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Die
vorliegende Erfindung betrifft Phasenänderungstinten, die aus gefärbten Wachsen
hergestellt werden, die mit Tintenträgerzusammensetzungen vermischt
sind. Die gefärbten
Wachse werden durch das Reagieren von Isocyanaten mit ausgewählten Farbmitteln
hergestellt, die eine nukleophile funktionelle Gruppe wie Alkohole
und/oder Amine enthalten. Die Phasenänderungstintenzusammensetzungen
können
sowohl im Allgemeinen wie auch in speziellen Zusammensetzungen Harze
in Kombination mit den gefärbten
Wachsen enthalten. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung setzt
die Verwendung eines gefärbten
Urethanisocyanat-abgeleiteten Wachs und einer klaren Tintenträgerzusammensetzung
ein. Die klare Tintenträgerzusammensetzung
kann ein Fettsäureamid-basierendes
Material und/oder ein Urethanharz und/oder ein gemischter Urethan/Harnstoffharz
und ein nicht gefärbter
Urethanwachs sein. Noch weiter betrifft die vorliegende Erfindung
das Verfahren der Verwendung solcher Phasenänderungstintenzusammensetzungen,
die solche Wachse enthalten, in einer Druckvorrichtung.
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Im
Allgemeinen liegen Phasenänderungstinten
(manchmal als „heiß schmelzende
Tinten" bezeichnet)
bei Raumtemperatur in der festen Phase vor, existieren aber in der
flüssigen
Phase bei den erhöhten
Betriebstemperaturen einer Tintenstrahldruckvorrichtung. Bei der
Betriebsstrahltemperatur werden Tröpfchen einer flüssigen Tinte
aus der Druckvorrichtung ausgestoßen und, wenn die Tintentröpfchen mit
der Oberfläche
des Druckmediums in Kontakt kommen, verfestigen sie sich schnell,
um ein vorbestimmtes Muster aus verfestigten Tintentröpfchen zu
bilden. Phasenänderungstinten
wurden auch zur Verwendung in anderen Drucktechnologien wie dem
Gravurdrucken untersucht, wie es in dem U.S. Patent Nr. 5,496,879
und den deutschen Patentveröffentlichungen
DE 42 05 636 AL und
DE 42 05 713 AL gezeigt
wird, die von der Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung und Co.
angemeldet wurden.
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Phasenänderungstinten
zum Farbdrucken umfassen im Allgemeinen eine Phasenänderungstintenträgerzusammensetzung,
die mit einem Phasenänderungstintenkompatiblen
Farbmittel kombiniert wird. Vorzugsweise wird eine gefärbte Phasenänderungstinte
durch das Kombinieren der oben beschriebenen Tintenträgerzusammensetzung
mit kompatiblen, subtrahierenden, primären Farbmitteln hergestellt.
Die subtrahierenden, primären,
gefärbten Phasenänderungstinten
dieser Erfindung können vier
Komponentenfarbstoffe umfassen, nämlich Cyan, Magenta, Gelb und
Schwarz. Die U.S. Patente Nr. 4,889,506; 4,889,761 und 5,372,852
lehren, dass die subtrahierenden, primären Farbmittel, die typischerweise
eingesetzt werden, Farbstoffe aus den Klassen des Farbindex (F.
I.) der Lösungsmittelfarbstoffe,
dispergierten Farbstoffe, modifizierte Säure- und direkte Farbstoffe
und eine eingeschränkte
Anzahl von basischen Farbstoffen umfassen können. Die Farbmittel können auch
Pigmente umfassen, wie sie beispielhaft in dem U.S. Patent Nr. 5,221,335
beschrieben werden, das von der Coates Electrographics Ltd. angemeldet
wurde. Die U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/381,610
(EP A 0 723 999), die von der Tektronix Inc. angemeldet wurde, ist auf
die Verwendung einer spezifischen Klasse von polymeren Farbstoffen
in Phasenänderungstintenzusammensetzungen
gerichtet.
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Phasenänderungstinten
sind für
Tintenstrahldrucker wünschenswert,
da sie bei Raumtemperatur in einer festen Phase während des
Transports, der langfristigen Lagerung und Ähnlichem verbleiben. Auch werden
die Probleme, die mit dem Düsenverstopfen
bedingt durch Tintenverdampfung assoziiert sind, größtenteils
eliminiert, wodurch die Zuverlässigkeit
des Tintenstrahldrucks verbessert wird. Zudem verfestigen sich die
Tröpfchen
in den oben erwähnten
Phasenänderungstintenstrahldruckern
des Stand der Technik, bei denen die Tintentröpfchen direkt auf das Druckmedium
aufgetragen werden, sofort nach Kontakt mit dem Substrat, wodurch
die Wanderung der Tinte entlang des Druckmediums verhindert wird
und die Punktqualität
verbessert wird. Dies gilt auch für die Verfahren und Tintenzusammensetzungen,
die hierin beschrieben werden.
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Zusätzlich zu
den oben genannten U.S. Patenten, beschreiben viele andere Patente
Materialien zur Verwendung in Tintenänderungsstrahltinten. Einige
repräsentative
Beispiele umfassen die U.S. Patente mit den Nummern 3,653,932; 4,390,369; 4,484,948;
4,684,956; 4,851,045; 4,889,560; 5,006,170 und 5,151,120 sowie die
europäischen Patentanmeldungen
mit den Nummern 0 187 352 und 0 206 286. Diese Materialien können Paraffine, mikrokristalline
Wachse, Polyethylenwachse, Esterwachse, Fettsäuren und andere wachsartige
Materialien, Fettsäureamid-enthaltende Materialien,
Sulfonamid-Materialien, harzartige Materialien, die aus verschiedenen
natürlichen
Quellen hergestellt werden (große Ölharze und
Harzester sind ein Beispiel), und viele synthetische Harze, Oligomere,
Polymere und Copolymere umfassen.
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Getrennt
davon lehrt die PCT Patentanmeldung WO 94 14902, die am 07. Juli
1994 veröffentlicht
wurde und Coates Brothers PLC zugesprochen wird, eine heiß schmelzende
Tinte, die ein Farbmittel, und als einen Träger für die heiß schmelzende Tinte ein Oligourethan
mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 65°C enthält, und durch das Reagieren
eines aliphatischen oder aromatischen Diisocyanats mit wenigstens
einer stoichiometrischen Menge von entweder: (i) einer monohydrischen
Alkoholkomponente; oder (ii) einer monohydrischen Alkoholkomponente,
gefolgt durch eine andere unterschiedliche monohydrische Alkoholkomponente;
oder (iii) eine monohydrische Alkoholkomponente, gefolgt von einer
dihydrischen Alkoholkomponente, gefolgt durch eine monohydrische
Alkoholkomponente erhalten wird.
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Diese
PCT Patentanmeldung definiert die monohydrische Alkoholkomponente
als entweder einen monohydrischen aliphatischen Alkohol (z. B. C1-C22-Alkohole),
einen veretherten dihydrischen aliphatischen Alkohol (z. B. Propylenglycolmethylether (PGME),
Dipropylenglycolmethylether (DPGME), Ethylenglycolbutylether (EGBE),
Diethylenglycolbutylether (DPGBE), Tripropylenglycolbutylether (TPGBE)
und Propylenglycolphenylether (PPL)); einen veresterten dihydrischen
aliphatischen Alkohol (z. B. kann die veresternde Säure eine
ethylenisch ungesättigte
Säure (wie
eine Acrylsäure
oder Methacrylsäure)
sein, wodurch eine ethylenische Nichtsättigung in das Oligourethan
eingeführt
wird, und diese für
eine eventuelle weitere zusätzliche
Polymerisierung (Härtung)
geeignet macht, nachdem sie auf ein Substrat durch Heißschmelzdrucken
aufgetragen wurde), oder einen dihydrischen Polyalkylenglycol. Diese
PCT Anmeldung definierte die dihydrische Alkoholkomponente als einen
dihydrischen aliphatischen Alkohol oder ein dihydrisches Polyalkylenglycol
(z. B. Ethylenglycol, Polyethylenglycol (PEG 1500), Polypropylenglycol
(PPG 750, 1000 und 1500), Trimethylenglycol, Dipropylenglycol, Methylpropandiol
und 1,6-Hexandiol).
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Die
PCT Patentanmeldung WO 97/12003, die am 03. April 1997 veröffentlicht
wurde und der Coates Brothers PLC zugeordnet wird, offenbart ein heiß schmelzendes
Tintenträgermaterial
und eine Tinte, die aus der Reaktion eines Mono- oder Diisocyanats
mit einem oder mehreren funktionellen Amidmaterialien gebildet wird,
die die Reaktionsprodukte von Hydroxy-funktionellen, primären oder
sekundären
Aminen oder diprimären
Diaminen oder einer Mischung davon und einer monofunktionellen Carbonsäure, einer
difunktionellen Carbonsäure oder
einer Hydroxycarbonsäure
oder Mischungen von jeglichen zwei davon ist.
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Die
PCT Patentanmeldung WO 97/13816, die am 17. April 1995 veröffentlicht
wurde und der Coates Brothers PLC zugeordnet wird, offenbart eine oligomeres
heiß schmelzendes
Tintenträgermaterial zur
Verwendung in einer heiß schmelzenden
Tinte, die aus Molekülen
mit einem Grundgerüst
und wenigstens einer daran hängenden
Seitenkette und einem Farbmaterial, das in das Grundgerüst reagiert wird,
gebildet wird. Das oligomere Material ist ein Reaktionsprodukt,
das aus der Reaktion eines aliphatischen oder aromatischen Mono-
oder Diisocyanats mit einem Farbmaterial erhalten wird, das eine
Hydroxylgruppen-funktionelle Farbstoffkomponente ist, die mit einem
nicht flüchtigen
reaktiven Verdünnungsmittel
und einem oder mehreren anderen vollständig gesättigten Materialien, die aus
Mono- und dihydrischen Alkoholen, primären und sekundären Monoaminen,
diprimären
Aminen, funktionellen Amiden und hydroxyfunktionellen Aminen ausgewählt sind,
verdünnt
ist.
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Auch
lehrt die PCT Patentanmeldung WO 94/04619, die der General Electric
Company zugeordnet wird, die Verwendung von ionomeren Materialien
in Kombination mit Bild-herstellenden Agenzien zur Ausbildung einer
heiß schmelzenden
Tintenstrahltinte. Die ionomeren Materialien können viele verschiedene Arten
von copolymeren oder polymeren Ionomeren umfassen, einschließlich Carbonyl-funktionelle
Polyurethane, die aus einem Diol oder Polyol und einer Hydroxylsäure hergestellt
werden. Viele andere Trägermaterialien
und Farbmittel für
das Bild-herstellende Agens sind in dieser PCT Anmeldung enthalten.
