DE102014200455A1

DE102014200455A1 - Photochrome Phasenwechel-Druckfarbenzusammensetzungen

Info

Publication number: DE102014200455A1
Application number: DE102014200455.1A
Authority: DE
Inventors: Gabriel Iftime; Daryl W. Vanbesien; Stephan V. Drappel; Jennifer L. Belelie; Naveen Chopra; Adela Goredema
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-07-17
Also published as: US20140198167A1; CA2838598C; JP6157371B2; CN103965691B; US9109131B2; JP2014136803A; CA2838598A1; CN103965691A

Abstract

Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, die eine amorphe Komponente, eine kristalline Komponente, ein photochromes Material und optional einen Farbstoff umfasst, die sich für den Tintenstrahldruck eignet, einschließlich Drucken auf beschichtete Papiersubstrate. Die neue Phasenwechsel-Druckfarbenformulierung ermöglicht, dass die Druckfarbe bei Exposition gegenüber UV-Licht umkehrbar und mehrmals die Farbe wechselt, wodurch eine Druckfarbe bereitgestellt wird, die sich zur Verwendung bei Sicherheitsanwendungen eignet.

Description

Die vorliegenden Ausführungsformen beziehen sich auf Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie bei Raumtemperatur fest und bei einer erhöhten Temperatur geschmolzen sind, bei der die geschmolzene Druckfarbe auf ein Substrat aufgetragen wird. Die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen können für den Tintenstrahldruck verwendet werden und liefern auf diversen Substraten, darunter beschichtete Substrate, die im Allgemeinen schwer zu bedrucken sind, robuste Bildqualität. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung mit photochromen Zusatzstoffen bereit, die eine robuste Druckfarbe zur Verwendung bei Sicherheitsanwendungen bereitstellen. Die vorliegenden Phasenwechsel-Druckfarben umfassen eine amorphe Komponente, ein kristallines Material, einen oder mehrere photochrome Zusatzstoffe und optional einen Farbstoff sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
Tintenstrahldruckverfahren können Druckfarben verwenden, die bei Raumtemperatur fest und bei erhöhten Temperaturen flüssig sind.
Im Allgemeinen sind Phasenwechsel-Druckfarben (manchmal auch als "feste Druckfarben" oder "Hot-Melt-Druckfarben" bezeichnet) bei Umgebungstemperatur in der festen Phase, liegen aber bei der erhöhten Betriebstemperatur einer Tintenstrahldruckvorrichtung in der flüssigen Phase vor. Bei der Strahlausstoßtemperatur werden Tropfen flüssiger Druckfarbe aus der Druckvorrichtung ausgestoßen und wenn die Druckfarbentropfen die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums direkt oder über ein erhitztes Zwischentransferband oder eine erhitzte Zwischentransfertrommel berühren, diese sich schnell verfestigen, um ein vorab festgelegtes Muster verfestigter Druckfarbentropfen zu bilden.
Phasenwechsel-Druckfarben für den Farbdruck umfassen für gewöhnlich eine Phasenwechsel-Druckfarbenträgerzusammensetzung, die mit einem mit Phasenwechsel-Druckfarbe kompatiblen Farbstoff kombiniert ist. Bei einer spezifischen Ausführungsform kann eine Reihe von farbigen Phasenwechsel-Druckfarben durch Kombinieren von Druckfarbenträgerzusammensetzungen mit kompatiblen subtraktiven Grundfarbstoffen gebildet werden. Die subtraktiven farbigen Phasenwechsel-Grunddruckfarben können vier Komponentenfärbemittel oder -pigmente umfassen, nämlich Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, auch wenn die Druckfarben nicht auf diese vier Farben beschränkt sind. Diese subtraktiven farbigen Grunddruckfarben können gebildet werden, indem ein einzelnes Färbemittel oder Pigment oder eine Mischung von Färbemitteln oder Pigmenten verwendet wird. Beispielsweise kann Magenta unter Verwendung einer Mischung von roten Solvensfärbemitteln erhalten werden oder zusammengesetztes Schwarz kann durch Vermischen diverser Färbemittel erhalten werden. Verwendete subtraktive Primärfarbstoffe können Färbemittel aus der Klasse von Solvensfärbemitteln, Dispersionsfärbemitteln, modifizierten sauren und Direktfärbemitteln und alkalischen Färbemitteln gemäß Color Index (C.I.) umfassen. Die Farbstoffe können auch Pigmente umfassen.
Phasenwechsel-Druckfarben sind für Tintenstrahldrucker wünschenswert, da sie während des Transports, der Langzeitlagerung und dergleichen bei Raumtemperatur in der festen Phase bleiben. Darüber hinaus werden die Probleme in Zusammenhang mit dem Verstopfen von Düsen infolge von Druckfarbenverdampfung bei flüssigen Tintenstrahldruckfarben größtenteils umgangen, wodurch die Zuverlässigkeit des Tintenstrahldrucks verbessert wird. Darüber hinaus verfestigen sich die Tropfen bei Phasenwechsel-Tintenstrahldruckern, bei denen die Druckfarbentropfen direkt auf das finale Aufzeichnungsmedium (z. B. Papier, Transparenzmaterial und dergleichen) aufgetragen werden, bei Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium sofort, so dass das Wandern von Druckfarbe entlang des Druckmediums verhindert und die Punktqualität verbessert wird.
Auch wenn die oben genannte Phasenwechsel-Druckfarbentechnologie in Bezug auf das Produzieren von lebhaften Bildern und das Bereitstellen von Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Strahlverwendung und Substratbreite auf porösen Papieren erfolgreich ist, besteht weiterhin ein Bedarf an weiteren Mitteln für den robusten Druck für Sicherheitsanwendungen auf diversen Substraten, darunter beschichtete Papiersubstrate. An sich besteht ein Bedarf an der Bereitstellung neuer Zusammensetzungen für Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen und Sicherheitsdrucktechnologien, um Kunden auf allen Substraten eine ausgezeichnete Bildqualität zu bieten.
Gemäß hier veranschaulichten Ausführungsformen wird eine Phasenwechsel-Druckfarbe bereitgestellt, die umfasst: eine kristalline Komponente mit einer Viskosität von weniger als 12 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur; eine amorphe Komponente mit einer Viskosität von weniger als 100 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur; ein photochromes Material und einen optionalen Farbstoff.
Bei weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bestätigen der Authentizität eines Elements bereitgestellt, das umfasst: Bereitstellen einer Phasenwechsel-Druckfarbe zur Verwendung in einer Tintenstrahldruckvorrichtung, die umfasst: eine kristalline Komponente mit einer Viskosität von weniger als ungefähr 12 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur, eine amorphe Komponente mit einer Viskosität von weniger als 100 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur, ein photochromes Material und einen optionalen Farbstoff; Verwenden der Phasenwechsel-Druckfarbe in einer Tintenstrahldruckvorrichtung, um Text oder ein Bild auf einem Element zu bilden; Exponieren des gebildeten Textes oder Bildes auf dem Element gegenüber ultraviolettem Licht; und Bestätigen eines Farbwechsels des gebildeten Textes oder Bildes bei Exposition gegenüber dem ultravioletten Licht, wobei der Farbwechsel die Authentizität des Elements bestätigt.
