CN115244145A - Uv-vis辐射固化性安全墨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适于在基材上、特别是在安全文档或制品上印刷安全特征的安全墨以及由所述安全墨制成的安全特征、和包括由所述安全墨制成的安全特征的安全文档的领域。特别地,本发明提供UV‑Vis辐射阳离子固化性安全墨和UV‑Vis辐射固化性混合安全墨,其包括:墨连接料和包括薄片状非金属或金属基质的颜料,所述薄片状非金属或金属基质包含一层以上的至少部分涂布的层、由一种以上的基于全氟聚醚的表面改性剂制成的至少部分表面处理的层。
Description
技术领域
本发明涉及适于在基材上、特别地在安全文档或制品上印刷安全特征的安全墨的领域。
背景技术
随着彩色影印件和印刷件的品质的持续改善以及试图保护如纸币、有价文档或卡、交通票或卡、税贴纸(tax banderol)、产品标签等具有不可复制性效果的安全文档以防伪造、防篡改或者违法复制,常规实践是在这些文档中引入各种安全手段特征。
例如用于安全文档的安全特征通常可以分类为一方面的“隐性(covert)”安全特征和另一方面的“显性(overt)”安全特征。由隐性安全特征提供的保护依赖于此类特征难以被检测,典型地要求用于检测的专业仪器和知识的观念,而“显性”安全特征依赖于可用独立的(unaided)人类感官可容易地检测的观念,例如,此类特征可以是可见的和/或借由触觉可检测、但依然难以生产和/或复制。然而,显性安全特征的有效性很大程度上依赖于它们作为安全特征的容易识别,这是因为大多数使用者、特别是事先不知道由安全特征担保的文档或物品的该安全特征的使用者,如果他们有对其存在和性质的实际了解,则实际上将会仅基于所述安全特征来进行安全检验。
显性安全特征的实例包括反射特征和光学可变特征,其中所述安全特征展现在观察角度改变时由亮度和/或色度和/或色调的变化表现出的颜色偏移或颜色变化。典型地,所述安全特征由包含薄片状多层干涉颜料的墨制成。
WO 2003/020834 A1公开了用于生产光学可变的安全特征的包含薄片状多层干涉颜料的水系安全墨。为了避免或减少水系墨中颜料的腐蚀,所述颜料的表面用例如磷酸的氟化有机酯等钝化剂处理。然而,水系安全墨可能难以印刷并导致长时间的干燥过程。
WO 2006/117271 A1公开了用于生产光学可变的安全特征的包含薄片状多层干涉颜料的溶剂系安全墨。然而,公众对环境问题的日益增加的敏感以及化学工业对如REACH和GHS等环境法规的必要响应,导致了包含显著减少的量的有机溶剂(挥发性有机成分,VOC)的墨的配方,并且促使行业开发包含所述薄片状颜料的UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨。
本领域已知的是,包含薄片状颜料的反射特征和光学可变特征的感知光学特性依赖于在基材上的干燥墨中所述薄片状颜料的取向。而包含薄片状颜料的水系或溶剂系墨的逐渐干燥过程有利地允许减小所述施加的墨的厚度,并且允许薄片状颜料使自身基本上平行于其上施加了所述墨的基材来取向,因而产生展现良好的光学特性的反射特征和光学可变特征,包含薄片状颜料的UV-Vis辐射固化性墨的瞬时硬化过程和固化墨层的基本上不变的厚度可能导致所述颜料的随机取向,因而产生可能展现差的光学特性的反射特征和光学可变特征。
为了改善基于薄片状颜料的反射特征和光学可变安全特征的醒目效果和光学性能,所述颜料已用疏水性化合物进行表面处理,以便使其更容易在基本上平行于在其上施加了包含所述颜料的墨的基材的平面中排列。表面处理的颜料在文献中被称为漂浮颜料(leafing pigments)。
EP 1 090 963 A1公开了用含氟磷酸酯进行表面处理的薄片状彩虹色颜料以及包含所述颜料的墨、漆料、塑料或化妆品。EP 1 090 963 A1公开了一种溶剂系凹版印刷墨。
US 2002/0096087公开了基于含有至少一种有机疏水性偶联剂例如含氟硅烷的片状颜料的片状珠光颜料以及其在漆料、墨、塑料、涂料和化妆品中的用途。
US 2004/0069187公开了涂覆有偶联剂和具有全氟烷基的有机化合物的薄片状颜料以及其在印刷墨中的用途。
US 2015/0166799公开了涂覆有有机涂膜的薄片状效果颜料,所述有机涂膜包含氟烷基和由至少一种硅氧烷和/或至少一种硅烷组成的亲水性基团,以及它们在许多应用中的用途和它们在漆料、墨、塑料、涂料和化妆品中的用途。
US 2016/0207344公开了由基材上的至少两个区域单元组成的印刷图像,其中第一区域单元包含第一薄片状效果颜料,所述第一薄片状效果颜料包括包含非金属无机材料的外层,并且第二区域单元包含第二薄片状效果颜料,其包括包含有机表面改性剂如含有氟烷基和氨基烷基的有机官能硅氧烷的外层。US 2016/0207344公开了印刷墨,其可以是溶剂系墨或UV固化性墨。
WO 2013/119387 A1公开了UV辐射自由基固化性金属装饰组合物,其包含漂浮金属颜料薄片、丙烯酸酯低聚物和/或丙烯酸酯单体、引发剂或引发剂的混合物、和作为叔胺的固化促进剂。所公开的漂浮金属颜料薄片用脂肪酸、磷化合物、硅烷或脂肪族胺进行表面处理。所公开的UV-Vis辐射固化性墨遭受差的光学性能(包括差的视觉外观)和低色度。
JP 2004244562公开了UV辐射阳离子固化性墨,其包括用硬脂酸处理表面的漂浮铝颜料、阳离子光引发剂和羟基脂肪酸,以改善所述墨的消泡性。然而,在包含用硬脂酸处理表面的铝颜料的组合物中使用阳离子光引发剂导致硬脂酸被由阳离子光引发剂产生的酸取代,并且因此导致漂浮效应的损失和由此获得的光学性能的损失。
JP 2000273399公开了一种UV阳离子或自由基固化性成膜组合物,其包含用烷基表面活性剂(硬脂酸)处理的铝粉。这种处理不允许铝薄片以工业印刷速度平行于基材表面取向,因此导致固化的涂膜具有较差的光学特性。
JP 2003261817公开了一种包含铝颜料和胺的UV阳离子固化性组合物。所公开的组合物在高速工业印刷过程中不能足够快地产生金属光泽,从而导致固化的涂膜具有差的光学性能。
US 9,914,846公开了包含改性效果颜料的辐射固化涂布组合物,其中所述效果颜料涂覆有至少一层金属氧化物,并且包含二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锡、氧化锌或其混合物,和至少一种具有一个以上的具有碳-碳多重键的官能团的有机化合物。进一步公开了将有机化合物结合至金属氧化物层,以及合适的改性效果颜料不具有有机低聚物或聚合物。US 9,914,846公开了包含常规UV固化性化合物的涂布组合物,其中可以使用自由基聚合性和阳离子聚合性的粘结剂两者。示例性组合物是丙烯酸酯系自由基固化性UV印刷墨,其包含涂覆有SiO2的铝颜料并且包含甲基丙烯酸酯官能的硅烷化合物。由于涂膜基质的表面张力未被优化,因此不能在工业印刷速度下获得效果颜料的足够快的取向,从而导致相对差的光学特性。
因此,仍然需要不含溶剂或含低VOC的UV-Vis辐射固化性安全墨,其为阳离子固化性墨或混合墨,特别是对于要求高防伪弹性(counterfeiting resilience)和优异的光学性能的高要求应用。特别地,需要用于生产基于薄片状多层干涉颜料的反射特征和光学可变特征的UV-Vis辐射固化性安全墨,其中所述安全特征在色度、亮度和/或色偏移性能方面展现改善的光学特性。
发明内容
因此,本发明的目的是克服如上讨论的现有技术的缺陷。
在第一方面中,本发明提供了一种UV-Vis辐射固化性安全墨,其包括:
i)约75wt-%~约99wt-%的墨连接料(ink vehicle),所述墨连接料在25℃下的粘度在约200~约2000mPas之间且包含:
a)a1)45wt-%~约75wt-%的一种以上的脂环族环氧化物和a2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂,所述阳离子光引发剂为盐,优选选自由选自由氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组组成的组,或
b)b1)约45wt-%~约75wt-%的混合物,所述混合物包括一种以上的脂环族环氧化物和一种以上的自由基固化性化合物,所述自由基固化性化合物选自由三(甲基)丙烯酸酯类、四(甲基)丙烯酸酯类及其混合物组成的组,和b2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂和一种以上的自由基光引发剂的混合物,所述阳离子光引发剂为盐,优选选自由选自由氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组组成的组,所述自由基光引发剂优选选自由羟基酮类、烷氧基酮类、苯乙酮类、二苯甲酮类、酮基砜类、苄基缩酮类、苯偶姻醚类、氧化膦类、苯基乙醛酸酯类、噻吨酮类、及其混合物组成的组,更优选选自由氧化膦类、噻吨酮类、α-羟基酮类、及其混合物组成的组,
c)所述墨连接料任选地以小于约20wt-%的量包含一种以上的乙烯基醚类,或以小于或等于约30wt-%的量包含一种以上的氧杂环丁烷类,或以小于或等于约15wt-%的量包含一种以上的乙烯基醚类和一种以上的氧杂环丁烷类的组合,
a)、b)和c)的重量百分比基于所述墨连接料的总重量;和
ii)约1~约25wt-%的包括薄片状非金属或金属基质的颜料,其中所述非金属或金属基质包括独立地由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物、或这些材料的混合物制成的一层以上的至少部分涂布的层,并且包括面对环境、与所述一层以上的至少部分涂布的层的顶层直接接触且由一种以上的选自全氟聚醚的表面改性剂制成的至少部分表面处理的层,所述全氟聚醚用一个以上的含磷(P)基团或一个以上的含硅(Si)基团官能化,
i)和ii)的重量百分比基于UV-Vis辐射固化性安全墨的总重量。
本文还记载了一种本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选地本文记载的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨用于在安全文档或制品上制造一个以上的安全特征的用途以及由此获得的安全特征。
本文还记载了一种安全特征,其由本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选地本文记载的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成。
本文还记载了一种制品,其包括基材和辐射固化涂膜,所述辐射固化涂膜是通过使本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选地本文记载的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨进行辐射固化获得的。
本文还记载了一种本文记载的制品的制造方法,其包括以下步骤:
a)优选地通过选自由轮转凹版印刷方法、柔性版印刷方法和丝网印刷方法组成的组、更优选地选自由丝网印刷方法组成的组的印刷方法,在基材上印刷本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选地本文记载的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨,和
b)使所述UV-Vis辐射固化性安全墨固化,从而形成一个以上的安全特征。
具体实施方式
以下定义用于阐明说明书中讨论和权利要求书中列举的术语的意义。
如本文使用的,不定冠词“一(a)”表示一以及大于一,并且不必然限定其指定名词为单一的。
如本文使用的,术语“约”意指讨论中的量或值可以是指定的一定值或其附近的一些其它值。通常,表示特定值的术语“约”意欲表示在该值的±5%内的范围。作为一个实例,短语“约100”表示100±5的范围,即,从95至105的范围。优选地,由术语“约”表示的范围表示在该值的±3%内的范围,更优选±1%。通常,当使用术语“约”时,可以预期的是,在指定值的±5%的范围内可以获得根据本发明的相似的结果或效果。
如本文使用的,术语“和/或”意指所述组的要素的全部或仅之一可以存在。例如,“A和/或B”意指“仅A、或仅B、或A和B二者”。在“仅A”的情况下,该术语也涵盖B不存在的可能,即“仅A,但没有B”。
如本文使用的,术语“至少”意欲定义一或者大于一,例如,一或二或三。
本文使用的术语“包含”意欲为非排他性的和开放式的。因而,例如,包含化合物A的溶液可以包括除了A以外的其它化合物。然而,作为其特定实施方案,术语“包含”也涵盖“基本上由……组成”和“由……组成”的更限制性的含义,以致例如,“包含A、B和任选的C的溶液”也可以(基本上)由A和B组成或者(基本上)由A、B和C组成。
在本说明书涉及“优选的”实施方案/特征的情况下,这些“优选的”实施方案/特征的组合也应该视为公开,只要“优选的”实施方案/特征的特定组合是技术上有意义的。
术语“安全文档”是指通常由至少一个安全特征保护免于伪造或诈骗的文档。安全文档的实例包括而不限于有价文档和有价商业货物。
术语“UV-Vis固化性(curable)”和“UV-Vis固化(curing)”是指在具有电磁光谱的UV中或者UV和可见部分中的波长分量(典型地,100nm~800nm,优选地在150~600nm之间,且更优选地在200~400nm之间)的辐射的影响下借助光聚合的辐射固化。
本发明提供了UV-Vis辐射固化性安全墨,优选地选自由UV-Vis辐射固化性轮转凹版印刷安全墨、UV-Vis辐射固化性柔性版印刷安全墨和UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨组成的组,并且更优选地为UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨。
如本领域技术人员已知,术语轮转凹版印刷(rotogravure)是指例如在Handbookof Print Media,Helmut Kipphan,Springer Edition,第48页中描述的印刷方法。轮转凹版印刷是其中图像元素被雕刻到滚筒的表面中的印刷方法。非图像区域处于恒定的原始水平。在印刷之前,整个印版(非印刷和印刷元素)被上墨并充满墨。在印刷之前,通过擦拭器或刀片从非图像上去除墨,以便墨仅保留在单元格中。通过通常在2~4巴的范围内的压力以及通过基材和墨之间的粘合力,将图像从单元格转移到基材上。术语轮转凹版印刷不包括依赖于例如不同类型的墨的凹版印刷(intaglio printing)方法(在本领域中也称为雕刻钢模或铜版印刷方法)。
柔性版印刷(Flexography printing)方法优选使用具有腔式刮刀(chambereddoctor blade)、网纹辊和印版滚筒的单元。网纹辊有利地具有小单元格,其容积和/或密度决定了墨或清漆施加速度。腔式刮刀抵至网纹辊上,填充单元格并同时刮掉多余的墨或清漆。网纹辊将墨转印到印版滚筒,该印版滚筒最终将墨转印到基材上。印版滚筒可由聚合物材料或弹性材料制成。聚合物主要用作印版中的光聚合物,并有时用作套筒上的无缝涂膜。光聚合物印版由通过紫外(UV)光硬化的光敏聚合物制成。将光聚合物印版切割成所需的尺寸并放置在UV光曝光单元中。该印版的一侧完全地暴露于UV光,以使印版的基底硬化或固化。然后将该印版翻转,作业(job)的阴刻(negative)安装在未固化侧上,然后将印版进一步暴露于UV光。这使得图像区域中的印版硬化。然后加工印版以从非图像区域中去除未硬化的光聚合物,这使这些非图像区域中的印版表面降低。在加工后,将印版干燥并且给予后曝光剂量的UV光以使得整个印版固化。柔性版印刷用印版滚筒的制备记载于PrintingTechnology,J.M.Adams和P.A.Dolin,Delmar Thomson Learning,第5版,第359-360页中。