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Es
gibt immer noch einen Bedarf an neuen Materialien für neue und
unterschiedliche Anwendungen von Phasenänderungstinten. Es gibt auch
einen Bedarf an Farbmitteln, die spezifisch entwickelt wurden, um
mit Phasenänderungstintensystemen kompatibel
zu sein, und an Farbmitteln mit hoher Reinheit. Diese Bedürfnisse
werden durch die vorliegende Erfindung durch das Bereitstellen eines
Mittels zur Anpassung der Eigenschaften von Isocyanat-abgeleiteten
gefärbten
Wachsen für
spezifische Anwendungen und zur Verwendung in Phasenänderungstinten
gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein gefärbtes Urethanwachs zur Verwendung
als ein Farbmittel in einer Phasenänderungstintenzusammensetzung
zur Verfügung,
wobei das Wachs das Reaktionsprodukt eines Isocyanats mit einem
polymeren oder oligomeren Hydroxy-funktionellen Farbmittelmaterial
ist, dessen Moleküle
reaktive Hydroxyreste enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt zudem eine Phasenänderungstintenzusammensetzung
zur Verfügung,
die in Kombination das Folgende umfasst:
- (a)
das oben genannte gefärbte
Urethanwachs und
- (b) eine klare Tintenträgerzusammensetzung.
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Zudem
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
Schicht aus einer Phasenänderungstinte
auf einer Oberfläche
eines Substrats zur Verfügung,
wobei das Verfahren das Folgende umfasst:
- (1)
die Herstellung einer Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase, wobei die Tintenzusammensetzung die oben genannte Phasenänderungstintenzusammensetzung
ist;
- (2) das Übertragen
der Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase in ein Mittel zur Phasenänderungstintenauftragung;
- (3) das Erhöhen
der Betriebstemperatur des Auftragungsmittels auf einen Bereich,
bei dem eine Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen
Phase gebildet wird;
- (4) das Bereitstellen eines Substrats in der Nähe des Auftragungsmittels;
- (5) das Auftragen der Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen
Phase in einem vorbestimmten Muster auf wenigstens einer Oberfläche des
Substrats;
- (6) das Verringern der Temperatur der aufgetragenen Tintenzusammensetzung,
um ein Muster der Phasenänderungstinte
als feste Phase auf dem Substrat auszubilden.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Schicht aus einer Phasenänderungstinte
auf der Oberfläche
eines Substrats gerichtet, wobei das Verfahren das Folgende umfasst:
- (1) den Einsatz einer Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase in einer Druckvorrichtung, wobei die Tintenzusammensetzung
die oben genannte Phasenänderungstintenzusammensetzung
ist;
- (2) das Auftragen der Phasenänderungstintenzusammensetzung
in einem gewünschten
Muster auf eine Zwischenübertragungsoberfläche;
- (3) das Übertragen
des gewünschten
Musters der Phasenänderungstintenzusammensetzung
auf die Oberfläche
des Substrats.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
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Es
ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass gefärbte Phasenänderungstinten,
die das Reaktionsprodukt eines Isocyanats (z. B. Octadecylisocyanat)
und wenigstens eines spezifischen Hydroxyl-enthaltenden Farbmittels
zur Ausbildung eines gefärbten
Urethanwachs verwenden, hergestellt werden, wenn das gefärbte Urethanwachs
mit einer klaren Tintenträgerzusammensetzung
vermischt wird. Die Spektralstärke
der Tinte beträgt
von 100 bis 10.000 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm.
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Es
ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass die klare
Tintenträgerzusammensetzung
ein Fettsäureamid-basierendes
Material und/oder ein Urethanharz und/oder ein gemischtes Urethan/Harnstoffharz
sein kann.
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Es
ist ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein
Verfahren zur Herstellung einer Schicht aus einer gefärbten Phasenänderungstinte
auf der Oberfläche
eines Substrats durch entweder direktes oder indirektes Drucken
erhalten wird, wobei die Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase eine Mischung aus (a) einem spezifischen gefärbten Urethanwachs
und (b) einer klaren Phasenänderungstintenträgerzusammensetzung
umfasst.
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Es
ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass das gefärbte Urethanisocyanat-abgeleitete
Wachs, wenn es mit einer klaren Tintenträgerzusammensetzung verwendet
wird, die ein Fettsäureamid-basierendes
Material und/oder ein Urethanharz und/oder ein gemischter Urethanharnstoffharz
sein kann, verwendet wird, die Notwendigkeit der Verwendung von
getrennten Farbmitteln in einer Tintenformulierung unnötig macht,
weil die resultierende Tinte eine ausreichende Spektralstärke besitzt.
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Es
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Urethanisocyanat-abgeleiteten
gefärbten Wachse
so entwickelt werden können,
dass sie die gewünschten
Eigenschaften für
spezifische Druckplattformen und Architekturen erhalten.
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Es
ist ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die
gefärbten
Urethanisocyanat-abgeleiteten Wachse sehr rein sind, wobei sie frei von
Salzen und anderen unlöslichen
Verunreinigungen sind.
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Es
ist ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass der
gefärbte
Urethanisocyanat-abgeleitete Wachs in Kombination mit anderen Phasenänderungstintenträgermaterialien
verwendet werden kann, um Tintenzusammensetzungen zu erhalten, die
exzellente Spektralstärken
besitzen.
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Es
ist ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die
gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse im Wesentlichen transparent sind.
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Bevorzugte
gefärbte
Isocyanat-abgeleitete Wachse sind das Reaktionsprodukt von ausgewählten Isocyanaten
mit ausgewählten
Hydroxyl-enthaltenden Farbmitteln, wobei diese Wachse zur Verwendung
mit klaren Tintenträgerzusammensetzungen
in Phasenänderungstinten
geeignet sind, die in direkten oder indirekten Druckanwendungen
eingesetzt werden können.
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Hydroxyl-enthaltende
Farbmittel zur Verwendung in der Erfindung zur Herstellung der Urethanwachse
werden in dem U.S. Patent 5,231,135 offenbart, wie sie zum Beispiel
in den Beispielen beispielhaft ausgeführt werden, die hiernach folgen.
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Der
Begriff „nukleophil" in der vorliegenden Beschreibung
wird verwendet, wie er auf Seite 179 in „Advanced Organic Chemistry", dritte Ausgabe
von Jerry March, ®1985 von John Wiley and
Sons definiert wird, um ein Reagenz zu beschreiben, das ein Elektronenpaar
in eine Reaktion einbringt, um eine neue Bindung auszubilden. Die
bevorzugten Nukleophile in dieser Erfindung sind Alkohole oder Amine, aber
es ist zu verstehen, dass andere nukleophile funktionelle Gruppen,
die in der Lage sind, mit der Isocyanatgruppe zu reagieren, auch
in der Erfindung verwendet werden können.
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Der
Begriff „Oligomer" in der vorliegenden Beschreibung
und in den Ansprüchen
wird so verwendet, wie er auf Seite 7 in „Polymer Chemistry – The Basic
Concepts" von Paul
Hiemenz ®1984
von der Marcel Dekker, Inc. definiert wird, um einen Begriff zu
beschreiben, der gemünzt
wurde, um Moleküle
zu bezeichnen, für
die n (repräsentativ
für die
Anzahl der sich wiederholenden Monomereinheiten) weniger als 10
ist.
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Der
Begriff „Isocyanat-abgeleitetes
Harz", wie er in
der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, ist als
jegliches monomeres, oligomeres oder nicht polymeres harzartiges Material
definiert, das aus der Reaktion von Mono-, Di- oder Poly-Isocyanaten
mit geeigneten nukleophilen Molekülen abgeleitet ist.
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Der
Begriff „Isocyanat-abgeleitetes
Wachs", wie er in
der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, ist als
jegliches kristallines oder semikristallines wachsartiges Material
definiert, das aus der Reaktion eines Fettsäureisocyanats mit einem geeigneten
Nukleophil oder aus der Reaktion eines Fettsäurenukleophils mit einem geeigneten
Isocyanat oder aus der Reaktion eines Fettsäurenukleophils mit einem Fettsäureisocyanat
abgeleitet ist.
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Der
Begriff „Urethanisocyanat-abgeleitetes Harz", wie er in der vorliegenden
Beschreibung und in den Ansprüchen
verwendet wird, ist als jegliches Harz definiert, das ein Urethan
ist, das das Produkt der Reaktion eines Isocyanats und eines Alkohols
ist.
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Der
Begriff „Harnstoffisocyanat-abgeleitetes Harz", wie er in der vorliegenden
Beschreibung und in den Ansprüchen
verwendet wird, ist als jegliches Harz definiert, das ein Harnstoff
ist, der das Produkt der Reaktion eines Isocyanats und eines Amins
ist.
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Der
Begriff „Urethan/Harnstoffisocyanat-abgeleitetes
Harz", wie er in
der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, ist als jegliches
Harz definiert, das ein gemischter Urethan/Harnstoff ist, der das
Produkt der Reaktion eines Isocyanats, eines Alkohols und eines
Amins ist.
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Jegliche
geeigneten Reaktionsbedingungen zur Herstellung von Urethan- oder
Harnstoffverbindungen durch die Kondensation von Alkohol und/oder
Aminen mit Isocyanaten kann in der Durchführung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden. Vorzugsweise wird die Reaktion bei erhöhten Temperaturen
(z. B. 60°C
bis 160°C)
in der Gegenwart eines Urethanreaktionskatalysators wie Dibutylzinndilaurat,
Bismuthtris-neodecanoat, Kobaltbenzoat, Lithiumacetat, Zinnoctoat
oder Triethylamin durchgeführt.
Die Reaktionsbedingungen werden vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, wie
Argon- oder Stickstoffgas oder einer anderen geeigneten Atmosphäre zur Verhinderung
der Oxidation oder des Gelbfärbens
der Reaktanden, der Reaktionsprodukte und zur Verhinderung unerwünschter
Nebenreaktionen durchgeführt.
Das molare Verhältnis
der Reaktanden wird derart angepasst, dass die Isocyanatfunktionalitäten vollständig in
der Reaktion mit einem kleinen molaren Überschuss an Alkohol oder Amin, der
typischerweise verbleibt, verbraucht werden. Konzeptionell können die
Reaktanden zusammen in jeglicher Reihenfolge hinzugefügt werden
und/oder als physikalische Mischungen zu der Reaktion hinzugefügt werden.
