tautomeren Form vor:
Die Substitution kann an einer der zwei anionischen Stellen stattfinden.
Eine Bestätigung der Existenz dieser Tautomere ergibt sich aus Produktstudien und der Röntgenkristallographie, die ergeben, dass die Entstehung von Hydrazontautomeren überwiegt, d.h.:

wobei * Substitutionsstellen bezeichnet.
Somit könnte eine Substitution, die an der Stelle eines sauren Hydrazonprotons erfolgt, ein weiterer Weg für eine problemlose Platzierung der löslich machenden Gruppen an den Pigmentpartikeln sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Pigment, das eine Azogruppe und entweder eine β-Diketo-Struktur oder eine Hydroxylgruppe aufweist, von denen jede auf konjugative Weise der Azogruppe zugeordnet ist, zunächst mit einer Base behandelt, die eine ausreichende Stärke aufweist, um eine negative Ladung an dem Pigment zu erzeugen. Üblicherweise wird die Stärke, die erforderlich ist, um die negative Ladung zu erzeugen, durch Verwendung einer Base geliefert, die ein pK_a von zumindest 6 aufweist.
Das negativ geladene Pigment wird anschließend mit entweder (1) einem hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und ein Carbonyl aufweist, das bezüglich der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung „Alpha" ist, und das über eine Addition reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile Gruppe zu bilden, aufweist, oder (2) einem hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus anionischen funktionellen Gruppen, kationischen funktionellen Gruppen und zwitterionischen funktionellen Gruppen und zumindest einer geeigneten Abgangsgruppe besteht, die über eine Substitution reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile Gruppe zu bilden, zur Reaktion gebracht. Die erstgenannte Reaktion ist als Michael-Additionsreaktion bekannt, wohingegen die zuletzt genannte Reaktion als nukleophile Substitution bekannt ist.
Die Reaktion des Pigments mit der Base wird oben erörtert und kann schematisch wie folgt dargestellt werden:
Schematisch werden die zwei hierin verwendeten Reaktionstypen wie folgt dargestellt: (1) Michael-Additionsreaktion:
(2) Nukleophile Substitution:
wobei D eine Abgangsgruppe ist. Beispiele von geeigneten Abgangsgruppen umfassen Chlorid, Sulfat, Ethylsulfat, Bromid, Tosylat und Methansulfonat.
Löslich machende Gruppen für die Michael-Additionsreaktion sind aus einem bzw. einer oder mehreren der folgenden ausgewählt: (a) Acryl- und Methacrylsäuren und Salzen derselben:
wobei R H oder CH₃ ist; (b) Amide von Acryl- und Methacrylsäuren:
wobei R₁ H oder CH₃ ist;
R₂ und R₃ unabhängig voneinander H oder Radikale von
C₁ bis C₃₀ sind; (c) Diallyldialkylammoniumhalogenide:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder ein Radikal von C₁ bis C₂₀ sind, und
X^– F^–, Cl^–, Br^–, SO₄ ^–2 oder PO₄ ^–3 ist; (d) Hydroxylamide von Acryl- und Methacrylsäuren:
wobei R₁ H oder CH₃ und
R₂ ein Radikal von C₁ bis C₆ ist; (e) N-Vinylpyrrolidon:
(f) 1-Vinylimidazol:
(g) Vinylpyridin:
(h) N-Phenylamide:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺, und
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (i) N-Vinylamide:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder ein Radikal von C₁ bis C₁₅ sind; (j) Phenylvinylsulfone:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O oder OH
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (k) Polyethylenoxidalkenylphenole:
wobei X und Y unabhängig voneinander H oder HC=CH sind,
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist, und
n eine Ganzzahl von 1 bis 100 ist; (l) mehrfach ungesättigte Betaine:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander Radikale von C₁ bis C₅₀ sind, und
n eine Ganzzahl von 1 bis 10 ist; (m) mehrfach ungesättigte Sulfobetaine:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander Radikale von C₁ bis C₅₀ sind, und