丝网印刷(Screen printing)(本领域中也称为丝网印刷(silkscreenprinting))为典型地使用由编织网制成的丝网以支承阻墨模板(stencil)的印刷技术。所附的模板形成网格的开放区域,其将墨作为边缘清晰的图像转印到基材上。刮刀(squeegee)跨过具有阻墨模板的丝网移动,迫使墨经过开放区域中的编织网的线。丝网印刷的一个显著特征是与其他印刷技术相比,可以将更大厚度的墨施加到基材上。因此,当需要厚度具有在约10~50μm或更大的值的墨沉积物时,这由其他印刷技术无法(容易地)实现,丝网印刷也是优选的。通常,丝网由称为在例如铝或木头的框架上拉伸的网格的一片多孔的精细编织织物制成。目前的大多数网格由例如合成线或钢线等人造材料制成。优选的合成材料是尼龙或聚酯线。
除了基于合成线或金属线的编织网而制成的丝网以外,丝网还由具有孔的栅格的实心金属片材制成。此类丝网通过包括以下的方法来制备:通过在第一电解浴中在提供有分离剂的基体上形成丝网骨架,从基体上提取所形成的丝网骨架,并使丝网骨架在第二电解浴进行电解以将金属沉积到所述骨架上,电解地形成金属丝网。
存在三种丝网印刷机,即平台状、滚筒和旋转丝网印刷机。平台状和滚筒丝网印刷机的相似之处在于都使用平台状丝网和三步往复式工艺来进行印刷操作。首先将丝网移动到基材上方的位置,然后将刮刀压抵在网格上并在图像区域上拉动,然后将丝网从基材上抬起以完成该工艺。采用平台状印刷机,要印刷的基材典型地放置在平行于丝网的水平印刷床上。采用滚筒印刷机,将基材安装在滚筒上。平台状和滚筒丝网印刷方法是不连续的方法,因此速度受到限制,通常在卷筒进纸(web)中最大为45m/分钟,或者在单张进纸方法(sheet-fed process)中为3,000张/小时。
相反,旋转丝网印刷机设计为连续、高速印刷。旋转丝网印刷机上使用的丝网是例如通常使用上述电形成方法获得或由编织钢线制成的薄金属滚筒。开口滚筒在两端处都加盖,并安装至印刷机侧面的块中。在印刷期间,将墨泵入滚筒的一端,以便持续地维持新鲜的供应。将刮刀固定在旋转丝网内侧,维持和调整刮刀压力,以允许良好且恒定的印刷品质。旋转丝网印刷机的优点是速度可以在卷筒进纸中容易地达到150m/分钟或在单张进纸方法中容易地达到10,000张/小时。
丝网印刷进一步记载在例如The Printing Ink Manual,R.H.Leach和R.J.Pierce,Springer Edition,第5版,第58-62页中,在Printing Technology,J.M.Adams和P.A.Dolin,Delmar Thomson Learning,第5版,第293-328页中和在Handbook of PrintMedia,H.Kipphan,Springer,第409-422页和第498-499页中。
根据一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨为UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨。根据另一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨为UV-Vis辐射混合固化性安全墨,即,包含一种以上的阳离子固化性化合物和一种以上的自由基固化性化合物的墨。
阳离子固化性化合物通过阳离子机理而固化,所述阳离子机理由通过一种以上的光引发剂的UV-Vis光活化组成,所述光引发剂释放出阳离子物种,例如酸,接着引发化合物的聚合从而形成固化的粘结剂。自由基固化性墨或组合物通过自由基机理而固化,所述自由基机理由通过一种以上的光引发剂的UV-Vis光活化组成,所述光引发剂释放出自由基,接着引发聚合过程。任选地,还可以存在一种以上的光敏剂。光敏剂通过由UV-Vis光源发射的一个以上的波长活化并且达到激发状态。激发的光敏剂将能量转移到一种以上的光引发剂(在自由基聚合中)或电子(在阳离子聚合中)。任一过程接着引发聚合过程。
固化本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨所需的光源选自由汞灯(优选中压汞灯)、UV-LED灯及其序列组成的组。典型的序列包括在第一步骤中使用一个以上的UV-LED灯以使UV-Vis辐射组合物部分固化,以及在第二步骤中使用一个以上的中压汞灯。汞灯有利地在UV-A、UV-B和UV-C范围内的宽范围波长上发射。因此,存在大量的光引发剂或光引发剂/光敏剂的组合的选择,所述光引发剂/光敏剂的吸收光谱与汞灯的至少一个发射带相匹配。UV-LED具有更有限的波长范围,使得仅有限选择的光引发剂或光引发剂/光敏剂的组合在工业印刷速度下是足够有效的。另一方面,UV-LED成本更低,需要更少的能量(特别是,它们需要的散热系统要求低得多),不容易形成臭氧,并且具有长得多的寿命。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨包括约75wt-%~约99wt-%的墨连接料,所述墨连接料使用Brookfield粘度计(型号“DV-IPrime”,对于500~2500mPas之间的粘度,转子S27、在100rpm下,以及对于等于或低于500mPas的粘度,转子S21、在100rpm下)在25℃下的粘度在约200~约2000mPas之间。
根据一个实施方案,本文记载的墨连接料为阳离子固化性墨连接料(即,不包含自由基固化性化合物的完全阳离子固化性墨连接料)并且包括a1)约45wt-%~约75wt-%的本文记载的一种以上的脂环族环氧化物和a2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂,重量百分比基于墨连接料的总重量。
根据另一个实施方案,本文记载的墨连接料为混合墨连接料并且因此包括b1)约45~约75wt-%的混合物,所述混合物包括本文记载的一种以上的脂环族环氧化物和本文记载的一种以上的自由基固化性化合物,和b2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂和一种以上的自由基光引发剂的混合物,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的一种以上的脂环族环氧化物可以为双官能或多官能。优选地,记载的一种以上的脂环族环氧化物独立地包括至少一个环己烷基团和至少两个环氧基团。优选的脂环族环氧化物包括多于一个的环己烷环氧基团,并且具有结构式(I):
其中X选自单键和包含一个以上的原子的二价基团。
根据一个实施方案,X为二价烃基,其为包含1~18个碳原子的直链或支链亚烷基,其中所述直链或支链亚烷基的实例包括但不限于亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、和三亚甲基。
根据一个实施方案,X为二价脂环族烃基或亚环烷基,如1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、亚环戊基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、l,4-亚环己基、和亚环己基。
根据一个实施方案,X为包含一个以上的含氧连接基团的二价基团,所述含氧连接基团为-CO-、-O-CO-O-、-COO-和-O-。根据一个实施方案,优选的环氧衍生物包含多于一个的环己烷氧化物基团并且具有结构式(I),其中X为包含一个以上的含氧连接基团的二价基团,所述含氧连接基团为-CO-、-O-CO-O-、-COO-、-O-,具有结构式(II)、(III)或(IV):
其对应于3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯,其中R1-R9独立地为氢或包含1~10个碳原子并且优选包含1~3个碳原子的直链或支链烷基(如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、己基、辛基、和癸基),优选具有结构式(II)的脂环族环氧化物为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧-6-甲基-环己基甲基-3,4-环氧-6-甲基环己烷羧酸酯、3,4-环氧-2-甲基-环己基甲基-3,4-环氧-2-甲基-环己烷羧酸酯、和3,4-环氧-4-甲基-环己基甲基-3,4-环氧-4-甲基环己烷羧酸酯;
其对应于二羧酸的脂环族二环氧酯,其中R1-R9独立地为氢或包含1~10个碳原子并且优选包含1~3个碳原子的直链或支链烷基(如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、己基、辛基、和癸基),并且A为价键或通常包含1~10个碳原子并且优选包含3~8个碳原子的直链或支链二价烃基,如亚烷基(例如三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基和2-乙基亚己基)和脂环族基团(如1,4-环己烷、1,3-环己烷和1,2-环己烷);优选具有结构式(III)的二羧酸的脂环族二环氧酯为双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)草酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)庚二酸酯、和双(3,4-环氧环己基甲基)癸二酸酯;
其中R1-R9独立地为氢或包含1~3个碳原子的直链或支链烃基;具有结构式(IV)的脂环族二环氧化物的优选实例为2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺环-3,4-环氧基)环己烷-间二噁烷。
根据一个实施方案,本文记载的一种以上的脂环族环氧化物具有结构式(V)或(VI):
本文记载的一种以上的脂环族环氧化物可以为羟基改性的或(甲基)丙烯酸酯改性的。实例为可由Daicel Corp.以名称Cyclomer A400(CAS:64630-63-3)和Cyclomer M100(CAS:82428-30-6)商购的,或由Tetrachem/Jiangsu以TTA 15和TTA16商购的。
对于其中本文记载的墨连接料为阳离子固化性墨连接料(即,不包含自由基固化性化合物的完全阳离子固化性墨连接料)的实施方案,所述本文记载的墨连接料包括约2wt-%~约15wt-%、优选约3wt-%~约12wt-%并且更优选约4wt-%~约10wt-%的一种以上的阳离子光引发剂(在本领域中也称为光酸产生剂(photo-acid generators)),所述阳离子光引发剂为本文记载的盐。本文记载的盐优选选自由偶氮盐(azoniumsalts)、氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组,更优选选自由氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组,并且还更优选选自由碘盐、锍盐及其混合物组成的组。
本文记载的一种以上的碘盐具有阳离子部分和阴离子部分,其中阴离子部分优选为BF4 -、B(C6F5)4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -或CF3SO3 -,更优选SbF6 -或PF6 -,并且其中阳离子部分优选为芳香族碘离子,更优选含有两个芳基的碘离子,其中两个芳基可以独立地由一个以上的烷基(例如甲基、乙基、异丁基、叔丁基等)、一个以上的烷氧基、一个以上的硝基、一个以上的含卤素的基团、一个以上的羟基或其组合取代。用于本发明的碘盐的特别合适的实例为可从IGM Resins以名称Omnicat 250和440商购的和从Lambson以名称Speedcure938商购的。
本文记载的一种以上的锍盐具有阳离子部分和阴离子部分,其中阴离子部分优选为BF4 -、B(C6F5)4 -、PF6 -、(PF6-m(CnF2n-1)m)-(其中m为1~5的整数,并且n为1~4的整数)、AsF6 -、SbF6 -、CF3SO3 -、全氟烷基磺酸盐或五氟羟基锑酸盐,更优选SbF6 -或PF6 -,并且其中阳离子部分优选为芳香族锍盐,更优选含有两个以上的芳基的锍离子,其中两个以上的芳基可以独立地由一个以上的烷基(例如甲基、乙基、异丁基、叔丁基等)、一个以上的烷氧基、一个以上的芳氧基、一个以上的含卤素的基团、一个以上的羟基或其组合取代。
含有两个以上的芳基的锍离子的合适的实例包括而不限于三芳基锍离子、二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍离子、双[4-(二苯基磺酰基)苯基]锍离子、三苯基锍离子和三[4-(4-乙酰苯基)硫烷基苯基]锍离子。
可用的光引发剂的其它实例可以在标准教科书例如"Chemistry&Technology ofUV&EB Formulation for Coatings,Inks&Paints",第III卷,"Photoinitiators for FreeRadical Cationic and Anionic Polymerization",第2版,J.V.Crivello&K.Dietliker,由G.Bradley编辑且在1998年由John Wiley&Sons联合SITA Technology Limited.出版中查询到。
对于其中本文的UV-Vis辐射固化性安全墨为UV-Vis辐射混合固化性安全墨的实施方案,所述UV-Vis辐射混合固化性安全墨的载体包括本文记载的一种以上的脂环族环氧化物和本文记载的一种以上的自由基固化性化合物,所述自由基固化性化合物选自由三(甲基)丙烯酸酯类、四(甲基)丙烯酸酯类及其混合物组成的组,其中所述本文记载的一种以上的自由基固化性化合物优选为小于或等于约30wt-%的量,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的一种以上的自由基固化性三丙烯酸酯类优选选自由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)季戊四醇三丙烯酸酯及其混合物组成的组,优选选自由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和及混合物组成的组。
本文记载的一种以上的自由基固化性四丙烯酸酯类选自由二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)季戊四醇四丙烯酸酯及其混合物组成的组,优选选自由二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、烷氧基化(特别是乙氧基化或丙氧基化)季戊四醇四丙烯酸酯和及混合物组成的组。
一种以上的自由基光引发剂优选选自由羟基酮类(例如,α-羟基酮类)、烷氧基酮类(例如,α-烷氧基酮类)、苯乙酮类、二苯甲酮类、酮基砜类、苄基缩酮类、苯偶姻醚类、氧化膦类、苯基乙醛酸酯类、噻吨酮类及其混合物组成的组,更优选选自由氧化膦类、羟基酮类、噻吨酮类及其混合物组成的组。