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Jedoch
werden in den bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung aus verschiedenen Gründen die Reaktionsbedingungen
und die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanden vorsichtig gesteuert. Erstens
werden die Reaktionsbedingungen und die Zugabe von Reaktanden so
ausgewählt,
dass eine kontrollierte exotherme Reaktion bereitgestellt wird. Zweitens
wird, wenn Mischungen aus Alkoholen und/oder Aminen mit Diisocyanaten
wie Isophorondiisocyanat (IPDI) reagiert werden, die Reihenfolge
der Zugabe des Isocyanats und der unterschiedlichen Nukleophile
zu der Reaktion derart gewählt,
um die Verteilung von Diurethanmolekülen und/oder gemischten Urethan/Harnstoffmolekülen und/oder
Diharnstoffmolekülen
in dem fertigen Harz zu steuern. Wenn dieses gemacht wird, werden
die verschiedenen Reaktivitäten
von Alkoholen im Vergleich zu Aminen mit Isocyanaten eingesetzt
sowie die unterschiedlichen Reaktivitäten der zwei getrennten Isocyanatgruppen
in IPDI. Siehe J. H. Saunders und K. C. Frisch's „Polyurethanes
Part I, Chemistry",
das durch Interscience of New York, New York in 1962 veröffentlicht
wurde, und Olin Chemicals' Luxate®IM
technisches Produktinformationsblatt zu Isophorondiisocyanat, die
eine weitere Erklärung
dieser Chemie bereitstellen. Diese Steuerung der Reaktionsbedingungen
und die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanden wird so durchgeführt, um
die verschiedenen Arten der molekularen Spezies in dem fertigen
Harz spezifisch anzupassen oder zu optimieren, so dass das Harz:
- (1) eine kontrollierte Viskosität aufweist,
die auf eine bestimmte Anwendung angepasst ist;
- (2) eine kontrollierte Glasübergangstemperatur und/oder
Schmelzpunkt aufweist, und
- (3) konsistente Eigenschaften von Charge zu Charge aufweist.
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Die
klaren Isocyanat-abgeleiteten Harze aus Reaktionen, die verwendet
werden, um die klare Tintenträgerzusammensetzung
für die
gefärbten
Wachse bereitzustellen, sind im Allgemeinen transparente Feststoffe
mit Schmelzpunkten in dem Bereich von 20°C bis 150°C, Viskositäten in dem Bereich von 10 cPs
bis 5.000 cPs bei 150°C
und Tg's
von –30°C bis 100°C. Die nicht
gefärbten,
Isocyanat-abgeleiteten Wachse aus diesen Reaktionen sind im Allgemeinen nicht
durchsichtige, wachsartige Feststoffe mit scharten Schmelzpunkten
von 50°C
bis 130°C
und Viskositäten
von 1 cPs bis 25 cPs bei 140°C.
Die Isocyanat-abgeleiteten Harze und Wachse versehen die klaren
Tintenträgerzusammensetzungen
mit Eigenschaften, so dass, je höher
die Tg oder der Schmelzpunkt ist, desto
höher die
Viskosität
ist. Während
die Verhältnisse
der strukturellen Aktivität
nicht vollständig
verstanden werden, ist es bekannt, dass die Tg der
Isocyanat-abgeleiteten Harze durch die richtige Wahl der Mischung
der Nukleophile in der Reaktion gesteuert wird, wie es in der Tabelle
3 der korrespondierenden, anhängigen
U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/672,609 (U.S. Patent 5,750,604),
die dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, gezeigt
wird. Das Variieren von einer oder mehreren der leicht verfügbaren Standardchemikalien,
die als chemische Vorstufen verwendet werden, wird eine Anpassung
der Eigenschaften des Isocyanat-abgeleiteten Harzes und der Wachsmaterialien
ermöglichen.
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Die
Chromogen-enthaltenden nukleophilen Moleküle, die in dieser Erfindung
nützlich
sind, umfassen Farbstoffe, wie diejenigen, die in den U.S. Patenten
Nr. 3,994,835 und 4,132,840, erteilt an Bayer, und den U.S. Patenten
Nr. 4,284,729; 4,507,407; 4,751,254; 4,846,846; 4,912,203; 5,270,363
und 5,290,921, erteilt an Milliken Research Corporation, offenbart
werden. Auch geeignet sind Farbindex (F. I.) Lösungsmittelfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, modifizierte
Säure-
und direkte Farbstoffe, basische Farbstoffe, Schwefelfarbstoffe
oder Vat-Farbstoffe, die eine Alkohol-, Amin- oder andere nukleophile funktionelle
Gruppen enthalten, die in der Lage ist, mit einem Isocyanat zu reagieren.
Die Chromogen-enthaltenden, nukleophilen Moleküle enthalten wenigstens eine
funktionelle Alkoholgruppe. Am meisten bevorzugt ist diese funktionelle
Alkoholgruppe die terminale funktionelle Gruppe einer Polyoxyalkylenkette,
wie einer Polyethylenoxid-, Polypropylenoxid- oder eine Polyethylen/Polypropylenoxid
polymeren Kette.
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Die
folgenden Materialien können
eingesetzt werden, um die klaren Tintenträgerzusammensetzungen zur Verfügung zu
stellen, die mit den gefärbten
Urethanisocyanat-abgeleiteten Wachsen in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können, um
gefärbte
Phasenänderungstintenzusammensetzungen
von hoher Spektralstärke
zu erhalten.
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Bevorzugte
Alkohole zum Reagieren mit difunktionellen und höheren Isocyanaten zur Herstellung
nicht gefärbter
Isocyanat-abgeleiteter Wachse und Harze, die in dieser Erfindung
verwendet werden, umfassen jeglichen monohydrischen Alkohol. Zum
Beispiel könnte
der monohydrische Alkohol jeglicher aliphatischer Alkohol sein (z.
B. ein C1-C22 oder höherer linearer
Alkohol oder jeglicher verzweigter Alkohol oder jeglicher zyklischer
aliphatischer Alkohol wie Methanol, Ethanol, (n- und iso)-Propanol,
(n-, iso-, t-) Butanol, (n-, iso-, t- und Ähnliche) Pentanol, (n-, iso-,
t- und Ähnliche)
Hexanol, (n-, iso-, t- und Ähnliche)
Octanol, (n-, iso-, t- und Ähnliche)
Nonanol, (n- und verzweigte) Decanole, (n- und verzweigte) Undecanole, (n- und
verzweigte) Dodecanole, (n- und verzweigte) Hexadecanole, (n- und
verzweigte) Octadecanole, 3-Cyclohexyl-1-propanol, 2-Cyclohexyl-1-ethanol,
Cyclohexylmethanol, Cyclohexanol, 4-Methylcyclohexanol, 4-Ethylcyclohexanol,
4-t-Butycyclohexanol und Ähnliche);
ein aliphatischer/aromatischer Alkohol [z. B. Benzylalkohol, Octyl-,
Nonyl- und Dodecylphenolalkoxylate aus Octyl-, Nonyl- und Dodecylphenol
und Alkoxyphenol]; aromatische Alkohole wie Phenol, Naphthol und Ähnliche
und deren Derivate; kondensierte Ringalkohole (z. B. Harzalkohole,
Hydroabietylalkohol, Cholesterin, Vitamin E und Ähnliche) und andere geeignete
Alkohole (z. B. N,N-Di-methyl-N-ethanolamin, Stearamid-monoethanolamin,
Tripropylenglycolmonomethylether, Hydroxybutanon, Menthol, Isoborneol,
Terpineol, 12-Hydroxystearylstearamid und Ähnliche.) sein. Es wird den
Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich erscheinen, dass kleine
Mengen (auf einer molaren Basis) von Polyolen in die Reaktionsmischung
eingebracht werden könnten,
um oligomere Spezies in den Harzen herzustellen, falls dieses denn
so erwünscht ist.
Die bevorzugten Alkohole sind Hydroabietylalkohol, Octylphenolethoxylat
und Octadecylalkohol.
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Bevorzugte
Amine zur Reaktion mit difunktionellen und höheren Isocyanaten zur Herstellung
der nicht gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse und Harze, die in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, umfassen jegliches monofunktionelles
Amin mit der Ausnahme von tertiären
Aminen, die keine weiteren nukleophilen funktionellen Gruppen aufweisen
(z. B. Triethylamin). Zum Beispiel könnte das Monoamin jegliches
aliphatisches primäres
oder sekundäre
Amin sein (z. B. ein C1-C22 oder
höheres
lineares Amin, jegliches verzweigtes Amin oder jegliches cyclisches
aliphatisches Amin) wie Methylamin, Ethylamin, (n- und iso-) Propylamin,
(n-, iso- und t-) Butylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches) Pentylamin, (n-, iso-,
t- und Ähnliches)
Hexylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches)
Octylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches)
Nonylamin, (n- und verzweigtes) Decylamin, (n- und verzweigte) Undecylamine,
(n- und verzweigte) Dodecylamine, (n- und verzweigte) Hexadecylamine, (n- und
verzweigte) Dodecylamine, Dimethylamin, Diethylamin, Di(n- und iso-)propylamine,
Di(n-, iso-, t-)butylamin, Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)pentylamin, Di(n-, iso-,
t- und Ähnliche)hexylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)cyclohexylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)heptylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)octylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)decylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)dodecylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliche)octadecylamin,
Cyclohexylamin, 2,3-Dimethyl-1-cyclohexylamin, Piperidin, Pyrrolidin
und Ähnliche;
ein aliphatisches/aromatisches Amin (z. B. Benzylamin oder Analoga
mit längeren
oder zusätzlichen
Alkylketten); aromatische Amine wie Anilin, Anisidin und Ähnliche;
kondensierte Ringamine wie Harzamin, Dehydroabietylamin, Dihydroabietylamin, Hydroabietylamin
und Ähnliche;
und verschiedene Amine (z. B. Adamantylamin, Isonipecotamid, Polyoxyalkylenmonoamine
wie M-Serien Jeffamine, die von der Huntsman Chemical Company of
Austin, Texas, kommerziell verfügbar
sind; 3,3'-Diamino-N-methyl-dipropylamin
und Ähnliche.
Es wird den Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass
kleine Mengen (auf einer molaren Basis) von Polyaminen auch in die
Reaktionsmischung eingebracht werden könnten, um oligomere Spezies
in den Harzen herzustellen, wenn dieses denn so erwünscht ist.
Das bevorzugte Amin ist Octadecylamin.
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Bevorzugte
Alkohole zur Reaktion mit monofunktionellen Isocyanaten zur Herstellung
der nicht gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse und Harze, die in dieser Erfindung
verwendet werden, umfassen jeglichen monohydrischen Alkohol. Zum
Beispiel könnte
der monohydrische Alkohol jeglicher aliphatischer Alkohol sein [z.
