DE102015223783A1

DE102015223783A1 - Wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbe zur Verwendung als Fotomaske

Info

Publication number: DE102015223783A1
Application number: DE102015223783.4A
Authority: DE
Inventors: Bo Wu; Jule W. Thomas jun.
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2014-12-13
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: CN105694592B; JP2016121333A; RU2015150764A; CN105694592A; US20160168403A1; DE102015223783B4; RU2015150764A3; US9481803B2; RU2690438C2; KR102255881B1; KR20160072021A

Abstract

Eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung weist ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator und einen Farbstoff auf, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll. Ein Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen umfasst die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung. Ein Verfahren zum Bilden einer lichtabgebildeten Schablone mithilfe der wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung.

Description

Hierin offenbart wird eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, die für die Verwendung als Fotomaske geeignet ist, in Ausführungsformen als UV(Ultraviolett)-Blockermaske.
Die herkömmliche Siebdruckindustrie verwendet lichtabgebildete Schablonen für den Siebdruck. Die abgebildeten Schablonen werden durch Verwenden von einem abgebildeten Film hergestellt, der einen transparenten Film mit Bildern darauf umfasst, die durch Drucken, Kopieren oder Zeichnen mit Druckfarben, die UV-Licht blockieren können, erzeugt werden. Der abgebildete Film wird über einer lichtempfindlichen Emulsionsschicht auf einem Sieb angeordnet und UV-Strahlung ausgesetzt. Nach der UV-Aussetzung wird der abgebildete Film entfernt und die Emulsion des geblockten Bereichs weggewaschen, wodurch lichtabgebildete Schablonen erzeugt werden, die zum Siebdruck verwendet werden können.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren und verbesserten Materialien zum Herstellen von lichtbebilderbaren Schablonen oder Masken.
Beschrieben wird eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, die ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator und einen Farbstoff umfasst, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll.
Auch beschrieben wird ein Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen, die eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung umfassen, wobei die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator und einen Farbstoff umfasst, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll.
Auch beschrieben wird ein Verfahren, umfassend das Anordnen einer wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung auf einen lichtempfindlichen Emulsionsfilm, der auf einem Sieb zum Bilden einer Maske angeordnet wird; wobei die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator und einen Farbstoff umfasst, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll; Aussetzen der Maske einer Strahlung zum Bilden einer Schablone; und Waschen mit Wasser zum Entfernen der Maske, wodurch die lichtabgebildete Schablone zurückbleibt.
Es wird eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung bereitgestellt, die insbesondere für die Herstellung von lichtabgebildeten Schablonen durch Ersetzen des abgebildeten Films gegen digitale Bilder geeignet ist, die mit der wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbe der vorliegenden Offenbarung auf eine Emulsionsschicht gedruckt werden. Die Druckfarbenzusammensetzung weist eine ausreichende UV-Blockkapazität und Wasserlöslichkeit oder -dispergierfähigkeit auf, die das Drucken der wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung auf einen lichtempfindlichen Emulsionsfilm ermöglicht, der auf einem Sieb zum Bilden einer UV-Maske angeordnet ist, wobei die gedruckte Druckfarbe UV-Strahlung zum Bilden einer Schablone ausgesetzt wird; und mit Wasser gewaschen wird, um die UV-Maske zu entfernen und die lichtabgebildete Schablone zurückzulassen. So kann der Benutzer, statt Film auf einem separaten Drucker zu drucken, diesen auf dem Sieb ausrichten und dann belichten, und der digitale Film direkt auf das Sieb gedruckt werden.