α-羟基酮类的合适实例包括而不限于(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮);1-羟基环己基苯基酮;2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮;2-羟基-2-甲基-1-(4-叔丁基)苯基丙-1-酮;2-羟基-1-[4-[[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苯基]甲基]苯基]-2-甲基丙-1-酮;2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苯氧基]苯基]-2-甲基丙-1-酮;和低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]。
苯乙酮类的合适实例包括而不限于2,2-二乙氧基苯乙酮和2-甲氧基-2-苯基苯乙酮。
二苯甲酮类的合适实例包括而不限于二苯甲酮;聚合二苯甲酮衍生物;2-甲基二苯甲酮;3-甲基二苯甲酮;4-甲基二苯甲酮;2,4,6-三甲基二苯甲酮;3,3′-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮;4-苯基二苯甲酮;4-氯二苯甲酮;甲基-2-苯甲酰苯甲酸酯;4-(4-甲基苯硫基)二苯甲酮;4-羟基二苯甲酮月桂酸酯、以及50%二苯甲酮和50%1-羟基环己基苯基酮的混合物。
酮基砜类的合适实例包括而不限于1-[4-(4-苯甲酰苯基硫烷基)苯基]-2-甲基-2-(4-甲基苯基磺酰基)丙-1-酮。
苄基缩酮类的合适实例包括而不限于2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
苯偶姻醚类的合适实例包括而不限于2-乙氧基-1,2-二苯基乙酮;2-异丙氧基-1,2-二苯基乙酮;2-异丁氧基-1,2-二苯基乙酮;2-丁氧基-1,2-二苯基乙酮;2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮;和2,2-二乙氧基苯乙酮。
氧化膦类的合适实例包括而不限于2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦;(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基膦酸乙酯;苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦;双(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦;取代的酰基-氧化膦类;二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦和2-羟基-2-甲基苯丙酮的混合物、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦和2-羟基-2-甲基苯丙酮的混合物;及(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基膦酸乙酯和2-羟基-2-甲基苯丙酮的混合物。
噻吨酮类的合适实例包括而不限于2-甲基噻吨酮;2,4-二乙基噻吨酮;2-异丙基噻吨酮;1-氯-4-丙氧基噻吨酮;和聚合的噻吨酮衍生物。
苯基乙醛酸酯类的合适实例包括而不限于苯甲酰甲酸甲酯;2-[2-氧代-2-苯基-乙酰氧基-乙氧基]乙基2-氧代-2-苯基乙酸酯;及2-[2-氧代-2-苯基-乙酰氧基-乙氧基]乙基2-氧代-2-苯基乙酸酯和氧-苯基-乙酸2-[2-羟基-乙氧基]-乙基酯的混合物。
根据本文提及的一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨为UV-Vis辐射混合固化性安全墨(即,所述UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料包括本文记载的脂环族环氧化物、本文记载的一种以上的作为盐的阳离子光引发剂、本文记载的一种以上的自由基固化性化合物和本文记载的一种以上的自由基光引发剂),一种以上的作为盐的阳离子光引发剂和一种以上的自由基光引发剂的总量在约2wt-%~约15wt-%之间,优选在约3wt-%~约12wt-%之间,并且更优选在约4wt-%~约10wt-%之间,重量百分比基于墨连接料的总重量。优选地,一种以上的作为盐的阳离子光引发剂以在约1wt-%~约10wt-%之间的量存在,并且一种以上的自由基光引发剂以在约1wt-%~约5wt-%之间的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量;条件是一种以上的作为盐的阳离子光引发剂和一种以上的自由基光引发剂的总量在约2wt%~约15wt-%之间,优选在约3wt-%~约12wt-%之间,并且更优选在约4wt-%~约10wt-%之间,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括c1)一种以上的乙烯基醚类、或c2)一种以上一种以上的氧杂环丁烷类或c3)一种以上的乙烯基醚类和或一种以上一种以上的氧杂环丁烷类的组合。
根据一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括一种以上的乙烯基醚类。对于其中本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料包括本文记载的一种以上的乙烯基醚类而不包括本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类的实施方案,所述一种以上的乙烯基醚类以小于约20wt-%的量、优选以大于或等于约5.Owt-%且小于或等于约15wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
乙烯基醚类在本领域中是已知的,其促进固化并且降低粘性,因此当印刷和固化后立即将印刷片材成堆放置时,限制了粘连和粘脏(set-off)的风险。它们还改善印刷的安全要素的物理和化学耐受性,并且提高印刷和固化的墨层的柔软性,这在本发明的安全墨印刷在塑料或聚合物基材上时会是有利的。乙烯基醚类也有助于降低墨的粘度,同时与墨连接料强力地共聚。
优选的乙烯基醚类的实例包括甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、叔戊基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、环己烷二甲醇单乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基苯甲酸酯、苯基乙烯基醚、甲基苯基乙烯基醚、甲氧基苯基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、2-羟基乙基乙烯基醚、4-羟基丁基乙烯基醚、1,6-己二醇单乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、乙二醇单乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、1,6-己二醇二乙烯基醚、4-(乙烯氧基)丁基苯甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]己二酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]琥珀酸酯、双[4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基]戊二酸酯、4-(乙烯氧基)丁基硬脂酸酯、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、碳酸丙烯酯的丙烯基醚、二甘醇单乙烯基醚、二甘醇二乙烯基醚、乙二醇丁基乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、三甘醇二乙烯基醚、三甘醇甲基乙烯基醚、三甘醇单丁基醚、四甘醇二乙烯基醚、聚(四氢呋喃)二乙烯基醚、聚乙二醇-520甲基乙烯基醚、pluriol-E200二乙烯基醚、三[4-(乙烯氧基)丁基]偏苯三酸酯、1,4-双(2-乙烯氧基乙氧基)苯、2,2-双(4-乙烯氧基乙氧基苯基)丙烷、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]对苯二酸酯、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]间苯二酸酯。合适的乙烯基醚类为由BASF以名称EVE、IBVE、DDVE、ODVE、BDDVE、DVE-2、DVE-3、CHVE、CHDM-di、HBVE市售的。本文记载的一种以上的乙烯基醚类可以为羟基改性的或(甲基)丙烯酸酯改性的(例如:VEEA,来自Nippon Shokubai的丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯(CAS:86273-46-3))。
根据另一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)包括本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类。对于其中本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料包括本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类而不包括本文记载的一种以上的乙烯基醚类的实施方案,所述一种以上的氧杂环丁烷类以小于或等于约30wt-%、优选大于或等于约5wt-%且小于或等于约25wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
氧杂环丁烷类化合物在本领域中是已知的,其促进固化并且降低粘性,因此当印刷和固化后立即将印刷片材成堆放置时,限制了粘连和粘脏的风险。它们也有助于降低墨的粘度,同时与墨连接料强力地共聚。
氧杂环丁烷类的优选实例包括氧杂环丁烷(trimethylene oxide)、3,3-二甲基氧杂环丁烷、三羟甲基丙烷氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-[(2-乙基己氧基)甲基]氧杂环丁烷、3,3-二环甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-苯氧基甲基氧杂环丁烷、双([1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基)醚、1,4-双[3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、3,3-二甲基-2(对甲氧基-苯基)-氧杂环丁烷、3-乙基-[(三-乙氧基甲硅烷基丙氧基)甲基]氧杂环丁烷、4,4-双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基]联苯和3,3-二甲基-2(对甲氧基-苯基)氧杂环丁烷。本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类可以为羟基改性的或(甲基)丙烯酸酯改性的(例如:来自Lambson的UVi-Cure S170 CAS(CAS:37674-57-0))。
根据另一个实施方案,本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)包括本文记载的一种以上的乙烯基醚类和本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类。对于其中本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料包括记载的一种以上的乙烯基醚类和本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类的组合,所述组合以小于或等于约15wt-%、优选大于或等于约10wt-%且小于或等于约15wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的一种以上的乙烯基醚类和本文记载的一种以上的氧杂环丁烷类在规定范围内的适当选择的平衡有助于优化由本发明的安全墨制成的安全要素的所需性能,特别是易加工性(最佳粘度、快速固化、不粘脏、不粘连)以及强化学和物理耐受性。此外,由于乙烯基醚类和氧杂环丁烷类通常比脂环族环氧化合物便宜,它们还有助于提高成本效益。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括一种以上的多羟基化合物,其中所述一种以上的多羟基化合物优选以小于或等于约25wt-%的量、更优选以在约15wt-%~约20wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
多羟基化合物在本领域中是已知的,其改善对已知表现出差的粘合性的基材的粘合性,所述基材诸如在安全文档(特别是纸币)领域中日益流行的塑料或聚合物基材。
本文记载的一种以上的多羟基化合物优选包括多于两个羟基并且可以为直链的、支链的或超支化的(在本领域中也称为树枝状的)。优选地,本文记载的一种以上的多羟基化合物为三官能、四官能化合物、六官能化合物或多官能化合物。
本文记载的一种以上的多羟基化合物优选选自由脂肪族或芳香族聚醚类的多羟基衍生物、聚酯类的多羟基衍生物、聚碳酸酯类的多羟基衍生物、甘油、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇及其混合物组成的组。
本文记载的一种以上的多羟基化合物可以为至少部分烷氧基化的。本文记载的一种以上的多羟基化合物可以因此具有烷氧基化单元,优选乙氧基化和/或丙氧基化单元。
根据一个实施方案,本文记载的一种以上的多羟基化合物为脂肪族或芳香族聚醚类的多羟基衍生物。脂肪族或芳香族聚醚类的多羟基衍生物的实例包括聚氧化烯多元醇类和聚烷氧基化多元醇类,例如聚乙二醇和聚丙二醇。
根据优选的实施方案,本文记载的一种以上的多羟基化合物选自由三官能化合物(优选甘油和三羟甲基丙烷类)、四官能化合物(优选二-三羟甲基丙烷类和季戊四醇类)、六官能化合物(优选二季戊四醇类)、及其混合物组成的组,其中所述化合物、优选所述三羟甲基丙烷类、季戊四醇类和二季戊四醇类可以为烷氧基化的(乙氧基化的和/或丙氧基化的)。
烷氧基化多羟基化合物的合适实例由Perstorp以名称Polyol 3165、3380、3610、3611、3940、3990、R3215、R3430、R3530、R3600、4290、4360、4525、4640、4800、R4630、R4631、R4650和R6405销售,其中第一个数字表示每分子的羟基基团的个数,随后的三个数字表示羟基数。