B. ein C1-C22 oder
höherer
linearer Alkohol, jeglicher verzweigter Alkohol oder jeglicher zyklischer
aliphatischer Alkohol wie Methanol, Ethanol, (n- und iso-) Propanol,
(n-, iso- und t-) Butanol, (n-, iso-, t- und Ähnliches) Pentanol, (n-, iso-,
t- und Ähnliches)
Hexanol, (n-, iso-, t- und Ähnliches) Octanol,
(n-, iso-, t- und Ähnliches)
Nonanol, (n- und verzweigte) Decanole, (n- und verzweigte) Undecanole,
(n- und verzweigte) Dodecanole, (n- und verzweigte) Hexadecanole,
(n- und verzweigte) Octadecanole, 3-Cyclohexyl-1-propanol, 2-Cyclohexyl-1-ethanol,
Cyclohexylmethanol, Cyclohexanol, 4-Methylcyclohexanol, 4-Ethylcyclohexanol,
4-t-Butylcyclohexanol und Ähnliche];
ein aliphatischer/aromatischer Alkohol (z. B. Benzylalkohol, Octyl-,
Nonyl- und Dodecylphenolalkoxylate oder Octyl-, Nonyl- und Dodecylphenol,
Alkoxyphenol); aromatische Alkohole wie Phenol, Naphthol und Ähnliche
und deren Derivate; kondensierte Ringalkohole (z. B. Harzalkohole,
Hydroabietylalkohol, Cholesterin, Vitamin E und Ähnliche) und andere geeignete
Alkohole (N,N-Dimethyl-N-ethanolamin, Stearamid-monoethanolamin,
Tripropylenglycolmonomethylether, Hydroxybutanon, Menthol, Isoborneol,
Terpineol, 12-Hydroxystearylstearamid und Ähnliche) sowie multifunktionelle
Alkohole wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dimethylolpropionsäure, Sucrose,
Polytetramethylenglycol (Mw < ~3.000),
Polypropylenglycol (Mw < ~3.000),
Polyesterpolyole (Mw < ~3.000),
Polyethylenglycol (Mw < ~3.000),
Pentaerythritol, Triethanolamin, Glycerin, 1,6-Hexandiol, N-Methyl-N,N-diethanolamin,
Trimethylolpropan, N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)ethylendiamin und Ähnliche
sein. Der bevorzugte Alkohol ist Octadecanol.
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Bevorzugte
Amine zum Reagieren mit monofunktionellen Isocyanaten zur Herstellung
der nicht gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse und Harze, die in dieser Erfindung
verwendet werden, umfassen jegliches monofunktionelles Amin mit
der Ausnahme von tertiärem
Amin, die keine anderen nukleophilen funktionellen Gruppen aufweisen
(z. B. Triethylamin). Zum Beispiel könnte das Monoamin jegliches
aliphatisches, primäres
oder sekundäres
Amin sein [z. B. C1-C22 oder
höheres
lineares Amin, jegliches verzweigtes Amin oder jegliches zyklisches
aliphatisches Amin wie Methylamin, Ethylamin (n- und iso-) Propylamin,
(n-, iso- und t-) Butylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches) Pentylamin, (n-,
iso-, t- und Ähnliches)
Hexylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches)
Octylamin, (n-, iso-, t- und Ähnliches)
Nonylamin, (n- und verzweigtes) Decylamin, (n- und verzweigtes)
Undecylamin, (n- und verzweigtes) Octadecylamin, (n- und verzweigtes)
Hexadecylamin, (n- und verzweigtes) Dodecylamin, Dimethylamin, Diethylamin,
Di(n- und iso-)propylamin, Di(n-, iso-, t-)butylamin, Di(n-, iso-,
t- und Ähnliches)pentylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)hexylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)cyclohexylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)heptylamin, Di(n-,
iso-, t- und Ähnliches)octylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)decylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)octadecylamin,
Di(n-, iso-, t- und Ähnliches)dodecylamin,
Cyclohexylamin, 2,3,-Di-methyl-1-cyclohexylamin, Piperidin, Pyrrolidin
und Ähnliches];
jegliche aliphatischen/aromatischen Amine (z. B. Benzylamin oder
Analoga mit längeren
oder zusätzlichen
Alkylketten); aromatische Amine wie Anilin, Anisidin und Ähnliche;
kondensierte Ringamine wie Aminharz, Dehydroabietylamin, Dihydroabietylamin,
Hydroabietylamin und Ähnliche;
und verschiedene Amine (z. B. Adamantylamin, Isonipecotamid, Polyoxyalkylenmono-,
di- oder triamine wie die M-, D- und T-Serien
Jeffamine, die kommerziell von Huntsman Chemical Company of Austin,
Texas, verfügbar
sind; 3,3'-Diamino-N-methyl-dipropylamin
und Ähnliche sowie
multifunktionelle Amine wie Polyethylenimin; Ethylendiamin, Hexamethylendiamin;
Isomere von Cyclohexyldiaminen; 1,3-Pentadiamin, 1,12-Dodecandiamin,
3-Dimethylaminopropylamin, 4,7,10-Trioxa-1,13-tridecandiamin, Diethylentriamin,
3,3-Diamino-N-methyldipropylamin,
Tris(2-Aminoethyl)amin und Ähnliche.
Das bevorzugte Amin ist Octadecylamin.
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Zusätzlich können Hydroxyl/amino-enthaltende
Verbindungen eingesetzt werden (mit Isocyanaten mit di- und höherer Funktionalität, wobei
der Vorteil des Unterschiedes in der Reaktivität des Amins gegenüber der
Hydroxylgruppe genutzt wird, oder mit Monoisocyanaten, die vorzugsweise
mit dem Amin oder mit beiden der Amin- und der Hydroxylgruppen reagieren).
Beispiele von diesen umfassen Ethanolamin, Diethanolamin und Ähnliche.
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Zusätzliche
Amide oder andere Nukleophil-enthaltende Verbindungen können mit
den Isocyanaten (Mono-, Di- und Ähnliche)
reagiert werden. Einige Beispiele umfassen: Harnstoff, Oleamid,
Stearamid oder Ähnliche.
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Bevorzugte
Vorstufen der nicht gefärbten Isocyanat-abgeleiteten
Harze und Wachse, die mit den gefärbten Wachsen der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden, umfassen Mono-, Di und andere Polyisocyanate.
Beispiele von Monoisocyanaten umfassen Octadecylisocyanat, Octylisocyanat,
Butyl- und t-Butylisocyanat, Cyclohexylisocyanat, Adamantylisocyanat,
Ethylisocyanatoacetat, Ethoxycarbonylisocyanat, Phenylisocyanat,
Alphamethylbenzylisocyanat, 2-Phenylcyclopropylisocyanat, Benzylisocyanat,
2-Ethylphenylisocyanat, Benzoylisocyanat, Meta- und Para-Tolylisocyanat,
2-, 3- oder 4-Nitrophenylisocyanate, 2-Ethoxyphenylisocyanat, 3-Methoxyphenylisocyanat,
4-Methoxyphenylisocyanat, Ethyl-4-isocyanatobenzoat, 2,6-Dimethylphenylisocyanat,
1-Naphthylisocyanat, (Naphthyl)ethylisocyanate und Ähnliche.
Beispiele von Diisocyanaten umfassen Isophorondiisocyanat (IPDI),
Toluoldiisocyanat (TDI), Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (MDI), hydrogeniertes Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (H12MDI), Tetramethylxyloldiisocyanat (TMXDI),
Hexamethylen-1,6-diisocyanat (HDI), Hexamethylen-1,6-diisocyanat,
Naphtylen-1,5-diisocyanat, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenyldiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-bimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanat,
Phenylendiisocyanat, 4,4'-Biphenyldiisocyanat,
Trimethylhexamethylendiisocyanat, Tetramethylenxyloldiisocyanat;
4,4'-Methylenbis(2,6-diethylphenylisocyanat),
1,12-Diisocyanatododecan, 1,5-Diisocyanato-2-methylpentan, 1,4-Diisocyanatobutan
und Cyclohexylendiisocyanat und seine Isomere; Uretidiondimäre von HDI
und Ähnliche.
Beispiele von Triisocyanaten oder deren Äquivalente umfassen das Trimethylolpropantrimer
von TDI und Ähnliches,
Isocyanurattrimere von TDI, HDI, IPDI und Ähnliche und Biurettrimere von
TDI, HDI, IPDI und Ähnliche.
Beispiele von höheren
Isocyanat-Funktionalitäten
umfassen Copolymere von TDI/HDI und Ähnliche sowie MDI-Oligomere.
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Die
Phasenänderungstinten
dieser Erfindung enthalten ein klares Phasenänderungsträgersystem oder eine Zusammensetzung,
die aus den zuvor beschriebenen Verbindungen und Reaktionen hergestellt
werden. Die Phasenänderungsträgerzusammensetzung
in Kombination mit den gefärbten Urethanisocyanat-abgeleiteten
Harzen ist im Allgemeinen zur Verwendung in entweder einem direkten Druckmodus
oder zur Verwendung in einem indirekten oder Offsetdruckübertragungssystem entwickelt. In
dem direkten Druckmodus besteht die Phasenänderungsträgerzusammensetzung und die
gefärbte Wachstintenmischung
im Allgemeinen aus einer oder mehreren Chemikalien, die die notwendigen
Eigenschaften zur Verfügung
stellen, um es der Phasenänderungstinte
(1) zu ermöglichen,
in einem dünnen Film
von einheitlicher Dicke auf das endgültige Aufnahmesubstrat aufgetragen
zu werden, wenn sie auf Raumtemperatur nach dem direkten Drucken
auf das Substrat gekühlt
wird; (2) um biegsam zu sein, während
sie ausreichend Flexibilität
behält,
so dass das aufgetragene Bild auf dem Substrat beim Verbiegen nicht
zerbricht; und (3) um einen hohen Grad an Lichtstärke, Farbintensität, Transparenz
und thermischer Stabilität
zu besitzen. In einem Offsetdrucktransfer- oder indirektem Druckmodus
ist die Phasenänderungsträgerzusammensetzung
derart entwickelt, das sie nicht nur die oben genannten Eigenschaften
besitzt, sondern bestimmte flüssige
und mechanische Eigenschaften, die zur Verwendung in einem solchen
System notwendig sind, wie dem, das in dem U.S. Patent Nr. 5,389,958
beschrieben wird. Die Phasenänderungstinten
der vorliegenden Erfindung können
ungefärbte
Isocyanat-abgeleitete Wachse und Isocyanat-abgeleitete Harze als
Ganzes oder als Teil der Trägerzusammensetzung
aufnehmen und können
einen zusätzlicher
Inhaltsstoff oder zusätzliche
Inhaltsstoffe zu der existierenden kommerziellen Phasenänderungstintenzusammensetzung
darstellen. Die Isocyanat-abgeleiteten Materialien in der vorliegenden
Erfindung sind so zugeschnitten, dass sie gewünschte Eigenschaften aufweisen, die
oben erwähnt
werden, wenn sie in der Trägerzusammensetzung
der Tinten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, durch Variation
von einer oder mehreren der leicht verfügbaren Standardchemikalienvorstufen.