Daher wird eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung bereitgestellt, die sich insbesondere zur Verwendung als UV-Maske eignet. In Ausführungsformen stellt die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung eine verbesserte Strahlzuverlässigkeit, verbesserte Haltbarkeit der gedruckten Druckbilder, die als UV-Masken dienen können, und einen guten optischen Kontrast bereit. Die wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen stellen gedruckte Bilder auf einer Emulsionsschicht bereit, die nach Wunsch einfach mit Wasser entfernt werden kann. In Ausführungsformen ist die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung eine Druckfarbe, die mit Wasser gereinigt werden kann; d. h., Bilder, die mit der wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung gedruckt werden, können mit Wasser entfernt werden.
In Ausführungsformen umfasst die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator; und einen Farbstoff, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll. In Ausführungsformen vermittelt der Farbstoff die Absorption im sichtbaren Bereich. In anderen Ausführungsformen vermittelt der Farbstoff die Absorption im Ultraviolett-(UV)Bereich.
In Ausführungsformen wird ein Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen, umfassend eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, umfassend ein hydrophiles Wachs, das mindestens einen Ethoxylrest aufweist; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator, der, falls vorhanden, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus gehinderten Aminen, Phenolen und Mischungen und Kombinationen davon; und einen Farbstoff.
Wenn hierin verwendet, bedeutet ein hydrophiles Wachs, das mindestens einen Ethoxylrest aufweist, dass das hydrophile Wachs mindestens eine Gruppe der folgenden Formel aufweist: –(CH₂CH₂O)-.
Wenn hierin verwendet, bedeutet ein niederviskoses Wachs, das mindestens eine Hydroxylgruppe aufweist, dass das niederviskose Wachs mindestens eine Gruppe der folgenden Formel aufweist: -OH.
In bestimmten Ausführungsformen werden Festtinten bereitgestellt, die mit Wasser gereinigt werden können, in Ausführungsformen schwarze Druckfarben und sind insbesondere für die Verwendung in Siebdruckanwendungen geeignet. Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung umfasst ein hydrophiles Wachs mit einem Ethoxylrest, welcher der Druckfarbe das Merkmal des Bereitstellens von gedruckten Bildern bereitstellt, die einfach mit Wasser gereinigt oder entfernt werden können. In Ausführungsformen wird das niederviskose Wachs als Viskositätsmodifikator ausgewählt. Das niederviskose Wachs besitzt eine Hydroxylgruppe, um eine Mischbarkeit mit dem hydrophilen Wachs bereitzustellen. In Ausführungsformen ist ein Stabilisator in der Druckfarbe enthalten. Der Stabilisator stellt eine gute Wärmestabilität durch Verhindern der Oxidation der Hydroxylgruppe und dem möglichen thermischen Abbau des Ethoxylrests bereit.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ist bei Umgebungstemperatur wasserdispergierbar. Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung kann erfolgreich auf eine Emulsionsschicht gestrahlt werden, um einen geblockten Bereich oder eine Maske zu bilden, wird bestrahlt und dann durch Wegwaschen mit Wasser entfernt, wodurch eine lichtabgebildete Schablone zurückbleibt. Die gebildeten Bilder sind dauerhaft, weisen eine ausreichende Blockleistung für das Licht in der gewünschten Wellenlänge, z. B. im UV- oder im sichtbaren Bereich, auf, und sind leicht mit Wasser zu entfernen. Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung zeigt eine gute Wärmestabilität der Druckfarbenviskosität über die Zeit und eine gute Strahlleistung.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung weist ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest auf. Jedes geeignete oder gewünschte hydrophile Wachs kann in Ausführungsformen hierin ausgewählt werden. In Ausführungsformen wird das hydrophile Wachs ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem ethoxylierten Kohlenwasserstoffwachs, wie die Unithox^®-Wachse, die von Baker Petrolite erhältlich sind, ethoxyliertem Alkohol und Mischungen und Kombinationen davon.