根据一个实施方案,本文记载的一种以上的多羟基化合物为聚酯类的多羟基衍生物如聚己内酯二醇类、三醇类和四醇类。这类化合物例如由Daicel Corp.以PLACCEL 200系列、PLACCEL 300系列和PLACCEL 400系列销售。
根据优选的实施方案,本文记载的一种以上的多羟基化合物为聚酯类的超支化多羟基衍生物。如本文使用的,术语“超支化聚合物”也称为树枝状聚合物、高度支化聚合物、树枝状大分子或树状聚合物(arborescent polymer),它们为具有树状结构并且包含一个以上的支化共聚单体单元的三维高度支化分子。支化共聚单体单元包括支化层、一个以上的间隔层(spacing layer)、和/或链终止分子(chain terminating molecule)层以及任选的核(也称为芯)。当与其它分子相比时,支化层的连续复制产生增加的支化多样性、支化密度和增加的末端官能团数目。例如US 5,418,301中所述,聚酯类的超支化多羟基衍生物通过在一个或数个后续步骤中,用适当当量数的二羟甲基丙酸对作为中心成核分子的多羟基化合物(例如三羟甲基丙烷、季戊四醇等)进行受控酯化而获得。作为聚酯类的树枝状多羟基衍生物的多羟基化合物的合适实例由Perstorp以名称BoltornTM H20、BoltornTM H2004、BoltornTM H311、BoltornTM P1000和BoltornTM P500销售。
本文记载的一种以上的多羟基化合物优选具有羟基数在100~1000mg KOH/g之间。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括一种以上的填料或增量剂(extenders),其优选选自由以下组成的组:碳纤维、滑石、云母(白云母)、硅灰石、煅烧粘土、瓷土、高岭土、碳酸盐(例如碳酸钙、碳酸铝钠)、硅酸盐(例如硅酸镁、硅酸铝)、硫酸盐(例如硫酸镁、硫酸钡)、钛酸盐(例如钛酸钾)、氧化铝水合物、二氧化硅、气相法二氧化硅、蒙脱石、石墨、锐钛矿、金红石、膨润土、蛭石、锌白、硫化锌、木粉、石英粉、天然纤维、合成纤维及其组合。当存在时,一种以上的填料或增量剂优选以约0.1wt-%~约20wt-%的量、更优选以约0.1wt-%~约10wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括一种以上的光敏剂以及本文记载的一种以上的光引发剂,以实现有效的固化。光敏剂的合适实例为本领域技术人员已知的(例如在Industrial Photoinitiators,W.A.Green,CRC Press,2010,第170页的表8.1中)。优选的光敏剂为能够用UV-LED光源实现有效和快速固化的那些,如噻吨酮衍生物、蒽衍生物(如以Anthracure UVS-1101销售的9,10-二乙氧基蒽和以Anthracure UVS-1331销售的9,10-二丁基氧基蒽,二者均由Kasei Chemicals Ltd销售)和环戊二烯钛衍生物(如由BASF销售的Irgacure 784)。特别优选的是噻吨酮衍生物,包括而不限于异丙基-噻吨酮(ITX)、1-氯-2-丙氧基-噻吨酮(CPTX)、2-氯-噻吨酮(CTX)和2,4-二乙基-噻吨酮(DETX)及其混合物。选择性地,噻吨酮光敏剂可以低聚或聚合形式(如由IGMResins销售的Omnipol TX、由Rahn销售的Genopol*TX-2或由Lambson销售的Speedcure7010)使用。当存在时,一种以上的光敏剂优选以约0.1wt-%~约10wt-%、更优选约0.1wt-%~约5wt-%、并且还更优选约0.2wt-%~约1wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括一种以上的溶剂,以微调本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的粘度。优选的溶剂为表现出高沸点的极性非质子溶剂,如碳酸酯类。优选的碳酸酯类为碳酸亚烷基酯(例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯)。特别优选的是碳酸亚丙酯,其具有高沸点和有利的生态毒性概况(ecotoxicity profile)。优选地,墨连接料中的一种以上的溶剂的量为小于约5wt-%并且更优选小于约2wt-%,重量百分比基于墨连接料的总重量。
对于其中本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料为混合固化性墨连接料的实施方案,所述墨连接料可以进一步包括一种以上的反应性稀释剂,其为选自单(甲基)丙烯酸酯类、二(甲基)丙烯酸酯类及其混合物的自由基固化性单体。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括:包括鉴定标记物和/或鉴定示踪物(taggant)的一种以上的标记物质和/或示踪物;和/或选自由本领域已知的磁性材料、本领域已知的发光材料和电致发光材料、本领域已知的导电材料、本领域已知的红外吸收材料和本领域已知的(表面增强的)拉曼活性化合物组成的组的一种以上的机器可读材料。如本文使用的,术语“机器可读材料”是指展现由肉眼不可察觉的至少一种独特性能且可以包含在层中以提供通过使用特定的鉴定仪器来鉴定所述层或包含所述层的制品的方法的材料。选择一种以上的机器可读材料,使得它们在用本文要求保护和记载的UV-Vis辐射固化性安全墨制成的安全特征中的检测不会被所述安全特征所包含的包括薄片状非金属或金属基质的颜料所损害。考虑到包含由所述墨包含的薄片状非金属或金属基质的颜料的已知特性,选择在安全墨中使用的机器可读材料在墨配制领域的技术人员的公知常识范围内。本文要求保护和记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选本文要求保护和记载的UV-Vis阳离子辐射固化性安全墨为优选的,其中颜料包括薄片状非金属基质,并且墨连接料包括选自由本领域已知的磁性材料、本领域已知的发光材料和电致发光材料、本领域已知的导电材料、本领域已知的红外吸收材料和本领域已知的(表面增强的)拉曼活性化合物组成的组,优选选自由本领域已知的磁性材料和本领域已知的红外吸收材料组成的组,并且更优选选自由本领域已知的磁性材料组成的组的一种以上的机器可读材料。还优选的是本文要求保护和记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选本文要求保护和记载的UV-Vis阳离子辐射固化性安全墨,其中颜料包括薄片状金属基质,并且墨连接料包括选自由本领域已知的磁性材料、本领域已知的发光材料和电致发光材料、本领域已知的导电材料和本领域已知的(表面增强的)拉曼活性化合物组成的组,优选选自由本领域已知的磁性材料组成的组的一种以上的机器可读材料。WO 2007/060133和WO 2019/219250中记载了适用于本文要求保护和记载的包含具有薄片状非金属基质的颜料的UV-Vis辐射固化性安全墨的红外吸收材料的非限制性实例。适用于本文要求保护和记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的磁性材料的非限制性实例包括WO 2008/148201、WO 2010/115986、WO 2017/129666和WO 2016/005158中记载的芯-壳磁性颗粒。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨的墨连接料(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨的墨连接料以及UV-Vis辐射混合固化性安全墨的墨连接料)可以进一步包括选自由有机颜料颗粒、无机颜料颗粒、有机染料及其混合物组成的组的一种以上的着色组分;和/或一种以上的添加剂。后者包括而不限于,用于调节本文记载的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨、优选UV-Vis辐射阳离子固化性丝网印刷安全墨的物理、流变和化学参数的化合物和材料,如均匀性(例如防沉剂和增塑剂)、发泡性(例如消泡剂和脱气剂(deaerator))、润滑性(蜡)等。本文记载的添加剂可以以本技术领域中已知的量和形式、包括以其中添加剂的尺寸的至少之一在1~1000nm的范围内的所谓的纳米材料的形式,存在于本文记载的墨连接料或UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨中。
本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis自由基固化性丝网印刷安全墨包括约1wt-%~约25wt-%、优选约5wt-%~约20wt-%、并且更优选约10wt-%~约20wt-%的包含本文记载的薄片状非金属或金属基质的颜料,其中所述薄片状非金属或金属基质至少部分地涂覆有本文记载的一层以上的至少部分涂布的层,并且包括面对环境且由本文记载的一种以上的表面改性剂制成的至少部分表面处理的层。借助“面对环境”,意指的是,所述表面处理层为颜料的最顶层并且用作外层。至少部分表面处理的层与本文记载的一层以上的至少部分涂布的层的顶层直接接触。
本文记载的颜料的薄片状非金属或金属基质包括:独立地由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物或这些材料的混合物制成的一层以上的至少部分涂膜;换言之,本文记载的非金属或金属薄片至少部分地涂覆有由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物或者这些材料的混合物制成的一层以上。金属氧化物、金属氧化物水合物、低价金属氧化物或其混合物的厚度通常为5~1000nm,优选10~800nm,特别是20~600nm。
如本领域技术人员已知,一层以上的至少部分涂膜可以通过沉淀法、湿化学法、溶胶-凝胶法、物理气相沉积(PVD)方法或化学气相沉积(CVD)方法而施加至薄片状非金属或金属基质,其中所述方法根据基质材料和涂布材料而选择。选择性地,由金属氧化物和/或氧化物水合物制成的一层以上的至少部分涂膜可以通过金属表面的化学氧化(例如用高锰酸盐或其他强氧化剂)或者通过在空气或受控气氛(例如富含氧气的和/或水蒸气)中在升高的温度下在给定量的时间内加热薄片状金属颜料而在薄片状金属基质上获得,所述时间、温度和气氛组成取决于金属以及至少部分涂膜的期望厚度。例如,薄片状金属颜料可以在300℃的烘箱中在干燥空气中焙烧30分钟,以便获得由金属氧化物和/或金属水合物制成的至少部分涂膜。
所使用的本文记载的由d50值表述的颜料尺寸优选在约1~约100μm(微米)、优选约5~约50μm(微米)的范围内。颜料的厚度通常在0.1μm~5μm(微米)之间,优选在约0.2μm~约4μm(微米)之间。
根据一个实施方案,本文记载的颜料的薄片状非金属基质优选由一种或以上的材料制成,所述一种以上的材料选自由天然云母、合成云母、滑石、石墨、硼硅酸盐(例如,玻璃)和高岭土组成的组,更优选选自由天然云母、合成云母和玻璃组成的组,并且还更优选选自由天然云母和合成云母组成的组。
本文记载的薄片状非金属基质包括一层以上的至少部分涂膜,所述一层以上的至少部分涂膜独立地由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物、或者这些材料的混合物组成的组,优选为一种以上的金属氧化物和/或一种以上的金属氧化物水合物,更优选包括一种以上的金属氧化物。合适的金属氧化物包括而不限于氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锡、氧化铈、氧化锌、氧化锆、氧化铬、氧化钛及其任意混合物。优选地,本文记载的非金属基质由非金属基质组成、优选由天然云母或合成云母制成,包括独立地由选自由二氧化钛、氧化锡、氧化铁、氧化铬及其混合物组成的组的一种以上的金属氧化物制成的一层以上的至少部分涂膜。用于本文记载的颜料的特别优选的薄片状非金属基质由以下组成:包括独立地由二氧化钛制成的一层以上的至少部分涂膜的天然云母或合成云母(即,薄片状云母基质+TiO2),或者包括大于一层的至少部分涂膜的包含二氧化钛以及天然或合成云母的混合物,其中所述一层以上的至少部分涂膜之一由二氧化钛制成并且所述一层以上的至少部分涂膜的另一层由氧化锡制成(即,薄片状云母基质+SnO2+TiO2或者薄片状云母基质+TiO2+SnO2)。
根据一个实施方案,本文记载的颜料的薄片状金属基质由单层体组成,所述单层体由一种以上的金属制成,所述一种以上的金属优选选自由铝、铜、锌、锡、黄铜、铁、钛、铬、镍、银、金、钢、其合金及其混合物组成的组,优选选自由铝、铁和黄铜组成的组。本文记载的薄片状金属基质包括一层以上的至少部分涂膜,其独立地由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物、或这些材料的混合物制成,优选为一种以上的金属氧化物和/或一种以上的金属氧化物水合物,更优选包含一种以上的金属氧化物。合适的金属氧化物包括而不限于氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锡、氧化铈、氧化锌、氧化锆、氧化铬和氧化钛。
根据一个实施方案,本文记载的颜料的薄片状金属基质由包含一层以上的选自本文记载的金属的金属层以及任选地一层以上的非金属层的多层体组成。
根据一个优选实施方案,本文记载的颜料的薄片状金属基质由包含一层以上的金属层以及任选地一层以上的非金属层的多层体组成,所述多层体为包括法布里-珀罗(Fabry-Perot)反射体/电介质/吸收体多层结构体的薄膜干涉多层体,如公开于US 4,705,300;US 4,705,356;US 4,721,271;US 5,084,351;US 5,214,530;US 5,281,480;US 5,383,995;US 5,569,535;US 5,571624以及与其相关的文献中的那些。优选地,本文记载的包括一层以上的金属层的多层体为包括法布里-珀罗吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体多层结构体的薄膜干涉颜料,其中吸收体层部分地透射且部分地反射入射光,电介质层透射入射光,并且反射层反射入射光。优选地,反射体层选自由金属、金属合金及其组合组成的组,优选选自由反射性金属、反射性金属合金及其组合组成的组,并且更优选选自由铝、铬、镍及其混合物组成的组,并且还更优选为铝。优选地,电介质层独立地选自由氟化镁、二氧化硅及其混合物组成的组,并且更优选为氟化镁。优选地,吸收体层独立地选自由铬、镍、金属合金及其混合物组成的组,并且更优选为铬。特别优选的薄膜干涉多层体包括:包括Cr/MgF2/Al/MgF2/Cr多层结构体的法布里-珀罗吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体多层结构体。由薄膜干涉多层体组成的本文记载的颜料的薄片状金属基质进一步包括至少部分涂膜,其由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物、一种以上的金属氟化物、或这些材料的混合物制成,优选为一种以上的金属氧化物和/或一种以上的金属氧化物水合物,更优选包含一种以上的金属氧化物。优选的金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锡、氧化铈、氧化锌、氧化锆、氧化铬和氧化钛,优选为氧化铬及其混合物。