n eine Ganzzahl von 1 bis 10 ist; (n) mehrfach ungesättigte Aminoxide:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander Radikale von C₁ bis C₅₀ sind, und
n eine Ganzzahl von 1 bis 10 ist; (o) mehrfach ungesättigte Säuren und Säuresalze derselben:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander Radikale von C₁ bis C₅₀ sind, und
n eine Ganzzahl von 1 bis 10 ist; (p) Styren und seine Derivate:
wobei X und Y unabhängig voneinander H, NH₂, SO₃H, OCH₃ oder ein Radikal von C₁ bis C₁₀ sind;
(q) Sulfoalkyl(aryl)acrylat und -methacrylat und Salze derselben:
wobei R₁ H oder CH₃ ist, und
R₂ entweder ein Alkyl- oder Aryl- oder Arylalkylradikal von C₁ bis C₃₀ ist; und (r) Vinylsulfonsäure und Salze derselben:
Löslich machende Gruppen für die Reaktion der nukleophilen Substitution werden aus den folgenden ausgewählt: (a) 2,2-Dichlor(m)ethylphenylsulfone:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺, und
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (b) Chlor(m)ethylphenylsulfone:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺, und
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist;
R₂ ein Radikal von C₁ bis C₁₅ ist; (c) Phenyl-2-(methylethylsulfanato)ether, Natriumphenyl-2-(methylethylsulfanato)sulfid, Phenyl-2-(methylethylsulfanato)sulfon, N-Phenyl-N-2-(methylsulfanato)ethylamin:
wobei X = O, S, SO₂ oder NHO,
W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺,
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (d) Phenyl-(2-chlorethyl)amide:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺, und
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (e) Amino-2-ethylchloride:
wobei W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺, und
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist; (f) Natriumphenyl-2-(ethylsulfanato)ether, Natriumphenyl-2-(ethylsulfanato)sulfid, Natriumphenyl-2-(ethylsulfonato)sulfon, N-Phenyl-N-2-(ethylsulfanato)ethylamin:
wobei X = O, S, SO₂ oder NHO,
W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O, OH oder NR₃ ⁺,
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist, und
M⁺ = Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺, (CH₃)₂NH₂ ⁺, (CH₃)₄N⁺, (C₄H₉)₄N⁺, (C₃H₇)₄N⁺, usw. (g) Phenyltriazine
wobei X = O, S, SO₂ oder NH,
Y oder Z = H, Cl, F oder Br,
W = SO₃ ^–, CO₂ ^– , N(CH₃)₂O oder OH,
R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist (h) Benzyle:
wobei R ein Radikal von C₁ bis C₃₀ ist
W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O oder OH, und
Y' = Cl, F, Br, OSO₂CH₃ oder OSO₂C₆H₄-CH₃; und (i) α-Haloketone, α-Haloketocarbonsäuren, α-Haloketosulfonsäuren, α-Haloketoaminoxide und α-Haloketoalkohole:
wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander Radikale von C₁ bis C₃₀ sind,
W = SO₃ ^–, CO₂ ^–, N(CH₃)₂O oder OH, und
Y' = Cl, F, Br, OSO₂CH₃ oder OSO₂C₆H₄-CH₃
Kationische Gegenionen zu den obigen Anionen umfassen alle üblichen Ammoniumionen, z.B. Dimethylammonium-, Trimethylammonium-, Dipropylammonium- und Tetramethylammoniumionen, sowie Alkaliionen, z.B. Natrium, Kalium und Lithium, sind aber nicht auf diese beschränkt. Anionische Gegenionen zu den obigen Kationen umfassen Halogenid-, Nitrat-, Phosphat-, Aryl- oder Arensulfonat-, Carboxylat-, Carbonat-, Bicarbonat-, Borat-, Tetraborat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Toluensulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Hexafluorphosphonat-, Phosphen-, Phenolat-, Perchlorat-, Wolframat-, Molybdat-, Hydroxid-, Sulfat- und Silikationen, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Beim Formulieren der Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können in dem Trägermittel ein oder mehrere Hilfslösungsmittel verwendet werden. Diese Hilfslösungsmittel sind im Wesentlichen mit Wasser mischbar. Klassen von Hilfslösungsmitteln, die bei der Praxis dieser Erfindung verwendet