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Die
Phasenänderungstinten
der vorliegenden Erfindung können
in Kombination mit konventionellen Phasenänderungstintenfarbmittelmaterialien wie
Farbindex (F. I) Lösungsmittelfarbstoffen,
Dispersionsfarbstoffen, modifizierten sauren und direkten Farbstoffen,
basischen Farbstoffen, Schwefelfarbstoffen, Vat-Farbstoffen und/oder
polymeren Farbstoffen, wie solchen, die in der U.S. Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/381,610 (EP A 0 723 999) offenbart werden,
und/oder Pigmenten verwendet werden. Sie können auch in Kombination mit
den Isocyanat-abgeleiteten gefärbten
Harzen der korrespondierenden U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer
08/672,617 (EP A 0 816 410) und angemeldet für den Anmelder der vorliegenden
Erfindung, verwendet werden, um eine Phasenänderungstinte herzustellen.
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Phasenänderungstinten
des Standes der Technik zur Verwendung in direkten und indirekten Übertragungsdrucksystemen
werden in den U.S. Patenten Nr. 4,889,560 und 5,372,852 beschrieben. Diese
Tinten enthalten eine Phasenänderungstintenträgerzusammensetzung,
die ein oder mehrere Fettsäureamid-enthaltende
Materialien umfasst, die üblicherweise
aus einem Monoamidwachs und einem Tetraamidharz, einem oder mehreren
Klebemittel(n), einem oder mehreren Weichmacher(n) und einem oder
mehreren Antioxidanz(ien) in Kombination mit kompatiblen Farbmitteln
bestehen. Ein bevorzugter Tetraamidharz ist ein Dimersäure-basierendes
Tetraamid, das das Reaktionsprodukt einer Dimersäure, Ethylendiamin und Stearinsäure ist.
Ein bevorzugtes Monoamid ist Stearylstearamid. Ein bevorzugter Klebemittelharz
ist ein Glycerinester aus hydrogenierter Abietyl-(Harz)Säure und
ein bevorzugtes Antioxidanz ist dasjenige, das von der Uniroyal
Chemical Company unter dem Markennamen Naugart 524 zur Verfügung gestellt
wird. Die Isocyanat-abgeleiteten Harze und/oder Isocyanat-abgeleiteten
Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ein
oder mehrere der Inhaltsstoffe den oben genannten Phasenänderungstintenträgerzusammensetzungen
ersetzen, oder die Tinten der vorliegenden Erfindung können all
die oben genannten Inhaltsstoffe durch die nicht gefärbten Isocyanat-abgeleiteten
Harze und/oder Wachse ersetzt bekommen, vermischt mit den gefärbten Isocyanat-abgeleiteten
Wachsen der vorliegenden Erfindung. Die Vorteile der Tinten, die
mit den gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachsen der Phasenänderungstinten des Standes
der Technik formuliert sind, sind:
- (1) Die
gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse in dieser Erfindung sind sehr rein,
wobei sie frei von Salzen und anderen unlöslichen Verunreinigungen sind.
Dieses macht die Tinten, die aus diesen Materialien hergestellt
sind, leicht zu filtrieren und vermittelt eine höhere Zuverlässigkeit in Tintenstrahldruckvorrichtungen.
Dieses ist ein wichtiger Vorteil.
- (2) Die gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse in dieser Erfindung sind spezifisch
darauf zugeschnitten, bestimmte physikalische Eigenschaften zu ergeben,
die die Leistungsfähigkeit
der Tinten dieser Erfindung in Tintenstrahldruckvorrichtungen und
auf dem Ausgabesubstrat optimieren. Diese wünschenswerten Tinteneigenschaften umfassen
den Schmelzpunkt, die Viskosität,
die Transparenz und die dynamischen mechanischen Eigenschaften,
die in dem oben genannten U.S. Patent Nr. 5,389,958 beschrieben
werden.
- (3) Die gefärbten
Isocyanat-abgeleiteten Wachse in dieser Erfindung können in
bestimmten Kombinationen mit anderen Phasenänderungstintenträgermaterialien
verwendet werden, um Tintenzusammensetzungen zu ergeben, die eine
verbesserte Ausbeute vs Temperatur-Kurve gegenüber den Tintenzusammensetzungen
des Standes der Technik aufzeigen sowie exzellente Spektralstärken aufweisen.
Dieses ermöglicht
es den Tintentröpfchen,
bei erhöhten
Temperaturen während der
Schmelz- und Transferschritte in einem indirekten Druckverfahren
verbreitet und verbunden zu werden, jedoch bei einem geringeren
Druck als es mit den Tinten des Standes der Technik möglich war.
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Die
Hydroxy-funktionellen Farbmittel, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, sind von besonders hoher Reinheit, vorzugsweise
so hoch wie ungefähr
98% Reinheit. Andere Farbmittel wie solche, die in der zuvor genannten
PCT Patentanmeldung WO 97/13186 verwendet werden, werden mit einem
Polyesterpolyol verdünnt
oder mit einem flüchtigen
oder nicht flüchtigen
organischem Lösungsmittel
oder anderen Verdünnungsmitteln
reduziert. Wachse, die unter Verwendung solcher verdünnter Farbmittel
hergestellt werden, werden ein unerwünschtes nicht gefärbtes Urethan
enthalten, das auch mehrfache Esterbindungen enthalten wird. Die
hoch reinen Hydroxy-funktionellen Farbmittel, die verwendet werden,
um die gefärbten
Urethanwachse herzustellen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, umfassen keine Dispersionsmittel, keine Füllstoffe,
keine Streckmittel, keine Verdünnungsmittel,
keine reaktiven Verdünnungsmittel,
keine Kettenverlängerer,
keine Lösungsmittel
oder flüchtigen
organischen Verbindungen, keine ungefärbten Salze, keine Ausgleichsmittel,
keine Materialien, die ein „Handgefühl" auf Textile vermitteln,
keine Spülmittel,
keine Chelatisierungsmittel, keine Benetzungsmittel, keine Stabilisierungsmittel
wie Antioxidanzien, thermische Mittel oder lichtstabilisierende Mittel.
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Viele
andere Patente beschreiben andere Materialien zur Verwendung in
Phasenänderungstintenstrahltinten.
Einige beispielhafte Beispiele umfassen die U.S. Patente Nr. 3,653,932;
4,390,369; 4,484,948; 4,684,956; 4,851,045; 5,006,170; 5,151,120;
die europäischen
Patentanmeldungen Nr. 0 187 352 und 0 206 286 und die PCT Patentanmeldung
WO 94/04619. Diese anderen Materialien können Paraffine, microkristalline
Wachse, Polyethylenwachse, Esterwachse, Amidwachse, Fettsäuren, Fettsäurealkohole,
Fettsäureamide
und andere wachsartige Materialien, Sulfonamidmaterialien, harzartige
Materialien, die aus unterschiedlichen natürlichen Quellen hergestellt
werden (große Ölharze und
Harzester sind ein Beispiel) und viele synthetische Harze, Oligomere,
Polymere, Copolymere und Ionomere umfassen. Die gefärbten Isocyanat-abgeleiteten
Wachse könnten
in Tinten verwendet werden, die aus vielen verschiedenen Kombinationen dieser
Materialien hergestellt werden.
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Das
zuvor erwähnte
U.S. Patent Nr. 5,496,879 und die deutschen Patentveröffentlichungen
DE 42 05 636 AL und
DE 42 05 713 AL ,
die der Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung und Co. zugeordnet
sind, beschreiben Materialien, die für einen Phasenänderungs-
oder Heißschmelzgravurdruck verwendet
werden. Es wird den Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich erscheinen,
dass die gefärbten Isocyanat-abgeleiteten
Wachse in dieser vorliegenden Erfindung mit solchen Materialien
kompatibel sind und auch in dieser Anwendung oder anderen ähnlichen
Druckverfahren verwendet werden könnten, die die Heißschmelztintentechnologie
einsetzen.
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Es
wird den Fachleuten auf dem Gebiet auch offensichtlich erscheinen,
dass andere Tintenfarben neben den subtrahierenden primären Farben
für Anwendungen
wie die Postmarkierung oder industrielle Markierung oder das Markieren
unter Verwendung eines Phasenänderungsdrucks
wünschenswert
sind, und dass diese Erfindung auf diese Bedürfnisse anwendbar ist. Infrarot-
(IR) oder Ultraviolett- (UV) absorbierende Farbstoffe können auch
in die Tinten dieser Erfindung zur Verwendung in Anwendungen wie eine „unsichtbare" Kodierung oder Markierung
von Produkten eingebracht werden.
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Die
Tinten der vorliegenden Erfindung können genauso gut in einer Vorrichtung
für direkte
oder indirekte (Offset) Druckanwendungen eingesetzt werden. Wenn
sie in direkten Druckanwendungen eingesetzt werden, kann ein geeignetes
Verfahren zum Drucken oder Produzieren einer Schicht einer gefärbten Phasenänderungstinte
direkt auf die Oberfläche
eines Substrat das Folgende umfassen:
- (1) die
Herstellung einer Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase, umfassend das Vermischen (a) einer klaren Phasenänderungsträgerzusammensetzung
und (b) eines gefärbten
Urethanwachsmaterials, wobei das gefärbte Urethanwachsmaterial das
Reaktionsprodukt eines Isocyanats und eines spezifischen Hydroxyl-enthaltenden
Farbmittels ist;
- (2) das Übertragen
der gefärbten
Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase in ein Mittel zur Phasenänderungstintenauftragung oder
Druckkopf;
- (3) das Erhöhen
der Betriebsstemperatur des Auftragungsmittels oder des Druckkopfes
auf einen Bereich, bei dem eine gefärbte Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen Phase
gebildet wird;
- (4) das Bereitstellen eines Substrats in der Nähe des Auftragungsmittels;
- (5) das Auftragen der gefärbten
Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen Phase
in einem vorbestimmten Muster auf wenigstens einer Oberfläche des
Substrats; und
- (6) das Verringern der Temperatur der aufgetragenen Tintenzusammensetzung,
um ein Muster der Phasenänderungstinte
als feste Phase auf dem Substrat auszubilden.
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Ein
geeignetes direktes Druckverfahren wird in mehr Detail in dem U.S.
Patent Nr. 5,195,430 beschrieben.
