DE60012390T2

DE60012390T2 - Photohärtbare Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung und entsprechendes Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE60012390T2
Application number: DE60012390T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Suwa-shi Tanabe; Kiyohiko Suwa-shi Takemoto
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: EP1036831B1; DE60012390D1; EP1036831A1; US6433038B1; ATE272098T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung und ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung derselben.
Technischer Hintergrund
Tintenstrahlaufzeichnung ist ein Druckverfahren, bei dem Tröpfchen einer Tintenzusammensetzung ausgestoßen und auf einem Aufzeichnungsmedium abgesondert werden, wie einem Papier, um das Drucken durchzuführen. Dieses Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren hat eine Eigenschaft, dass Bilder mit hoher Auflösung und hoher Qualität bei einer hohen Geschwindigkeit gedruckt werden können. Im Allgemeinen umfasst die in der Tintenstrahlaufzeichnung verwendete Tintenzusammensetzung ein wässriges Lösungsmittel als Hauptkomponente und dazu hinzugefügt eine Farbmittelkomponente und ein Benetzungsmittel wie Glycerin, um Verstopfen zu verhindern.
Eine Komponente, die in der Lage ist, ein Farbmittel stabil auf ein Aufzeichnungsmedium zu fixieren, wird in der Tintenzusammensetzung zum Drucken der wasserbasierenden Tintenzusammensetzung auf Papiere, Stoffe und andere Aufzeichnungsmedien benötigt, von denen es weniger wahrscheinlich ist, dass sie durch die Tintenzusammensetzung durchdrungen werden und Platten, Filme und andere Aufzeichnungsmedien, die aus Metallen, Plastik oder anderen Materialien hergestellt werden, die nicht von der Tintenzusammensetzung durchdrungen werden können, z. B. Phenol, Melamin, Vinylchlorid, Acryl- und Polycarbonatharze. Insbesondere im Falle des Druckens, z. B. auf gedruckte Verdrahtungsplatten ist ein schnelles Trocknen und eine gute chemische Widerstandsfähigkeit für die Tintenzusammensetzung notwendig.
Um dieser Voraussetzung zu entsprechen, wurde eine Tintenzusammensetzung vorgeschlagen, die eine Komponente enthält, deren Molekulargewicht durch ultraviolette Be strahlung erhöht wird (z. B. veröffentlichtes japanisches Patent Nr. 216379/1991). Eine ultraviolett-härtende Tintenzusammensetzung, die ein Farbmittel, ein ultraviolett-härtbares Material, einen Fotopolymerisationsstarter und Ähnliches umfasst, wurde auch vorgeschlagen (z. B. US-Patent Nr. 5,621,001). Der beanspruchte Vorteil dieser Tintenzusammensetzungen und Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung der gleichen ist es, Bilder mit verbesserter Qualität, durch die Verhinderung des Auslufens oder Ausblutens der Tintenzusammensetzung auf dem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen.
In einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Tintenzusammensetzung, die eine Komponente enthält, bei der das Molekulargewicht durch ultraviolette Strahlung erhöht wird, wird die Tintenzusammensetzung auf ein Aufzeichnungsmedium abgesetzt, gefolgt durch ultraviolette Bestrahlung. Nach ultravioletter Bestrahlung produziert der Fotopolymerisationsstarter, der in der Tintenzusammensetzung enthalten ist, Radikale oder Ähnliches, das die Polymerisation eines Oligomers und eines Monomers induziert, die in der Tintenzusammensetzung enthalten sind. Dies resultiert in der Härtung der Tintenzusammensetzung, erlaubt es dem Farbmittel, das in der Tintenzusammensetzung enthalten ist, auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert zu werden. Von der Fixierung des Farbmittels wird angenommen, dass es Drucke realisiert, die eine hohe Beschichtungsstärke, Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit und Farbdichte aufweisen und zur gleichen Zeit kein sonderliches Ausfasern oder Bluten oder Unebenheit aufzeigen. Diese Art von Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung wird gelegentlich als "fotohärtbare Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung" bezeichnet.
Des Weiteren wird zur Verhinderung dessen, dass ein Farbmittel als Farbstoff abgetrennt wird, der Verbesserung der Kratz/Reibwiderstandsfähigkeit und Druckverlässlichkeit, der Verhinderung des Ausfaserns oder Ausblutens nach dem Drucken, der Verbesserung der Trocknungseigenschaften der Tinte und anderen Zwecken, eine Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung offenbart, die zwei Flüssigkeiten umfasst, eine Tintenzusammensetzung, die ein Farbmittel enthält und eine Reaktionslösung, die einen Polymerisationsstarter enthält und ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, worin das Drucken unter Verwendung dieser zwei Flüssigkeiten auf einem Aufzeichnungsmedium durchgeführt wird (z. B., offengelegtes japanisches Patent Nr. 186725/1993 und 218018/1996).
Gemäß der Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung, die zwei Flüssigkeiten umfasst, enthält eine der Tintenzusammensetzung und der Reaktionslösung einen Fotopolymerisationsstarter oder ein fotohärtbares Harz. Der beanspruchte Vorteil der Verwendung zweier getrennter Flüssigkeiten ist, dass die Tintenzusammensetzung und die Reaktionslösung eine Dunkelreaktion unterdrückt, und so die Lagerung der Tintenzusammensetzung und der Reaktionslösung über einen langen Zeitraum ermöglicht und zusätzlich Drucke mit exzellenter Lichtechtheit und Wärmewiderstandsfähigkeit realisiert.
Auf der anderen Seite verwendet die Tintenstrahlaufzeichnung, die die Ausbildung eines weißen Drucks auf einem Aufzeichnungsmedium involviert, eine Tintenzusammensetzung, die ein weißes Pigment als Farbkomponente enthält. In diesem Verfahren verwendete weiße Pigmente umfassen weiße anorganische Pigmente wie Oxide, Sulfide, Sulfate, Carbonate und Ähnliche von Zink, Blei, Barium, Titan und Antimon. Titanoxid ist als ein weißes Pigment bekannt, das eine exzellente Deckkraft, Farbkraft und chemische Widerstandsfähigkeit besitzt.
Des Weiteren wurde eine nicht-wässrige weiße Pigmenttintenzusammensetzung vorgeschlagen, die ein Farbmittel enthält, das einen bestimmten Partikeldurchmesser aufweist (z. B. japanische Patentveröffentlichung Nr. 45663/1990). Der beanspruchte Vorteil dieser Tintenzusammensetzung ist es, eine gute Dispergierbarkeit der Tintenzusammensetzung und eine gute Druckstabilität zu realisieren und das Verstopfen des Aufzeichnungskopfes in der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mittels des spezifischen Partikeldurchmessers des weißen Pigments zu verhindern.
