DE10155864A1 - Fluoreszenztinte auf wässeriger Basis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluoreszenztinte auf wässriger Basis, zum Schreiben, Malen, Drucken oder Markieren, bestehend aus Farbmitteln, Feuchthaltemitteln und Zusatzstoffen, sowie Wasser als Lösungsmittel, wobei das Farbmittel Fluoreszenzpigmente und als Farbstoff Hydroxypyrentrisulfonsäure enthält. DOLLAR A Die Fluoreszenzpigmente sind hierbei insbesondere aus Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid Copolymeren mit Solventfarbstoffen aufgebaut.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Fluoreszenztinte auf wässeriger Basis, zum Überstreichen, Markieren oder Hervorheben von Beschriftungen oder sonstigen Darstellungen. Die Tinte enthält als Farbmittel mindestens ein Pigment und Hydroxypyrentrisulfonsäure, ggf. auch weitere Zusatzstoffe, die eine gute Offenlagerfähigkeit, eine gute Transparenz, sowie Licht- und Lagerbeständigkeit gewährleisten.
• Außerdem enthält die Tinte ein Tensid und/oder Emulgator sowie mindestens eine basische Substanz.
• Derzeit sind zwei grundsätzlich verschiedene Arten von Fluoreszenztinten bekannt. Der historisch älteste Typ ist auf Basis der Hydroxypyrentrisulfonsäure aufgebaut und seit 25 Jahren in Textmarkierern weit verbreitet.
• Dieser Farbstoff fluoresziert, wenn die Tinte einen im alkalischen Bereich liegenden pH-Wert aufweist.
• Die zweite Art von Fluoreszenztinten gehen von Leuchtpigmenten aus. Die Herstellung solcher fluoreszierender wässeriger Pigmentpräparationen wird in JP-P/OS 61-268 773 und in EP 344 379 A2 beschrieben. Diese pigmentierten Fluoreszenztinten werden durch Emulsionspolymerisation einer Monomerenmischung aus Acrylnitril, (Metha-)acrylsäure(ester) und Styrol gebildet und entweder gleich bei der Polymerisation oder aber nachträglich mit Farbstoffen eingefärbt. Durch die Wechselwirkung mit den Polymerteilchen verstärkt sich die Fluoreszenz der Farbstoffe ganz wesentlich, oder wird teilweise dadurch erst erzeugt.
• Für die Verwendung in handelsüblichen Markiergeräten ist des weiteren erforderlich, daß der Teilchendurchmesser der Dispersionsteilchen kleiner als 0,5 micron liegt.
• Auch die Europäische Patentanmeldung EP 540 757 A1 und EP 374 668 A2 beschreiben solche pigmentierten Leuchttinten.
• Allen Tinten gemeinsam ist die zusätzliche Verwendung von organischen Feuchthaltemitteln wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Sorbitol, Glycerin oder sonstigen mehrwertigen Alkoholen beziehungsweise Glycolen oder Zuckerartigen Stoffenund sowie die Verwendung von mindestens einem Emulgator oder Tensid.
• Der Hauptvorteil von Farbstofftinten auf Hydroxypyrentrisulfonsäure Basis gegenüber den pigmentierten Tinten ist deren hohe Farbstärke und Spontanfluoreszenz. Nachteilig ist, daß die Anfangsfluoreszenz sehr schnell nach lässt.
• Ein noch gravierenderer Nachteil ist das an der Luft unter Lichteinwirkung allmähliche Braun werden der Markierungen. Dies sieht nicht nur unschön aus, sondern verschlechtert auch die Kopierfähigkeit des markierten Dokuments. Ferner sind diese Art von Tinten nicht in sogenannten Free-Ink Geräten mit transparentem Tank einsetzbar, weil durch die Lichteinwirkung eine Zerstörung der Tinte eintritt. Die Sichtbarkeit der Tinte ist aber gerade ein wesentlicher Vorteil der Free-Ink Geräte.
• Die zweite Gruppe von Leuchttinten, die pigmentierten Tinten sind dagegen sehr Lichtbeständig und eignen sich daher sowohl ihr Free-Ink Geräte, als auch für jegliche Markierungen die längere Zeit dem Licht ausgesetzt sind. Nachteilig bei dieser Gruppe von Tinten ist jedoch die im Vergleich zur ersten Gruppe geringere Anfangsleuchtkraft.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Vorteile der beiden bekannten Tintenarten so zu kombinieren, daß die jeweiligen Vorteile der einzelnen Gruppe zum tragen kommen und die jeweiligen Nachteile möglichst weitgehend zu minimieren.
• Die naheliegende Vorstellung, einfach beide Tintenarten zu mischen, geht aus dem einfache Grunde nicht, weil die Farbstofftinten nur im alkalischen Milieu leuchten, während die beschriebenen pigmentierten Tinten nur im sauren Bereich stabil sind.
• Eine weitere Grundvoraussetzung ist, daß die einzelnen Komponenten der Tinte keine Fluoreszenzlöschung bewirken. Die Hydroxypyrentrisulfonsäure ist in dieser Hinsicht wenig empfindlich, sofern der pH-Wert genügend alkalisch eingestellt ist. Die Gelbkomponente der Pigmentteilchen ist dagegen in vielfacher Hinsicht äußerst labil.