1 ist ein Graph, der die Viskosität versus Frequenz der Druckfarbe von Beispiel 1 zeigt;
2. ist ein Graph, der die Viskosität versus Temperatur der Druckfarbe von Beispiel 1 zeigt; und
3 zeigt einen Klären-Schreiben-Löschen-Zyklus, der mit den Druckfarben der vorliegenden Ausführungsformen durchgeführt wurde.
Die Phasenwechsel-Druckfarbentechnologie erweitert die Druckfähigkeiten und den Kundenstamm in vielen Märkten und die Diversität der Druckanwendungen wird durch wirksame Integration von Druckkopftechnologie, Druckverfahren und Druckfarbenmaterialien erleichtert werden. Die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Raumtemperatur (z. B. 20 bis 27 °C) fest sind und bei einer erhöhten Temperatur, in der die geschmolzene Druckfarbe auf ein Substrat aufgetragen wird, geschmolzen sind. Auch wenn derzeitige Druckfarbenoptionen bei porösen Papiersubstraten erfolgreich sind, wie oben erörtert, sind diese Optionen bei beschichteten Papiersubstraten nicht immer zufriedenstellend. Somit stellen die vorliegenden Ausführungsformen eine Phasenwechsel-Druckfarbe bereit, die robuste Bildqualität auf beschichteten und unbeschichteten Substraten produzieren kann.
Es wurde entdeckt, dass das Verwenden einer Mischung aus kristallinen und amorphen Komponenten in Phasenwechsel-Druckfarbenformulierungen robuste Druckfarben und insbesondere Phasenwechsel-Druckfarben bereitstellt, die robuste Bilder auf unbeschichtetem und beschichtetem Papier liefern. Die Verwendung dieses Ansatzes ist jedoch aufgrund der bekannten Eigenschaften von kristallinen oder amorphen Materialien überraschend. In Bezug auf kristalline Materialien neigen kleine Moleküle dazu, zu kristallisieren, wenn sie sich verfestigen, und organische Feststoffe mit niedrigem Molekulargewichts sind im Allgemeinen Kristalle. Auch wenn kristalline Materialien im Allgemeinen härter und beständiger sind, sind solche Materialien auch viel spröder, so dass Gedrucktes, das unter Verwendung einer vorwiegend kristallinen Druckfarbenzusammensetzung hergestellt wird, ziemlich schadensanfällig ist. In Bezug auf amorphe Materialien werden amorphe Materialien mit hohem Molekulargewicht wie Polymere bei einer hohen Temperatur zwar zu viskosen und klebrigen Flüssigkeiten, zeigen bei hohen Temperaturen hingegen aber keine ausreichend geringe Viskosität. Folglich können die Polymere bei einer wünschenswerten Strahlausstoßtemperatur (≤ 140 °C) nicht aus den Druckkopfdüsen strahlausgestoßen werden. Bei den vorliegenden Ausführungsformen wird jedoch entdeckt, dass eine robuste Phasenwechsel-Druckfarbe durch eine Mischung aus kristallinen und amorphen Komponenten erhalten werden kann.
Die vorliegenden Ausführungsformen stellen einen neuen Typ Tintenstrahl-Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung bereit, die eine Mischung aus (1) kristallinen und (2) amorphen Komponenten umfasst, im Allgemeinen in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 60:40 bis ungefähr 95:5. Bei spezifischeren Ausführungsformen beläuft sich das Gewichtsverhältnis der kristallinen Komponente zur amorphen Komponente auf ungefähr 65:35 bis ungefähr 95:5 oder ungefähr 70:30 bis ungefähr 90:10. Bei einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis 70:30 für die kristallinen bzw. amorphen Komponenten. Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis 80:20 für die kristallinen bzw. amorphen Komponenten.
Die vorliegenden Ausführungsformen stellen darüber hinaus eine Phasenwechsel-Druckfarbenformulierung bereit, die für Sicherheitsanwendungen verwendet werden kann. Da die Druckfarben der vorliegenden Ausführungsformen eine ausgezeichnete Robustheit bereitstellen, bieten diese Druckfarben eine ideale Option für Verpackungsanwendungen. In der Verpackungsindustrie besteht ein wachsender Bedarf an Sicherheit, den die vorliegenden Druckfarben berücksichtigen. Die vorliegenden Druckfarben umfassen kristallin-amorphe Komponenten mit photochromen Zusatzstoffen. Die entstehende Druckfarbe kann unter normalem Umgebungslicht farblos sein, wird unter Betrachtung mit ultraviolettem (UV-)Licht jedoch färbig. Normales Umgebungslicht bezieht sich auf Licht, das für gewöhnlich für das Lesen von Druckmaterialien geeignet ist, z. B. Innenlicht. Mehr im Detail ist die Druckfarbe bei dieser Ausführungsform unter normalem Leselicht klar und farblos, wodurch eine Druckfarbe und Drucke bereitgestellt werden, die in normalem Leselicht im Wesentlichen farblos erscheint bzw. erscheinen, unter Betrachtung mit UV-Licht jedoch färbig wird bzw. werden. Der neu gebildete farbige Zustand ist für einen festgelegten Zeitraum nach Entfernung des anregenden UV-Lichts im Allgemeinen sichtbar. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Druckfarbe unter normalem Licht färbig, wechselt aber bei Aktivierung mit UV-Licht die Farbe. Mehr im Detail ist die Druckfarbe bei dieser Ausführungsform mit einem farbigen Pigment gefärbt und erscheint daher in normalem Licht in der Farbe des farbigen Pigments, bei Anregung mit UV-Licht zeigt sie jedoch eine Farbe, die eine Kombination zwischen der Permanentfarbe des farbigen Pigments und der neu gebildeten Farbe des photochromen Materials ist. Die neue Farbe kann gleich wie die Permanentfarbe des Pigments oder anders sein. Durch entsprechendes Ändern des Photochroms kann die neue Farbe für einen festgelegten Zeitraum stabil sein, z. B. für Sekunden bis Minuten bis Stunden. Der Ausgangszustand (farblos oder ursprüngliche Farbe) kann durch Exponieren gegenüber einem starken sichtbaren Licht oder durch Erhitzen rückgewonnen werden, je nach Typ des verwendeten photochromen Materials.