EP 0 337 705 A2 offenbart Schirmdrucktintenzusammensetzungen, die aus einer wasserlöslichen strahlungshärtenden Komponente, einem Fotostarter und/oder einem fotochemischen Vernetzungsmittel, einem Pigment und/oder einem wasserlöslichen Farbstoff und einem ionischen, nicht durch Bestrahlung härtbaren Verdickungsmittel besteht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegender Erfinder haben nun herausgefunden, dass in einer fotohärtbaren Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung die Verwendung eines Urethanoligomers und eines Monomers mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe die Beschichtungsstärke, chemische Widerstandsfähigkeit, Dispersionsstabilität und Druckstabilität signifikant verbessern kann. Die vorliegenden Erfinder haben zudem herausgefunden, dass in der weißen Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung, Anatasetitandioxid, wenn es als Farbmittel verwendet wird, die Dispersionsstabilität und Druckstabilität der Tintenzusammensetzung verbessern kann. Die vorliegenden Erfinder haben zudem herausgefunden, dass die Verwendung von Anatasetitandioxid, einem Fotopolymerisationsstarter, einem Oligomer und einem Monomer in der fotohärtbaren Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung zusätzlich zur Dispersionsstabilität und Druckstabilität die Polymerisationseffizienz und Beschichtungsstärke verbessern kann. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf solchen Erkenntnissen gemacht.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine gute Tintenstrahlaufzeichnung und gute Bilder zu realisieren, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung dieser Tintenzusammensetzung zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine fotohärtbare Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung zur Verfügung gestellt, die mindestens ein Farbmittel, ein Urethanoligomer, ein Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe, einen Fotopolymerisationsstarter und ein wässriges Lösungsmittel umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weiße Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung zur Verfügung gestellt, die mindestens Anatasetitandioxid und ein wässriges Lösungsmittel umfasst.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine fotohärtbare weiße Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung zur Verfügung gestellt, die mindestens Anatasetitandioxid, einen Fotopolymerisationsstarter, ein Oligomer, ein Monomer und ein wässriges Lösungsmittel umfasst.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
TINTENZUSAMMENSETZUNG GEMÄSS DEM ERSTEN ASPEKT DER ERFINDUNG
Die fotohärtbare Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß dem ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens ein Farbmittel, ein Urethanoligomer, ein Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe, einen Fotopolymerisationsstarter und ein wässriges Lösungsmittel. Die Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung hat eine höhere Lagerstabilität, kann stabiles Drucken in der Tintenstrahlaufzeichnung realisieren und kann Bilder mit exzellenter Beschichtungsstärke und chemischer Widerstandsfähigkeit erzeugen. Der Grund, warum dieser Vorteil zu erzielen ist, wurde derzeit noch nicht vollständig erfasst, es wird angenommen, dass die Begründung in der Tatsache liegt, dass das Urethanoligomer eine hohe Kompatibilität mit dem Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe aufweist und stabil andere Inhaltsstoffe, die die Tintenzusammensetzung konstituieren, auflöst oder dispergiert.
Urethanoligomer
Die Tintenzusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Urethanoligomer. Das Urethanoligomer gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Oligomer, das in seinem Molekül mindestens eine Urethanbindung und mindestens eine radikalpolymerisierbare ungesättigte Doppelbindung aufweist. Das Oligomer bezeichnet ein Molekül mit einer mittleren relativen Molekülmasse (mit der gleichen Bedeutung wie Molekulargewicht), das eine Struktur aufweist, die durch die Wiederholung von Einheiten aufgebaut ist, die im Wesentlichen oder konzeptionell aus Molekülen mit einer geringeren relativen Molekülmasse in einer kleine Anzahl, im Allgemeinen zwei bis zwanzigfach, gewonnen wird. Des Weiteren wird das in der vorliegenden Erfindung verwendete Oligomer als "fotopolymerisierbares Präpolymer", "Basisharz" oder "Acryloligomer" bezeichnet.
Das Urethanoligomer gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine von mehreren Acryloylgruppen als funktionelle Gruppen und bewirkt somit eine Polymerisationsreaktion mit dem Monomer oder Ähnlichem nach ultravioletter Bestrahlung oder Ähnlichem, um ein vernetztes Polymer auszubilden.
Urethanoligomere, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Oligomere, die durch eine Additionsreaktion eines Polyols mit einem Polyisocyanat und einer Polyhydroxyverbindung hergestellt werden und zusätzlich solche, die gemäß der Molekularstruktur klassifiziert werden können, bei denen das Skelett aus Polyesterurethanacrylaten, Polyetherurethanacrylaten, Polybutadienacrylaten und Polyolurethanacrylaten besteht.
Das Urethanoligomer gemäß der vorliegenden Erfindung hat im Allgemeinen ein Molekulargewicht von ungefähr 500 bis 20000, vorzugsweise ungefähr 500 bis 10000.
Der Gehalt des Urethanoligomers in der Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt im Allgemeinen ungefähr 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 3 bis 30 Gew.-%.
Monomer
Die Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält ein Monomer mit einer tri- oder höher funktionell reaktiven Gruppe. Das Monomer mit einer tri- oder höher funktionell reaktiven Gruppe gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Monomer, dessen Basisstruktur drei oder mehr radikalisch polymerisierbare ungesättigte Doppelbindungen, vorzugsweise Acryloylgruppen aufweist. Der Begriff "Monomer", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Molekül, das konstituierende Einheiten der Basisstruktur eines Polymers ausbilden kann. Das Monomer gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein "fotopolymerisierbares Monomer" genannt und Beispiele davon umfassen tri- oder höher funktionell polyfunktionelle Acrylate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe ein Acrylatmonomer, das ein Trimethylolpropan, das durch die Formel (I) dargestellt wird, Pentaerythritol, das durch die Formel (II) dargestellt wird, oder Dipentaerythritol, das durch die Formel (III) dargestellt wird als Basisstruktur und mindestens drei Acryloylgruppen aufweist:
worin A CH₂ = CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise eine Ethoxy- oder Propoxygruppe und n die Zahl der Wiederholungen von R darstellt und 1 bis 10 ist;
worin A H, CH₂ = CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise eine Ethoxy- oder Propoxygruppe, und n die Zahl der Wiederholungen von R darstellt und 1 bis 10 ist; und
B H, CH₂ = CHCO oder eine höhere Acylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist,
