!HU000005651T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 651
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA C09D 11/00
(21) Magyar ügyszám: E 04 779019 (22) A bejelentés napja: 2004. 07. 23. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20040779019 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1648972 A1 2005. 02. 10. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1648972 B1 2008. 12. 17.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 628966 2003. 07. 28.
(73) Jogosult: Hewlett-Packard Development Company, L. P., Houston, TX 77070 (US)
US
(72) Feltalálók: WANG, Patricia A., Lake Oswego, OR 97035 (US); KABALNOV, Alexey S., Corvallis, OR 97330 (US) (54)
(2006.01) C08L 35/06 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 05012446 PCT/US 04/023763
(74) Képviselõ: Dr. Török Ferenc, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Sztirol-maleinsavanhidrid kopolimer alkalmazása fekete-színes tintaösszefolyás kézbentartására
(57) Kivonat
HU 005 651 T2
A találmány tintasugaras nyomtatásra, és még inkább tintasugaras nyomtató tinták fekete-színes tintaösszefolyás kézbentartására vonatkozik. A találmány szerinti
eljárásban a fekete pigmenttintákhoz egy sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimert adnak.
A leírás terjedelme 8 oldal Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 651 T2
A találmány szakterülete A találmány tintasugaras nyomtatásra, és még inkább tintasugaras nyomtató tinták fekete-színes tintaösszefolyásának kézbentartására vonatkozik. 5 A találmány háttere A fekete és színes (például kékeszöld, sárga és bíborvörös) tintasugár tintakészletek készítõi számára az egyik legnagyobb kérdés a fekete és színes tinták összefolyása. Korábban ez a kérdés a festékalapú színezékeknél, mostanában pedig a pigmentalapú színezékeknél lépett fel. A leírásban használt „tintaösszefolyás” kifejezés meghatározása a következõ: ha két különbözõ színt egymás mellé nyomtatunk, elvárjuk, hogy a két szín határa tiszta legyen, és az egyik szín ne menjen át a másikba. A színösszefolyás az, ha az egyik szín átmegy a másikba, és a két szín közötti határ egyenetlen lesz. Ez a meghatározás ellentétes a korábbi felhasználókéval, akik az „összefolyás”¹t gyakran úgy határozták meg, hogy az a papírrostokat követõ egyszínû tinta eredményeként lép fel. A „fényudvar” kifejezésen olyan nyomtatási hibát értünk, amely akkor lép fel, ha a fekete területeket színes tinta veszi körbe. Néhány esetben – ha a fekete terület a színes mellett van – egy jól elkülönülõ világosszürke zóna látható. A hiba általában a fekete és színes területeket elválasztó vonaltól 2–3 mm¹re látható, és a fekete részen fordul elõ. Végül a „márványos” kifejezésen azt értjük, ha a papír teteje egyenetlenül színes vagy fekete, és néhány terület a többinél sötétebb. A találmány specifikusan olyan esetekre vonatkozik, amikor a színes tinta festékalapú, a fekete tinta pedig pigmentalapú. Ezzel a megoldással a tintasugaras nyomtatók teljesítménye – a pigmenttartalmú fekete tintával nyerhetõ jó szövegminõség és üzleti grafika a festékalapú színes tinták élénk színével kombinálva – teljes egészében javul. A festékalapú rendszerek, amelyekben a festék színezõanyag vízben oldható, különböznek a pigmentalapú rendszerektõl, amelyekben a pigment színezõanyag vízben oldhatatlan, és amelyeket polimer diszpergálószerek vagy öndiszpergáló pigmentek alkalmazásával diszpergálhatóvá kell tenni. Polimerek alkalmazása a pigmenttartalmú rendszerekben a szakterületen jól ismert eljárás. A polimerek alkalmasak a diszperzió stabilizálására, ezen túlmenõen megakadályozzák a fekete-színes tintaösszefolyást, javítják a fekete, fényudvaros és márványos részek optikai sûrûségét. Ismertetnek például olyan pigmentalapú tintákat, amelyek olyan AB és BAB blokkkopolimereket tartalmaznak, amelyekben a blokkokat az akrilcsaládhoz tartozó különbözõ monomerekbõl állítják elõ. Egy másik példában viszonylag nagy molekulatömegû (>10 000) poliszacharidot, például alginsavat vagy karragenánt alkalmaznak. Egy másik jól ismert példában pedig a pigmentalapú tintákban polimergyantákat, elsõsorban sztirol-akril-kopolimereket alkalmaznak. Ismertek továbbá olyan tinták is, amelyek karbon-
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
2