In Ausführungsformen ist der hydrophile Wachs ein ethoxylierter Alkohol, wie der von Petrolite erhältliche mit der folgenden allgemeinen Formel:
worin x eine ganze Zahl von etwa 1 bis etwa 50 ist, wie von etwa 5 bis etwa 40 oder von etwa 11 bis etwa 24, und y eine ganze Zahl von etwa 1 bis etwa 70 ist, wie von etwa 1 bis etwa 50 oder von etwa 1 bis etwa 40. Die Materialien besitzen einen Schmelzpunkt von etwa 60°C bis etwa 150°C, wie z. B. von etwa 70°C bis etwa 120°C oder von etwa 80°C bis etwa 110°C und ein Molekulargewicht (Mn) in dem Bereich von etwa 100 bis etwa 5000, wie z. B. von etwa 500 bis etwa 3000 oder von etwa 500 bis etwa 2500. Im Handel erhältliche Beispiele schließen UNITHOX 420 (Mn = 560), UNITHOX 450 (Mn = 900), UNITHOX 480 (Mn = 2250), UNITHOX 520 (Mn = 700), UNITHOX 550 (Mn = 1100), UNITHOX 720 (Mn = 875), UNITHOX 750 (Mn = 1400) und dergleichen ein.
Das hydrophile Wachs kann in der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung in jeder geeigneten oder gewünschten Menge vorliegen. In Ausführungsformen ist das hydrophile Wachs in einer Menge von etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent oder von etwa 20 bis etwa 80 Gewichtsprozent oder von etwa 25 bis etwa 70 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung vorhanden.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung weist ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe auf, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist. Jedes geeignete oder gewünschte niederviskose Wachs kann in Ausführungsformen hierin ausgewählt werden. In Ausführungsformen ist das niederviskose Wachs ein Wachs, das eine Viskosität von etwa 1 bis etwa 15 oder von etwa 2 bis etwa 13 oder von etwa 3 bis etwa 10 Centipoise bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 80 bis etwa 120°C aufweist. In Ausführungsformen ist das niederviskose Wachs ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Stearylalkohol, Behenylalkohol und Mischungen und Kombinationen davon.
Das niederviskose Wachs kann in der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung in jeder geeigneten oder gewünschten Menge vorliegen. In Ausführungsformen ist das niederviskose Wachs in einer Menge von etwa 15 bis etwa 75 Gewichtsprozent oder von etwa 20 bis etwa 60 Gewichtsprozent oder von etwa 25 bis etwa 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung vorhanden.
In Ausführungsformen beträgt die kombinierte Gesamtmenge des in dem Phasenwechsel vorhandenen Wachses, einschließlich hydrophiles Wachs und niederviskoses Wachs zusammen mit jedem zusätzlichen optionalen Wachs etwa 15 bis etwa 75 Gewichtsprozent oder von etwa 20 bis etwa 70 Gewichtsprozent oder von etwa 25 bis etwa 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung kann ferner einen Stabilisator aufweisen. Jeder geeignete oder gewünschte Stabilisator kann in Ausführungsformen hierin ausgewählt werden. In Ausführungsformen ist der Stabilisator ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus gehinderten Aminen, Phenolen, einem aromatischen Amin-Antioxidationsmittel-Stabilisator und Mischungen und Kombinationen davon.
Der Stabilisator kann in der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung in jeder geeigneten oder gewünschten Menge vorliegen. In Ausführungsformen ist der Stabilisator in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent oder von etwa 0,1 bis etwa 7 Gewichtsprozent oder von etwa 0,2 bis etwa 3 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung vorhanden.