An sich können die vorliegenden Ausführungsformen bei Sicherheitsanwendungen verwendet werden, um Bilder, Text oder Codes für verschlüsselte Dokumente in Verbindung mit dem Nachweis einer Fälschung zu drucken. Beispielsweise kann die Druckfarbe der vorliegenden Ausführungsformen auf einer Verpackung oder einem Etikett eines Produkts verwendet werden. Die Fähigkeit der Druckfarbe, unter Betrachtung mit UV-Licht von einem farblosen Zustand in einen farbigen Zustand oder von einem farbigen Zustand in einen weiteren farbigen Zustand zu wechseln, kann die Authentizität belegen. Eine Fälschung würde unter UV-Licht keinen Farbwechsel zeigen.
Auch wenn photochrome Zusatzstoffe auf dem Gebiet bekannt sind, wurden diese Zusatzstoffe bislang nicht erfolgreich in eine robuste Druckfarbe für den Druck auf beschichtete Substrate integriert. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen eine neue Druckfarbenzusammensetzung bereit, die die photochromen Zusatzstoffe gemeinsam mit spezifischen kristallinen und amorphen Komponenten erhält, die zu einer Phasenwechsel-Druckfarbe mit verbesserter Robustheit und schneller Kristallisationsrate führen, die für diverse Sicherheitsanwendungen verwendet werden kann. Darüber hinaus erforderte die erfolgreiche Integration der photochromen Zusatzstoffe in die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen viel Forschung und viele Tests, um die richtigen Druckfarbenkomponenten und -verhältnisse für Kompatibilität, Vermischbarkeit und/oder Abbaubarkeit unter Betriebsbedingungen zu erzielen.
Jede Komponente verleiht den Phasenwechsel-Druckfarben spezifische Eigenschaften und die Mischung der Komponenten stellt Druckfarben bereit, die auf unbeschichteten und beschichteten Substraten ausgezeichnete Robustheit aufweisen.
Kristalline Komponente
Die kristalline Komponente in der Druckfarbenformulierung steuert den Phasenwechsel durch schnelle Kristallisation bei Kühlung. Die kristalline Komponente stellt auch die Struktur des finalen Druckfarbenfilms ein und bildet eine harte Druckfarbe, indem die Klebrigkeit der amorphen Komponente verringert wird. Die kristalline Komponente zeigt darüber hinaus Kristallisation sowie eine relative niedrige Viskosität (≤ 10¹ Centipoise (cPs) oder von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 cPs oder von ungefähr 1 bis ungefähr 10 cPs) bei ungefähr 140 °C und eine hohe Viskosität (> 10⁶ cPs) bei Raumtemperatur. Da die kristallinen Komponenten den Phasenwechsel der Druckfarben vorschreiben, ist eine schnelle Kristallisation erforderlich, um bei Bedarf eine weitere sofortige Druckverarbeitung (d. h. Verteilung, Duplex-Drucken usw.) zu ermöglichen und ein übermäßiges Durchscheinen auf unbeschichteten Substraten zu verhindern. Mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DDK) (10 °C/min von –50 auf 200 auf –50 °C) zeigten die wünschenswerten kristallinen Komponenten starke Kristallisations- und Schmelz-Peaks, und ΔT zwischen ihnen beläuft sich auf weniger als 55 °C. Der Schmelzpunkt muss unter 150 °C, dem oberen Grenzwert der Strahlausstoίtemperatur, oder vorzugsweise unter ungefähr 145 bis ungefähr 140 °C, liegen. Der Schmelzpunkt beläuft sich vorzugsweise auf über 65 °C, um eine Blockade und einen Drucktransfer beim Stehen bei Temperaturen von bis zu 65 °C oder mehr bevorzugt über ungefähr 66 °C oder über ungefähr 67 °C zu verhindern. Kristallin-amorphe Zusammensetzungen können eine Mischung einer geeigneten kristallinen Komponente und einer amorphen Komponente enthalten.
Die kristalline Komponente kann Amide, aromatische Ester, Ester einer aliphatischen linearen Disäure, Urethane, Sulfone oder Mischungen davon umfassen. Spezifische Beispiele für geeignete kristalline Materialien sind in Tabelle 1 veranschaulicht. Tabelle 1
*Die Proben wurden auf einem Q1000 Differential Scanning Calorimeter (TA Instruments) bei einer Rate von 10 °C/min von –50 °C auf 200 °C auf –50°C gemessen; Mittelpunktwerte sind angeführt.
** Die Proben wurden auf einem Rheometrics RFS3 dehnungsgeregelten Rheometer (TA Instruments), der mit einer Peltier-Heizplatte versehen war, und mithilfe eines 25-mm-Parallelplatten-Geometriewerkzeugs gemessen. Beim Verfahren erfolgte ein Temperatur-Sweep von hohen zu niedrigen Temperaturen in Temperaturschritten von ungefähr 5 °C mit einer Einweichzeit (Äquilibrierungszeit) von 120 Sekunden zwischen jeder Temperatur und bei einer konstanten Frequenz von 1 Hz.
Amorphe Komponente
Die amorphen Komponenten können Klebrigkeit bereitstellen und der gedruckten Druckfarbe Robustheit verleihen. Bei den vorliegenden Ausführungsformen weisen die wünschenswerten amorphen Materialien eine relativ geringe Viskosität (< 10² cPs oder ungefähr 1 bis ungefähr 100 cPs oder ungefähr 5 bis ungefähr 95 cPs) bei ungefähr 140 °C auf, aber eine sehr hohe Viskosität (>10⁶ cPs) bei Raumtemperatur. Die niedrige Viskosität bei 140 °C bietet einen hohen Formulierungsspielraum, während die hohe Viskosität bei Raumtemperatur dem gedruckten Bild Robustheit verleiht. Die amorphen Materialien weisen Tg (Glasübergangstemperaturen) auf, zeigen in der DDK aber keine Kristallisations- und Schmelz-Peaks (10 °C/min von –50 °C auf 200 °C auf –50 °C). Die Tg-Werte belaufen sich für gewöhnlich auf ungefähr 10 °C bis ungefähr 50 °C oder auf ungefähr 10 °C bis ungefähr 40 °C oder auf ungefähr 10 °C bis ungefähr 35 °C, um den Druckfarben die gewünschte Belastbarkeit und Flexibilität zu verleihen. Die ausgewählten amorphen Materialien haben niedrige Molekulargewichte, z. B. weniger als 1000 g/mol oder von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 g/mol oder von ungefähr 200 bis ungefähr 1000 g/mol oder von ungefähr 300 bis ungefähr 1000 g/mol. Amorphe Materialien mit höherem Molekulargewicht, z. B. Polymere, werden bei hohen Temperaturen zwar zu viskosen und klebrigen Flüssigkeiten, aber haben Viskositäten, die zu hoch sind, um mit piezoelektrischen Druckköpfen bei wünschenswerten Temperaturen strahlausstoßbar zu sein.
Die amorphe Verbindung umfasst Ester von Weinsäure und Zitronensäure, amorphe Urethane und amorphe Amide oder Mischungen davon. Spezifische Beispiele für geeignete amorphe Materialien sind in Tabelle 2 veranschaulicht. Tabelle 2
*Die Proben wurden auf einem Q1000 Differential Scanning Calorimeter (TA Instruments) bei einer Rate von 10 °C/min von –50 °C auf 200 °C auf –50°C gemessen; Mittelpunktwerte sind angeführt.