薄片状非金属或金属基质进一步包括本文记载的至少部分表面处理的层,其中所述表面处理层面对环境且与一层以上的至少部分涂布的层的顶层直接接触。换言之,本文记载的至少部分表面处理的层存在于一层以上的至少部分涂膜的顶层涂膜上。本文记载的至少部分表面处理的层由一种以上的选自全氟聚醚的表面改性剂制成,所述全氟聚醚用一种以上的含磷(P)化合物或一种以上的含硅(Si)化合物官能化。本文记载的官能化的全氟聚醚优选用一个以上的含磷酸酯基团、一个以上的含硅烷基团或一个以上的含硅氧烷基团官能化。
表面改性可以以多种方式进行。例如,本文记载的一种以上的表面改性剂可以溶解在有机溶剂和/或水中,随后通过混合而施加到本文记载的包含一层以上的至少部分涂布的层的薄片状非金属或金属基质,并且随后干燥如此获得的颜料。选择性地,可以在薄片状非金属或金属基质已经在一锅法中用本文记载的一层以上的至少部分涂布的层至少部分地涂覆之后即刻,进行采用一种以上的表面改性剂的表面处理。在表面处理之前,对于本文记载的包含一层以上的至少部分涂布的层的薄片状非金属或金属基质,可以进行任选的煅烧步骤。
本文记载的一种以上的表面改性剂的根据本文记载的方法测量的重均分子量优选低于约2000g/mol eq PS。
根据一个实施方案,本文记载的一种以上的表面改性剂为全氟聚醚(即,包含结构-CH2O-(CF2)m-(CF2-CF2-O)n-CF2-),所述全氟聚醚为用一个以上的含磷(P)基团或一个以上的含硅(Si)基团官能化,特别为具有一个以上的磷酸酯基团的全氟聚醚、或者具有一个以上的硅烷的全氟聚醚化合物。
根据一个实施方案,本文记载的一种以上的表面改性剂由用一个以上的磷酸酯基团、优选磷酸基团或者膦酸酯基团来单官能化或二官能化的全氟聚醚,更优选具有磷酸酯基团、优选磷酸酯基团或者膦酸酯基团的烷氧基化全氟聚醚化合物衍生物组成。优选地,本文记载的一种以上的表面改性剂为以下式(VII)的全氟聚醚:
(OH)2(O)P-[(OCH2CH2)p-OCH2-Rf-CH2O-(CH2CH2O)pP(O)OH]qOH
(VII)
根据另一个实施方案,本文记载的一种以上的表面改性剂为用一个以上的硅烷基团、优选烷氧基化硅烷基团官能化的全氟聚醚。优选地,本文记载的一种以上的表面改性剂由以下式(VIII)的全氟聚醚组成:
(OH)3-n-(RIIO)nSi-RI-NH-C(O)-CF2O-(CF2-CF2-O)p-(CF2O)q-CF2-C(O)-NH-RI-Si(ORII)n(OH)3-n
(VIII)
其中RI为1~10个碳原子、优选1~5个碳原子、还更优选2~4个碳原子的亚烷基;RII为1~4个碳原子、优选1~3个碳原子的直链状或支链状烷基;n为0~3的整数,优选地为3;p和q为使得q/p比在0.2~4之间的数;并且p不为0。优选地,本文记载的一种以上的表面改性剂为以下式(IX)的用硅烷基团官能化的全氟聚醚:
(EtO)3-Si-RI-NH-C(O)-CF2O-(CF2-CF2-O)p-(CF2O)q-CF2-C(O)-NH-RI-Si(OEt)3
(IX)
其中RI为1~10个碳原子、优选1~5个碳原子、还更优选2~4个碳原子的亚烷基,p和q为使得q/p比在0.2~4之间的数;并且p不为0。本发明的表面改性剂的特别合适的实例为具有以下式(X)的由Solvay在名称S10下市售可得:
(EtO)3-Si-CH2CH2CH2-NH-C(O)-CF2O-(CF2-CF2-O)p-(CF2O)q-CF2-C(O)-NH-CH2CH2CH2-Si(OEt)3
(X)
其中p=2-6,q=2-4。
本发明进一步提供了本文记载的UV-Vis辐射固化性墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨的制造方法,以及由此获得的墨。本文记载的UV-Vis辐射固化性墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨可以通过以下来制备:将本文记载的墨连接料的组分,即,一种以上的脂环族环氧化物,一种以上的自由基固化性化合物(当存在时)、作为盐的阳离子光引发剂、一种以上的自由基光引发剂(当存在时)、和本文记载的任选的添加剂,与本文记载的颜料分散或混合,其中全部所述化合物可以在单一步骤中分散或混合,或者其中首先制备墨连接料,然后添加本文记载的颜料,并且分散或混合如此获得的混合物。本文记载的一种以上的光引发剂可以在全部其它成分的分散或混合步骤中添加,或者可以在稍后的阶段,即在形成墨之后添加。
将本文记载的UV-Vis辐射固化性墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨通过印刷方法施加在本文记载的基材上以生产安全特征,所述印刷方法优选选自由轮转凹版印刷方法、柔性版印刷方法、丝网印刷方法组成的组,更优选地通过丝网印刷方法。
本发明进一步提供了本文记载的安全特征的制造方法,以及由其获得的安全特征。该方法包括:步骤a),优选借助选自由轮转凹版印刷方法、柔性版印刷方法、和丝网印刷方法组成的组,更优选选自由丝网印刷方法组成的组的印刷方法,将本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨印刷至本文记载的基材上;和步骤b),在UV-Vis辐射的存在下进行UV-Vis辐射固化性安全墨的固化,从而形成一个以上的安全特征,如本文记载的那些。优选地,本文记载的方法包括:步骤a),通过丝网印刷方法,将本文记载的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨印刷至本文记载的基材上;和步骤b),在UV-Vis辐射的存在下进行UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨的固化,从而形成一个以上的安全特征,如本文记载的那些。优选地,本文记载的固化步骤b)用选自由汞灯(优选中压汞灯)、UV-LED灯及其序列的一种以上的光源进行。与在电磁波谱的UV-A、UV-B和UV-C区域中具有发射带的中压汞灯相反,UV-LED灯在UV-A区域(365-405nm)中发射辐射。如本文所述,典型的序列包括在第一步骤中使用一个以上的UV-LED灯以使UV-Vis辐射组合物部分固化,以及在第二步骤中使用一个以上的中压汞灯。汞灯有利地在UV-A、UV-B和UV-C范围内的宽范围波长上发射。
本发明进一步提供了在本文记载的基材上的由本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征。
本文记载的基材优选选自由以下组成的组:纸或其它纤维材料(包括织造和非织造的纤维材料),如纤维素、含纸的材料、玻璃、金属、陶瓷、塑料和聚合物、金属化的塑料或聚合物、复合材料及其两种以上的混合物或组合。典型的纸、类纸或其它纤维材料由各种纤维制成,所述纤维包括而不限于马尼拉麻、棉、亚麻、木浆及其共混物。如本领域技术人员公知的,棉和棉/亚麻共混物优选用于纸币,而木浆通常用于非纸币的安全文档。塑料和聚合物的典型实例包括如聚乙烯(PE)和包括双轴取向聚丙烯(BOPP)的聚丙烯(PP)等聚烯烃,聚酰胺,如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(PBT)、聚(2,6-萘甲酸乙二醇酯)(PEN)等聚酯和聚氯乙烯(PVC)。纺粘型织物(spunbond)烯烃纤维如在商标下销售的那些也可以用作基材。金属化的塑料或聚合物的典型实例包括金属连续或不连续地沉积在它们的表面上的上述的塑料或聚合物材料。金属的典型实例包括而不限于铝、铬、铜、金、银、其合金和上述金属的两种以上的组合。上述塑料或聚合物材料的金属化可以通过电沉积方法、高真空涂布方法或通过溅射方法来完成。复合材料的典型实例包括而不限于:纸和至少一种塑料或聚合物材料如上述那些的多层结构体或层叠体,以及引入类纸或纤维材料如上述那些中的塑料和/或聚合物纤维。当然,基材可以包括另外的本领域技术人员已知的添加剂,如填料、施胶剂、增白剂、加工助剂、增强剂或增湿剂等。
当将本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨印刷在由塑料或聚合物制成的基材上时,特别是当将它们印刷在所述基材的透明或半透明窗口区域上时,它们优选含有本文记载的一种以上的多羟基化合物,以增加UV-Vis辐射固化性安全墨对所述基材的粘合性,以及本文记载的一种以上的乙烯基醚类化合物,以改善印刷和固化层的柔软性。在该情况下,一种以上的乙烯基醚类化合物以小于约20wt-%的量、优选以大于或等于约5.0wt-%且小于或等于约15wt-%的量存在,并且一种以上的多羟基化合物以小于或等于25wt-%的量、更优选以在约15wt-%~约20wt-%的量存在,重量百分比基于墨连接料的总重量。
本发明进一步提供了包括本文记载的基材和本文记载的安全特征的安全文档或者包含大于一个本文记载的安全特征的安全文档。安全文档包括而不限于有价文档和有价商业货物。有价文档的典型实例包括而不限于,纸币、契约、票据、支票、抵用券、印花税票和税收标签、协议等,身份证件例如护照、身份证、签证、驾驶执照、银行卡、信用卡、交易卡(transactions card)、通行证件(access document)或卡、入场券、公共交通票或契约(title)等。术语“有价商业货物”是指特别是用于药物、化妆品、电子产品或食品工业,可受保护以防伪造和/或违法复制以便担保包装的内容物,例如正版的药物的包装材料。这些包装材料的实例包括而不限于,如鉴定品牌标签等标签、防篡改标签(tamper evidencelabels)和密封物。优选地,本文记载的安全文档选自由纸币、身份证件、授权文件、驾驶执照、信用卡、通行卡、交通契约、抵用券和确保产品标签组成的组。选择性地,本文记载的安全特征可以生产至辅助基材上,例如防伪安全线、防伪安全条、箔、贴标、窗或标签,随后在分开的步骤中转印至安全文档上。
为了进一步提高安全水平以及抵抗以防安全文档的伪造和违法复制,本文记载的基材可以包含印刷的、涂覆的、或激光标刻或激光穿孔的标记、水印、防伪安全线、纤维、板(planchettes)、发光化合物、窗、箔、贴标、底漆及其两种以上的组合。
为了通过耐脏或耐化学品性和清洁度来提高耐久性并因而延长安全文档的循环寿命,或为了改变其美学外观(例如光学光泽),一层以上的保护层可以施加在本文记载的安全特征或安全文档之上。当存在时,一层以上的保护层典型地由保护性清漆制成,所述保护性清漆可以为透明的或者轻微着色(colored)或有色的(tinted),并且可以或多或少是有光泽的。保护性清漆可以为辐射固化性组合物、热干燥性组合物或者其任意组合。优选地,一层以上的保护层由辐射固化性。更优选地,UV-Vis辐射固化性组合物制成。
本文记载的安全特征可以直接设置在其上该安全特征应永久保留的基材上(例如用于纸币用途)。选择性地,安全特征也可出于生产目的而设置在临时基材上,随后将从其上去除安全特征。之后,在使本文记载的UV-Vis辐射固化性安全墨、优选UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨硬化/固化以生产安全特征之后,临时基材可从安全特征上去除。
选择性地,在其它实施方案中,粘合层可以存在于安全特征上或可以存在于包括所述安全特征的基材上,所述粘合层在基材的设置了安全特征的一侧相反的一侧上或者与安全特征相同的一侧上和在安全特征之上。因此,粘合层可以施加至安全特征或者施加至基材,所述粘合层在已经完成固化步骤之后施加。在没有印刷或包括机器的其它方法以及相当高的努力的情况下,此类制品可以附加至各种各样的文档或其它制品或物件。选择性地,包括本文记载的安全特征的本文记载的基材可以是转印箔的形式,其可以在分开的转印步骤中施加至文档或制品。出于该目的,基材设置有其上如本文记载生产了安全特征的剥离涂膜。一层以上的粘合层可以施加在所生产的安全特征上。
本文还记载了包括大于一个,即,两个、三个、四个等的本文记载的安全特征的基材、安全文档、装饰性元件或物品。本文还记载了包括本文记载的安全特征的制品,特别是安全文档、装饰性元件或物品。
如上所述,本文记载的安全特征可以用于保护和鉴定安全文档或装饰性元件。
装饰性元件和物品的典型实例包括而不限于,奢侈品、化妆品包装、机动车部件、电子/电气制品、家具和指甲制品。
安全文档包括而不限于有价文档和有价商业货物。有价文档的典型实例包括而不限于,纸币、契约、票据、支票、抵用券、印花税票和税收标签、协议等,身份证件例如护照、身份证、签证、驾驶执照、银行卡、信用卡、交易卡、通行证件或卡、入场券、公共交通票、学历文凭或契书等,优选纸币、身份证件、授权文件、驾驶执照、和信用卡。术语“有价商业货物”是指特别是用于化妆品、功能食品、医药品、酒类、烟草制品、饮料或食品、电子/电气制品、织物或珠宝,即应该受保护以防伪造和/或违法复制以担保包装的内容物,例如正版的药物的制品的包装材料。这些包装材料的实例包括而不限于如鉴定品牌标签等标签、防篡改标签(tamper evidence labels)和密封物。指出的是,公开的基材、有价文档和有价商业货物仅出于列举的目的而给出,而不限制本发明的范围。
在不脱离本发明的精神的情况下,本领域技术人员可以设想对上述特定实施方案的若干修改。此类修改涵盖在本发明内。
进一步,遍及本说明书中引用的所有文献在此如本文全文所述以其整体作为参考并入本文中。
实施例
本发明现在参考非限制性实施例更详细地描述。以下实施例提供了UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨和由其获得的安全特征的制备和性能的更多详情。
已经制备了两个系列的丝网印刷安全墨并且施加在基材上:
E1-E4已经用不同的薄片来制备,其中所述薄片的表面已经独立地用不同的化合物处理,以在所述薄片上设置表面处理层。表1提供了薄片的说明。表3A-1提供了用于制备根据现有技术例如US 8,147,932的比较溶剂系丝网印刷安全墨(C1、C7和C9)的溶剂系墨连接料S0的说明。表3A-2提供了用于制备根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)以及用于制备比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C2-C6、C8和C10)的UV-Vis辐射固化性墨连接料的说明。表3B提供了由根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)制成的安全特征的、由比较溶剂系丝网印刷安全墨制成的特征的、和由比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C1-C10)制成的特征的光学性能。
E5-E30和C11-C16已经用作为5层薄膜干涉颜料的薄片(即光学可变颜料)(Chroma)(薄片P1b)制备,其中所述薄片的表面已经用P54(用含磷(P)化合物、特别是用含磷酸酯基团官能化的全氟聚醚)处理,以在所述薄片上设置表面处理层。表4A-11A提供了用于制备根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E30)以及用于制备比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11-C16)的墨连接料的说明。表4B-11B提供了由根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E30)制成的安全特征的、和由比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11-C16)制成的特征的光学性能。