Die Druckfarbe kann ferner herkömmliche Zusatzstoffe einschließen, um die bekannte Funktion im Zusammenhang mit herkömmlichen Zusatzstoffen vorteilhaft zu nutzen. Solche Zusatzstoffe können z. B. mindestens ein Antioxidationsmittel, ein Entschäumungsmittel, Gleit- und Verlaufsmittel, Aufheller, Viskositätsmodifikatoren, Klebstoff, Weichmacher und dergleichen einschließen. In Ausführungsformen weist die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein Element der Gruppe auf, die aus Weichmachern, Stabilisatoren, Antioxidationsmitteln, Entschäumungsmitteln, Gleit- und Verlaufsmitteln, Aufhellern, Viskositätsmodifikatoren, Klebstoff und Mischungen und Kombinationen davon besteht.
Die Druckfarbe kann optional Antioxidationsmittel enthalten, um die Bilder vor Oxidation zu schützen und kann auch die Druckfarbenkomponenten vor Oxidation schützen, während sie als erwärmte Schmelze in dem Druckfarbenbehälter vorliegen. Zu Beispielen von geeigneten Antioxidationsmitteln gehören N,N'-Hexamethylen-bis(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'-Ethyliden-bis(4,6-di-tert-butylphenyl)fluorophosphonit (ETHANOX^® 398, erhältlich von Albermale), 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-Bromo-2,6-dimethylphenol (Aldrich), 4-Bromo-3,5-didimethylphenol (Aldrich), 4-Bromo-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-Dichloro-4-fluorophenol (Aldrich), 2,6-Dibromofluorophenol (Aldrich), α-Trifluoro-o-cresol (Aldrich), 2-Bromo-4-fluorophenol (Aldrich), 4-Fluorophenol (Aldrich), 4-Chlorophenyl-2-chloro-1,1,2-tri-fluoroethylsulfon (Aldrich), 3,4-Difluorophenylessigsäure (Aldrich), 3-Fluorophenylessigsäure (Aldrich), 3,5-Difluorophenylessigsäure (Aldrich), 2-Fluorophenylessigsäure (Aldrich), 2,5-Bis(trifluoromethyl)benzoesäure (Aldrich), Ethyl-2-(4-(4-(trifluoromethyl)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 der Druckfarbe in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge wie von etwa 0,25 Prozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der Druckfarbe oder von etwa 1 Prozent bis etwa 5 Gewichtsprozent der Druckfarbe vorhanden sein.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung kann ferner einen Farbstoff aufweisen. Jeder geeignete oder gewünschte Farbstoff, einschließlich Färbemittel, Pigmente und Mischungen und Kombinationen davon, können ausgewählt werden. In Ausführungsformen ist der Farbstoff ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Färbemitteln, Pigmenten und Mischungen und Kombinationen davon. In spezifischen Ausführungsformen ist der Farbstoff ein Färbemittel. In anderen Ausführungsformen ist der Farbstoff ein Pigment. In bestimmten Ausführungsformen ist der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel.
Die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung hierin stellt eine UV- oder sichtbare Lichtmaske bereit. Der Farbstoff hierin wird ausgewählt, um das Licht der Wellenlänge oder des Bereichs zu absorbieren, die/der geblockt werden soll. Daher bildet die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung eine ultraviolette Maske. In Ausführungsformen wird der Farbstoff aufgrund seiner Fähigkeit des Vermittelns der Absorption der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung in einer gewünschten Wellenlänge ausgewählt. In Ausführungsformen wird der Farbstoff zum Vermitteln der Absorption im UV-Bereich ausgewählt. In Ausführungsformen ist der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel, das die UV-Absorption vermittelt. Daher ist in Ausführungsformen der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel, das zum Absorbieren von Licht im ultravioletten Bereich ausgewählt wird.
Jeder gewünschte oder effektive Farbstoff kann in den Druckfarben verwendet werden, einschließlich Färbemittel, Pigmente, Mischungen davon und dergleichen, vorausgesetzt, dass der Farbstoff in dem Druckfarbenträgerstoff aufgelöst oder dispergiert werden kann. Die Zusammensetzungen können in Kombination mit herkömmlichen Druckfarben-Farbstoffmaterialien verwendet werden, wie z. B. Color Index (C. I.). Lösungsmittelfärbemittel, disperse Färbemittel, modifizierte Säure- und Direktfärbemittel, Laugenfärbemittel, Schwefelfärbemittel, Küpenfarbstoffe und dergleichen.