unter der Voraussetzung, dass mindestens 3 von allen Substituenten von A und B eine Acryloylgruppe umfassen; und
worin A H, CH₂ = CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise eine Ethoxy- oder Propoxygruppe oder ein Lacton mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ε-Caprolacton und n die Zahl der Wiederholungen von R darstellt und 1 bis 10 ist; und
B ist H, CH₂ = CHCO oder eine höhere Acylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist,
unter der Voraussetzung, dass mindestens drei von allen Substituenten von A eine Acryloylgruppe umfassen.
Das Monomer der Tintenzusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur eines Acrylats eines gering molekulargewichtigen Polyols und härtet vorzugsweise schnell.
Spezifische Beispiele von Monomeren, die in der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Glyceryltriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Dipentaerythritolhexaacrylat, Dipentaerythritolpolyacrylat (solche mit 3 oder mehreren Acryloylgruppen) und Isocyanurattriacrylat. Unter diesen sind Dipentaerythritolpolyacrylat und Dipentaerythritolpolyacrylat (solche mit 3 oder mehr Acryloylgruppen) bevorzugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt das Molekulargewicht des Monomers im Allgemeinen ungefähr 200 bis 3000, vorzugsweise ungefähr 300 bis 2000.
Der Gehalt des Monomers in der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung beträgt ungefähr 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 3 bis 30 Gew.-%.
Das Oligomer wird mit einem Monomer copolymerisiert, um eine dreidimensionale Struktur auszubilden. Daher sollte der Gehalt des Oligomers oder des Monomers in der Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der Polymerisationseffizienz, der Polymerisationsgeschwindigkeit, der Widerstandsfähigkeit gegen Schrumpfen nach Polymerisation, der Polymerbeschichtungsstärke und ähnlicher Dinge bestimmt werden. Genauer, in der Tintenzusammensetzung gemäß der vorlie genden Erfindung liegt das Verhältnis des Gehalts des Urethanoligomers zum Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe ungefähr im Bereich von 95 : 5 bis 40 : 60, vorzugsweise ungefähr im Bereich von 90 : 10 bis 50 : 50.
Fotopolymerisationsstarter
Die Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält einen Fotopolymerisationsstarter. Der Fotopolymerisationsstarter absorbiert z. B. ultraviolettes Licht mit Wellenlängen von ungefähr 250 bis 450 nm, um Radikale oder Ionen herzustellen, welche die Polymerisation des Oligomers und des Monomers starten.
Repräsentative Beispiele von Fotopolymerisationsstartern, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Isopropylbenzoinether, Isobutylbenzoinether, 1-Phenyl-1,2-propandion-2-(o-ethoxycarbonyl)oxim, Benzyl, Diethoxyacetophenon, Benzophenon, Chlorthioxanthon, 2-Chlorthioxanthon, Isopropylthioxanthon, 2-Methylthioxanthon, Polyphenylpolychlorid und Hexachlorbenzol. Unter diesem sind Isobutylbenzoinether und 1-Phenyl-1,2-propandion-2-(o-ethoxycarbonyl)oxim bevorzugt.
Kommerziell verfügbare Fotopolymerisationsstarter unter dem Markennamen Vicure 10, 30 (hergestellt durch Stauffer Chemical), Irgacure 184, 651, 2959, 907, 369, 1700, 1800, 1850, 819 (hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.), Darocure 1173 (hergestellt durch EM Chemical), Quantacure CTX, ITX (hergestellt durch Aceto Chemical) und Lucirin TPO (hergestellt durch BASF) können auch verwendet werden.
Farbmittel
Das in der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts des vorliegenden Erfindung enthaltene Farbmittel kann ein Pigment sein, das in Wasser dispergierbar ist und/oder ein Farbstoff, der in Wasser dispergierbar ist.
Das Pigment kann entweder ein anorganisches Pigment oder organisches Pigment sein. Anorganisches Pigmente, die hierin verwendbar sind, umfassen zusätzlich zu Titanoxid und Eisenoxid Kohlenstoffruße, die durch bekannte Verfahren wie Kontaktofen- und thermische Verfahren hergestellt werden.
Hierin verwendbare organische Pigmente umfassen Azopigmente (einschließlich Azolake, unlösliches Azopigment, kondensiertes Azopigment und chelatisiertes Azopigment), polyzyklische Pigmente (z. B. Phthalocyanin, Perylen, Perinon, Anthraquinon, Quinacridon, Dioxazin, Thioindigo, Isoindolinon und Quinophthalonpigmente), Farbstoffchelate (z. B. basische Farbstoffchelate, Säurefarbstoffchelate), Nitropigmente, Nitrosopigmente und Anilinschwarz.
Hierin verwendbare Farbstoffe umfassen dispergierbare Farbstoffe, die zur Tintenstrahlaufzeichnung verwendbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Farbmittel vorzugsweise Anatasetitandioxid. Die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid enthält, hat einen Vorteil gegenüber der Tintenzusammensetzung, die Titandioxid mit anderen Kristallstrukturen enthält, wie Rutiltitandioxid und Brookittitandioxid, dahingehend, dass die Dispersionsstabilität der Tintenzusammensetzung verbessert werden kann. Zudem kann die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wenn sie in der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird, stabiles Drucken und gute Bilder realisieren.
Der Partikeldurchmesser des Anatasetitandioxids als Farbmittel beträgt vorzugsweise ungefähr nicht mehr als 2,0 μm, besonders bevorzugt nicht mehr als 0,2 μm. Von dem Anatasetitandioxid mit Partikeldurchmessern, die in den oben genannten Bereich fallen, wird angenommen, dass sie die Dispergierbarkeit der Tintenzusammensetzung verbessern.
Der Begriff "Partikeldurchmesser", wie er hierin verwendet wird, bedeutet 50% Partikeldurchmesser im Hinblick auf das Volumen. Der "50% Partikeldurchmesser im Hinblick auf das Volumen" bezieht sich auf solch einen Durchmesser, bei dem die Partikelgrößenverteilung einer Population eines Titandioxidpulvers zu 50% einer kumulativen Kurve der Partikeldurchmesser korrespondiert, die mit dem Gesamtvolumen einer Population von Titandioxidpulver von angenommenerweise 100% hergestellt wird.
Die Menge des zur Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hinzugefügten Farbmittels beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt ungefähr 2 bis 30 Gew.-%.
Gemäß der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können, falls notwendig, zwei oder mehr Farbstoffe und/oder Pigmente als Farbmittel verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Farbmittel zu der Tintenzusammensetzung als Farbmitteldispersion hinzugefügt, die durch Dispergieren eines Farbmittels in einem wässrigen Medium mit Hilfe eines Dispergiermittels oder eines Tensids hergestellt wird. Bevorzugte dispergierende Mittel, die hierin verwendbar sind, umfassen dispergierende Mittel, die üblicherweise in der Herstellung von Farbmitteldispersionen verwendet werden, z. B. polymere Dispergenzien. Es ist offensichtlich für einen Fachmann durchschnittlichen Könnens auf dem Gebiet, dass das dispergierende Mittel und das Tensid, das in der Farbmitteldispersion enthalten ist, auch als Dispergiermittel und Tensid in der Tintenzusammensetzung dient.