** Die Proben wurden auf einem Rheometrics RFS3 dehnungsgeregelten Rheometer (TA Instruments), der mit einer Peltier-Heizplatte versehen war, und mithilfe eines 25-mm-Parallelplatten-Geometriewerkzeugs gemessen. Beim Verfahren erfolgte ein Temperatur-Sweep von hohen zu niedrigen Temperaturen in Temperaturschritten von ungefähr 5 °C mit einer Einweichzeit (Äquilibrierungszeit) von 120 Sekunden zwischen jeder Temperatur und bei einer konstanten Frequenz von 1 Hz.
Photochromes Material
Geeignete photochrome Materialien umfassen Materialien, die die Farbe bei Exposition gegenüber UV-Licht umkehrbar wechseln können. Der Ausgangszustand kann entweder durch Exponieren gegenüber starkem sichtbarem Licht oder durch Erhitzen wiederhergestellt werden (je nach ausgewähltem photochromem Material). Es gibt eine große Vielzahl an photochromen Materialien, die eine Feineinstellung der Eigenschaften der Druckfarbe und des Gedruckten erleichtern: diverse Farben, diverse Farbenlebensdauern und diverse Modi der Wiederherstellung des Ursprungsbildes, z. B. Hitze mit einer Temperatur von ungefähr 40 °C bis ungefähr 120 °C oder von ungefähr 40 °C bis ungefähr 100 °C oder von ungefähr 50 °C bis ungefähr 100 °C oder sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm bis ungefähr 800 nm. Kundenspezifische photochrome wechselbare Farbe kann durch Mischen diverser photochromer Komponenten gebildet werden. Durch dieses Merkmal wird es noch schwieriger, ein gedrucktes Etikett oder eine gedruckte Verpackung zu duplizieren, da der Fälscher die exakte Farbe treffen muss.
Spezifische Beispiele für geeignete photochrome Materialien umfassen:
Die photochromen Materialien sind in der Phasenwechsel-Druckfarbe in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 200 Gew.-% oder von ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gew.-% oder von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Phasenwechsel-Druckfarbe vorhanden. Das Vorhandensein des photochromen Materials beeinflusst die Strahlausstoßeigenschaften und insbesondere die Viskosität der Druckfarbe bei Strahlausstoßtemperatur im Allgemeinen nicht. Das photochrome Material ist so gewählt, dass eine hohe Absorbanz des anregenden UV-Lichts erhalten wird, das für eine Authentifizierung verwendet wird. Für gewöhnlich liegt die für die photochrome Farbänderungsaktivierung verwendete Wellenlänge im Bereich von ungefähr 250 nm bis ungefähr 400 nm. Ein Beispiel für eine geeignete Aktivierungswellenlänge ist 365 nm, die z. B. für Vorrichtungen weitestgehend verfügbar ist, die für das Prüfen der Authentizität von Banknoten verwendet werden. Eine wichtige Anforderung in Bezug auf die fluoreszierenden und Druckfarbenmaterialien besteht darin, dass die Druckmaterialien bei der Aktivierungswellenlänge eine niedrige Absorption aufweisen müssen, die photochromen Materialien hingegen müssen eine hohe Absorbanz aufweisen. Wenn sowohl die photochromen Materialien als auch die Druckfarbenmaterialien bei der Aktivierungswellenlänge eine hohe Absorbanz aufweisen, wird ein großer Teil des einfallenden UV-Lichts von den Druckfarbenmaterialien und nicht von dem photochromen Materialien absorbiert. Aus diesem Grund führt dies zu einer Verringerung oder sogar Aufhebung der UV-induzierten Farbwechselreaktion der Druckfarbe. Ein veranschaulichendes Beispiel: wenn die Aktivierungswellenlänge 365 nm beträgt, sollten die photochromen Materialien bei dieser Wellenlänge eine hohe Absorbanz haben und die Druckfarbenmaterialien (einschließlich permanent gefärbter Färbemittel oder Pigmente) sollten bei der gleichen Wellenlänge eine im Vergleich zu den photochromen Materialien niedrigere Absorbanz aufweisen. Dies ist erforderlich, um die Nachweisantwort bei Aktivierung mittels UV-Licht zu maximieren. Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen der Absorbanz der photochromen Verbindung und der restlichen Komponenten der Druckfarbe bei der Aktivierungswellenlänge höher als 1,00 Mal ist.
Die photochrome Druckfarbe der vorliegenden Ausführungsformen eignet sich für den Hochgeschwindigkeitsdruck, für gewöhnlich 200 ppm oder mehr. Die Druckfarbe muss sich in der Druckgeschwindigkeit vollständig verfestigt haben, bevor das nächste Papier darauf platziert wird, um ein Aufeinanderkleben nachfolgender Drucke zu vermeiden. Eine wesentliche Anforderung für die Auswahl der photochromen Färbemittel besteht darin, dass deren Zugabe die Kristallisationsrate der Druckfarbe nicht signifikant verlangsamen sollte. Wünschenswert sind photochrome Färbemittel, die zu photochromen Druckfarben mit einer Kristallisationsrate führern, die um nicht mehr als das 1,5Fache (oder 2/3) langsamer als die Druckfarbe ohne den photochromen Zusatzstoff ist. Es geht darum, dass die bisherige Literatur zeigte, dass die Zugabe eines Zusatzstoffes organischen Materials, insbesondere organischer Färbemittel, zu kristallin-amorphen Druckfarben die Kristallisationsrate der Druckfarbe verringert. Aus diesem Grund ist die Wahl der photochromen Färbemittel mit minimaler Auswirkung auf die Kristallisationsrate der Druckfarbe von größter Wichtigkeit.
Bei Ausführungsformen bleibt das photochrome Material nach Exposition gegenüber UV-Licht für einen Zeitraum von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 1 Woche oder von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 1 Tag oder von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 1 Stunde im geänderten Zustand.
Druckfarbenträger
Bei Ausführungsformen können die Druckfarbenträger für die Phasenwechsel-Druckfarben Schmelzpunkte von ungefähr 65 °C bis ungefähr 150 °C, z. B. von ungefähr 70 °C bis ungefähr 140 °C, von ungefähr 75 °C bis ungefähr 135 °C, von ungefähr 80 °C bis ungefähr 130 °C oder von ungefähr 85 °C bis ungefähr 125 °C aufweisen, wie z. B. mittels dynamischer Differenzkalorimetrie bei einer Rate von 10 °C/min bestimmt. Bei Ausführungsformen weist die entstehende Druckfarbe einen Schmelzpunkt von ungefähr 65 °C bis ungefähr 140 °C oder von ungefähr 65 °C bis ungefähr 135 °C oder von ungefähr 70 °C bis ungefähr 130 °C auf. Bei Ausführungsformen weist die entstehende Druckfarbe einen Kristallisationspunkt von ungefähr 65 °C bis ungefähr 130 °C oder von ungefähr 66 °C bis ungefähr 125 °C oder von ungefähr 66 °C bis ungefähr 120 °C auf. Bei weiteren Ausführungsformen weist die entstehende Druckfarbe eine Viskosität von ungefähr 1 bis ungefähr 15 cPs oder von ungefähr 2 bis ungefähr 14 cPs oder von ungefähr 3 bis ungefähr 13 cPs bei ungefähr 140 °C auf. Bei Raumtemperatur hat die entstehende Druckfarbe eine Viskosität von ungefähr ≥ 10⁶ cPs.