Beispiele geeigneter Färbemittel sind 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); Fastol^® Black BR (C. I. Solvent Black 35) (Chemische Fabriek Triade BV); Morton Morplas Magenta 36 (C. I. Solvent Red 172); metallische Phthalocyaninfarbstoffe, wie die im US-Patent 6.221.137 offenbarten und dergleichen. Polymerfarbstoffe können auch verwendet werden, wie z. B. die in dem US-Patent 5.621.022 und US-Patent 5.231.135 offenbarten, die im Handel z. B. von Milliken & Company als Milliken Ink Yellow 869, Milliken Ink Blue 92, Milliken Ink Red 357, Milliken Ink Yellow 1800, Milliken Ink Black 8915-67, uncut Reactint^® Orange X-38, uncut Reactint^® Blue X-17, Solvent Yellow 162, Acid Red 52, Solvent Blue 44, und uncut Reactint^® Violet X-80 erhältlich sind.
In Ausführungsformen umfasst der Farbstoff ein gelbes Färbemittel. In anderen Ausführungsformen umfasst der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel. In Ausführungsformen ist der Farbstoff ein Azo-pyridon-Farbstoff wie der in der US-Patentschrift 6.590.082 beschriebene. In Ausführungsformen ist der Farbstoff eine Verbindung der Formel:
worin R₁, R₂ und R₃ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe sind, vorausgesetzt, dass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome und Heteroatome, falls Heteroatome vorkommen, Atome in allen Substituenten ausschließen, wobei R₁ + R₂ + R₃ mindestens etwa 18 beträgt, M ein Metallatom ist, jedes A, jedes E und jedes G unabhängig voneinander für einen Substituenten auf einem Phenyl- oder Pyrazolonring stehen, wobei G auch ein Wasserstoffatom sein kann, m eine ganze Zahl 0, 1 oder 2 ist, p eine ganze Zahl 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, J für ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Arylalkylgruppe oder eine Alkylarylgruppe steht, wobei zwei oder mehrere Substituenten auf den Phenyl- oder Pyrazolonringen zusammengefügt werden können, um einen Ring zu bilden, und n für eine ganze Zahl 1, 2 oder 3 steht, wie im US-Patent 7.294.730 beschrieben.
Der Farbstoff ist in der Druckfarbe in jeder gewünschten oder effektiven Menge vorhanden, in Ausführungsformen ist der Farbstoff in einer Menge von etwa 1 bis etwa 60 Prozent, von etwa 30 bis etwa 40 Prozent, von etwa 10 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbe vorhanden.
Die wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen hierin können ferner wahlweise einen Synergisten umfassen. Es kann jeder geeignete oder gewünschte Synergist eingesetzt werden. In Ausführungsformen wird ein Kupferphthalocyanin-Derivat als Synergist zum Verbessern der Dispergierstabilität der pigmentierten Phasenwechsel-Druckfarben eingesetzt.
Die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung hierin enthält ferner Dispergiermittel. Es kann jedes geeignete oder gewünschte Dispergiermittel eingesetzt werden.
Das Dispergiermittel kann wahlweise ein polymeres Dispergiermittel sein, wie die mit der Handelsbezeichnung Solsperse^® vertriebenen, in Ausführungsformen Solsperse^® 1700, Solsperse^® 32000, Solsperse^® 13240 der The Lubrizol Corporation.
Das Dispergiermittel kann in der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung in jeder geeigneten oder gewünschten Menge vorliegen. In Ausführungsformen kann das Dispergiermittel in einer Menge von etwa 1 bis etwa 500 Prozent oder von etwa 10 bis etwa 300 Prozent oder von etwa 30 bis etwa 200 Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pigments in der Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung vorliegen.