savsó polimereket alkalmaznak. Ismertek olyan tinták is, amelyek egy hidrofób a,b-telítetlen etilénmonomert és egy, többségében COOM csoportból (ahol M jelentése hidrogénatom, alkálifématom vagy egy ammóniumion) felépülõ kopolimert tartalmaznak. A hidrofób monomer specifikusan sztirol, és a hidrofil monomer maleinsavanhidrid lehet. Vannak olyan tintasugártinták, amelyek két – specifikus molekulatömeg-tartományú – diszpergálószert tartalmaznak, az egyik egy szulfonsavsó/észter és a másik egy karbonsavsó. Végül színösszefolyás és fényudvar kézbentartására számos polimert ismertetnek, amelyek legtöbbje akril típusú polimer. A szakirodalomból ismert, hogy ha a színes és a fekete tinták között kémiai reaktivitást hozunk létre, a tintasugaras nyomtató teljesítménye számos pozitív tulajdonsággal bõvül. Ilyen például a színes-fekete tintaösszefolyás kézbentartása és a fényudvar csökkenése. Arra is rájöttek már, hogy ha reaktív színes tintákat használnak a nem elég erõs fekete területek alatt, a fekete tinta optikai sûrûsége javul. A színes tintákban a polimer diszpergálószer és a többértékû fémionok közötti kölcsönhatást az színösszefolyás/fényudvar/márványosság kézbentartására ismertetik. A polimerrel való kölcsönhatás a színes tintákhoz adott szerves savakkal is szabályozható. A polimer diszpergálószerek alkalmazásán kívül más eljárással is lehet kolloid pigmentdiszperziókat elõállítani, ez az eljárás az öndiszperzió. Ebben az eljárásban tipikusan úgy járnak el, hogy a pigmenthez szolubilizálócsoportokat kapcsolnak. A szolubizáló ionos csoportok pigmentszemcsék felületéhez való kapcsolására a szakterületen számos eljárást ismernek. Így például az ionos csoportok szénfelülethez való kapcsolására alkalmazható egyik eljárás a diazoniumsóreakciókon alapul. Egy másik eljárásban úgy járnak el, hogy a pigmentszemcsék oxidációs reakcióját ózon alkalmazásával végzik. Az öndiszpergáló tinták, például a Cabot Corp.¹tól beszerezhetõ termékek fekete-színes tintaösszefolyás kézbentartási mechanizmusának fejlesztése tipikusan nehezebb, mint a hagyományosan (például polimer diszpegálószerekkel) diszpergált fekete tintáké, mert az öndiszpergálódó pigmentek elektrosztatikusan nagyon stabilizáltak. Emellett nincs olyan polimer diszpergálószer, amely reagáltatva gyorsan megnövelné a viszkozitást és csökkentené a migrációt. Példaként megemlítjük, hogy számos akril típusú polimert használtak már a színes-fekete tintaösszefolyás és a fekete tintáknál a fényudvar-kialakulás kézbentartására. Azonban a pigmentalapú tintákhoz adott polimer diszpergálószerek számos esetben fúvókaeltömõdést és más megbízhatósági gondokat okoznak. Olyan polimerek iránti igény is fennáll, amelyek a festékalapú színes tintákban lévõ reaktív komponensekkel a legjobb reaktivitást mutatják.
A találmány ismertetése A találmány szerinti eljárásban a fekete pigmenttin60 tákhoz egy sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimert adunk. 2
1
HU 005 651 T2
A találmány egyik tárgya egy pigmentalapú tintasugár tintakészlet, amely egy fekete tintából és legalább egy, legalább egy többértékû kationt és legalább egy szerves savat tartalmazó színes tintából áll. A fekete tinta legalább egy fekete pigmentet, legalább egy társoldószert, vizet, adott esetben legalább egy vízben oldható felületaktív anyag/amfifil komponenst és egy hidrolizált sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimerbõl álló polimert tartalmaz. A találmány másik tárgya eljárás a fekete pigmentalapú tintasugár tinta és legalább egy színes tintasugár tintaösszefolyás kézbentartására. A legjobb eljárások a találmány kivitelezésére Itt részletesen ismertetjük a specifikus változatokat, bemutatjuk a találmány gyakorlati alkalmazásának legjobb megvalósítását. Röviden ismertetjük az alkalmazható egyéb megoldásokat is. A leírásban ismertetett koncentrációk mindegyikét tömeg%-ban adjuk meg, kivéve, ha más meghatározást adunk. Az alkalmazott komponensek tisztasága a tintasugár tintákban szokásosan alkalmazottakéval azonos. A referenciahivatkozásokat összehasonlításként ismertetjük. A találmány szerinti eljárásban az öndiszpergálódó fekete pigmenttintákhoz egy sztirol-maleinsavanhidridkopolimert (SMA) adunk. Az ismertetett polimert tartalmazó öndiszpergálódó tinták a polimert nem tartalmazó tintákhoz képest javított tintaösszefolyást mutatnak. Elõnyösen az optikai sûrûség nem romlik, nincs negatív hatás a tintafejre vagy a tintamegbízhatóságra. Az öndiszpergálódó fekete pigmenttintákban alkalmazott sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimer alkalmazásával a mérsékelt (3–6 tömeg%) Mg(NO3)2·6H2O¹t tartalmazó színes tintákhoz viszonyítva jobb fekete-színes tintaösszefolyás-jellemzõk érhetõk el. Az US 5 536 306 számú szabadalmi iratban ismertetett eljárásban hasonló célból többértékû sókat, például magnézium-nitrátot alkalmaznak. A leírásban ismertetett polimerek a következõ (I) általános képletû maleinsavanhidrid- és sztirolkopolimerek:
növekvõ molekulatömeg a tinták optikai sûrûségét, színösszefolyását és márványosságát javítja. Másrészt azonban a túl nagy molekulatömeg a fúvókák megbízható mûködését rontja. Az elõnyös molekulatömeg-tar5 tomány 500-tól 50 000¹ig, még elõnyösebben 1000-tõl 10 000¹ig terjed. Néhány fajta maleinsavanhidrid/sztrirol kopolimer SMA kereskedelmi néven beszerezhetõ a Sartomer Compay-tól. Elõnyös az SMA–1000H kereskedelmi nevû termékük. Az SMA–1000H termék egy olyan, 1:1 sztirol/ma10 leinsavanhidrid monomerarányú véletlenszerû polimerizálással elõállított kopolimer, amelynek fenti képletében X=1 és Y=22. A polimerizálás után a kopolimert ammóniával, pH=8,5–9 értéken, 480 savszámig hidroli15 zálják; gélkizárásos kromatográfiával meghatározott átlagos molekulatömege=5500. Az (I) általános képletben az ellenion, M=NH4 is lehet. A polimer üvegátmeneti hõmérséklete 155 °C, és 30–40 tömeg% szilárdanyag-tartalmú oldatként szerezhetõ be. A polimert a 20 tintában 0,1–10 tömeg%, elõnyösen 0,3–3 tömeg% mennyiségben alkalmazzuk. A fekete tintában a pigment mennyisége 0,1–10 tömeg%, elõnyösen 2–5 tömeg% lehet. 25
30
35
40
45
50 A maleinsavanhidridet polimerizálás után egy MOH-bázissal hidrolizáljuk, és így egy olyan polikarbonsavsót alakítunk ki, amelyben az M+ ellenion a következõk közül választott: nátrium, kálium, ammónium, trimetil-ammónium, lítium vagy egyéb megfelelõ kation. A kopolimer lehet véletlen eloszlású vagy blokk-kopolimer, és 0,2–5, elõnyösen 0,5–2 mólarányú sztirol/maleinsavanhidrid komponenseket tartalmaz. Alkalmazunk változó molekulatömegû polimereket. Általában a
2
55
60 3
Fekete tintakészítmény Pigmentek/diszpergálószerek A találmány gyakorlati alkalmazásában elõnyösen – akár önmagában, akár kombinációban – a szerves és szervetlen öndiszpergálódó pigmentek széles választéka használható, mivel az elméleti megfontolások azt mutatják, hogy bármelyik pigment vagy pigmentkombináció gyakorlatilag elõnyösen alkalmazható. A leírásban alkalmazott „pigment” meghatározáson vízben oldhatatlan színezéket értünk. A gyakorlatban az öndiszpergálódó pigmentszemcséket felületkezeljük vagy funkciós csoportokkal kémiailag módosítjuk úgy, hogy a tinta folyékony hordozójában a pigmentszemcsék diszpergálhatók legyenek. A találmány gyakorlati alkalmazásában a specifikus funkciós csoportokat az átlagosan jól alkalmazható 0,005–10 mm átmérõjû színezékszemcsékhez alkalmazzuk. Az ennél nagyobb színezékszemcsék nem maradnak eléggé jól használható oldatban. Ehhez hasonlóan a túl kis szemcseméretû színezékszemcsék nem mutatnak jól használható tulajdonságokat. Az ilyen típusú színezékek olyan kémiai reakciókból származnak, amelyekben a színezékszemcséket szolubizáló funkciós csoportokkal vízben diszpergálhatóvá alakítják át. Ennek eredményeként olyan funkcionalizált, vízben diszpergálható pigment alakul ki, amelynek stabilitása a jól ismert és iparilag alkalmazott vízben oldható savas vagy lúgos festékekéhez hasonlít. A találmány céljaira alkalmazható vízben diszpergálható fekete kromoforok (vagy pigmentek) a kereskedelemben, festékforgalmazóktól, például a Cabot Corp.¹tól beszerezhetõ pigmentekbõl állíthatók elõ. A találmány gyakorlati alkalmazásában sok alappigment használható, és a használható alapszínezékek részleges listáját a következõkben ismertetjük; de ez-
1
HU 005 651 T2
zel a csak példaként ismertetett felsorolással nem korlátozzuk a találmány igénypontjait. A kereskedelmi alappigmentekhez tartoznak a következõ Cabot termékek: Monarch® 1400, Monarch® 1300, Monarch® 1100, Monarch®1000, Monarch®900, Monarch®880, Monarch® 800 és Monarch®700, Cab-O-Jet® 200 és CabO-Jet® 300. A következõ pigmentek beszerezhetõk a Columbiantól: Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 és Raven 3500. A következõ pigmentek beszerezhetõk a Degussától: Color Black FW 200, Color Black FW 2, Color Black FW 2V, Color Black FW 1, Color Black FW 18, Color Black S160, Color Black FW S170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, és Printex U, Printex 140U, Printex V és Printex 140V. A Tipure® R–101 beszerezhetõ a DuPonttól. A fenti felsorolásban lévõ Cab-O-Jet® 200 és CabO-Jet® 300 kereskedelmi nevû termékek felületi ionokkal kapcsolódó öndiszpergálódó pigmentek, amint azt a Cabot Corporation következõ honlapján ismertetik: h t t p : / / w w w . c a b o t - c o r p . c o m / c w s / p r oduct.nsf/PDSKEY/COJ200/$FILE/CABOJET_200.pdf. A találmány céljaira alkalmazható pigmentek különbözõ kémiai módosítószereket is tartalmazhatnak. Ilyeneket ismertetnek például az US 5 571 311 vagy a WO 01/94476 számú szabadalmi iratokban. A pigment szemcsemérete fontos szempont a tintasugaras nyomtatásban, mert a pigmentszemcséknek megfelelõen kicsiknek kell lenniük a tintasugaras eszközbõl való szabad kifolyáshoz. Például az irodai termál tintasugaras nyomtatók fúvókáinak tipikus átmérõje körülbelül 10–60 mm. A pigment szemcsemérete a stabilitás és a színerõsség szempontjából is fontos tényezõ. Ezeket a szempontokat figyelembe véve a jól használható szemcseméret-tartomány körülbelül 0,005–15 mm, elõnyösen körülbelül 0,005–1 mm és még elõnyösebben körülbelül 0,05–0,2 mm. Színes tintakészítmény A színes tintákban alkalmazott színezék egy vagy több vízben oldható festéket tartalmaz. A színes tinták a következõkben ismertetésre kerülõ okok miatt egy vagy több többvegyértékû sót vagy egy vagy több szerves savat tartalmaznak.