Zusatzstoffe
Die Druckfarbe von Ausführungsformen kann außerdem herkömmliche Zusatzstoffe enthalten, um sich die bekannte Funktionalität zu Nutze zu machen, die mit solchen herkömmlichen Zusatzstoffen assoziiert ist. Solche Zusatzstoffe können beispielsweise zumindest ein/en Antioxidationsmittel, Entschäumer, Gleit- und Verlaufsmittel, Klärungsmittel, Viskositätsmodifikator, Haftmittel, Weichmacher und dergleichen umfassen.
Die Druckfarbe kann optional Antioxidationsmittel enthalten, um die Bilder vor Oxidation zu schützen und kann auch die Druckfarbenkomponenten, die in Form einer erhitzten Schmelze im Druckfarbenreservoir vorhanden sind, vor Oxidation schützen. Beispiele für geeignete Antioxidationsmittel umfassen N,N′-Hexamethylenbis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamamid) (IRGANOX 1098, erhältlich von BASF); 2,2-Bis(4-(2-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyloxy))ethoxyphenyl)propan (TOPANOL-205, erhältlich von Vertellus); Tris(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)isocyanurat (Aldrich); 2,2′-Ethylidenbis(4,6-di-tert-butylphenyl)fluorphosphonit (ETHANOX-398, erhältlich von Albermarle Corporation); Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4′-biphenyldiphosphonit (Aldrich); Pentaerythritoltetrastearat (TCI America); Tributylammoniumhypophosphit (Aldrich); 2,6-Di-tert-butyl-4-methoxyphenol (Aldrich); 2,4-Di-tert-butyl-6-(4-methoxybenzyl)phenol (Aldrich); 4-Brom-2,6-dimethylphenol (Aldrich); 4-Brom-3,5-didimethylphenol (Aldrich); 4-Brom-2-nitrophenol (Aldrich); 4-(Diethylaminomethyl)-2,5-dimethylphenol (Aldrich); 3-Dimethylaminophenol (Aldrich); 2-Amino-4-tert-amylphenol (Aldrich); 2,6-Bis(hydroxymethyl)-p-Cresol (Aldrich); 2,2′-Methylendiphenol (Aldrich); 5-(Diethylamino)-2-nitrosophenol (Aldrich); 2,6-Dichlor-4-fluorphenol (Aldrich); 2,6-Dibromfluorphenol (Aldrich); α-Trifluor-o-cresol (Aldrich); 2-Brom-4-fluorphenol (Aldrich); 4-Fluorphenol (Aldrich); 4-Chlorphenyl-2-chlor-1,1,2-trifluorethylsulfon (Aldrich); 3,4-Difluorphenylessigsäure (Adrich); 3-Fluorphenylessigsäure (Aldrich); 3,5-Difluorphenylessigsäure (Aldrich); 2-Fluorphenylessigsäure (Aldrich); 2,5-Bis(trifluormethyl)benzoesäure (Aldrich); Ethyl-2-(4-(4-(trifluormethyl)phenoxy)phenoxy)propionat (Aldrich); Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4′-biphenyldiphosphonit (Aldrich); 4-tert-Amylphenol (Aldrich); 3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenethylalkohol (Aldrich); NAUGARD 76, NAUGARD 445, NAUGARD 512 und NAUGARD 524 (hergestellt von Chemtura Corporation); und dergleichen sowie Mischungen davon. Falls vorhanden, kann das Antioxidationsmittel in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge in der Druckfarbe vorhanden sein, beispielsweise von ungefähr 0,25 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% der Druckfarbe oder von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% der Druckfarbe.
Farbstoff
Bei Ausführungsformen umfassen die hier beschriebenen Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen auch einen Farbstoff. Die Druckfarbe der vorliegenden Ausführungsformen kann somit eine mit oder ohne Farbstoffe sein. Die Phasenwechsel-Druckfarbe kann optional Farbstoffe wie Färbemittel oder Pigmente enthalten. Die Farbstoffe können aus dem CMYK-(Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz-)Satz oder aus Sonderfarben sein, die aus kundenspezifischen farbigen Färbemitteln oder Pigmenten oder Mischungen von Pigmenten erhalten werden. Farbstoffe auf Färbemittelbasis sind mit der Druckfarbenbasiszusammensetzung vermischbar, die die kristallinen und amorphen Komponenten und beliebige andere Zusatzstoffe enthält.
Bei Ausführungsformen umfassen die hier beschriebenen Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen auch einen Farbstoff. Bei den Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen kann jeder gewünschte oder wirksame Farbstoff verwendet werden, einschließlich Färbemitteln, Pigmenten, Mischungen davon und dergleichen, mit der Maßgabe, dass der Farbstoff im Druckfarbenträger aufgelöst oder dispergiert werden kann. Jedes Färbemittel oder Pigment kann ausgewählt werden, mit der Maßgabe, dass es im Druckfarbenträger dispergiert oder aufgelöst werden kann und mit den anderen Druckfarbenkomponenten kompatibel ist. Die Phasenwechsel-Trägerzusammensetzungen können in Kombination mit herkömmlichen Phasenwechsel-Druckfarben-Farbstoffmaterialien verwendet werden, wie Solvensfärbemittel, Dispersionsfärbemittel, modifizierte saure und Direktfärbemittel, alkalische Färbemittel, Schwefelfärbemittel, Küpenfärbemittel und dergleichen gemäß Color Index (C.I.). Beispiele für geeignete Färbemittel umfassen Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Pylam Products); Direct Brilliant Pink B (Oriental Giant Dyes); Direct Red 3BL (Classic Dyestuffs); Supranol Brilliant Red 3BW (Bayer AG); Lemon Yellow 6G (United Chemie); Light Fast Yellow 3G (Shaanxi); Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical); Bemachrome Yellow GD Sub (Classic Dyestuffs); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Clariant); Cibanone Yellow 2G (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (BASF); Orasol Black CN (Pylam Products); Savinyl Black RLSN (Clariant); Pyrazol Black BG (Clariant); Morfast Black 101 (Rohm & Haas); Diaazol Black RN (ICI); Thermoplast Blue 670 (BASF); Orasol Blue GN (Pylam Products); Savinyl Blue GLS (Clariant); Luxol Fast Blue MBSN (Pylam Products); Sevron Blue 5GMF (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (BASF); Keyplast Blue (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (BASF); Classic Solvent Black 7 (Classic Dyestuffs); Sudan Blue 670 (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red 462 (C.I. 26050) (BASF); C.I. Disperse Yellow 238; Neptune Red Base NB543 (BASF, C.I. Solvent Red 49); Neopen Blue FF-4012 (BASF); Fatsol Black BR (C.I. Solvent Black 35) (Chemische Fabriek Triade BV); Morton Morplas Magenta 36 (C.I. Solvent Red 172); Metalphthalocyaninfarbstoffe und dergleichen. Polymere Färbemittel können ebenfalls verwendet werden, z. B. jene, die im Handel erhältlich sind, z. B. von Milliken & Company wie Milliken Ink Yellow 869, Milliken Ink Blue 92, Milliken Ink Red 357, Milliken Ink Yellow 1800, Milliken Ink Black 8915-67, ungeschnittenes Reactint Orange X-38, ungeschnittenes Reactint Blue X-17, Solvent Yellow 162, Acid Red 52, Solvent Blue 44 und ungeschnittenes Reactint Violet X-80.