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Wenn
es in indirekten oder Offsetdruckanwendungen eingesetzt wird, kann
ein geeignetes Verfahren zum Drucken oder Herstellen einer Schicht einer
gefärbten
Phasenänderungstinte
auf der Oberfläche
eines Substrats durch das Übertragen
einer intermediären
Transferoberfläche
das Folgende umfassen:
- (1) die Herstellung
einer Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase, umfassend das Vermischen (a) einer klaren Phasenänderungsträgerzusammensetzung
und (b) eines gefärbten
Urethanwachsmaterials, wobei das gefärbte Urethanwachsmaterial das
Reaktionsprodukt eines Isocyanats und eines spezifischen Hydroxyl-enthaltenden
Farbmittels ist;
- (2) das Übertragen
der gefärbten
Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der festen Phase in ein Mittel zur Phasenänderungstintenauftragung oder
einen Druckkopf;
- (3) das Erhöhen
der Betriebstemperatur des Auftragungsmittels oder des Druckkopfes
auf einen Bereich, bei dem eine gefärbte Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen Phase
ausgebildet wird;
- (4) das Bereitstellen einer intermediären Transferoberfläche in der
Nähe des
Auftragungsmittels;
- (5) das Auftragen der gefärbten
Phasenänderungstintenzusammensetzung
in der flüssigen Phase
in einem vorbestimmten Muster auf die intermediäre Transferoberfläche;
- (6) das Verringern der Temperatur der aufgetragenen Tintenzusammensetzung,
um ein Muster der Phasenänderungstinte
als feste Phase auf der intermediären Transferoberfläche bei
einer zweiten Zwischentemperatur auszubilden;
- (7) das Übertragen
der Phasenänderungstintenzusammensetzung
von der intermediären
Transferoberfläche
auf ein fertiges Substrat; und
- (8) das Fixieren der Phasenänderungstintenzusammensetzung
auf dem Substrat zur Ausbildung eines bedruckten Substrats, wobei
die Phasenänderungstintenzusammensetzung
eine (a) komprimierte Ausbeutestärke
aufweist, die es ihr erlaubt, sich ohne eine Erhöhung in der Belastung auszubreiten
und zu deformieren, wenn komprimierende Kräfte darauf bei der zweiten
Durchführungstemperatur
aufgetragen werden, und eine ausreichende innere Kohäsionsstärke zur
Abwendung von Scherkräften
und schwachem Verhalten aufweist, wenn die Phasenänderungstintenzusammensetzung
auf des Substrat übertragen
und fixiert wird, und (b) eine Biegsamkeit auf dem Substrat nach
der Fixierung aufweist.
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Ein
geeignetes Offset- oder indirektes Druckverfahren wird in mehr Detail
in dem U.S. Patent Nr. 5,389,958 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter im Detail mittels der folgenden
Beispiele und Vergleiche beschrieben. Alle Teil- und Prozentangaben
sind nach Gewicht und alle Temperaturen sind in °C, es sei denn, dieses wird
ausdrücklich
anderweitig genannt. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass während die
folgenden Beispielen nur ein Farbmittel nennen, dass es zu verstehen
ist, dass jedes einzelne Beispiel nur illustrativ ist und jegliche
der Primärfarben
(Cyan, Gelb, Magenta und Schwarz) oder eine Mischung davon, die
in dem substrahierenden Farbdruckverfahren verwendet werden, in
jedem Einzelfall eingesetzt werden könnten, oder andere nicht Prozessschattierungsfarbstoffe
zur Verwendung in anderen als den substrahierenden Farbdruckanwendungen
eingesetzt werden könnten.
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BEISPIEL 1
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Das Reaktionsprodukt von
Octadecylisocyanat und gelbem reaktiven Farbstoff
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Ungefähr 119,4
Gramm (0,417 Equiv.) Octadecylisocyanat und ungefähr 300,0
Gramm (0,430 Equiv.) eines gelben Hydroxyl-enthaltenden Farbmittels,
das mit dem Farbmittel A aus der Tabelle I aus dem U.S. Patent Nr.
5,231,135 korrespondiert, wurden zu einem 1.000 ml Dreihalsharzkessel
hinzugefügt,
der mit einem Trubore-Rührer,
einem N2-Atmosphäreneinlass und einer Thermoelementtemperatursteuerung
ausgestattet war. Die Mischung wurde für mehrere Minuten gerührt und
ungefähr
0,5 Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator wurden hinzugefügt und die
Reaktionsmischung wurde auf ungefähr 135°C unter Rühren unter einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach
4,0 Stunden bei 135°C
wurde ein FT-IR-Spektrum des Produkts erhalten, um sicher zu stellen,
dass die gesamte Isocyanatfunktionalität verbraucht war. Die Abwesenheit
(das Verschwinden) einer Spitze bei ungefähr 2275 cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder eine Erhöhung in der Stärke) von
Spitzen bei ungefähr
1.740–1.680
cm–1 und
ungefähr
1.540–1.530
cm–1,
die mit Urethanfrequenzen korrespondieren, wurde verwendet, um diese
zu bestätigen.
Das fertige gefärbte
Urethanwachsprodukt wurde dann in Aluminiumformen gegossen und Kühlen und
Härten
gelassen. Dieses fertige Produkt war ein leicht gelber Wachs bei
Raumtemperatur, der durch die folgenden physikalischen Eigenschaften gekennzeichnet
ist: eine Viskosität
von ungefähr
20,6 cPs, wie durch ein Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter
bei ungefähr
140°C gemessen
wurde, und ein Schmelzpunkt von 13,7°C, wie durch differenziell abtastende
Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kaloriemeters gemessen
wurde. Die Spektralstärke
des Wachs wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung durch Auflösen des
festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter Verwendung
eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS Spektrofotometers basiert. Die
Spektralstärke
des Wachses wurde als ungefähr 23037
Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm des Lambda Max von ungefähr 424 nm gemessen.
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BEISPIEL 2
-
Das Reaktionsprodukt
von Octadecylisocyanat und orangefarbigem reaktiven Farbmittel
-
Ungefähr 259,6
Gramm (0,910 Equiv.) Octadecylisocyanat und ungefähr 400,0
Gramm (0,910 Equiv.) des orangefarbigen Hydroxyl-enthaltenden Farbmittels wurden
zu einem 1.000 ml Dreihalsharzkessel hinzugefügt, der mit einem Trubore-Rührer, einem
N2-Atmosphäreneinlass und einer Thermoelementtemperatursteuerung
ausgestattet war. Die Mischung wurde für mehrere Minuten gerührt und
ungefähr
0,5 Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator wurden hinzugefügt und die Reaktionsmischung
wurde auf ungefähr
135°C unter Rühren unter
einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach 4,0 Stunden bei 135°C wurde ein
FT-IR-Spektrum des Produkts erhalten, um sicher zu stellen, dass
die gesamte Isocyanatfunktionalität verbraucht war. Die Abwesenheit
(das Verschwinden) einer Spitze bei ungefähr 2275 cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder die Erhöhung
in der Stärke)
von Spitzen bei ungefähr 1.740–1.680 cm–1 und
ungefähr
1.540–1.530
cm–1, die
mit den Urethanfrequenzen korrespondieren, wurde verwendet, um dieses
zu bestätigen.
Das fertige gefärbte
Urethanwachsprodukt wurde dann in Aluminiumformen gegossen und Kühlen und
Härten gelassen.
Dieses fertige Produkt war ein oranger Wachs bei Raumtemperatur,
der durch die folgenden physikalischen Eigenschaften gekennzeichnet
ist: eine Viskosität
von ungefähr
44,6 cPs, die durch ein Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter
bei ungefähr
140°C gemessen
wurde, und ein Schmelzpunkt von 35°C, wie durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kaloriemeters
gemessen wurde. Die Spektralstärke
des Wachs wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur,
die auf der Messung des Farbmittels in Lösung durch das Auflösen des
festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter Verwendung
eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS Spektrofotometers basiert, bestimmt.
Die Spektralstärke
des Wachs wurde als ungefähr
15665 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 493 nm gemessen.
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BEISPIEL 3
-
Das Reaktionsprodukt
von Octadecylisocyanat und violettfarbigem reaktiven Farbmittel
-
Ungefähr 144,3
Gramm (0,506 Equiv.) Octadecylisocyanat und
ungefähr
400,0 Gramm (0,522 Equiv.) des violettfarbigen Hydroxyl-enthaltenden
Farbmittels, das mit dem Farbmittel U aus der Tabelle 1 des U.S.
Patents Nr. 5,231,135 korrespondiert, wurden in einen 1.000 ml Dreihalsharzkessel
hinzugefügt,
der mit einem Trubore-Rührer,
einem N2-Atmosphäreneinlass und einer Thermoelementtemperatursteuerung
ausgestattet war. Die Mischung wurde für mehrere Minuten gerührt und
ungefähr
0,5 Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator wurden
hinzugefügt
und die Reaktionsmischung wurde auf ungefähr 135°C unter Rühren unter einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach
4,0 Stunden bei 135°C
wurde ein FT-IR-Spektrum des Produkts erhalten, um sicher zu stellen,
dass die gesamte Isocyanatfunktionalität verbraucht war. Die Abwesenheit (das
Verschwinden) einer Spitze bei ungefähr 2275 cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder die Erhöhung in
der Stärke)
von Spitzen bei ungefähr
1.740–1.680 cm–1 und
ungefähr
1.540–1.530
cm–1,
die mit den Urethanfrequenzen korrespondieren, wurde verwendet,
um dieses zu bestätigen.
Das fertige gefärbte Urethanwachsprodukt
wurde dann in Aluminiumformen gegossen und Kühlen und Härten gelassen. Das fertige
Produkt war ein leicht violetter Wachs bei Raumtemperatur, der durch
die folgenden physikalischen Eigenschaften gekennzeichnet ist: eine
Viskosität
von ungefähr
23,8 cPs, die durch ein Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter
bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, und ein Schmelzpunkt von 12,3°C, der durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kaloriemeters
gemessen wurde. Die Spektralstärke
der Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
der festen Tinte in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS Spektrofotometers.
Die Absorptionsspektralstärke
des Wachs wurde mit ungefähr
19230 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 583 nm gemessen.
-
BEISPIEL 4
-
Das Reaktionsprodukt von
Octadecylisocyanat und cyanfarbigem reaktiven Farbmittel
-
Ungefähr 169,3
Gramm (0,594 Equiv.) Octadecylisocyanat und ungefähr 300,0
g (0,590 Equiv.) eines cyanfarbigen Hydroxyl-enthaltenden Farbmittels wurden
in einen 1.000 ml Dreihalsharzkessel hinzugefügt, der mit einem Trubore-Rührer, einem
N2-Atmosphäreneinlass und einer Thermoelementtemperatursteuerung
ausgestattet war. Die Mischung wurde für mehrere Minuten gerührt und
ungefähr
0,5 Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator wurden hinzugefügt und die
Reaktionsmischung wurde auf ungefähr 135°C unter Rühren unter einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach
4,0 Stunden bei 135°C
wurde ein FT-IR-Spektrum des Produkts erhalten, um sicher zu stellen,
dass die gesamte Isocyanatfunktionalität verbraucht war. Die Abwesenheit (das
Verschwinden) einer Spitze bei ungefähr 2275 cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder die Erhöhung der
Stärke)
von Spitzen bei ungefähr
1.740–1.680 cm–1 und
ungefähr
1.540–1.530
cm–1,
die mit den Urethanfrequenzen korrespondieren, wurde verwendet,
um dieses zu bestätigen.