Die wasserdispergierbaren Phasen-Druckfarbenzusammensetzungen können mithilfe jedes gewünschten oder geeigneten Verfahrens hergestellt werden. Zum Beispiel können die Druckfarbenbestandteile miteinander gemischt werden, danach auf eine Temperatur von mindestens etwa 100°C bis nicht mehr als etwa 140°C erwärmt werden, obwohl die Temperatur außerhalb dieses Bereichs liegen kann, und gerührt werden, bis eine homogene Druckfarbenzusammensetzung erhalten wird, gefolgt vom Kühlen der Druckfarbe bei Umgebungstemperatur (typischerweise von etwa 20 bis etwa 25°C). Die Druckfarben der vorliegenden Offenbarung sind bei Umgebungstemperatur fest. In einer spezifischen Ausführungsform werden während des Bildungsverfahrens die Druckfarben in ihrem geschmolzenen Zustand in Gussformen gegeben und dürfen dann zum Bilden von Druckfarbenstäben abkühlen und sich verfestigen.
In Ausführungsformen umfassen der Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung wie hierin beschrieben. In Ausführungsformen umfasst ein Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, wobei die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator, der, falls vorhanden, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus gehindertem Amin, Phenol, aromatischem Amin-Antioxidationsmittelstabilisator und Mischungen und Kombinationen davon; und einen Farbstoff umfasst, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll.
Eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung wird mit einer bestimmten Kombination und einem relativen Verhältnis der ausgewählten Bestandteile bereitgestellt. In Ausführungsformen umfasst die bestimmte Kombination eine Kombination aus sowohl hydrophilem Wachs und niederviskosem Wachs, das mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist, einem optionalen Stabilisator in Ausführungsformen und einem Amid und einem Farbstoff. Die Erfinder hierin haben gefunden, dass diese besondere Kombination und Verhältnis der Bestandteile verbesserte Eigenschaften der Strahlzuverlässigkeit, verbesserte Dauerhaftigkeit nach dem Drucken auf Linsen, gedruckten Bildern auf den Linsen, die leicht zu reinigen sind, mit Wasser entfernt werden können, und eine gute Haftung sowohl auf hydrophilen als auch hydrophoben Linsen und einen guten optischen Kontrast sowohl auf klaren als auch dunklen Linsen bereitstellen.
Die hierin offenbarten Druckfarben können in einer Vorrichtung für Direktdruck-Tintenstrahlverfahren und in indirekten (Offset)-Druck-Tintentstrahlanwendungen eingesetzt werden. Eine weitere Ausführungsform richtet sich an ein Verfahren, das die Aufnahme einer Druckfarbe wie hierin offenbart in eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung, Schmelzen der Druckfarbe und Bewirken, dass die Tröpfchen der geschmolzenen Druckfarbe in einem bildartigen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden, umfasst. Ein Direktdruckverfahren ist z. B. auch in dem US-Patent 5.195.430 offenbart, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme darauf aufgenommen ist. Die wie hierin offenbarten hergestellten Druckfarben können in einer Vorrichtung für indirekte (Offset)-Druck-Tintentstrahlanwendungen eingesetzt werden. Eine weitere Ausführungsform richtet sich an ein Verfahren, das die Aufnahme einer Druckfarbe, die wie hierin offenbart hergestellt wird, in eine Tintenstrahldruckvorrichtung, Schmelzen der Druckfarbe und Bewirken, dass die Tröpfchen der geschmolzenen Druckfarbe in einem bildartigen Muster auf ein Aufzeichnungssubstrat ausgestoßen werden, und Übertragen der Druckfarbe in dem bildartigen Muster von dem Zwischenübertragungselement zu einem abschließenden Aufzeichnungssubstrat, umfasst. In einer spezifischen Ausführungsform wird das Zwischenübertragungselement auf eine Temperatur über der des abschließenden Aufzeichnungsbogens und unter derjenigen der geschmolzenen Druckfarbe in der Druckvorrichtung erwärmt. Ein Offset- oder indirektes Druckverfahren wird z. B. auch in der US-Patentschrift 5.389.958 offenbart. In einer spezifischen Ausführungsform setzt die Druckvorrichtung ein piezoelektrisches Druckverfahren ein, wobei die Druckfarbentropfen in einem bildartigen Muster durch Schwingungen der piezoelektrischen Schwingungselemente ausgestoßen werden.