Wässriges Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe
Gemäß der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst das wässrige Lösungsmittel Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel. Wasser kann reines Wasser sein, das durch Ionenaustausch, Ultrafiltration, Umkehrosmose, Destillation oder Ähnliches gewonnen wird oder ultrareines Wasser sein. Des Weiteren ist Wasser, welches durch ultraviolette Bestrahlung oder durch Zusatz von Wasserstoffperoxid oder Ähnlichem sterilisiert wurde, geeignet, wenn die Tintenzusammensetzung für einen längeren Zeitraum gelagert wird, das Wachstum von Pilzen oder Bakterien zu verhindern.
Das wasserlösliche organische Lösungsmittel ist vorzugsweise ein niedrig siedendeshendes organisches Lösungsmittel und spezifische Beispiele davon umfassen Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Iso-propylalkohol, n-Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, Iso-Butanol und n-Pentanol. Monohydrische Alkohole sind besonders bevorzugt. Das niedrig kochende organische Lösungsmittel hat die Wirkung der Verkürzung der Zeit, die zur Trocknung der Tintenzusammensetzung nötig ist. Die hinzugefügte Menge des niedrig siedenden organischen Lösungsmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% basierend auf der Tintenzusammensetzung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Tintenzusammensetzung zusätzlich ein Benetzungsmittel, das ein hoch siedendes organisches Lösungsmittel umfasst. Spezifische Beispiele von bevorzugten hoch siedenden organischen Lösungsmitteln, die hierin verwendbar sind, umfassen: polyhydrische Alkohole wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Butylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thioglycol, Hexylenglycol, Glycerin, Trimethylolethan und Trimethylolpropan; Alkylether von polyhydrischen Alkoholen wie Ethlyenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Triethylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonoethylether und Triethylenglycomonobutylether; Harnstoff, 2-Pyrrolidon; N-methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon.
Die Menge an hinzugefügtem Benetzungsmittel beträgt vorzugsweise 0,5 bis 40 Gew.-%, mehr bevorzugt 2 bis 20 Gew.-% basierend auf der Tintenzusammensetzung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Tintenzusammensetzung zusätzlich ein Saccharid. Spezifische Beispiele eines Saccharids, das hierin verwendbar ist, umfasst Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide (einschließlich Trisaccharide und Tetrasaccharide) und andere Polysaccharide, vorzugsweise Glucose, Mannose, Fructose, Ribose, Xylose, Arabinose, Galctose, Aldonsäure, Glucitol, Sorbitol, Maltose, Cellobiose, Lactose, Sucrose, Trehalose und Maltotriose. Der Begriff "Polysaccharid", wie er hierin verwendet wird, bedeutet Saccharide im allgemeinen Sinne, die solche Substanzen umfassen, die weit verbreitet in der natürlichen Welt existieren, wie Algininsäure, α-Cyclodextrin und Cellulose. Derivate dieser Saccharide, die hierin verwendbar sind, umfassen reduzierende Zucker der oben genannten Saccharide (z. B. Zuckeralkohole, die durch die allgemeine Formel HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH, worin n eine ganze Zahl von 2 bis 5 ist), oxidierende Zucker (z. B. Aldonsäure oder Uron säure), Aminosäuren und Thiozucker. Unter diesen sind Zuckeralkohole besonders bevorzugt und spezifische Beispiele davon umfassen Maltitol und Sorbitol.
Der Gehalt des Saccharids beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 30 Gew.-% basierend auf der Tintenzusammensetzung.
Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein Tensid enthalten. Spezifische Beispiele von Tensiden, die hierin verwendbar sind, umfassen anionische Tenside (z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumlaurylat und ein Ammoniumsalz von Polyoxyethylenalkylethersulfaten), nichtionische Tenside (z. B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenalkylamine und Polyoxyethylenalkylamide). Des Weiteren kann auch Acetylenglycol (OLFINE Y und Surfynol 82, 104, 440, 465 und 485 (alle der oben genannten Produkte werden durch Air Products and Chemicals Inc. hergestellt)) verwendet werden. Diese können allein oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
Falls notwendig können polyvalente Metallsalze, Polyallylamine oder Derivate davon, Harzemulsionen, anorganische Oxidkolloide, Benetzungsmittel, pH-Regulatoren, Konservierungsmittel, Antipilzmittel und Ähnliche zu der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der Erfindung
Das Verfahren zur Herstellung der Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des: Auflösens oder Dispergierens eines Monomers mit einer tri- oder höher funktionell reaktiven Gruppe in einem Urethanoligomer; und dann das Hinzufügen eines Farbmittels, eines Fotopolymerisationsstarters und eines wässrigen Lösungsmittels zu der Lösung oder der Dispersion.
Die Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung, die durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, hat eine hohe Lagersta bilität, hat eine exzellente Druckstabilität zum Zeitpunkt der Tintenstrahlaufzeichnung und kann Drucke mit exzellenter Beschichtungsstärke und chemischer Widerstandsfähigkeit auf Aufzeichnungsmedien erzeugen.
In dem Verfahren zur Herstellung der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Urethanoligomer zuerst mit einem Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe vermischt, um eine hochkompatible Dispersion oder Lösung herzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Dispersion oder die Lösung durch langsames tropfenweises Hinzufügen des Monomers mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe zu dem Urethanoligomer unter Rühren des Urethanoligomers hergestellt werden.
Nach der Herstellung der Dispersion oder Lösung, die das Urethanoligomer und das Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe umfasst, werden ein Farbmittel, ein Fotopolymerisationsstarter, ein wässriges Lösungsmittel und optional Inhaltsstoffe zu der Dispersion oder der Lösung hinzugefügt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zugabe der oben genannten Inhaltsstoffe zur Dispersion oder Lösung unter Lichtausschlussbedingungen (insbesondere ultraviolett) unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung eines solchen Phänomens, dass das Oligomer und das Monomer durch die Wirkung des Polymerisationsstarters polymerisiert werden, durchgeführt.