Pigmente sind ebenfalls geeignete Farbstoffe für die Phasenwechsel-Druckfarben. Beispiele für geeignete Pigmente umfassen PALIOGEN Violet 5100 (BASE); PALIOGEN Violet 5890 (BASF); HELIOGEN Green L8730 (BASF); LITHOL Scarlet D3700 (BASF); SUNFAST Blue 15:4 (Sun Chemical); Hostaperm Blue B2G-D (Clariant); Hostaperm Blue B4G (Clariant); Permanent Red P-F7RK; Hostaperm Violet BL (Clariant); LITHOL Scarlet 4440 (BASF); Bon Red C (Dominion Color Company); ORACET Pink RF (BASF); PALIOGEN Red 3871 K (BASF); SUNFAST Blue 15:3 (Sun Chemical); PALIOGEN Red 3340 (BASF); SUNFAST Carbazole Violet 23 (Sun Chemical); LITHOL Fast Scarlet L4300 (BASF); SUNBRITE Yellow 17 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue L6900, L7020 (BASF); SUNBRITE Yellow 74 (Sun Chemical); SPECTRA PAC C Orange 16 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue K6902, K6910 (BASF); SUNFAST Magenta 122 (Sun Chemical); HELIOGEN Blue D6840, D7080 (BASF); Sudan Blue OS (BASF); NEOPEN Blue FF4012 (BASF); PV Fast Blue B2GO1 (Clariant); IRGALITE Blue GLO (BASF); PALIOGEN Blue 6470 (BASF); Sudan Orange G (Aldrich); Sudan Orange 220 (BASF); PALIOGEN Orange 3040 (BASF); PALIOGEN Yellow 152, 1560 (BASF); LITHOL Fast Yellow 0991 K (BASF); PALIOTOL Yellow 1840 (BASF); NOVOPERM Yellow FGL (Clariant); Ink Jet Yellow 4G VP2532 (Clariant); Toner Yellow HG (Clariant); Lumogen Yellow D0790 (BASF); Suco-Yellow L1250 (BASF); Suco-Yellow D1355 (BASF); Suco Fast Yellow D1355, D1351 (BASF); HOSTAPERM Pink E 02 (Clariant); Hansa Brilliant Yellow 5GX03 (Clariant); Permanent Yellow GRL 02 (Clariant); Permanent Rubine L6B 05 (Clariant); FANAL Pink D4830 (BASF); CINQUASIA Magenta (DU PONT); PALIOGEN Black L0084 (BASF); Pigment Black K801 (BASF); und Industrieruße wie REGAL 330^TM (Cabot), Nipex 150 (Evonik) Carbon Black 5250 und Carbon Black 5750 (Columbia Chemical) und dergleichen sowie Mischungen davon.
Pigmentdispersionen in der Druckfarbenbasis können durch Synergisten und Dispergiermittel stabilisiert werden. Im Allgemeinen können geeignete Pigmente organische Materialien oder anorganisch sein. Auf magnetischem Material basierende Pigmente eignen sich beispielsweise auch für die Herstellung von robusten Magnetic-Ink-Character-Recognition-(MICR-)Druckfarben. Magnetische Pigmente umfassen magnetische Nanopartikel wie z. B. ferromagnetische Nanopartikel.
Der Farbstoff kann in der Phasenwechsel-Druckfarbe in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge enthalten sein, um die gewünschte Farbe oder den gewünschten Farbton zu erhalten, z. B. zumindest ungefähr 0,1 Gew.-% der Druckfarbe bis ungefähr 50 Gew.-% der Druckfarbe, zumindest ungefähr 0,2 Gew.-% der Druckfarbe bis ungefähr 20 Gew.-% der Druckfarbe und zumindest ungefähr 0,5 Gew.-% der Druckfarbe bis ungefähr 10 Gew.-% der Druckfarbe.