用不同化合物(b-g)对薄片(P1-P4)进行表面处理的制备
表1.薄片
a)具有氧化铬顶层且d50值为17-21μm的法布里-珀罗5层光学可变薄片,
b)涂覆有氧化钛/氧化锡且D50值为14-19μm的云母薄片,
c)D50值为21μm的涂覆有氧化钛的云母薄片。
在1升聚丙烯烧杯中,将50g薄片添加至440g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)且在室温下使用Dispermat(LC220-12)以600rpm分散10分钟。将所述P54的10wt-%溶液10g添加至分散液且在室温下以600rpm进一步分散15分钟。将所得分散液倒入配备有在真空(水泵)下的滤纸的布氏漏斗上,并且用200g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)洗涤3次,并且最后一次用200g丙酮(Brenntag-Schweizer,99%)洗涤。最后,将表面处理的高纵横比的颜料在真空下干燥5分钟。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片在室温下添加至17.2g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)。添加P54的10wt-%溶液0.8g(方法1a记载的过程),并且将该管剧烈地振荡2分钟。在薄片沉降之后,将溶剂的顶层用注射器去除,随后将薄片用20g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)洗涤2次并且一次用20g丙酮(Brenntag-Schweizer,99%)洗涤。将如此获得的表面处理的薄片在纸过滤器上在室温下干燥30分钟。
将100g的包括S10(Solvay)的溶液通过在室温下混合a)0.5g乙酸(Sigma-Aldrich,99.8%)、2g去离子水和97g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)的混合物以及向所述混合物中混合b)0.5g的S10来制备。将如此获得的溶液使用Dispermat(LC220-12)以600rpm分散30分钟,以获得S10的0.5wt-%溶液。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片添加至15g的S10的0.5wt-%溶液并且将该管剧烈地振荡2分钟。将表面处理的薄片在真空(水泵)下的布氏漏斗上过滤,并且当所述薄片仍然潮湿时,将它们放置于玻璃器皿中并且在使用前在100℃的烘箱中干燥30分钟。
将100g的包括F8815的溶液通过混合F8815(Evonik,>99%)2g以及水和异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)的50/50混合物98g来制备,从而获得F8815的2wt-%溶液。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片添加至13g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)。将F8815的2wt-%溶液5g添加至分散液并且将该管剧烈地振荡2分钟。将表面处理的薄片在真空(水泵)下的布氏漏斗上过滤,并且当所述薄片仍然潮湿时,将它们放置于玻璃器皿中并且在使用前在100℃的烘箱中干燥30分钟。
将100g的包括F8261的溶液通过混合F8261(Evonik,>99%)0.5g和异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)97.5g和水2.0g来制备,从而获得F8261的0.5wt-%溶液。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片添加至20g F8261的0.5wt-%溶液,并且将该管剧烈地振荡2分钟。将表面处理的薄片在真空(水泵)下的布氏漏斗上过滤,并且当所述薄片仍然潮湿时,将它们放置于玻璃器皿中并且在使用前在100℃的烘箱中干燥30分钟。
将100g的包括PolyFoxTM 156A的溶液通过混合PolyFoxTM 156A(OmnovaSolutions,水中30wt-%)22.2g以及水和异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)的50/50混合物77.8g来制备,从而获得PolyFoxTM 156A的6.67wt-%溶液。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片在室温下添加至17.4g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)。将PolyFoxTM 156A的6.67wt-%溶液0.6g添加至分散液并且将该管剧烈地振荡2分钟。将表面处理的薄片在真空(水泵)下的布氏漏斗上过滤,并且当所述薄片仍然潮湿时,将它们放置于玻璃器皿中并且在使用前在100℃的烘箱中干燥30分钟。
将100g的包括Lakeland PAE-185的溶液通过混合Lakeland PAE-185(LakelandLaboratories Ltd,>90%)2.4g以及水和异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)的50/50混合物97.6g来制备,从而获得Lakeland PAE-185的2.2wt-%溶液。
在50mL聚丙烯试管中,将2g薄片添加至16.2g异丙醇(Brenntag-Schweizer,99%)。将Lakeland PAE-185的2.2wt-%溶液1.8g添加至分散液并且将该管剧烈地振荡2分钟。将表面处理的薄片在真空(水泵)下的布氏漏斗上过滤,并且当所述薄片仍然潮湿时,将它们放置于玻璃器皿中并且在使用前在100℃的烘箱中干燥30分钟。
UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨连接料V0-V32的成分描述
表2.成分
墨(E1-E4和C1-C10)制备和由其获得的印刷的安全特征
A0.溶剂系墨连接料S0(表3A-1)和UV-Vis固化性墨连接料V0(表3A-2)的制备
表3A-1.溶剂系墨连接料S0
将表3A-1中提供的墨连接料S0的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g墨连接料S0。
表3A-1中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,转子S27,在100rpm下)上独立地测量的。
表3A-2.UV-Vis辐射固化性墨连接料V0
将表3A-2中提供的墨连接料V0的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g墨连接料。
表3A-2中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,转子S27,在100rpm下)上测量的。
A1-1.比较溶剂系丝网印刷安全墨(C1、C7和C9)的制备
将比较溶剂系丝网印刷安全墨(C1、C7和C9)用表3A-1中记载的溶剂系墨连接料S0和薄片P1a、P2a和P3a(即,作为市售可得品而使用,而没有任何进一步的表面处理)来分别地制备。
将17wt-%的薄片P1a、P2a和P3a独立地添加至83wt-%的墨连接料S0并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g比较溶剂系丝网印刷安全墨。
A1-2.比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C2-C6、C8和C10)和根据本发明的
UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)的制备
将比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C2、C8和C10)用表3A-2中记载的墨连接料V0和薄片P1a、P2a和P3a(即,作为市售可得品而使用,而没有任何进一步的表面处理)来分别地制备。
将比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C3-C6)用表3A中记载的墨连接料V0和薄片P1d、P1e、P1f和P1g(即,包括不基于用一个以上的含磷酸酯基团或一个以上的含硅烷基团官能化的全氟聚醚的表面处理)来分别地制备。
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)用表3A-2中记载的墨连接料V0和表面处理的薄片P1b、P1c、P2b和P3b来分别地制备。
将17wt-%的薄片独立地添加至83wt-%的墨连接料V0并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C2-C6、C8和C10)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)。
A2.用墨(E1-E4和C1-C10)的安全特征的制备
比较溶剂系丝网印刷安全墨(C1、C7和C9)、比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C2-C6、C8和C10)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E1-E4)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。印刷图案的尺寸为6cm×10cm。
在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST Metz GmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
A3.由墨E1-E4和C1-C10制成的安全特征的光学性能(表3B)
A3-a.将本文记载的安全特征的光学性能用测角仪(Phyma GmbH Austria的Goniospektrometer Codec WI-10 5&5)来确定并且在下面表3B中提供。
如下进行评估:将印刷的安全特征的L*a*b*值在两个角度,分别地,在22.5°的照明下与法线成22.5°(在表3C-1中作为22.5°/22.5°在以下表明)和在45°的照明下与法线成45°(在表3C-1中作为45°/45°在以下表明)下确定。C*(色度)值从a*和b*值根据CIELAB(1976)颜色空间来计算,其中:
A3-b.还根据以下标准对色度和色移动进行了相对视觉评估(表3B):
色度(对应于颜色强度或颜色饱和度的度量)在漫射照明(如没有阳光直射的穿过窗户入射的光)下以与法线成0°的角度而观察,待观察的样品相对于漫射光源垂直地保持,并且将视角选择为使得漫射光不被观察者的头部阻挡(意味着在包括在约25°~约45°之间的垂直角处)。
使用了以下等级:优异、良好、充分、不充分。不充分的色度是指,样品不适于作为用于高要求的最终用途的应用的安全特征来使用。
色移动(Color travel)(对应于随着视角变化的颜色或色调的变化)通过首先以与观察色度相同的垂直角度观看样品来观察,将样品垂直地保持在漫射光源上。然后来回改变样品和漫射光源之间的角度,同时观察颜色的变化。使用了以下等级:优异、良好、充分、不充分。不充分的色移动意味着,在改变视角时的色差通过裸眼不能容易地感知到,或者完全不能感知到,因而使得安全特征不适于高要求的最终用途的应用。
表3B.由墨E1-E4和C1-C10制成的安全特征的光学性能
如表3B中示出的,与由比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨C2、C8和C10(作为市售可得品而使用的薄片)制成的安全特征和由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨C3-C6(基于不是由用一个以上的含磷酸酯基团或一个以上的含硅烷基团官能化的全氟聚醚组成的化合物的不同表面处理)制成的安全特征相比,由根据本发明的墨E1-E4制成的安全特征展现强力改善的光学性能。与由比较溶剂系墨C1、C7和C9制成的安全特征相比,由根据本发明的墨E1-E4制成的安全特征表现出类似或改善的光学性能,同时避免了与溶剂系墨相关的问题(VOC,难以符合环境法规,如REACH和GHS,回收和净化蒸发的溶剂的复杂设备)。
墨(E5-E6和C11)制备和由其获得的印刷的安全特征
B0.辐射固化性墨连接料V1-V3的制备(表4A)
表4A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V1-V3
将表4A中提供的各墨连接料V1-V3的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g墨连接料。
表4A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V1-V2,转子S27,在100rpm下;对于V3,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
B1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E6和C11)的制备
将比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E6)用表4A中记载的各墨连接料V1-V3和薄片P1b来分别地制备。安全墨E5与表3B的墨E1相同,并且与根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E6)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11)同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V1-V3并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E6)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11)。
B2.由墨E5-E6和C11制成的安全特征的制备和光学性能(表4B)
比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C11)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E5-E6)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用与项目A3-a和A3-b下所述相同的测角仪来确定并且在表4B中提供。