werden, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glycolether, Poly(glycol)ether, Carprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige Alkohole. Beispiele von Verbindungen, die bei der Praxis dieser Erfindung verwendet werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, primäre aliphatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,2-Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,ω-Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, Ethylenglycolalkylether, Propylenglycolalkylether, Poly(ethylenglycol)alkylether, höhere Homologe von Poly(ethylenglycol)alkylethern, Poly(propylenglycol)alkylether, höhere Homologe von Poly(propylenglycol)alkylethern, N-Alkylcaprolactame, nicht-substituierte Caprolactame, substituierte Formamide, nicht-substituierte Formamide, substituierte Acetamide und nicht-substituierte Acetamide. Spezifische Beispiele von Hilfslösungsmitteln, die bei der Praxis dieser Erfindung vorzugsweise verwendet werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, N-Methylpyrrolidon, 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, Diethylenglycol, 1,3-(2-Methyl)propandiol, 1,3,5-(2-Methyl)pentantriol, Tetramethylensulfon, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Glycerol und 1,2-Alkyldiole. Die Hilfslösungsmittelkonzentration kann zwischen 0 und etwa 30 Gew.-% betragen, wobei etwa 3 bis 15 Gew.-% bevorzugt sind.
Pigmente, die bei der Praxis der Erfindung geeignetermaßen verwendet werden können, unterscheiden sich darin, dass sie eine Azogruppe und entweder eine Diketo-Struktur oder eine Hydroxylgruppe aufweisen, von denen jede auf konjugative Weise der Azogruppe zugeordnet ist. Beispiele von Klassen derartiger Pigmente umfassen Diarylide, Azonaphthole, Dia zonaphthole und Disazodiarylide. Spezifische Beispiele umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:
Pigment Yellow 74 (von Sun Chemical erhältlich), Pigment Yellow 17 (von Ciba-Geigy Pigments erhältlich), Pigment Yellow 12 (von Dainippon Ink and Chemicals erhältlich);
Pigment Red 2 (Farbindex Nr. 12210; von Ciba-Geigy Pigments erhältlich), Pigment Red 13 (Farbindex Nr. 12395), Pigment Red 23 (Farbindex Nr. 12355; von Ciba-Geigy Pigments erhältlich), Pigment Red 222, Pigment Red 238;
Pigment Blue 25 (Farbindex Nr. 21180); und
Pigment Violet 25 (Farbindex Nr. 12321).
Die Konzentration des löslich gemachten Pigments in der Tintenstrahltinte liegt im Bereich von etwa 0,1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 10 Gew.-%.
Eine typische Formulierung für eine Tinte, die bei der Praxis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, umfasst etwa 3 bis 12 Gew.-% zumindest eines mit Wasser mischbaren organischen Hilfslösungsmittels, etwa 2 bis 8 Gew.-% des behandelten Pigments und als Rest Wasser.
Bei der Herstellung der Tinte werden die oben erwähnten Inhaltsstoffe kombiniert und unter Verwendung einer Niedrigleistungsbeschallung mechanisch gerührt oder gemischt.
Im Einklang mit den Anforderungen für diese Erfindung können in der Tinte verschiedene Arten von Zusatzstoffen verwendet werden, um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung für spezifische Anwendungen zu optimieren. Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können in der Tintenzusammensetzung beispielsweise Biozide verwendet werden, um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen, Maskierungsmittel wie z.B. EDTA können enthalten sein, um nachteilige Auswirkungen von Schwermetallverunreinigungen zu eliminieren, und Puffermittel können verwendet werden, um den pH-Wert der Tinte zu steuern. Weitere bekannte Zusatzstoffe wie z.B. Mittel zur Veränderung der Viskosität und andere acrylische oder nicht-acrylische Polymere können hinzugegeben werden, um verschiedene Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen, z.B. eine Konditionierung der ausgestoßenen Tintentröpfchen, nach Wunsch zu verbessern.