In Ausführungsformen umfasst ein Verfahren hierin die Aufnahme einer Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung wie hierin beschrieben in eine Tintenstrahldruckvorrichtung; Schmelzen der Druckfarbenzusammensetzung; und Bewirken, dass die Tröpfchen aus geschmolzener Druckfarbe in einem bildartigen Muster auf ein Substrat ausgestoßen werden.
Die Tintenstrahltemperatur kann jede geeignete oder gewünschte Strahltemperatur sein, in Ausführungsformen beträgt die Strahltemperatur zwischen 50°C bis etwa 150°C oder von etwa 50°C bis etwa 140°C oder typischer von etwa 100°C bis etwa 140°C. Die Druckfarbenzusammensetzungen weisen allgemein Schmelzviskositäten bei Strahltemperatur auf (in einer Ausführungsform von nicht weniger als etwa 50°C, in einer anderen Ausführungsform von nicht weniger als etwa 60°C, und in einer noch anderen Ausführungsform von nicht weniger als etwa 70°C, und in einer Ausführungsform von nicht mehr als etwa 150°C, und in einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als 145°C, obwohl die Strahltemperatur außerhalb dieser Bereiche liegen kann), in einer Ausführungsform von nicht mehr als etwa 30 Centipoise, in einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als etwa 20 Centipoise, und in noch einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als etwa 15 Centipoise, und in einer Ausführungsform von nicht weniger als etwa 2 Centipoise, in einer anderen Ausführungsform von nicht weniger als etwa 5 Centipoise, und in noch einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als etwa 7 Centipoise, in einer anderen Ausführungsform von mehr als etwa 10⁵ Centipoise bei einer Temperatur von weniger als etwa 40°C, in einer anderen Ausführungsform von weniger als etwa 15 Centipoise bei einer Temperatur von nicht weniger als etwa 70°C, obwohl die Schmelzviskosität außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In einer spezifischen Ausführungsform werden die Druckfarben bei geringen Temperaturen gestrahlt, insbesondere bei Temperaturen von unter etwa 150°C, in einer Ausführungsform von etwa 40°C bis etwa 150°C, in einer anderen Ausführungsform von etwa 50°C bis etwa 145°C, und in noch einer anderen Ausführungsform von etwa 60°C bis etwa 120°C, obwohl die Strahltemperatur außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In Ausführungsformen werden die Druckfarbenzusammensetzungen hierin auf eine Emulsionsschicht einer Siebdruckvorrichtung gestrahlt. In Ausführungsformen umfasst ein Verfahren hierin das Anordnen einer wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung auf einem lichtempfindlichen Emulsionsfilm, der auf einem Sieb zum Bilden einer Maske angeordnet wird; wobei die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs umfasst, das mindestens einen Ethoxylrest aufweist; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei der niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator, ein optionales Amid; und einen Farbstoff, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll; Aussetzen der Maske mit Strahlung zum Bilden einer Schablone; Waschen mit Wasser zum Entfernen der Maske, wodurch die lichtabgebildete Schablone zurückbleibt.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden vorgestellt, um verschiedene andere Arten der vorliegenden Offenbarung weiter zu definieren. Diese Beispiele sollen rein beispielhafte Veranschaulichungen sein und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Weise einzuschränken. Auch sind alle Teile und Prozentangaben, sofern nicht anderweitig angegeben, in Gew.-%.
Druckfarben. Das Druckfarbenbeispiel wurde mit den in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen hergestellt. Die Druckfarben wurden durch Kombinieren der Bestandteile in den Mengen aus Tabelle 1 in einem Glasbecher hergestellt, der mit magnetischem Rührwerk und Heizung ausgestattet war, durch Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 130°C und Rühren für einen Zeitraum von 2 Stunden. Die Druckfarben wurden dann durch ein 1 μm-Filterpapier zum Ergeben der gewünschten Druckfarbe gefiltert. Tabelle 1