B3.结果
表4B.由墨E5-E6和C11制成的安全特征的光学性能
如表4B所示,由包含脂肪族环氧化物代替脂环族环氧化物的比较墨C11制成的安全特征表现出较差的视觉外观和由测角仪测量的较低的色度值。
墨(E7-E10)制备和由其获得的印刷的安全特征
C0.UV-Vis辐射固化性墨连接料V4-V7的制备(表5A)
表5A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V4-V7
将表5A中提供的各墨连接料V4-V7的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表5A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V4和V6,转子S27,在100rpm下;对于V5和V7,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
C1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E7-E10)的制备
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E7-E10)用表5A中记载的各墨连接料V4-V7和薄片P1b来分别地制备。安全墨E9与表3B的墨E1相同,并且与墨E7-E10同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V4-V7并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E7-E10)。
C2.由墨E7-E10制成的安全特征的制备和光学性能(表5B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E7-E10)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表5B中提供。
C3.结果
表5B.由墨E7-E10制成的安全特征的光学性能
如表5B所示,包含脂环族环氧化物和阳离子光引发剂的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E7)(即,包含阳离子固化性墨连接料的墨)或包含脂环族环氧化物和四丙烯酸酯类与阳离子光引发剂和自由基光引发剂的组合的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E8-E10)(包含混合固化性墨连接料的墨)表现出充分优异的视觉外观和测角仪测量的高值。
墨(E11-E13和C12)制备和由其获得的印刷的安全特征
D0.UV-Vis辐射固化性墨V8-V11的制备(表6A)
表6A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V8-V11
将表6A中提供的各墨连接料V8-V11的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表6A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V8-V11,转子S27)上独立地测量的。
D1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E11-E13和C12)的制备
将比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C12)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E11-E13)用表6A中记载的各墨连接料V8-V11和薄片P1b来制备。安全墨E12与表3B的墨E1相同,并且与墨E11-E13和C12同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V8-V11并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E11-E13)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C12)。
D2.由墨E11-E13和C12制成的安全特征的制备和光学性能(表6B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E11-E13)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C12)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表6B中提供。
D3.结果
表6B.由墨E11-E13和C12制成的安全特征的光学性能
如表6B所示,包含脂环族环氧化物和四丙烯酸酯类的总量在要求保护的范围内的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨相对于包含脂环族环氧化物和四丙烯酸酯类的总量为77.85wt-%的比较墨C12表现出改善的光学性能,重量百分比基于墨连接料的总重量。
墨(E14-E17和C13)制备和由其获得的印刷的安全特征
E0.UV-Vis辐射固化性墨连接料V12-V16的制备(表7A)
表7A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V12-V16
将表7A中提供的各墨连接料V12-V16的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表7A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V12-V14,转子S27,在100rpm下;对于V15和V16,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
E1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E14-E17和C13)的制备
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E14-E17)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C13)用表7A中记载的各墨连接料V12-V16和薄片P1b来制备。将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V12-V16并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E14-E17)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C13)。
E2.由墨E14-E17和C13制成的安全特征的制备和光学性能(表7B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E14-E17)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C13)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表7B中提供。
E3.结果
表7B.由墨E14-E17和C13)制成的安全特征的光学性能
如表7B所示,与具有差的且不充分的光学性能的以20wt-%(重量百分比基于墨连接料的总重量)的量包含乙烯基醚类的比较墨C13相比,包含乙烯基醚类的量在要求保护的范围内的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨表现出改善的性能。
墨(E18-E22)制备和由其获得的印刷的安全特征
F0.UV-Vis辐射固化性墨V17-V21的制备(表8A)
表8A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V17-V21
将表8A中提供的各墨连接料V17-V21的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表8A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V17和V18,转子S27,在100rpm下;对于V19-V21,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
F1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E18-E22)的制备
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E18-E22)用表8A中记载的各墨连接料V17-V21和薄片P1b来制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V17-V21并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E18-E22)。
F2.由墨E18-E22制成的安全特征的制备和光学性能(表8B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E18-E22)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表8B中提供。
F3.结果
表8B.由墨E18-E22制成的安全特征的光学性能
如表8B所示,包含一种以上的氧杂环丁烷类的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨表现出良好至优异的视觉外观和测角仪测量的高值。
墨(E23-E24和C14-C16)制备和由其获得的印刷的安全特征
G0.UV-Vis辐射固化性墨连接料V22-V26的制备(表9A)
表9A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V22-V26
将表9A中提供的各墨连接料V22-V26的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表9A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,对于V22,转子S27,在100rpm下;对于V23-V26,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
G1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E23-E24和C14-C16)的制备
将比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C14-C16)和根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E23-E24)用表9A中记载的各墨连接料V22-V26和薄片P1b来制备。安全墨E23与表3B的墨E1相同,并且与墨E23-E24和C14-C16同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V23-V27并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E23-E24)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C14-C16),其记载在表9B中。
G2.由墨E21-E22和C14-C16制成的安全特征的制备和光学性能(表9B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E23-E24)和比较UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(C14-C16)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表9B中提供。
G3.结果
表9B.由墨E23-E24和C14-C16制成的安全特征的光学性能
如表9B所示,以小于或等于15wt-%(重量百分比基于墨连接料的总重量)的量包含一种以上的乙烯基醚类和一种以上的氧杂环丁烷类的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨表现出充分至优异的视觉外观和测角仪测量的高值。
墨(E25-E28)制备和由其获得的印刷的安全特征
H0.UV-Vis辐射固化性墨连接料V27-V30的制备(表10A)
表10A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V27-V30
将表10A中提供的各墨连接料V27-V30的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表10A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,转子S21,在100rpm下)上独立地测量的。
H1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E25-E28)的制备
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E25-E28)用表10A中记载的各墨连接料V27-V30和薄片P1b来制备。安全墨E26与表3B的墨E1相同,并且与墨E25-E28同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V23-V27并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E25-E28),其记载在表10B中。
H2.由墨E25-E28制成的安全特征的制备和光学性能(表10B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E25-E28)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表10B中提供。
H3.结果
表10B.由墨E25-E28制成的安全特征的光学性能
如表10B所示,以小于或等于25wt-%(重量百分比基于墨连接料的总重量)的量包含具有多于两个羟基的一种以上的多羟基化合物的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨表现出充分至优异的视觉外观和测角仪测量的高值。
墨(E29-E30)制备和由其获得的印刷的安全特征
I0.UV-Vis辐射固化性墨连接料V31-V32的制备(表11A)
表11A.UV-Vis辐射固化性墨连接料V31-V32