• Temperaturen von über 40°C bewirken selbst bei optimaler pH-Einstellung ein allmähliches Braun werden. Bei neutralem oder alkalischem pH-Wert erfolgt das Braun werden der ursprünglich gelben Pigmenttinte bereits bei Raumtemperatur. Analog sind auch andere Farben mit Gelbanteil wie Grün und Orange betroffen.
• Prinzipiell sind für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe zwei verschiedene Wege denkbar.
• Erstens die Farbstofftinten so zu modifizieren, daß sie im sauren pH-Bereich funktionieren (1), oder zweitens die Pigmenttinte so zu modifizieren, daß sie im alkalischen Bereich stabil ist (2).
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Beschreibung einer Lösung nach (2). Die überwiegend für Leuchtmarkierer verwendeten Pigmentpräparationen enthalten Acrylat- Polymere und Basic Yellow 40 als Gelbkomponente. Es hat sich gezeigt, daß diese Verbindungen insgesamt in Kombination mit Hydroxypyrentrisulfonsäure nicht geeignet sind. Als bedingt geeignet nach Anspruch 1 haben sich Leuchtpigmente auf Polyester- oder Formaldehydharz Basis (Beispiel Saturn Yellow SPL 17N von Firma Radiant). Diese Pigmentgruppe erfüllt bereits wesentliche Merkmale der Aufgabenstellung. Dazu gehört, daß durch die Mischung eine stärkere Fluoreszenz erreicht werden kann, als durch die Einzelkomponenten. Aufgrund der Teilchengrößen Verteilung und des spezifischen Gewichtes dieser Pigmente sind sie aber noch nicht universell in allen Textmarkern einsetzbar. Insbesondere in Markern mit gesinterten Spitzen kommt es dabei noch zu Tintenfluß Problemen. Auch die Lagerfähigkeit ist wegen Hydrolysereaktionen noch begrenzt. Als optimal gemäß vorliegender Erfindungsaufgabe hat sich eine Pigmentbasis auf Grundlage von Vinylchlorid bzw. Vinylidenchlorid Copolymeren herausgestellt. Beispiele hierfür sind Chemoflexgelb F oder Chemoflexgrün F von ChemColors oder aber nach bekannter Methode selbst eingefärbte Dispersionen mit vergleichbarer Basis wie z. B. XPR- 1367-D-01452-096 von Dow Chemicals. Letzteres enthält neben Vinylidenchlorid noch Acrylnitril und eignet sich daher etwas besser im Rotbereich. Bei Chemoflexgelb F sind 99.9 % der Teilchen kleiner als 400 nm. Erfahrungsgemäß kommt es erst bei Teilchengrößen von über 500 nm zu Beeinträchtigungen des Tintenflusses.
• Durch die Möglichkeit die Farbstoff und Pigmenttinte gemäß Anspruch eins in fast beliebigem Verhältnis zu mischen, können nach belieben die einen oder anderen Eigenschaften in den Vordergrund gestellt werden. Soll jedoch die Spontanfluoreszenz gegenüber der Lichtbeständigkeit Vorrang erhalten und somit ein hoher Hydroxypyrentrisulfonsäure Gehalt Verwendung finden, ist neben der richtigen Auswahl der Pigmente, eine zusätzliche Lichtstabilisierung des Farbstoffes sinnvoll. Stabilisieren läßt sich die Hydroxypyrentrisulfonsäure in beschriebener Formulierung besonders durch EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) sehr effektiv.
• Wird andererseits ein hoher Pigment Anteil gewählt, sind Filmhilfsmittel wie PVP, Sorbitol oder andere Zuckeralkohole zuzusetzen, damit der Abstrich genügend transparent wird. Rahmenbeispiel 1-50% Fluoreszenzpigment
  Wasser
  0,1-3% Hydroxypyrentrisulfonsäure
  0,1-5% Base (z. B. Natriumcarbonat)
  0-10% EDTA
  0-25% Filmhilfsmittel (z. B. Sorbit, PVP)
  0-5% Zusatzstoffe (Glycole, Konservierungsmittel, Reduktionsmittel)

Claims (6)

1. Fluoreszenztinte auf wässriger Basis, zum Schreiben, Malen, Drucken oder Markieren, bestehend aus Farbmitteln, Feuchthaltemitteln und Zusatzstoffen, sowie Wasser als Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbmittel sowohl ein Fluoreszenzpigment als auch Hydroxypyrentrisulfonsäure als Farbstoff enthält. Der pH-Wert der Tinte liegt im alkalischen Bereich.

2. Tinte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenzpigmente aus Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid Copolymere und Solventfarbstoffen bestehen.

3. Tinte nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Fluoreszenzpigment als weiteres Monomer Acrylnitril enthält.

4. Tinte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbpigmente aus Kunstoffdispersion und Solvent Farbstoffen, wie Solvent yellow 160/1 erst innerhalb der Tintenmischung gebildet werden.

5. Tinte nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte Ethylendiamin-tetraesigsäure enthält.

6. Tinte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte Feuchthaltemittel wie Glycerin, Glykole oder Sorbitol sowie Tenside, Emulgatoren Konservierungsmittel, Reduktionsmittel sowie sonstige Zusätze enthält.