Zusammenfassend ist die vorliegende Erfindung auf eine Technik zur Löslichmachung bestimmter Klassen von Pigmenten gerichtet, bei der ein ziemlich saures Proton auf der Oberfläche des Pigmentpartikels eine wasserlösliche Gruppe ersetzt.
Die Technik ist ziemlich leicht zu implementieren – die Erfinder führten sie in einem Reagenzglas durch. Die Technik kann eine große Bandbreite von Basen in aprotischen Lösungsmitteln verwenden. Derartige Basen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Kalium- oder Natriumhydroxid, Natrium- oder Kaliummetalle, Natriumhydrid, Lithiumdiisopropylamid, Kalium-t-Butoxid, Natriumethoxid, Natriumisopropoxid, t-Butylamin, Piperidin, „Protonenschwamm" (mehr als eine Stelle zum Extrahieren eines Wasserstoffs) usw. Aprotische Lösungsmittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Lösungsmittel aus substituiertem Amid (z.B. Dimethylformamid, Diisopropylformamid und Dibutylformamid), Sulfoxide (z.B. Sulfolan), Nitrile (z.B. Acetonitril), Ether (z.B. Tetrahydrofuran und Dimethoxyethan) und Kohlenwasserstoffe (z.B. Benzen, Toluen und aliphatische Kohlenwasserstoffe).
Man geht davon aus, dass die erwarteten Pigmente der vorliegenden Erfindung in Tintenstrahltinten Anwendung finden werden.

Claims

Ein Verfahren zum Selbstdispergieren eines Pigments in einer wässrigen Lösung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Liefern eines Pigments, das eine Azogruppe und entweder eine β-Diketo-Struktur oder eine Hydroxylgruppe aufweist, von denen jede auf konjugative Weise der Azogruppe zugeordnet ist; (b) Behandeln des Pigments mit einer Base, die eine ausreichende Stärke aufweist, um eine negative Ladung an dem Pigment zu erzeugen; und (c) Zur-Reaktion-Bringen des negativ geladenen Pigments mit entweder (1) einem ersten hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung und ein Carbonyl aufweist, das bezüglich der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung „Alpha" ist, und das über eine Addition reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile Gruppe zu bilden, aufweist, oder (2) einem zweiten hydrophilen Molekül, das zumindest eine funktionelle Gruppe enthält, die eine anionische funktionelle Gruppe, eine kationische funktionelle Gruppe oder eine zwitterionische funktionelle Gruppe und zumindest eine Abgangsgruppe ist, die über eine Substitution reagiert, um an dem Pigment eine hydrophile Gruppe zu bilden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Base ein pK_a von zumindest 6 aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Zur-Reaktion-Bringen eine Michael-Additionsreaktion umfasst und bei dem das erste hydrophile Molekül eine Acrylsäure oder ein Salz derselben, eine Methacrylsäure oder ein Salz derselben, ein Amid einer Acrylsäure, ein Amid einer Methacrylsäure, ein Diallylalkylammoniumhalogenid, ein Hydroxylamid einer Acrylsäure, ein Hydroxylamid einer Methacrylsäure, ein N-Vinylpyrrolidon, 1-Vinylimidazol, Vinylpyridin, ein N-Phenylamid, ein N-Vinylamid, ein Phenylvinylsulfon, ein Polyethylenoxidalkenylphenol, ein mehrfach ungesättigtes Betain, ein mehrfach ungesättigtes Sulfobetain, ein mehrfach ungesättigtes Aminoxid, eine mehrfach ungesättigte Säure oder ein Säuresalz derselben, Styren oder ein Derivat desselben, ein Sulfoalkylacrylat oder ein Salz desselben, ein Sulfoalkylmethacrylat oder ein Salz desselben, ein Sulfoarylacrylat oder ein Salz desselben, ein Sulfoarylmethacrylat oder ein Salz desselben oder Vinylsulfonsäure oder ein Salz derselben ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Zur-Reaktion-Bringen