Die Druckfarbenzusammensetzungen können mithilfe eines beliebigen gewünschten oder geeigneten Verfahrens hergestellt werden. Beispielsweise kann jede der Komponenten des Druckfarbenträgers miteinander vermischt werden, gefolgt von einem Erhitzen der Mischung auf zumindest deren Schmelzpunkt, z. B. ungefähr 60 °C bis ungefähr 150 °C, 80 °C bis ungefähr 145 °C und 85 °C bis ungefähr 140 °C. Der Farbstoff kann hinzugefügt werden, bevor oder nachdem die Druckfarbeninhaltsstoffe erhitzt wurden. Wenn Pigmente die ausgewählten Farbstoffe sind, kann die geschmolzene Mischung einer Mahlung in einem Attritor oder einer Medienmahlvorrichtung unterzogen werden, um eine Dispergierung des Pigments im Druckfarbenträger zu bewirken. Die erhitzte Mischung wird danach für ungefähr 5 Sekunden bis ungefähr 30 Minuten oder mehr gerührt, um eine im Wesentlichen homogene einheitliche Schmelze zu erhalten, gefolgt von einem Kühlen der Druckfarbe auf Umgebungstemperatur (für gewöhnlich ungefähr 20 °C bis ungefähr 25 °C). Die Druckfarben sind bei Umgebungstemperatur fest. Die Druckfarben können in Vorrichtungen für Direktdruck-Tintenstrahlverfahren und bei Indirekt-(Offset-)Druck-Tintenstrahlanwendungen verwendet werden. Eine weitere hier offenbarte Ausführungsform ist auf ein Verfahren gerichtet, das das Integrieren einer Druckfarbe, wie hier offenbart, in eine Tintenstrahldruckvorrichtung, Schmelzen der Druckfarbe und Bewirken, dass Tropfen der geschmolzenen Druckfarbe in einem bildweisen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden, umfasst. Eine noch weitere hier offenbarte Ausführungsform ist auf ein Verfahren gerichtet, das das Integrieren einer Druckfarbe, wie hier offenbart, in eine Tintenstrahldruckvorrichtung, Schmelzen der Druckfarbe, Bewirken, dass Tropfen der geschmolzenen Druckfarbe in einem bildweisen Muster auf ein Zwischentransferelement ausgestoßen werden, und Übertragen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster vom Zwischentransferelement auf ein Endaufzeichnungssubstrat umfasst. Bei einer spezifischen Ausführungsform wird das Zwischentransferelement auf eine Temperatur über jener des Endaufzeichnungsbogens und unter jener der geschmolzenen Druckfarbe in der Druckvorrichtung erhitzt. Bei einer weiteren spezifischen Ausführungsform werden sowohl das Zwischentransferelement als auch der Endaufzeichnungsbogen erhitzt; bei dieser Ausführungsform werden sowohl das Zwischentransferelement als auch der Endaufzeichnungsbogen auf eine Temperatur unter jener der geschmolzenen Druckfarbe in der Druckvorrichtung erhitzt; bei dieser Ausführungsform können die relativen Temperaturen des Zwischentransferelements und des Endaufzeichnungsbogens sein, dass (1) das Zwischentransferelement auf eine Temperatur über jener des Endaufzeichnungssubstrats und unter jener der geschmolzenen Druckfarbe in der Druckvorrichtung erhitzt wird; (2) das Endaufzeichnungssubstrat auf eine Temperatur über jener des Zwischentransferelements und unter jener der geschmolzenen Druckfarbe in der Druckvorrichtung erhitzt wird; oder (3) das Zwischentransferelement und der Endaufzeichnungsbogen auf ungefähr die gleiche Temperatur erhitzt werden. Bei einer spezifischen Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung ein piezoelektrisches Druckverfahren, wobei Tropfen der Druckfarbe durch Oszillationen von piezoelektrischen Schwingelementen veranlasst werden, in einem bildweisen Muster ausgestoßen zu werden. Druckfarben, wie hier offenbart, können auch in anderen Hot-Melt-Druckverfahren wie akustischer Hot-Melt-Tintenstrahldruck, thermischer Hot-Melt-Tintenstrahldruck, Hot-Melt-Tintenstrahldruck mit kontinuierlichem Zustrom oder Deflektion oder dergleichen verwendet werden. Phasenwechsel-Druckfarben, wie hier offenbart, können auch in Druckverfahren verwendet werden, bei denen es sich nicht um Hot-Melt-Tintenstrahldruckverfahren handelt.
Es kann jedes beliebige geeignete Substrat oder jeder beliebige geeignete Aufzeichnungsbogen verwendet werden, darunter unlinierte Papiere wie die Papiere XEROX 4200, XEROX Image Series, Courtland 4024 DP, liniertes Notizblockpapier, Hartpostpapier, mit Siliciumdioxid beschichtete Papiere wie mit Siliciumdioxid beschichtetes Papier von Sharp Company, JuJo-Papier, HAMMERMILL LASERPRINT-Papier und dergleichen, beschichtete Glanzpapiere wie XEROX Digital Color Elite Gloss, Sappi Warren Papers LUSTROGLOSS, Spezialpapiere wie Xerox DURAPAPER und dergleichen, Transparenzmaterialien, Gewebe, Textilprodukte, Kunststoffe, Polymerfilme, anorganische Aufzeichnungsmedien wie Metall und Holz und dergleichen, Transparenzmaterialien, Gewebe, Textilprodukte, Kunststoffe, Polymerfilme anorganische Substrate wie Metalle und Holz und dergleichen.
Beispiel 1
Herstellung der Druckfarbenbasis
Die Druckfarbenbasis umfasst eine kristalline Komponente zu 80 Gew.-% (8,0 g) und eine amorphe Komponente zu 20 Gew.-% (2,0 g) (siehe Tabelle 3). Diese Zusammensetzung wird bei 130 °C für 30 Minuten gerührt. Tabelle 3
Herstellung der Druckfarbe
Eine Druckfarbe, die 2 Gewichtsprozent eines photochromen Materials enthält, wurde durch Hinzufügen der Komponenten gemeinsam in einen Becher und Erhitzen auf 130 °C unter Rühren und Halten der Hitze für zwei Stunden hergestellt. K-Proofs der Druckfarben wurden auf beschichtetem Xerox^®-Papier (DCEG) hergestellt. Das bei dieser Druckfarbe verwendete photochrome Material ist ein Diarylethylen der nachstehend gezeigten chemischen Struktur, die ihre Farbe bei Aktivierung mit UV-Licht zu Blau ändert.
Druckfarbentestung
Die folgenden Aspekte wurden untersucht: (i) Viskosität bei Strahlausstoßtemperatur; (ii) Kristallisationsrate der Druckfarben; und (iii) Demonstration der Fluoreszenzabgabefähigkeit in einem für farbige UV-Druckfarben geeigneten Bereich.
Rheologie der Druckfarbe aus Bespiel 1
Die Rheologie wurde für die photochrome Druckfarbe aus Beispiel 1 gemessen. Die Viskosität versus Frequenz in 1 zeigt, dass die Druckfarbe newtonsch ist, was bedeutet, dass sich die Viskosität nicht mit variierenden Frequenzen verändert, was der gewünschte Zustand ist. Die Viskosität versus Temperatur in 2 zeigt, dass die Druckfarbe bei Temperaturen von 120 °C oder höher unter 10 cPs (strahlausstoßbar) ist, was in den gewünschten Viskositätsbereich von ungefähr 10 bis 12 cPs (zeigt gute Strahlausstoßbarkeit) fällt.
Kristallisationsrate
Die Kristallisationsrate wurde mithilfe des standardisierten Verfahrens der zeitaufgelösten optischen Mikroskopie (TROM) gemessen, das einen Vergleich zwischen diversen Testproben bereitstellt und folglich ein nützliches Werkzeug für das Überwachen des Fortschritts in Bezug auf das Design schnell kristallisierender Druckfarben ist. TROM ist in der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 13/456,847 von Gabriel Iftime et al., elektronisch am 26. April 2012 eingereicht (Attorney Docket No. 20110828-401275) beschrieben, die hiermit in ihrer Gesamtheit berücksichtigt ist.