mal megfelelõen kapcsolható anionok közé tartozik a nitrát, klorid, acetát, perklorát, formiát és tiocianát. Az ilyen második tintában elõnyösen alkalmazható sók közé tartoznak nem korlátozó jelleggel a kalcium- és 5 magnézium-nitrát, klorid- és acetátsók. Az ilyen sók mennyisége a tintában – ha alkalmazzuk – körülbelül 1–10 tömeg%, elõnyösen körülbelül 1,5–7 tömeg%, még elõnyösebben körülbelül 2–6 tömeg%. A fentiekben hivatkozott US 5 536 306 számú szabadalmi irat10 ban színes tintákban alkalmazható többvegyértékû sókat ismertetnek részletesebben.
15
20
25
30
35
40
45 Többértékû sók A találmány egyik változatában a fekete tintában lévõ sztirol/maleinsavanhidrid polimerek kölcsönhatásba lépnek a második vagy színes tintában lévõ inkompatibilis többértékû (szervetlen vagy szerves) sókkal. Ezeknek a többértékû sóknak az alkalmazott koncentrációban oldhatóknak kell lenniük a tintában. A többértékû sókban megfelelõen alkalmazható kationok közé tartoznak a periódusos rendszer 2A csoportjához tartozó alkáliföldfémek (például magnézium és kalcium); 3B csoporthoz tartozó átmenetifémek (például lantán); a 3A csoporthoz tartozó kationok (például alumínium); és a lantanidák (például neodimium). A találmány gyakorlati megvalósításában elõnyösen kalciumot és magnéziumot alkalmazunk. A kalciummal vagy magnézium-
2
Szerves savak A tintaösszefolyás- és fényudvarjellemzõk kézbentartása, a fentiekhez hasonlóan, a színes tintákhoz adott szerves savakkal is megvalósítható, amint azt az US 5 785 743 számú szabadalmi iratban ismertetik. Az egy szervessav-komponenst tartalmazó és megfelelõ pH¹jú tintasugár tintakészítmény a fekete tintákban a pigmentdiszperziót az SMS polimer vízben oldhatatlan protonozott formába való átalakításával oldhatatlanná teszi. A találmány céljaira megfelelõen alkalmazható szerves savak közé tartoznak nem korlátozó jelleggel a mono¹, di¹ és polifunkciós szerves savak. Általában azt mondhatjuk, hogy bármelyik, a pH¹érzékeny színezék pKa-értékével azonos vagy annál kisebb pKa-értékû, oldható szerves sav megfelelõen alkalmazható. Elõnyösen a következõ csoportokhoz sorolható szerves savak alkalmazhatók: poliakril¹, ecet¹, glikol¹, maion¹, malein¹, aszkorbin¹, borostyánkõ¹, glutár¹, fumár¹, citrom¹, bórkõ¹, tej¹, szulfon¹, orto-foszforsav és ezek származékai. A szerves savkomponens a megfelelõ szerves savak elegyébõl is állhat. A szerves sav alkalmazása az adott tintakészítménytõl függ. Általában elõnyösen alkalmazható a borostyánkõsav, de a találmány céljaira bármelyik más szerves sav is megfelelõen alkalmazható. A szerves savkomponens koncentrációjának a kiválasztott tintakészítményben körülbelül 0,25–20 tömeg%-nak kell lennie. Ha a szerves sav koncentrációja kisebb, mint körülbelül 0,25 tömeg% a pH¹különbség nem csökken megfelelõen, a nagyobb, mint körülbelül 20 tömeg% koncentráció pedig a nyomtatófej megbízható mûködését befolyásolja. Az elõnyös koncentrációtartomány körülbelül 1–5 tömeg%.