将表11A中提供的各墨连接料V31-V32的成分在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以1000-1500rpm混合和分散15分钟,从而获得100g的各墨连接料。
表11A中提供的粘度值是对于约15g墨连接料在25℃下在布氏粘度计(型号“DV-IPrime”,转子S27,在100rpm下)上独立地测量的。
I1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E29-E30)的制备
将根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E29-E30)用表11A中记载的各墨连接料V31-V32和薄片P1b来制备。安全墨E29与表3B的墨E1相同,并且与墨E30同时制备。
将17wt-%的薄片P1b独立地添加至83wt-%的各墨连接料V31-32并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E29-E30)。
I2.由墨E29-E30制成的安全特征的制备和光学性能(表11B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E29-E30)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定并且在表11B中提供。
I3.结果
表11B.由墨E29-E30制成的安全特征的光学性能
如表11B所示,以小于或等于25wt-%(重量百分比基于墨连接料的总重量)的量包含官能化的四官能多羟基化合物(Perstorp POLYOL R4631/E29)或聚酯的树枝状多羟基衍生物(Perstorp BoltornTM P1000/E30)的根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨表现出良好至优异的视觉外观和测角仪测量的高值。
墨(E31-E40)制备和由其获得的印刷的安全特征
J1.UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E31-E40)的制备
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨E31、E33、E35、E37和E39(UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨)用表5A中记载的墨连接料V4来制备。
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨E32、E34、E36、E38和E40(UV-Vis辐射混合固化性安全墨)用表3A-2中记载的墨连接料V0来制备。
安全墨E35和E36另外地包含IR吸收化合物,其允许制备IR可检测的安全特征。
安全墨E37-E40另外地包含软磁性遮光材料,其允许制备磁性可检测的安全特征。
为了制备安全墨E31-E34,将17wt-%的经处理的各薄片(P1b或P2b)独立地添加至83wt-%的各墨连接料V0和V4并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E31-E34)。
为了制备安全墨E35-E36,将17wt-%的经处理的薄片P2b和9wt-%的IR吸收化合物独立地添加至74wt-%的各墨连接料V0和V4并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的包含IR吸收化合物的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E35-E36)。
为了制备安全墨E37-E40,将17wt-%的经处理的各薄片(P1b或P2b)和6wt-%的软磁性遮光材料独立地添加至77wt-%的各墨连接料V0和V4并且在室温下使用Dispermat(型号CV-3)以800-1000rpm分散5分钟,从而独立地获得20g的包含软磁性遮光材料的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E37-E40)。
墨的组成总结于下表12A中:
表12A.墨E31–E40的组成
a)Shandong Sparrow,氢氧化磷酸铜Cu2PO4(OH)(CAS-Nr.12158-74-6),80%的颗粒<10μm(激光衍射)
b)如WO 2017/129666 A1的[083]段中所述制备的芯-壳遮光磁性颗粒,其包括羰基铁磁芯、TiO2涂膜和Ag涂膜。粒径d50 1-12μm(激光衍射)
J2.由墨E31-E40制成的安全特征的制备和性能(表12B)
根据本发明的UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨(E31-E40)独立地使用90根线/cm丝网(230目)手动施加在一张信托纸(来自Louisenthal的BNP纸,100g/m2,14.5cm×17.5cm)上。
印刷图案的尺寸为6cm×10cm。在印刷步骤之后,将由UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨制成的安全特征独立地通过将所述特征以100m/分钟的速度暴露于在来自IST MetzGmbH的干燥器下的UV-Vis光(两个灯:铁掺杂的汞灯200W/cm2+汞灯200W/cm2)两次而固化。
由墨E31、E32、E35和E36制成的安全特征的VIS-IR反射光谱是用来自Datacolor的DC45在400nm~1100nm之间独立测量的。使用装置的内标测量100%反射率。在表12B中提供了在选定波长下的反射率值[%]。如表12B所示,由含有经处理的黄色颜料和IR-A吸收化合物的墨E35和E36获得的安全特征在400-600nm波长域中表现出的反射率值与由缺少IR吸收化合物的墨E31和E32获得的安全特征表现出的反射率值相当。在700-1100nm波长域中,由含有经处理的黄色颜料和IR-A吸收化合物的墨E35和E36获得的安全特征表现出的反射率显著低于由缺少所述IR吸收化合物的墨E31和E32获得的安全特征表现出的反射率,从而能够根据墨E35和E36所含的IR吸收化合物的IR吸收特性,对由墨E35和E36获得的安全特征进行鉴别。
表12B.由墨E31、E32、E35和E36制成的安全特征的在选定波长下的VIS-IR反射率值[%]
在以下波长的反射率[%] | E31 | E32 | E35 | E36 |
400nm | 29.6 | 30.3 | 26.7 | 22.3 |
500nm | 79.8 | 80.5 | 75.5 | 74.7 |
600nm | 82.2 | 84.4 | 79.1 | 76.8 |
700nm | 82.1 | 85.0 | 65.1 | 63.0 |
800nm | 83.5 | 86.4 | 49.7 | 47.6 |
900nm | 82.9 | 85.5 | 40.9 | 39.2 |
1000nm | 79.7 | 82.2 | 37.7 | 36.0 |
1100nm | 79.8 | 82.9 | 36.5 | 34.7 |
使用振动样品磁力计(Lake Shore Cryotronics Inc.,575McCorkle Blvd,Westerville,OH 43082,USA,7400系列)测量由墨E31-E34(缺少软磁性遮光颜料)和E37-E40(包含软磁性遮光颜料)获得的安全特征各自表现出的磁矩(以emu计)与所施加的磁场(以Oe计)的函数。通过向由安全特征压印的表面样品施加0~10’000Oe之间变化的磁场并且在10’000Oe处读取饱和磁化值来进行测量。如所预期的,由缺少软磁性遮光材料的墨E31-E34获得的安全特征没有表现出磁信号。由含有软磁性遮光材料的墨E37-E40获得的安全特征表现出磁信号特征,从而能够根据墨E37-E40所含的软磁性遮光材料的磁性特性,对所述的安全特征进行鉴别。墨E37-E40显示出与用于生产可由纸币接受机鉴别的安全特征的墨的磁性相似的磁性。
将上述安全特征的光学性能视觉地和使用如项目A3-a和A3-b下所述的测角仪来确定。IR吸收化合物和软磁性遮光材料两者都完全隐藏在墨层内,并且裸眼无法察觉。由含有经处理的黄色颜料的墨E31-E32获得的安全特征表现出的光学性能优于由含有经处理的黄色颜料和IR-A吸收化合物的墨E35和E36获得的安全特征表现出的光学性能。然而,虽然IR吸收化合物改变了光学性能,但由墨E35-E36获得的安全特征的光学性能对于其用作反射性安全特征是可接受的。由含有经处理的黄色颜料和软磁性遮光材料或者经处理的Chroma 蓝至红颜料和软磁性遮光材料的墨E37-E40获得的安全特征的光学性能与对应的由缺少软磁性遮光材料的墨E31-E34获得的安全特征表现出的光学性能相当。
Claims (15)
1.一种UV-Vis辐射固化性安全墨,其包括:
i)约75wt-%~约99wt-%的墨连接料,所述墨连接料在25℃下的粘度在约200~约2000mPas之间且包含:
a)a1)45wt-%~约75wt-%的一种以上的脂环族环氧化物和a2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂,所述阳离子光引发剂为盐,优选选自由选自由氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组组成的组,或
b)b1)45wt-%~约75wt-%的混合物,所述混合物包括一种以上的脂环族环氧化物和一种以上的自由基固化性化合物,所述自由基固化性化合物选自由三(甲基)丙烯酸酯类、四(甲基)丙烯酸酯类及其混合物组成的组,和b2)约2wt-%~约15wt-%的一种以上的阳离子光引发剂和一种以上的自由基光引发剂的混合物,所述阳离子光引发剂为盐,优选选自由选自由氧盐、碘盐、锍盐及其混合物组成的组组成的组,所述自由基光引发剂优选选自由羟基酮类、烷氧基酮类、苯乙酮类、二苯甲酮类、酮基砜类、苄基缩酮类、苯偶姻醚类、氧化膦类、苯基乙醛酸酯类、噻吨酮类、及其混合物组成的组,更优选选自由氧化膦类、噻吨酮类、α-羟基酮类、及其混合物组成的组,
c)所述墨连接料任选地以小于约20wt-%的量包含一种以上的乙烯基醚类,或以小于或等于约30wt-%的量包含一种以上的氧杂环丁烷类,或以小于或等于约15wt-%的量包含一种以上的乙烯基醚类和一种以上的氧杂环丁烷类的组合,
a)、b)和c)的重量百分比基于所述墨连接料的总重量;和
ii)约1~约25wt-%的包括薄片状非金属或金属基质的颜料,其中所述非金属或金属基质包括独立地由一种以上的金属氧化物、一种以上的金属氧化物水合物、一种以上的低价金属氧化物、或这些材料的混合物制成的一层以上的至少部分涂布的层,并且包括面对环境、与所述一层以上的至少部分涂布的层的顶层直接接触且由一种以上的选自全氟聚醚的表面改性剂制成的至少部分表面处理的层,所述全氟聚醚用一个以上的含磷(P)基团或一个以上的含硅(Si)基团官能化,
i)和ii)的重量百分比基于UV-Vis辐射固化性安全墨的总重量。
2.根据权利要求1所述的UV-Vis辐射固化性安全墨,其为UV-Vis辐射固化性丝网印刷安全墨。
3.根据权利要求1或2所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述墨连接料进一步c)以小于约20wt-%的量包含一种以上的乙烯基醚类,或以小于或等于约30wt-%的量包含一种以上的氧杂环丁烷类,或包含一种以上的乙烯基醚类和一种以上的氧杂环丁烷类的组合,其中所述组合以小于或等于约15wt-%的量存在,a)、b)和c)的重量百分比基于所述墨连接料的总重量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述墨连接料进一步包括一种以上的多羟基化合物,优选一种以上的包括多于两个羟基的多羟基化合物,其中所述一种以上的多羟基化合物以小于或等于约25wt-%的量存在,重量百分比基于所述墨连接料的总重量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述墨连接料包括45~约75wt-%的混合物,所述混合物包括一种以上的脂环族环氧化物和一种以上的自由基固化性化合物,所述自由基固化性化合物选自由三(甲基)丙烯酸酯类、四(甲基)丙烯酸酯类及其混合物组成的组,其中所述一种以上的自由基固化性化合物以小于或等于35wt-%、优选小于或等于30wt-%的量存在,重量百分比基于所述墨连接料的总重量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述颜料包括薄片状金属基质,所述薄片状金属基质由包含一层以上的金属层的多层体、优选具有法布里-珀罗吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体结构的薄膜干涉多层体组成,其中所述颜料包括独立地由一种以上的金属氧化物制成的一层以上的至少部分涂膜。
7.根据权利要求6所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述墨连接料进一步包括一种以上的选自由磁性材料组成的组的机器可读材料。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述颜料包括由一种以上的选自由天然云母、合成云母和玻璃组成的组的材料制成的薄片状非金属基质。
9.根据权利要求8所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述非金属基质包括独立地由一种以上的金属氧化物制成的一层以上的至少部分涂膜。
10.根据权利要求8或9所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述墨连接料进一步包括一种以上的选自由磁性材料和红外吸收材料组成的组的机器可读材料。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨,其中所述全氟聚醚用一个以上的含磷酸酯的基团或一个以上的含硅烷的基团官能化。
12.一种根据权利要求1至11中任一项所述的UV-Vis辐射阳离子固化性安全墨用于在安全文档或制品上制造一个以上的安全特征的用途。
13.一种安全特征,其由根据权利要求1至11中任一项所述的UV-Vis辐射固化性安全墨制成。
14.一种制品,其包括基材和通过权利要求1至11中任一项所述的UV-Vis辐射固化性丝网印刷墨的UV-Vis辐射固化而获得的辐射固化涂膜,优选基材选自由纸或其它纤维材料、含纸的材料、玻璃、金属、陶瓷、塑料和聚合物、金属化的塑料或聚合物、复合材料及其两种以上的混合物或组合组成的组。
15.一种根据权利要求14所述的制品的制造方法,其包括以下步骤:
a.通过选自由轮转凹版印刷方法、柔性版印刷方法和丝网印刷方法组成的组的印刷方法、优选通过丝网印刷方法,在基材上印刷根据权利要求1至11中任一项所述的UV-Vis辐射固化性安全墨,和
b.优选使用一种以上的选自由汞灯、UV-LED灯及其序列组成的组的光源、使所述UV-Vis辐射固化性安全墨固化,从而形成一个以上的安全特征。
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