Das fertige gefärbte Urethanwachsprodukt
wurde dann in Aluminiumformen gegossen und Kühlen und Härten gelassen. Das fertige
Produkt war ein cyanfarbiger Wachs bei Raumtemperatur, der durch
die folgenden physikalischen Parameter gekennzeichnet ist: Eine
Viskosität von
ungefähr
46,3 cPs, die durch ein Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter
bei ungefähr
140°C gemessen
wurde, und ein Schmelzpunkt von 32,2°C, der durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kaloriemeters
gemessen wurde. Die Spektralstärke
des Wachs wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
des festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS Spektrofotometers.
Die Spektralstärke
des Wachs wurde als ungefähr
26962 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda max von ungefähr 622 nm gemessen.
-
BEISPIEL 5
-
Klare Tintenbasis, die
für die
anschließenden
Beispiele verwendet wurde
-
In
einem großen
Edelstahlbecherglas wurden ungefähr
1.737 Gramm des gemischten Urethan/Harnstoffharzprodukts von Beispiel
2 der korrespondierenden U.S. Patentanmeldung Nr. 08/672,609 (EP
A 0 816 448), ungefähr
1.737 Gramm des Harzes aus Beispiel 5 der korrespondierenden U.S.
Patentanmeldung Nr. 08/672,609 (EP A 0 816 448), ungefähr 3.475
Gramm Stearylstearamid (Witco S-180) und ungefähr 13,9 Gramm Naugard 445 Antioxidanz
miteinander verbunden. Die Materialien wurden zusammen bei einer
Temperatur von ungefähr
140°C in
einem Ofen geschmolzen, dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten Mantel
bei ungefähr
115°C für ungefähr eine
halbe Stunde vermischt. Die Tintenbasis wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung
(verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und eines Drucks von 15 PSI filtriert. Die filtrierte Phasenänderungstintenbasis
wurde in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
zu bilden. Dieses Material wurde ohne weitere Modifikation in den
folgenden Beispielen (Beispiele 6–8) verwendet.
-
Das
gemischte Urethan/Harnstoffharzprodukt aus Beispiel 2 der korrespondierenden
Anmeldung, die oben beschrieben wurde, wurde wie folgt hergestellt:
-
Das Reaktionsprodukt von
1,5 Anteilen Hydroabietylalkohol, 0,5 Anteilen Octadecylamin und
1,0 Anteilen Isophorondiisocyanat
-
Ungefähr 240,2
Gramm (0,676 Mol) Hydroabietylalkohol wurden
zu einem 1.000 ml Vierhalsharzkessel hinzugefügt, der mit einem Trubore-Rührer, einen
N2-Atmosphäreneinlass, einem 200 ml Zugabetrichter
und einer Thermoelementtemperatursteuerung ausgestattet war. Ungefähr 100,0
Gramm (0,45 Mol) Isophorondiisocyanat wurden zu
dem Zugabetrichter hinzugefügt.
Zuerst wurde mit dem Rühren
des Hydroabietylalkohols begonnen und dann das ganze Isophorondiisocyanat über ungefähr 5 Minuten
hinzugefügt. Ungefähr 0,22
Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator wurden
hinzugefügt
und die Reaktionsmischung wurde auf ungefähr 125°C unter einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach
4 Stunden bei 125°C
wurden ungefähr
59,95 Gramm (0,225 Mol) Octadecylamin hinzugefügt und die
Temperatur wurde auf ungefähr
150°C erhöht und für ungefähr 2 Stunden
gehalten. Es wurde ein FT-IR-Spektrum des Reaktionsprodukts erhalten,
um sicher zu stellen, dass die gesamte NCO-Funktionalität verbraucht
war. Die Abwesenheit (das Verschwinden) einer Spitze bei ungefähr 2285
cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder die Erhöhung
der Stärke)
der Spitzen bei ungefähr 1705–1635 cm–1 und
ungefähr
1515–1555
cm–1,
die mit den Harnstoffsequenzen korrespondieren, und bei ungefähr 1740–1680 cm–1 und
ungefähr 1540–1530 cm–1,
die mit den Urethanfrequenzen korrespondieren, wurden verwendet,
um dieses zu bestätigen.
Das fertige vermischte Urethan/Harnstoffharzprodukt wurde in Aluminiumformen
gegossen und Kühlen
und Härten
gelassen. Dieses fertige Produkt war ein klares festes Harz bei
Raumtemperatur, das durch die folgenden physikalischen Parameter gekennzeichnet
ist: eine Viskosität
von ungefähr 314,8
cPs, die durch ein Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei
ungefähr
140°C gemessen
wurde, ein Schmelzpunkt von ungefähr 67,9°C bis ungefähr 87,0°C, wie er durch eine elektrothermische
kapillare Schmelzpunktvorrichtung gemessen wurde, und ein Tg von ungefähr 23°C, wie es durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
bei einer Abtastungsgeschwindigkeit von 20°C/Minute gemessen wurde.
-
Das
Diurethanharzprodukt von Beispiel 5 der korrespondierenden Anmeldung,
die oben beschrieben wurde, wurde hergestellt wie folgt:
-
Das Reaktionsprodukt
von Octylphenolethoxylat und Isophorondiisocyanat
-
Ungefähr 450,4
Gramm (1,802 Mol) Triton X15 Octylphenolethoxylat und ungefähr 200,0
Gramm (0,901 Mol) Isophorondiisocyanat wurden
zu einem 1.000 ml Dreihalsharzkessel hinzugefügt, der mit einem Trubore-Rührer, einem
N2-Atmosphäreneinlass und einer Thermoelementtemperatursteuerung
ausgestattet war. Die Mischung wurde für 10 Minuten gerührt und dann
wurden ungefähr
0,33 Gramm Dibutylzinndilaurat-Katalysator
hinzugefügt
und die Reaktionsmischung wurde auf ungefähr 150°C unter einer N2-Atmosphäre erwärmt. Nach
5,5 Stunden bei ungefähr
150°C wurde
ein FT-IR-Spektrum des Produkts erhalten, um sicher zu stellen, dass
die NCO-Funktionalität
verbraucht war. Die Abwesenheit (das Verschwinden) einer Spitze bei
ungefähr
2285 cm–1 (NCO)
und das Erscheinen (oder die Erhöhung
der Stärke)
der Spitzen bei ungefähr 1740–1680 cm–1 und
ungefähr
1540–1530
cm–1,
die mit den Urethanfrequenzen korrespondieren, wurden verwendet,
um dieses zu bestätigen.
Das fertige Diurethanharzprodukt wurde in Aluminiumformen gegossen
und Kühlen
und Härten
gelassen. Dieses fertige Produkt war ein klarer fester Harz bei
Raumtemperatur, der durch die folgenden physikalischen Eigenschaften
gekennzeichnet ist: eine Viskosität von ungefähr 124,7 cPs, die durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, ein Schmelzpunkt von ungefähr 51,3°C bis ungefähr 81,9°C, wie er durch eine elektrothermische
Kapillarschmelzpunktvorrichtung gemessen wurde, und eine Tg von ungefähr 36°C, wie durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
bei einer Abtastgeschwindigkeit von 20°C/Minute gemessen wurde.
-
BEISPIEL 6
-
Cyanfarbige Tinte, hergestellt
aus Urethan/Harnstoffharzen und Cyanurethanwachs
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 94,93 Gramm der klaren Tintenbasis
von Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung und ungefähr 5,25 Gramm
des Cyan-gefärbten
Wachses aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung kombiniert. Die
Materialien wurden zusammen bei einer Temperatur von ungefähr 140°C in einem
Ofen geschmolzen und dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten Mantel
bei ungefähr
115°C für ungefähr eine ½ Stunde
vermischt. Die Cyan-farbene Tinte wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung
(verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und einem Druck von 15 PSI filtriert. Die gefilterte Phasenänderungstinte
wurde in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
auszubilden. Das fertige Tintenprodukt was durch die folgenden physikalischen
Eigenschaften gekennzeichnet: eine Viskosität von ungefähr 13,3 cPs, wie durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen wurde,
ein Schmelzpunkt von ungefähr
89°C, wie
er durch differenzielle abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines
DuPont 2100 Kalorimeters gemessen wurde, und eine Tg von
ungefähr
23°C, wie
durch eine dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines
Rheometrics Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
des festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers.
Die Spektralstärke
der Tinte wurde als ungefähr
1.427 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 622 nm gemessen.
-
BEISPIEL 7
-
Gelbe Tinte, hergestellt
aus Urethan/Harnstoffharzen und gelbem Urethanwachs
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 93,64 Gramm der klaren Tintenbasis
aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung und ungefähr 6,42 Gramm
des gelb-gefärbten
Wachses aus Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung kombiniert. Die
Materialien wurden zusammen bei einer Temperatur von ungefähr 140°C in einem
Ofen geschmolzen und dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten Mantel
bei ungefähr
115°C für ungefähr eine ½ Stunde
vermischt. Die gelbe Tinte wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung
(verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und einem Druck von 15 PSI filtriert. Die gefilterte Phasenänderungstinte
wurde dann in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
auszubilden. Das fertige Tintenprodukt war durch die folgenden physikalischen
Eigenschaften gekennzeichnet: eine Viskosität von ungefähr 12,7 cPs, wie durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, ein Schmelzpunkt von ungefähr 89°C, wie er durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
gemessen wurde, und eine Tg von ungefähr 22°C, wie sie
durch die dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines
Rheometrics Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur bestimmt,
die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert, durch das Auflösen des
festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter Verwendung
eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers. Die Spektralstärke der Tinte
wurde als ungefähr
1.480 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 424 nm gemessen.
-
BEISPIEL 8
-
Schwarze Tinte, die aus
Urethan/Harnstoffharzen und gemischt gefärbten Urethanwachsen hergestellt ist
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 80,26 Gramm der klaren Tintenbasis
aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung, ungefähr 5,24 Gramm des cyan-gefärbten Wachs
aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, ungefähr 8,0 Gramm des orange-farbigen
Wachs aus Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung und ungefähr 6,65
Gramm des violett-farbigen Wachs aus Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung
kombiniert. Die Materialien wurden zusammen bei einer Temperatur
von ungefähr
140°C in
einem Ofen geschmolzen und dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten
Mantel bei ungefähr 115°C für ungefähr eine ½ Stunde
vermischt. Die schwarze Tinte wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung
(verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers und
eines Drucks von 15 PSI filtriert. Die gefilterte Phasenänderungstinte
wurde dann in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte auszubilden.
Das fertige Tintenprodukt war durch die folgenden physikalischen
Eigenschaften gekennzeichnet: eine Viskosität von ungefähr 15,4 cPs, wie durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, eine Schmelztemperatur von ungefähr 89°C, wie sie durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
gemessen wurde, und eine Tg von ungefähr 17°C, wie sie
durch dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines Rheometrics
Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
des festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers.