Színezékek A színes tintákban a festékek széles köre használ50 ható. A következõ felsorolásban csak példaként ismertetünk néhány festéket: (1) ciánfestékek, például Acid Blue 9, Direct Blue 199, Projet Cyan (Avecia), Basic Blue 33, Projet Turquoise HA, Projet Turquoise H7G és Acid Blue 185; (2) magenta festékek, például Reactive 55 Red 180, Acid Red 52, Reactive Red 23, Procion Red H8B, Procion Red3–BNA, Projet Red PX6B és Magenta 377; (3) sárga festékek, például Acid Yellow 17, Acid Yellow 23, Y104 és Y1189 festékek (Ilford), Direct Yellow 4, Projet Yellow 3RNA, Reactive Yellow 37, Direct 60 Yellow 132, Acid Yellow 17, Acid Yellow 79, Direct Yel4
1
HU 005 651 T2
low 50 és Ilford Y104 festék; és (4) fekete festékek, például Food Black 2, Pacified Reactive Black 31, Zeneca Colours 286 és Zeneca Colours 287 festék. Alkalmazható más festék is, azzal a feltétellel, hogy vízben való oldhatóságának megfelelõen nagynak és a festéknek a tintában lévõ reaktív komponensekkel kompatibilisnek kell lennie. Tintasugár tintahordozó A találmány szerinti fekete tintakészítmények tartalmazzák az öndiszpergálódó pigmentet, a polimert (sztirol/maleinsavanhidrid kopolimer) és a tintahordozót. A találmány azonban nem korlátozódik az öndiszpergálódó pigmentekre, egyszerû, nem módosított szénfekete, például Monarch 700 is jól alkalmazható. A találmány gyakorlati alkalmazásában jól használható tipikus fekete tintakészítmények tartalmazzák a pigmentszínezéket (körülbelül 0,001–10 tömeg%), a sztirol/maleinsavanhidrid kopolimert (a tintakészítmény tömegére számítva 0,1–10 tömeg%, elõnyösen 0,1–3 tömeg%), egy vagy több társoldószert (körülbelül 0,01–50 tömeg%) egy vagy több vízben oldható felületaktív/amfifil komponenst (0¹tól körülbelül 40 tömeg%¹ig terjedõ, elõnyösen 0,1–5 tömeg% mennyiségben) és vizet (a kiegészítõ mennyiség). A színes tinták pedig tartalmaznak egy vagy több vízben oldható festéket, egy többértékû kationos sót vagy szerves savat a fekete tintákkal való reaktivitás elõsegítésére, valamint hagyományos tintahordozó komponenseket, például szerves oldószereket, nedvesítõszereket, felületaktív anyagokat, szekveszterálószereket és biocideket. A tintakészítményhez (fekete vagy színes) egy vagy több társoldószert is adhatunk. A találmány céljaira jól alkalmazható társoldószerek közé tartoznak nem korlátozó jelleggel a következõ csoportba sorolható anyagok: alifás alkoholok, aromás alkoholok, diolok, glikol-éterek, poli(glikol)-éterek, kaprolaktámok, laktonok, formamidok, acetamidok és hosszú láncú alkoholok. Az ilyen vegyületek jellemzõ képviselõi például nem korlátozó jelleggel a következõ anyagok: a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú primer alifás alkoholok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú primer aromás alkoholok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú szekunder alifás alkoholok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú szekunder aromás alkoholok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú 1,2-diolok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú 1,3-diolok, a 30 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú 1,5-diolok, etilénglikol-alkil-éterek, propilénglikol-alkiléterek, polietilénglikol-alkil-éterek, polietilénglikol-alkiléter magasabb homológok, polipropilénglikol-alkiléterek, polipropilénglikol-alkil-éter magasabb homológok, elsõsorban glicerin-polietilénglikol- és ¹polipropilénglikol-éterek, N¹alkil-kaprolaktám, nem helyettesített kaprolaktámok, helyettesített formamidok, nem helyettesített formamidok, helyettesített acetamidok és nem helyettesített acetamidok. A találmány gyakorlati megvalósításában elõnyösen alkalmazható társoldószerek specifikus képviselõi nem korlátozó jelleggel a követke-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