Ein Rühren, der üblicherweise in der Herstellung von Tintenzusammensetzungen verwendet wird, kann in dem Herstellungsverfahren der Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Tintenzusammensetzung gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung
Die weiße Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufnahme gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens Anatasetitandioxid und ein wässriges Lösungsmittel.
Titandioxid
Die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, hat einen Vorteil gegenüber der Tintenzusammensetzung, die Titandioxid mit anderen Kristallstrukturen enthält, wie Rutiltitandioxid und Brookittitandioxid, dahingehend, dass der Harz effizient gehärtet werden kann. Zudem hat die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, eine exzellente Dispersionsstabilität und kann, wenn sie in der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird, vorteilhaft einen stabilen Druck und gute Bilder realisieren.
Der Partikeldurchmesser des Anatasetitandioxids, das in der Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann der gleiche sein, der oben in Verbindung mit der Tintenstrahlzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendet wurde. Der bevorzugte Partikeldurchmesser kann auch der gleiche sein wie derjenige, der oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde.
Die Menge des Anatasetitandioxids, das zur Tintenzusammensetzung hinzugefügt wird, beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt ungefähr 3 bis 30 Gew.-%.
Die Tintenzusammensetzung gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält mindestens Anatasetitandioxid. Die Tintenzusammensetzung kann zusätzlich andere Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente und Dispergenzien und Tenside enthalten. Die anderen Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente und Dispergenzien und Tenside können die gleichen sein, wie sie oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Wässriges Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe
Wässrige Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe, die in der Tintenzusammensetzung gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können die gleichen sein, wie solche, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden. Bevorzugte wässrige Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe können auch die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden. Wenn die Tintenzusammensetzung gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein wässriges Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe enthält, dann können die Gehalte davon die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der Erfindung
Die fotohärtbare weiße Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens Anatasetitandioxid, einen Fotopolymerisationsstarter, ein Oligomer, ein Monomer und ein wässriges Lösungsmittel.
Titandioxid
Die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, hat einen Vorteil gegenüber der Tintenzusammensetzung, die Titandioxid mit anderen Kristallstrukturen enthält, wie Rutiltitandioxid und Brookittitandioxid, dahingehend, dass das Harz effizient gehärtet werden kann. Des Weiteren hat die Tintenzusammensetzung, die Anatasetitandioxid gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, eine exzellente Dispersionsstabilität und kann, wenn sie in der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird, vorteilhaft einen stabilen Druck und gute Bilder realisieren.
Der Partikeldurchmesser des in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendeten Anatasetitandioxids kann der gleiche sein wie derjenige, der oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Der bevorzugte Partikeldurchmesser kann auch der gleiche sein wie derjenige, der oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde.
Die Menge des Anatasetitandioxids, das zur Tintenzusammensetzung hinzugefügt wird, beträgt vorzugsweise ungefähr 1 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt ungefähr 3 bis 30 Gew.-%.
Die Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält mindestens Anatasetitandioxid. Die Tintenzusammensetzung kann zudem andere Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente und Dispergenzien und Tenside enthalten. Andere Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente und die Dispergenzien oder die Tenside können die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Fotopolymerisationsstarter
Die Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält einen Fotopolymerisationsstarter. Der Fotopolymerisationsstarter kann der gleiche sein wie derjenige, der oben in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde.
Oligomer
Die Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält ein Oligomer. Das Oligomer bezieht sich auf ein Molekül mit einer mittleren relativen Molekularmasse, das eine Struktur aufweist, die durch Wiederholung von Einheiten aufgebaut ist, die im Wesentlichen oder konzeptionell aus Molekülen mit einer geringen relativen Molekülmasse erhalten wird, im Allgemeinen 2 bis 20 Einheiten. Des Weiteren wird das Oligomer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, "fotopolymerisierbares Präpolymer", "Basisharz" oder "Acryloligomer" genannt.
Das Oligomer gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung hat eine bis mehrere Acryloylgruppen als funktionelle Gruppe und bewirkt somit eine Polymerisationsreaktion mit dem Monomer oder Ähnlichem nach ultravioletter Bestrahlung oder Ähnlichem, um ein vernetztes Polymer auszubilden.
Oligomere, die in dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können z. B. gemäß der Molekularstruktur klassifiziert werden, die das Skelett konstituiert, in Polyesteracrylate, Polyurethanacrylate, Epoxyacrylate, Polyetheracrylate, Oligoacrylate, Alkydacrylate und Polyolacrylate. Unter diesen sind Polyesteracrylate und Polyurethanacrylate bevorzugt, wobei Polyurethanacrylate besonders bevorzugt sind.
Das Molekulargewicht des in dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendeten Oligomers beträgt im Allgemeinen ungefähr 5000 bis 20000, vorzugsweise ungefähr 500 bis 10000.
Der Gehalt des Oligomers in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung beträgt ungefähr 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 30 Gew.-%.
Monomer
Die Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthält ein Monomer. Der Begriff "Monomer", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Molekül, das konstituierende Einheiten der Basisstruktur eines Polymers ausmacht. Das in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendete Monomer wird auch ein "fotopolymerisierbares Monomer" genannt und Beispiele davon umfassen monofunktionelle Acrylate und polyfunktionelle Acrylate. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Monomer das Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe sein, das oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Diese Monomer hat eine Struktur eines Acrylats eines gering molekularen Polyols und hat vorzugsweise eine geringe Viskosität und kann schnell härten.