eine Reaktion einer nukleophilen Substitution umfasst und bei dem das zweite hydrophile Molekül ein 2,2-Dichlormethylphenylsulfon, ein 2,2-Dichlorethylphenylsulfon, ein Chlormethylphenylsulfon, ein Chlorethylphenylsulfon, Phenyl-2-(methylethylsulfanato)ether, Natriumphenyl-2-(methylethylsulfanato)sulfid, Phenyl-2-(methylethylsulfanato)sulfon, N-Phenyl-N-2(methylsulfanato)ethylamin, ein Phenyl-(2-chlorethyl)amid, ein Amino-2-ethylchlorid, Natriumphenyl-2-(ethylsulfanato)ether, Natriumphenyl-2-(ethylsulfanato)sulfid, Natriumphenyl-2-(ethylsulfanato)sulfon, N-Phenyl-N-2(ethylsulfanato)ethylamin, ein Phenyltriazin, ein Benzyl, ein α-Haloketon, eine α-Haloketocarbonsäure, eine α-Haloketosulfonsäure oder ein α-Haloketoalkohol ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Pigment ein Diarylid, ein Azo naphthol, ein Disazonaphthol oder ein Disazodiarylid ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Pigment Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 12, Pigment Red 2 (Farbindex Nr. 12210), Pigment Red 13 (Farbindex Nr. 12395), Pigment Red 23 (Farbindex Nr. 12355), Pigment Red 222, Pigment Red 238, Pigment Blue 25 (Farbindex Nr. 21180); oder Pigment Violet 25 (Farbindex Nr. 12321) ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reagieren in der Gegenwart zumindest einer Base in zumindest einem aprotischen Lösungsmittel durchgeführt wird.
Eine Tintenstrahltinte, die ein Trägermittel und ein Farbmittel aufweist, wobei das Farbmittel ein basenstabilisiertes Pigment umfasst, das anhand eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.
Eine Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 8, bei der das Pigment in einer Menge von etwa 0,1 bis 20 Gewichtsprozent in der Tinte vorliegt.
Eine Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der das Trägermittel Wasser und zumindest ein mit Wasser mischbares Hilfslösungsmittel umfasst, das ein aliphatischer Alkohol, ein aromatischer Alkohol, ein Diol, ein Glycolether, ein Poly(glycol)ether, ein Caprolactam, ein Formamid, ein Acetamid oder ein langkettiger Alkohol ist.
Eine Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 10, bei der das zumindest eine mit Wasser mischbare Hilfslösungsmittel ein primärer aliphatischer Alkohol von 30 Kohlenstof fen oder weniger, ein primärer aromatischer Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein sekundärer aliphatischer Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein sekundärer aromatischer Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein 1,2-Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein 1,3-Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein 1,ω-Alkohol von 30 Kohlenstoffen oder weniger, ein Ethylenglycolalkylether, ein Propylenglycolalkylether, ein Poly(ethylenglycol)alkylether, ein höheres Homolog eines Poly(ethylenglycol)alkylethers, ein Poly(propylenglycol)alkylether, ein höheres Homolog eines Poly(propylenglycol)alkylethers, ein N-Alkylcaprolactam, ein nicht-substituiertes Caprolactam, ein substituiertes Formamid, ein nicht-substituiertes Formamid, ein substituiertes Acetamid oder ein nicht-substituiertes Acetamid ist.
Eine Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der das zumindest eine Hilfslösungsmittel in einer Menge von 0 bis etwa 30 Gewichtsprozent vorliegt.
Eine Tintenstrahltinte gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die Tinte ferner zumindest einen Zusatzstoff umfasst, der ein Biozid, ein Maskierungsmittel, ein Puffermittel, ein Mittel zur Veränderung der Viskosität oder ein Tintenkonditionierungspolymer ist.