zõ anyagok: 1,5-pentándiol, 2¹pirrolidon, 2¹etil-2hidroxi-metil-1,3-propándiol, dietilénglikol, 3¹metoxi-butanol és 1,3-dimetil-2-imidazolidinon. A társoldószerek alkalmazott mennyisége körülbelül 0,01–50 tömeg%, elõnyösen körülbelül 0,1–20 tömeg%. A fekete tintakészítményben adalék anyagként néhány szerves vagy szervetlen só alkalmazható. A jól alkalmazható sók közé tartoznak nem korlátozó jelleggel a következõk: nátrium-benzoát, ammónium-benzoát és kálium-benzoát. A fekete tintákban a sótartalom tipikusan 0,01–1 tömeg%, elõnyösen 0,05–0,5 tömeg%. A szakirodalomból jól ismert, hogy benzoesavsók hozzáadásával javul a tinták optikai sûrûsége és szél-élessége. A tintahordozó-készítmény vízben oldható felületaktív anyagot is tartalmazhat. Ezeket a felületaktív anyagokat független komponensként adjuk a tintakészítményhez, nem kapcsoljuk a találmány szerinti polimerekhez vagy nem válnak annak részévé. Az egyszerûség kedvéért a felületaktív anyagokat a következõ két csoportba soroljuk: (1) nem ionos és amfoter felületaktív anyagok és (2) ionos felületaktív anyagok. Az elsõ csoporthoz tartoznak: az alkil-poli(etilén-oxid)-okból álló, Union Carbide gyártmányú TERGITOL kereskedelmi nevû termékek; az alkil-fenil-poli(etilén-oxid) felületaktív anyagokból álló, Rohm & Haas Co. gyártmányú TRITON kereskedelmi nevû termékek; a BRIJ¹k; a PLURONIC kereskedelmi nevû termékek (poli(etilén-oxid) blokk-kopolimerek); a SURFYNOL kereskedelmi nevû termékek (Air Products gyártmányú acetilén-poli(etilén-oxid)¹ok); POE (poli(etilén-oxid)észterek); POE diészterek; POE aminok; POE amidok; és dimetikonkopoliolok. A találmány céljaira jól alkalmazhatók az amfoter felületaktív anyagok például a helyettesített amin-oxidok. Alkalmazhatók a kationos felületaktív anyagok, például a protonozott POE aminonok is. Az U.S. 5,106,416 számú szabadalmi iratban a fentiekben felsorolt felületaktív anyagok legnagyobb részét még részletesebben ismertetik. A nem ionos amfifilek/felületaktív anyagok elõnyösebben alkalmazhatók, mint az ionosok. A találmány gyakorlati alkalmazásában elõnyösen alkalmazható specifikus amfifilek/felületaktív anyagok közé tartoznak a következõ anyagok: izo-hexadecil-etilén-oxid 20, a SURFYNOL CT–111 és a TERGITOL 15–S–7 kereskedelmi nevû termékek, az amin-oxidok, például az N,N-dimetil-Ndodecil-amin-oxid, N,N-dimetil-N-tetradecil-amin-oxid, N,N-dimetil-N-hexadecil-amin-oxid, N,N-dimetil-Noktadecil-amin-oxid, N,N-dimetil-N-(Z¹9-oktadecenil)N-amin-oxid. Az amfifilek/felületaktív anyagok alkalmazott koncentrációja 0–40 tömeg%, elõnyösen körülbelül 0,1–3 tömeg%. Ehhez hasonlóan szulfonált aromás felületaktív anyagok, például a Dow Chemical gyártmányú Dowfax 8390 kereskedelmi nevû termék is alkalmazhatók. A találmány igényeivel összhangban a specifikus alkalmazásokra szánt tintakészítmény tulajdonságainak optimalizálására a tintához különbözõ adalék anyagokat adhatunk. A tintakészítményben, amint az ismert, alkalmazhatunk például biocideket a mikroorga-
1
HU 005 651 T2
nizmusok szaporodásának megakadályozására. Elõnyösen alkalmazhatók a következõ biocidek: Ucarcide™, Proxel™ és Nuo-Cept™ kereskedelmi nevû termékek. A nehézfém-szennyezõdések károsító hatásának megakadályozására szekveszterálószereket, például EDTA¹t és a tinta pH¹jának szabályozására pufferoldatokat alkalmazhatunk. A tintakészítmények különbözõ tulajdonságainak javítására kívánt esetben egyéb adalék anyagokat, például viszkozitásmódosító szereket és egyéb akril és nem akril polimereket is alkalmazhatunk. A színes és fekete tintákban alkalmazott tintahordozó egyaránt tartalmazhat komplexképzõ szereket, például etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA)-dinátrium-sót, amely a tintákban lévõ és a toll megbízható mûködését zavaró nyomelemekkel komplexet képez. A tintákban lévõ komplexképzõ szerek tipikus mennyisége 0,0001–1 tömeg%, elõnyösen 0,01–0,3 tömeg%. A tintakészítményeket úgy állítjuk elõ, hogy a hordozó különbözõ komponenseit elegyítjük egymással, és összekeverjük a színezékekkel és – fekete tinták esetén – a találmány szerinti sztirol-maleinsavanhidridkopolimerrel. A kész tintakészítmény viszkozitása körülbelül 0,8–8 cP, elõnyösen körülbelül 0,9–4 cP. Ismertetjük a találmány szerinti tintasugaras nyomtatási eljárást is. A találmány szerinti tintákat bármely hagyományos tintasugaras vagy buboréksugaras vagy piezoelektromos nyomtatóban használhatjuk. A tintákat elõnyösen termál tintasugaras nyomtatóban használjuk. A nyomtatásra megfelelõen alkalmazható közegek közé sorolhatók a következõ anyagok: papír, textil, fa és mûanyag.