Bevorzugte Beispiele von Monomeren, die in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Diethylenglycoldiacrylat, Neopentylgycoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Hydroxypiperinsäureesterneopentylgycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Dipentaerythritolhexaacrylat, Acryloylmorpholin, 2-Phenoxyethylacrylat, (2,2,2,-Triacryloyloxy methyl)ethylhydrogenphthalat, Dipentaerythritolpolyacrylat und Dipentaerythritolpolyacrylat. Unter diesen sind Acryloylmorpholin, 2-Phenoxyethylacrylat, (2,2,2-Triacryloyloxymethyl)ethylhydrogenphthalat, Dipentaerythritolpolyacrylat und Dipentaerythritolpolyacrylat mehr bevorzugt.
Das Molekulargewicht des Monomers, das in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt ungefähr 100 bis 3000, vorzugsweise ungefähr 100 bis 2000.
Der Gehalt des Monomers in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung beträgt ungefähr 1 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 3 bis 50 Gew.-%.
Das Oligomer wird mit einem Monomer copolymerisiert, um eine dreidimensionale Struktur auszubilden. Daher sollte der Gehalt des Oligomers oder des Monomers in der Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der Polymerisationseffizienz, der Polymerisationsgeschwindigkeit, der Widerstandsfähigkeit gegen Schrumpfen nach Polymerisation, der Polymerisationsbeschichtungsstärke und Ähnlichem bestimmt werden.
Wässriges Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe
Wässrige Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe, die in der Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden. Bevorzugte wässrige Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe können auch die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden. Wenn die Tintenzusammensetzung gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein wässriges Lösungsmittel und andere Inhaltsstoffe enthält, dann können die Anteile davon die gleichen sein wie diejenigen, die oben in Verbindung mit der Tintenzusammensetzung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Drucken einer fotohärtbaren Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmedium, die mindestens ein Farbmittel, ein Urethanoligomer, ein Monomer mit einer tri- oder höher funktionell reaktiven Gruppe, einen Fotopolymerisationsstarter und ein wässriges Lösungsmittel umfasst.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bedingt durch die Verwendung der fotohärtbaren Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung beim Drucken eine gute Bildqualität und gute Drucke realisieren.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: des Ausbildens von Tröpfchen einer weißen Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung, die mindestens Anatasetitandioxid und ein wässriges Lösungsmittel umfasst; und des Absonderns der Tröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium, um das Drucken durchzuführen.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: des Ausbildens von Tröpfchen einer fotohärtbaren Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung, die mindestens Anatasetitandioxid, einen Fotopolymerisationsstarter, ein Oligomer, ein Monomer und ein wässriges Lösungsmittel umfasst; und des Absetzens der Tröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium, um das Drucken durchzuführen.
In dem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Tintenzusammensetzung auf ein Aufzeichnungsmedium abgesetzt, gefolgt durch Lichtbestrahlung. Das aufgetragene Licht erlaubt es dem Fotopolymerisationsstarter, Radikale und Ähnliches herzustellen, die eine Polymerisationsreaktion eines Oligomers (z. B. Urethanoligomers) und eines Monomers (z. B. ein Monomer mit einer tri- oder höher funktionell reaktiven Gruppe) starten, was es einem Farbmittel erlaubt (z. B. Anatasetitandioxid), das in der Tintenzusammensetzung enthalten ist, auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert zu werden. Es wird angenommen, dass dieses die Bildung von Drucken mit hoher Schärfe und exzellenter Beschichtungsstärke und chemischer Widerstandsfähigkeit realisieren kann, sogar auf der Oberfläche von Medien, die nicht durch ein wässriges Medium penetrierbar sind, wie Metalle und Plastik. Die Lichtbestrahlung kann sichtbare Lichtstrahlung oder ultraviolette Strahlung sein, wobei ultraviolette Bestrahlung besonders bevorzugt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Dosis, wenn ultraviolette Bestrahlung verwendet wird, nicht weniger als 100 mJ/cm², vorzugsweise nicht weniger als 500 mJ/cm² und nicht mehr als 10000 mJ/cm², vorzugsweise nicht mehr als 5000 mJ/cm². Die Dosis des ultravioletten Lichts von dem oben genannten Bereich bewirkt eine zufriedenstellende Härtungsreaktion. Des Weiteren kann die ultraviolette Bestrahlung vorteilhaft das Entfärben des Farbmittels verhindern.
Zur ultravioletten Bestrahlung verwendete Lampen umfassen Metallhalogenidlampen, Xenonlampen, Kohlenstoffbogenlampen, chemische Lampen, Niedrigdruckquecksilberlampen und Hochdruckquecksilberlampen. Zum Beispiel können kommerziell verfügbare Lampen wie die H-Lampe, D-Lampe und V-Lampe, die durch Fusion System hergestellt werden, verwendet werden.
Zudem kann in dem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Erhitzen gleichzeitig mit oder nach der Lichtbestrahlung durchgeführt werden. Wenn die Tintenzusammensetzung, die ein wässriges Lösungsmittel als optionalen Inhaltsstoff enthält, auf ein Aufzeichnungsmedium abgesetzt wird, kann die Entfernung des Wassers, das im Aufzeichnungsmedium verbleibt, insbesondere durch Heizmittel die Effizienz der Polymerisationsreaktion verbessern. Dieses kann die Fixierung der Drucke auf das Aufzeichnungsmedium verbessern und die Beschichtungsstärke und chemische Stärke der Drucke verbessern.
Beispiele von Verfahren, die zum Erhitzen verwendbar sind, umfassen ein Verfahren, worin eine Hitzequelle in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium gebracht wird und ein Verfahren, worin das Aufzeichnungsmedium ohne Kontakt mit einer Hitzequelle erhitzt wird, z. B., ein Verfahren, worin infrarote Strahlung, Mikrowellen (elektromagnetische Strahlung mit einer maximalen Wellenlänge von ungefähr 2,450 MHz) oder Ähnliche auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird oder alternativ dazu wird heiße Luft gegen das Aufzeichnungsmedium geblasen.
BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird in mehr Detail mit Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht nur auf diese Beispiele eingeschränkt ist. Herstellung einer Tintenzusammensetzung eines Beispiels 1a