Die Spektralstärke
der Tinte wurde als ungefähr
1.670 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 622 nm gemessen.
-
BEISPIEL 9
-
Cyan-farbige Tinte, die
aus Fettsäureamidmaterialien und
Cyan-farbigem Urethanwachs hergestellt wird
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 380,2 Gramm einer klaren
Tintenbasis, die aus der Formulierung in Beispiel 2 des U.S. Patents
Nr. 5,372,852 (ungefähr
41,5 Gewichtsprozent KEMAMIDE S-180 Stearylstearamidmonoamid, ungefähr 21,5 Gewichtsprozent
Tetraamid, ungefähr
27,5 Gewichtsprozent KE-311 Harzesterklebemittel und ungefähr 9,5 Gewichtsprozent
SANTICIZER-278 Phthalatesterweichmacher) hergestellt wurde, und ungefähr 20,0
Gramm des Cyan-gefärbten
Wachs von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung kombiniert. Die
Materialien wurden zusammen bei einer Temperatur von ungefähr 140°C in einem
Ofen geschmolzen und dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten
Mantel bei ungefähr
115°C für ungefähr eine ½ Stunde
vermischt. Die Cyan-farbige Tinte wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung
(verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und eines Drucks von 15 PSI filtriert. Die gefilterte Phasenänderungstinte
wurde in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
auszubilden. Das fertige Tintenprodukt war durch die folgenden physikalischen
Eigenschaften gekennzeichnet: eine Viskosität von ungefähr 12,5 cPs, wie durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, ein Schmelzpunkt von ungefähr 94°C, wie er durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
gemessen wurde und eine Tg von ungefähr 2,2°C, wie sie
durch dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines Rheometrics
Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
des festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers.
Die Spektralstärke
der Tinte wurde als ungefähr
1.358 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 622 nm gemessen.
-
BEISPIEL 10
-
Gelbe Tinte, die aus Fettsäureamid
und gelbem Urethanwachs hergestellt wird
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 379,6 Gramm einer klaren
Tintenbasis, die aus der Formel in Beispiel 2 des U.S. Patents Nr. 5,372,852
hergestellt wurde (ungefähr
41,5 Gewichtsprozent KEMAMIDE S-180 Stearylstearamidmonoamid, ungefähr 21,5
Gewichtsprozent Tetraamid, ungefähr
27,5 Gewichtsprozent KE-311 Harzesterklebemittel und ungefähr 9,5 Gewichtsprozent SANTICIZER-278
Phthalatesterweichmacher), und ungefähr 26,0 Gramm des gelb-gefärbten Wachs
aus Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung kombiniert. Diese Materialien
wurden zusammen bei einer Temperatur von ungefähr 140°C in einem Ofen geschmolzen
und dann durch Rühren
in einem Temperatur-gesteuerten Mantel bei ungefähr 115°C für ungefähr eine ½ Stunde vermischt. Die gelbe
Tinte wurde dann durch eine erwärmte
Mott-Vorrichtung (verfügbar
von Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und einem Druck von 15 PSI filtriert. Die filtrierte Phasenänderungstinte wurde
dann in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
auszubilden. Das fertige Tintenprodukt war durch die folgenden physikalischen Eigenschaften
gekennzeichnet: eine Viskosität
von ungefähr
11,9 cPs, wie sie durch ein Ferranti-Shirley konus-Plattenviskosimeter
bei ungefähr
140°C gemessen
wurde, einen Schmelzpunkt von ungefähr 94°C, wie er durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
gemessen wurde, und eine Tg von ungefähr 1,7°C, wie sie
durch dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines Rheometrics
Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, die auf der Messung des Farbmittels in Lösung basiert,
durch das Auflösen
des festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter
Verwendung eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers.
Die Spektralstärke
der Tinte wurde als ungefähr
1.448 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 424 nm gemessen.
-
BEISPIEL 11
-
Schwarze Tinte, die aus
Fettsäureamid
und gemischten gefärbten
Urethanwachsen hergestellt wird
-
In
einem Edelstahlbecherglas wurden ungefähr 379,2 Gramm einer klaren
Tintenbasis, die aus der Formel in Beispiel 2 des U.S. Patents Nr. 5,372,852
hergestellt wurde (ungefähr
41,5 Gewichtsprozent KEMAMIDE S-180 Stearylstearamidmonoamid, ungefähr 21,5
Gewichtsprozent Tetraamid, ungefähr
27,5 Gewichtsprozent KE-311 Harzesterklebemittel und ungefähr 9,5 Gewichtsprozent SANTICIZER-278
Phthalatesterweichmacher) und ungefähr 13,66 Gramm des Cyan-gefärbten Wachs aus
Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, ungefähr 24,79 Gramm des orange-farbigen
Wachs von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung und ungefähr 17,36
Gramm des violett-farbigen Wachs aus Beispiel 3 der vorliegenden
Erfindung kombiniert. Die Materialien wurden zusammen bei einer
Temperatur von ungefähr
140°C in
einem Ofen verschmolzen und dann durch Rühren in einem Temperatur-gesteuerten
Mantel bei ungefähr
115°C für eine ½ Stunde vermischt.
Die schwarze Tinte wurde dann durch eine erwärmte Mott-Vorrichtung (verfügbar von
Mott Metallurgical) unter Verwendung eines #3 Whatman-Filterpapiers
und einem Druck von 15 PSI filtriert. Die filtrierte Phasenänderungstinte
wurde dann in Formen gegossen und verfestigen gelassen, um Tintenstifte
auszubilden. Das fertige Tintenprodukt war durch die folgenden physikalischen
Eigenschaften gekennzeichnet: eine Viskosität von ungefähr 13,0 cPs, wie durch ein
Ferranti-Shirley Konus-Plattenviskosimeter bei ungefähr 140°C gemessen
wurde, ein Schmelzpunkt von ungefähr 95°C, wie er durch differenzielle
abtastende Kalorimetrie unter Verwendung eines DuPont 2100 Kalorimeters
gemessen wurde, und eine Tg von ungefähr –1,4°C, wie sie
durch dynamische mechanische Analyse unter Verwendung eines Rheometrics
Solids Analyzer (RSAII) gemessen wurde. Die Spektralstärke der
Tinte wurde unter Verwendung einer spektrofotografischen Prozedur
bestimmt, basierend auf der Messung des Farbmittels in Lösung, durch
das Auflösen des
festen Wachs in Butanol und das Messen der Absorption unter Verwendung
eines Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS-Spektrofotometers. Die Spektralstärke der
Tinte wurde als ungefähr
1.095 Milliliter × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der Lambda Max von ungefähr 622 nm gemessen.
-
Drucktest
-
Die
Tinten in den Beispielen 6–11
wurden in einem Tektronix Phaser® 340
Drucker getestet, der ein Offset-Übertragungsdrucksystem verwendet.
Von allen der oben genannten Tinten wurde herausgefunden, dass sie
vollständig übertragen
werden und Bilder von guter Farbe, Druckqualität und Dauerhaftigkeit entweder
als primäre
Farben ergeben, oder wenn sie in Kombination miteinander oder den
kommerziellen Phaser® 340 Drucker Colorstix® Tinten verwendet
werden.
-
Die
Tinten in den Beispielen 6–10
wurden in einem Tektronix Phaser® 300
Drucker getestet, der ein direktes Drucksystem verwendet. Von all
den oben genannten Tinten wurde herausgefunden, dass sie Bilder
von guter Farbe, Druckqualität
und Dauerhaftigkeit entweder als primäre Farben ergeben, oder wenn
sie in Kombination miteinander oder den kommerziellen Phaser® 300
Drucker Colorstix® Tinten verwendet werden.
-
Die
Phasenänderungstintenzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung kann eine prozentuale Zusammensetzung
von ungefähr
70% bis ungefähr
97 Gewichtsprozent klare Tintenbasis und ungefähr 1% bis ungefähr 25 Gewichtsprozent
gefärbten Wachs
enthalten. Ein mehr bevorzugter Bereich weist ungefähr 75% bis
ungefähr
95 Gewichtsprozent klare Tintenbasis und ungefähr 4% bis ungefähr 24 Gewichtsprozent
gefärbten
Wachs auf. Ein am meisten bevorzugter Bereich ist ungefähr 77% bis ungefähr 96 Gewichtsprozent
klare Tintenbasis und ungefähr
5% bis ungefähr
13 Gewichtsprozent gefärbtes
Wachs. Die Spektralstärke
der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann im Bereich
von ungefähr
100 bis ungefähr
10.000 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der geeigneten Lambda Max der jeweilig zu messenden
Farbe sein und mehr bevorzugt ungefähr 250 bis ungefähr 5000 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der geeigneten Lambda Max für die jeweilig zu messende
Farbe. Am meisten bevorzugt liegt die Spektralstärke bei ungefähr 500 bis
ungefähr
2.500 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der jeweiligen Lambda Max für die jeweilig zu messende
Farbe. Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte gefärbte Urethanwachs
kann eine Spektralstärke
für verschiedene Farben
im Bereich von ungefähr
5.000 bis ungefähr 100.000
ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der geeigneten Lambda Max aufweisen, mehr bevorzugt
ungefähr
10.000 bis ungefähr
50.000 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der geeigneten Lambda Max und am meisten bevorzugt
ungefähr 15.000
bis ungefähr
30.000 ml × Absorptionseinheiten
pro Gramm bei der geeigneten Lambda Max.
-
Während die
Erfindung oben unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass viele Änderungen,
Modifikationen und Variationen davon gemacht werden können. Zum
Beispiel sollte angemerkt werden, dass dort, wo ein Urethanreaktionsprodukt
erhalten wird, eine einzelne Alkoholvorstufe oder mehrere Alkoholvorstufen
mit einem geeignetem Isocyanat verwendet werden können, so
lange das notwendige stoichiometrische Verhältnis beibehalten wird. In ähnlicher
Weise kann dort, wo ein Harnstoff das Reaktionsprodukt ist, eine
einzelne Aminvorstufe oder mehrere Aminvorstufen eingesetzt werden,
so lange das notwendige stoichiometrische Verhältnis beibehalten wird. Dort,
wo ein Urethan/Harnstoffreaktionsprodukt erhalten wird, können einzelne
oder mehrere Alkohol- und Aminvorstufen innerhalb der geeigneten stoichiometrischen
Verhältnisse
eingesetzt werden.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Phasenänderungstintenzusammensetzung
(a) einen gemischten Urethan/Harnstoffharz, einen Diurethanharz,
ein Fettsäureamid
und ein Antioxidanz, wobei das gefärbte Urethanwachs eine Mischung
aus gefärbten
Urethanwachsen ist, die zusammen verschmolzen und gehärtet wurden,
um ein gewünschtes
gefärbtes
Urethanwachs zu ergeben.