2. táblázat – 2. fekete tintakészítmény (összehasonlító) Komponens
5
10
15
Ammónium-benzoát
0,5
Tris puffer
0,5
1,5-Pentándiol
5,0
Glicerin-propoxilát, molekulatömeg: 266
4,0
2-Metil-1,3-propándiol
5,0
2-Pirrolidinon
3,0
Surfynol 465
0,1
Proxel GXL
0,2
Öndiszpergálódó fekete pigment
4,0
Mindkét tinta az US 5 571 311 számú szabadalmi iratban ismertetett eljárással elõállított, 4 tömeg% Monarch 700 polimertartalmú öndiszpergálódó pigmentet tartalmaz. Az 1. fekete tinta száraz tömegre számítva 0,8 tömeg% SMA–1000H polimert vagy 2 tömeg% poli25 mert tartalmazó 40 tömeg%¹os vizes oldatot tartalmaz, a 2. tinta pedig a kontroll. Mindkét tintát a HP5500 nyomtatóval teszteltük az ehhez tartozó színes tollalapkészlettel és HP nyomtatópapírral két menetben. Az elsõ menetben a fekete tintát a terjedelem 30 17%-ában alányomtattuk a színes tintákkal, míg a második menetben nem végeztünk alányomást. A kapott eredményeket az alábbi 3. táblázatban hasonlítjuk össze. 35
3. táblázat – Fekete tintákkal végzett nyomtatási eredmények 1. fekete tinta
2. fekete tinta (összehasonlító)
jó
megfelelõ
megfelelõ
gyenge
Optikai sûrûség, alányomott
1,62
1,50
1,58
1,36
jó
jó
40 Összefolyás, alányomott Összefolyás, nem alányomott
(Tömeg%)
Ammónium-benzoát
0,5
Tris puffer
0,5
1,5-Pentándiol
5,0
Optikai sûrûség, nem alányomott
Glicerin-propoxilát, molekulatömeg: 266
4,0
Fúvókajóság
2-Metil-1,3-propándiol
5,0
2-Pirrolidinon
3,0
Surfynol 465
0,1
Proxel GXL
0,2
SMA–1000H polimer
0,8
Öndiszpergálódó fekete pigment
4,0
Víz
kiegészítés 100 tömeg%¹ra
kiegészítés 100 tömeg%¹ra
20
1. példa Fekete tinták elõállítása Az alábbi 1. és 2. táblázatban ismertetett összetételû két fekete tintát állítottuk elõ.
Komponens
(Tömeg%)
Víz
Példák
1. táblázat –1. fekete tintakészítmény
2
45
A 3. táblázatból egyértelmûen látható, hogy a fekete tintához adott sztirol-maleinsav-kopolimer a fekete tinta színes tintákkal együtt mutatott egész teljesítménye javul; a kopolimer elsõsorban a fekete-színes tintaösszefolyás jellemzõt javítja. Az 1. tinta optikai sûrûsé55 ge, tekintet nélkül hogy alányomott vagy nem alányomott, a jobb. 50
2. példa Az alábbi 4. és 5. táblázatban ismertetett összetéte60 lû két fekete tintát állítottuk elõ az alábbiak szerint: 6
1
HU 005 651 T2
fekete-fehér tintaösszefolyás-jellemzõ javul. A kapott eredményeket az alábbi 6. táblázatban foglaljuk össze.
4. táblázat – 3. fekete tintakészítmény Komponens
2
(Tömeg%)
6. táblázat Ammónium-benzoát
0,5
Tris puffer
0,35
1,5-Pentándiol
7,5
Liponsav-etilénglikol (LEG–1)
4,0
2-Metil-1,3-propándiol
7,5
2-Pirrolidinon
4,5
Surfynol 465
0,15
Proxel GXL
0,15
SMA–1000H polimer
0,8
Öndiszpergálódó fekete pigment Víz
5
10
15
3,0 kiegészítés 100 tömeg%¹ra
5. táblázat – 4. fekete tintakészítmény (összehasonlító) Komponens
20
Papír
UP
UP
UP
UP
Megnevezés
4. fekete tinta
3. fekete tinta
4. fekete tinta
3. fekete tinta
UCGW
3,5
1
3
1
ARRM
1,5
1
4,5
3
OJIS
3,5
1
5
3,5
GPMS
4,5
1,5
6
2,5
HMCP
4
1,5
4
3
HPPP
4
1,5
4
3,5
HPMP
2
1,5
4,5
3,5
HOKM
3,5
1,5
5
3,5
PMCY
4
1,5
5,5
4
HPBW
4
2
4
1
(Tömeg%)
GBND
4
2
3,5
4
Ammónium-benzoát
0,5
XBMP
3,5
2
5,5
5
Tris puffer
0,35
KCLX
5,5
3
4,5
3
1,5-Pentándiol
7,5
SVCW
5,5
3
4,5
4
NCLD
6
3,5
6
4
SFIP
5
4
4
3
Liponsav-etilénglikol (LEG–1)
4,0
Glicerin-propoxilát, molekulatömeg: 266
4,0
2-Metil-1,3-propándiol
7,5
2-Pirrolidinon
4,5
Surfynol 465
0,15
Proxel GXL
0,15
Öndiszpergálódó fekete pigment
3,0
Víz
25
30
A különbözõ papírmegjelölések jelentése:
kiegészítés 100 tömeg%¹ra
Mindkét tinta az US 5 571 311 számú szabadalmi iratban ismertetett eljárással elõállított, 3 tömeg% Monarch 700 polimertartalmú öndiszpergálódó pigmentet tartalmaz. A 3. fekete tinta száraz tömegre számítva 0,8 tömeg% SMA–1000H polimert vagy 2 tömeg% polimert tartalmazó 40 tömeg%¹os vizes oldatot tartalmaz, a 4. tinta pedig a kontroll. Mindkét tintát a HP5500 nyomtatóval teszteltük az ehhez tartozó színestinta-alapkészlettel, 16 különbözõ közegen. (A HP 5500 nyomtatóban a fent hivatkozott US 5 536 306 számú szabadalmi iratban ismertetett reaktív tintaösszefolyás-kontrollt alkalmaztuk.) A tintaösszefolyást egy 1¹tõl 6¹ig terjedõ vizuális skálával értékeltük, ahol az 1 jelentése nincs összefolyás, és a 6 jelentése nagyon rossz tintaösszefolyás. Két nyomtatási módot alkalmaztunk, az egyiket színes tinta alányomtatással (underprinting=„UP”), a másikat alányomás nélkül (no underprinting=„no UP”). Mindkét nyomtatási módban és majdnem az összes papírnál a sztirol/maleinsavanhidrid kopolimerrel elõállított tinta
35
40
45
UCGW=Union Camp Great White Multipurpose Paper ARRM=Aussedat Rey-Reymat Paper OJIS=Oji Sunace PPC GPMS=Georgia Pacific Multisystem Paper HMCP=Hammermill Copy Plus HPPP=Hewlett Packard Printing Paper HPMP=Hewlett Packard Multi-Purpose Paper HOKM=Hokuetsu Kin-Mari Paper PMCY=Stora Papirus Multicopy HPBW=Hewlett Packard Bright White Paper GBND=Gilbert Bond XBMP=Xerox Business Multipurpose Paper KCLX=Kymene KymCopy Lux SVCW=Steinbeis Vision Classic White NCLD=Neenah Classic Laid SFIP=Sabah Forest Industries (SFI–PPC).