Wässrige Dispersion von Titanoxid (Pigmentgehalt 30 Gew.-%)	33 Gew.-%
Urethanoligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	34 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	1,5 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Wasser	30 Gew.-%

Beispiel 2a

Wässrige Dispersion von Titanoxid (Pigmentgehalt 30 Gew.-%)	33 Gew.-%
Urethanoligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	26 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	4,5 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Wasser	35 Gew.-%

Beispiel 3a

Wässrige Dispersion von Titanoxid (Pigmentgehalt 30 Gew.-%)	33 Gew.-%
Urethanoligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	19 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	7,5 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Wasser	39 Gew.-%

Beispiel 4a

Wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß (Pigmentgehalt 30 Gew.-%)	33 Gew.-%
Urethanoligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	26 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	4,5 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Wasser	35 Gew.-%

Vergleichendes Beispiel 5a

Wässrige Dispersion von Titanoxid (Pigmentgehalt 30 Gew.-%)	33 Gew.-%
Urethanoligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	34 Gew.-%
Monomer (β-Methacryloyloxyethylhydrogenphthalat; CB-1, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	1,5 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Wasser	30 Gew.-%

Evaluierungstest a
Jede der in den Beispielen 1a bis 5a herstellten Tintenzusammensetzungen wurde in einen Aufzeichnungskopf einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geladen und dann auf ein Druckbrett als Aufzeichnungsmedium abgesetzt, um das Drucken durchzuführen. Danach wurde der Druck bei 50°C für 10 Minuten getrocknet und mit ultraviolettem Licht bei einer Dosis von 2000 mJ/cm² bestrahlt.
Die verwendete Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung war ein Tintenstrahldrucker MJ-510C (hergestellt durch die Seiko Epson Corporation). Eine metallhalogenidartige Bestrahlungslampe wurde zur ultravioletten Bestrahlung (Wellenlänge 365 nm) verwendet.
Die Tintenzusammensetzungen und die auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildeten Drucke wurden durch die folgenden Tests evaluiert.
Evaluierung 1a: Lagerstabilität
Die Tintenzusammensetzungen wurden bei 50°C für 10 Tage stehengelassen. Danach wurde der 50%ige Partikeldurchmesser in Bezug auf das Volumen (Farbmittel) gemessen und evaluiert.
Hier bezeichnet "50% Partikeldurchmesser in Bezug auf das Volumen" einen solchen Durchmesser, der für die Partikelgrößenverteilung einer Population eines Farbmittelpulvers mit 50% einer kumulativen Kurve eines Partikeldurchmessers korrespondiert, die mit dem Gesamtvolumen einer Population des Farbmittelpulvers hergestellt wurde, von der angenommen wird, dass sie 100% ist.
Evaluierung 2a: Stifthärte
Für die Drucke, die auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildet wurden, wurde die Härte gemäß dem Verfahren, das in JIS K 5400 spezifiziert wird (Hand Scratch Method in Pencil Scratch Test), evaluiert.
Evaluierung 3a: Chemische Widerstandsfähigkeit
Die auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildeten Drucke wurden für 5 Minuten in Ethanol eingetaucht. Danach wurden die Drucke aus dem Ethanol herausgenommen und eine Zahnbürste wurde auf jedem der Drucke fünf Mal hin- und herbewegt. Die Ergebnisse wurden gemäß den folgenden Kriterien beurteilt.

A: Der Druck trennte sich vom Aufzeichnungsmedium in keiner Weise.
B: Der Druck war teilweise vom Aufzeichnungsmedium abgetrennt.
C: Der Druck war vollständig vom Aufzeichnungsmedium abgetrennt.

Das Verhältnis des Urethanoligomers zu dem Monomer und der Gesamtgehalt des Urethanoligomers und des Monomers in der Tintenzusammensetzung waren wie in Tabelle 1 unten gezeigt wird. Für die Tintenzusammensetzungen, die in den Beispielen 1a bis 5a hergestellt wurden, waren die Ergebnisse der Tests wie in Tabelle 2 unten gezeigt wird. Tabelle 1

Tabelle 2

Herstellung der Tintenzusammensetzung b Beispiel 1b

Wässrige Dispersion von Anatasetitandioxid (Pigmentgehalt = 30 Gew.-%, 50% Partikeldurchmesser in Bezug auf das Volumen = 0,16 μm)	33 Gew.-%
Ethylenglycol	10 Gew.-%
Wasser	57 Gew.-%