Die Probe wurde von der Schmelztemperatur auf 40 °C gequencht und der Kristallisationsprozess wurde mittels polarisierter optischer Mikroskopie verfolgt. Die Ergebnisse zeigen:
Das Hinzufügen des photochromen Materials veränderte die Kristallisationsrate der Druckfarbe nicht: Ttotal beträgt sowohl für die Druckfarbenbasis als auch für die Druckfarbe mit dem photochromen Material 3 Sekunden, wie in Tabelle 4 gezeigt. Die Gesamtkristallisationszeit beläuft sich auf 3 Sekunden. Korrelationsstudien zwischen TROM-Zahlen und der Druckgeschwindigkeit der Drucktesteinrichtung zeigten, dass Druckfarben mit einer Gesamtkristallisationszeit von 3 Sekunden gemäß TROM schnell genug sin, um bei einer hohen Geschwindigkeit ohne Blockade auf der Drucktesteinrichtung zu drucken. Bei Ausführungsformen ist die Druckfarbe in der Lage, bei Geschwindigkeiten von 200 Seiten pro Minute oder mehr mit einer Direct-to-Paper-Bogendruck- oder kontinuierlichen Druckvorrichtung gedruckt zu werden, ohne dass nachfolgende Papiere kleben bleiben, und ohne dass vor dem Schneiden und/oder Stapeln der Bögen eine Zeitverzögerung erforderlich ist. Aus diesem Grund wird gezeigt, dass die photochrome Druckfarbe der vorliegenden Ausführungsformen für den Schnelldruck auf einer Hochgeschwindigkeitsdrucktesteinrichtung geeignet ist. Die bisherige Literatur hat gezeigt, dass das Hinzufügen eines Färbemittels zu einer kristallin-amorphen Druckfarbe den Kristallisationsprozess für gewöhnlich im Allgemeinen verlangsamt. Diese Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit des Experimentierens und sorgfältigen Auswählens der fluoreszierenden Färbemittelzusatzstoffe, um die Kristallisationsrate der fluoreszierenden Druckfarbe nicht signifikant zu erhöhen. Tabelle 4

Probe	Formulierungsdetails	Ttest (Grad Celsius)	Zeit Krist. Beginn (s)	Zeit Krist. verstrichen (s)	Zeit Krist. gesamt (s)
Druckfarbenbasis	Druckfarbenbasis	140	2	1	3
(Beispiel 1)	Druckfarbe mit photochromem Zusatzstoff	140	2	1	3

Photochromes Verhalten
Testproben wurde mittels K-Proofing der photochromen Druckfarbe aus Beispiel 1 hergestellt. Das K-Proofing-Verfahren umfasst das Platzieren einer dünnen Schicht getesteter Druckfarbe auf Papiersubstrat von einer Platte, die erhitzt ist, um die Druckfarbe zu schmelzen. Der Vorteil des K-Proofings besteht darin, dass es einen Druckfarbenbereich am Papier bereitstellt, der eine Dicke mehrerer Mikrometer aufweist, d. h. ähnlich der Dicke von Bildern gedruckter Druckfarben. K-Proofs wurden auf DCEG-Papier bei 140 °C unter Verwendung eines K Printing Proofer hergestellt, der im Handel von R K Print-Coat Instruments Ltd. (Royston, GB) erhältlich ist. Die Beurteilung des photochromen Verhaltens ist in 3 dargestellt.
Wie gezeigt, ist der Ausgangszustand klar (d. h. auf weißem Papier farblos) (a). Im zweiten Schritt (b) wird die rechte Seite der Probe durch Exposition gegenüber UV-Licht (365-nm-Lampe mit 6 W für 10 Sekunden) beschrieben (oder gefärbt). Die farbigen und farblosen Zustände sind unter normalen Betrachtungsbedingungen jeweils stabil. Schließlich wird die Mitte der beschriebenen (farbigen) Seite durch Beleuchten mit starkem sichtbarem Licht gelöscht, um zurück zum farblosen oder klaren Zustand zu kehren (c). Dieses Verfahren zeigt einen Schreiben/Löschen-Zyklus, der viele Male wiederholt werden kann.
Das photochrome Bild kann solange wie erforderlich bleiben, nachdem die Schreib-(Nachweis-)Vorrichtung entfernt wurde (d. h. UV-Lichtquelle). Dies steht im Gegensatz zu fluoreszierenden Bildern, bei denen die Farbe sofort verschwindet, nachdem das Aktivierungslicht entfernt wurde. Darüber hinaus eignet sich das photochrome System ideal für helle Substrate wie weißes Papier, das fluoreszierende System hingegen eignet sich ideal für dunklere (weniger helle) Substrate.

Claims

Phasenwechsel-Druckfarbe, die umfasst: eine kristalline Komponente mit einer Viskosität von weniger als 12 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur; eine amorphe Komponente mit einer Viskosität von weniger als 100 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur; ein photochromes Material; und einen optionalen Farbstoff.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, die in der Lage ist, bei Geschwindigkeiten von 200 Seiten pro Minute oder mehr mit einer Direct-to-Paper-Bogendruck-oder kontinuierlichen Druckvorrichtung gedruckt zu werden, ohne dass nachfolgende Papiere kleben bleiben, und ohne dass vor dem Schneiden und/oder Stapeln der Bögen eine Zeitverzögerung erforderlich ist.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis zwischen der Absorbanz der photochromen Verbindung und der restlichen Komponenten der Druckfarbe bei einer Aktivierungslänge höher als 1 ist.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das photochrome Material in einer Menge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% des Gesamtgewichts der Phasenwechsel-Druckfarbe vorhanden ist.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das photochrome Material aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Diarylethenen, Spiropyranen und spiroxazinen, Fulgiden und Fulgimiden, Stilbenen, aromatischen Azoverbindungen, Spirodihydroindolizinen, Chinonen, Permidinspirocyclohexadienonen, Viologenen, Triarylmethanen, Anilen und Mischungen davon.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das photochrome Material nach Exposition gegenüber UV-Licht für einen Zeitraum von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 1 Monat im veränderten Zustand bleibt.
Phasenwechsel-Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das photochrome Material nach Exposition gegenüber sichtbarem Licht oder Hitze in einen Ausgangszustand zurückkehrt.
Verfahren zum Bestätigen der Authentizität eines Elements, das umfasst: Bereitstellen einer Phasenwechsel-Druckfarbe zur Verwendung in einer Tintenstrahldruckvorrichtung, die umfasst: eine kristalline Komponente mit einer Viskosität von weniger als 12 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur, eine amorphe Komponente mit einer Viskosität von weniger als 100 cPs bei einer Temperatur von ungefähr 140 °C und einer Viskosität von mehr als 1 × 10⁶ cPs bei Raumtemperatur, ein photochromes Material, und einen optionalen Farbstoff; Verwenden der Phasenwechsel-Druckfarbe in einer Tintenstrahldruckvorrichtung, um Text oder ein Bild auf einem Element zu bilden; Exponieren des gebildeten Textes oder Bildes auf dem Element gegenüber ultraviolettem Licht; und Bestätigen eines Farbwechsels des gebildeten Textes oder Bildes bei Exposition gegenüber dem ultravioletten Licht, wobei der Farbwechsel die Authentizität des Elements bestätigt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Farbwechsel von einem farblosen Zustand in einen farbigen Zustand oder von einem farbigen Zustand in einen anderen farbigen Zustand ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Farbwechsel durch Exposition des gebildeten Textes oder Bildes gegenüber sichtbarem Licht oder Hitze umkehrbar ist.