Amint azt 6. táblázatból látható, a sztirol/maleinsav50 anhidrid kopolimert tartalmazó tintakészítmény feketeszínes összefolyás-jellemzõje minden esetben jobb volt, mint a polimer alkalmazása nélkül kapott feketeszínes összefolyás. Ipari alkalmazhatóság A sztirol/maleinsavanhidrid kopolimer öndiszpergálódó fekete pigmentalapú tintasugár nyomtató tintákhoz való hozzáadásával elérhetõ javító hatás várhatóan a fekete pigmentalapú és a színes festékalapú tintákkal 60 megvalósított nyomtatásban egyaránt jól érvényesül. 55
7
1
HU 005 651 T2
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Egy pigmentalapú tintasugár tintakészlet, amely egy fekete tintát és legalább egy, legalább egy többértékû sót vagy legalább egy szerves savat tartalmazó színes tintát tartalmaz, és a fekete tinta legalább egy fekete pigmentet, legalább egy társoldószert, vizet, adott esetben legalább egy vízben oldható felületaktív anyag/amfifil komponenst és egy polimert tartalmaz, amely utóbbi hidrolizált formájú sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimert tartalmaz. 2. Az 1. igénypont szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a tinta körülbelül 0,001–10 tömeg% fekete pigmentet, körülbelül 0,01–50 tömeg% társoldószert, 40 tömeg%¹ig terjedõ mennyiségû felületaktív anyag/amfifil komponenst és a kiegészítõ mennyiségben vizet tartalmaz. 3. Az 1. és 2. igénypont bármelyike szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a fekete pigment egy öndiszpergálódó pigment. 4. Az 1–3. igénypontok bármelyike szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a sztirol-maleinsavanhidridkopolimer egy (I) általános képletû vegyület
5
10
15
20
25
30
ahol az M+ ellenion a következõk közül választott: nátrium, kálium, lítium, ammónium és trimetil-ammónium. 5. A 4. igénypont szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a kopolimerben a sztirol mólaránya az ismétlõdõ maleinsavanhidrid-egységekhez viszonyítva
35
2
0,2–5, a kopolimer molekulatömeg-tartománya körülbelül 500–50 000 (átlagos molekulatömeg) és a tintában a sztirol-maleinsavanhidrid-kopolimer koncentrációja körülbelül 0,1–10 tömeg%. 6. Az 1–5. igénypontok bármelyike szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a legalább egy többértékû só a következõk közül választott kationt tartalmaz: a periódusos rendszer 2A csoportjához tartozó alkáliföldfémek; a periódusos rendszer 3B csoportjához tartozó átmenetifémek; a a periódusos rendszer 3A csoportjához tartozó kationok; a lantanidák; és ezek elegyei. 7. A 6. igénypont szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a legalább egy többértékû só körülbelül 1–10 tömeg% koncentrációban van jelen a legalább egy színes tintában. 8. Az 1–5. igénypontok bármelyike szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a legalább egy szerves sav a következõk közül választott: mono¹, di¹ és polifunkciós szerves savak. 9. A 8. igénypont szerinti tintasugár tintakészlet, amelyben a legalább egy szerves sav a legalább egy színes tinta körülbelül 0,25–20 tömeg%-ában van jelen. 10. Eljárás fekete pigmentalapú tintasugár tinta és legalább egy, legalább egy többértékû sót vagy legalább egy szerves savat tartalmazó színes tintasugár tintaösszefolyásának kézbentartására, ahol a fekete pigmentalapú tinta legalább egy fekete pigmentet tartalmaz, és elõállítását az 1–9. igénypontok bármelyike szerinti polimer alkalmazásával végezzük. 11. Fekete tinta alkalmazása a fekete tinta és tintasugár tintakészlet legalább egy színes tintája között létrejövõ színösszefolyás kézbentartására, ahol a színes tinta legalább egy többértékû sót és legalább egy szerves savat, és a fekete tinta legalább egy fekete pigmentet, legalább egy társoldószert, vizet és polimert tartalmaz, amely polimer egy hidrolizált formájú sztirolmaleinsavanhidrid-kopolimert tartalmaz.
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