Beispiel 2b

Wässrige Dispersion von Anatasedioxid (Pigmentgehalt = 30 Gew.-%, 50% Partikeldurchmesser in Bezug auf das Volumen = 0,16 μm)	33 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5%
Oligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	34 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	1,5 Gew.-%
Ethylenglycol	5 Gew.-%
Wasser	25 Gew.-%

Beispiel 3b

Wässrige Dispersion von Rutiltitandioxid (Pigmentgehalt = 30 Gew.-%, 50% Partikeldurchmesser in Bezug auf das Volumen = 0,35 μm)	33 Gew.-%
Fotopolymerisationsstarter (Irgacure 1700, hergestellt durch Ciba Specialty Chemicals, K. K.)	1,5 Gew.-%
Oligomer (wässrige Dispersion eines Urethanoligomers; NR-445, hergestellt durch Zeneka K. K.)	34 Gew.-%
Monomer (Dipentaerythritolpolyacrylat, A-9530, hergestellt durch Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)	1,5 Gew.-%
Ethylenglycol	5 Gew.-%
Wasser	25 Gew.-%

Evaluierungstest b
Jede der in den Beispielen 1b bis 3b hergestellten Tintenzusammensetzungen wurde in einen Aufzeichnungskopf einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geladen und dann auf ein Druckbrett als ein Aufzeichnungsmedium abgesetzt, um das Drucken durchzuführen. Danach wurde der Druck bei 50°C für 10 Minuten getrocknet und dann mit ultraviolettem Licht bestrahlt.
Die verwendete Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung war ein Tintenstrahldrucker MJ-510C (hergestellt durch die Seiko Epson Corporation). Eine metallhalogenidartige Bestrahlungslampe wurde zur ultravioletten Bestrahlung (Wellenlänge 365 nm) verwendet.
Die Tintenzusammensetzungen und auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildeten Drucke wurden durch die folgenden Tests evaluiert.
Evaluierung 1b: Dispersionsstabilität
Die Tintenzusammensetzungen wurden bei 50°C für 10 Tage stehengelassen und dann auf Sedimentbildung untersucht.
Evaluierung 2b: Stifthärte
Für die auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildeten Drucke wurde die Härte gemäß JIS K 5400 (Hand-Kratz-Verfahren im Stift-Kratz-Test) evaluiert.
In diesem Fall wurde die ultraviolette Bestrahlung in drei Dosismengen von 1000 mJ/cm², 2000 mJ/cm² und 4000 mJ/cm² durchgeführt.
Evaluierung 3b: Druckstabilität
Jede der Tintenzusammensetzungen wurde in einen Aufzeichnungskopf einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geladen und ein Muster, bei welchem Buchstaben und Grafiken vermischt waren, auf 200 Papierblätter der Größe A4 als Aufzeichnungsmedium gedruckt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Zahl der Fehltropfen gezählt.
Der Typ und die Partikeldurchmesser des in den Beispielen 1b bis 3b verwendeten Titandioxids waren wie in Tabelle 3 zusammengefasst. Für die in den Beispielen 1b bis 3b hergestellten Tintenzusammensetzungen waren die Ergebnisse der Tests wie in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 3
Tabelle 4

Claims

Eine fotohärtbare Tintenzusammensetzung zur Tintenstrahlaufzeichnung, die ein Farbmittel, ein Urethanoligomer, ein Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe, einen Fotopolymerisationsstarter und ein wässriges Lösungsmittel enthält, worin das Monomer mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe ein Acrylatmonomer ist, das ein Trimethylolpropan, das durch die Formel (I) dargestellt wird, Pentaerythritol, das durch die Formel (II) dargestellt wird, oder Dipentaerythritol, das durch die Formel (III) dargestellt wird, als Basisstruktur und mindestens drei Acryloylgruppen aufweist:
worin A CH₂ = CH CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und n die Zahl der Wiederholungen von R darstellt und 1 bis 10 ist;
worin A H, CH₂ = CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und n die Zahl der Wiederholungen von R darstellt und 1 bis 10 ist; und B H, CH₂ = CHCO oder eine höhere Acylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, unter der Voraussetzung, dass mindestens drei von allen Substituenten von A und B eine Acryloylgruppe umfassen; oder
worin A H, CH₂ = CHC(O) oder CH₂ = CHC(O)R_n ist, worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkoxylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist oder ein Lacton mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und n Zahl der Wiederholungen von R darstellt und ist 1 bis 10; und B ist H, CH₂ = CHCO oder eine höhere Acylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, unter der Voraussetzung, dass mindestens drei von allen Substituenten von A eine Acryloylgruppe umfassen.
Die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, die einen Farbmittelanteil von 1 bis 50 Gew.-% aufweist.
Die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das Farbmittel Anatasetitandioxid ist.
Die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin das Anatasetitandioxid einen Partikeldurchmesser von nicht mehr als 0,2 μm aufweist.
Die Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die einen Urethanoligomergehalt von 1 bis 50 Gew.-% aufweist.
Die Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Gehalt des Monomers mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe 1 bis 50 Gew.-% beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung der Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das die folgenden Schritte umfasst: das Auflösen oder Dispergieren eines Monomers mit einer tri- oder höherfunktionell reaktiven Gruppe in einem Urethanoligomer; und dann das Hinzufügen eines Farbmittels, eines Fotopolymerisationsstarters und eines wässrigen Lösungsmittels zu der Lösung oder der Dispersion.
Die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin der Gehalt an Anatasetitandioxid 1 bis 50 Gew.-% beträgt.
Die Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin der Gehalt des Monomers 1 bis 70 Gew.-% beträgt.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das den Schritt des Deponierens von Tröpfchen einer Tintenzusammensetzung auf ein Aufzeichnungsmedium umfasst, um Drucken durchzuführen, wobei die Tintenzusammensetzung eine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
Das Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 10, worin eine Härtungsreaktion nach dem Deponieren der Tröpfchen der Tintenzusammensetzung auf das Aufzeichnungsmedium durchgeführt wird.
Das Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 11, worin die Härtungsreaktion durch ultraviolette Strahlung durchgeführt wird.
Das Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 12, worin die ultraviolette Strahlung mit einer Dosis von 100 bis 10000 mJ/cm² durchgeführt wird.