Beispiel 1

Komponente Gewichtsprozent

Behenylalkohol 28,28

Unithox^TM 550 65,99

Schwarzes Färbemittel 5,33

Naugard^® 445 0,4

Gesamt 100
Der Behenyl-Alkohol, CH₃(CH₂)₂₀CH₂OH, niederviskoses Wachs wurden als NACOL^® 22–98 der Sasol North America Inc., Westlake, LA erhalten.
Unithox^TM 550, ein ethoxyliertes hydrophiles Wachs der Formel CH₃-(CH₂CH₂)_n-(CH₂CH₂O)_m-H wurde von Baker Hughes erhalten.
Schwarzer Farbstoff wurde wie in Beispiel 1 des US-Patents 7.294.730 beschrieben erhalten. Einem 2-Liter-3-Hals-Rundkolbenglas, der mit einem TEFLON^®-beschichteten Magnet ausgestattet war, wurde in ein Silikonölbad, einer magnetisch gerührten Heißplatte gegeben und ein Kondensator mit 1100 Gramm Methylisobutylketon (von der Aldrich Chemical Co.) beladen. Das Rühren setzte ein und Solvent Black 45-freier Säurefarbstoff (etwa 250 Gramm, 0,275 Mol) der Formel
wurde dem Glaskolben zugegeben. Das Ölbad wurde auf 120°C für etwa 2 Stunden erwärmt, bis der Farbstoff vollständig aufgelöst war. Etwa 196,3 Gramm (0,20 Mol) Distearylamin (ARMEEN^® 2HT, Akzo Nobel) wurde nachfolgend zugegeben und das Reaktionsgemisch dann für etwa 16 Stunden zurückgeleitet. Ein Destillationsaufbau wurde danach befestigt und das Lösungsmittel mithilfe eines Stickstoffeinlasses abdestilliert. Wenn die Destillation vollständig erschien, wurde Vakuum an das System angelegt. Das Vakuum wurde langsam erhöht, um Schäumen zu verhindern und wurde für etwa 16 Stunden bei 120°C gehalten. Das Gefäß wurde dann in einen Ofen bei 120°C übertragen und falsch herum gesichert, und das Produkt gesammelt. Man ging davon aus, dass das Produkt die folgende Formel besaß:
Naugard^® 445 ist ein aromatischer Amin-Antioxidationsmittel-Stabilisator, 4,4'-Bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamin, der im Handel bei der Chemtura Corporation erhältlich ist.

Die Druckfarbe war wie folgt gekennzeichnet. Tabelle 2

Beispiel	1
Druckfarbeneigenschaften	Gewichtsprozent
Viskosität bei 110°C	14,20
Viskosität bei 125°C	10,57
Viskosität bei 130°C	9,58
Spektrumstärke in BuOH
Ungefilterte Druckfarbe bei 579 Nanometern	1047
Ungefilterte Druckfarbe bei 381 Nanometern	903
Gefilterte Druckfarbe bei 579 Nanometern	1044
Gefilterte Druckfarbe bei 381 Nanometern	904
DSC (°C)
Spitzenschmelzpunkt	67,4
Spitzengefrierpunkt	60,5

Die Viskositätseigenschaften des Materials wurden bei Verwenden eines 50 Millimeter-Kegels und Plattengeometrie auf einem AR 1000 Rheometer von Rheometrics Corporation, jetzt TA Instruments, Inc. bestimmt.
DSC: Der Schmelzpunkt wurde durch die Differentialabtastkalorimetrie mit einem DuPont 2100-Kalorimeter bei einer Abtastrate von 10°C/min gemessen.
Die Wärmestabilitäten der Druckfarben wurden durch Kochen der Druckfarben in Glaskannen in einem Ofen bei 125°C getestet und dann die Viskositätsveränderung überwacht. Die Ergebnisse, wie in Tabelle 3 dargestellt, zeigen eine sehr gute Wärmestabilität der Viskosität nach Kochen für bis zu 6 bis 9 Tagen bei 125°C, was ein wünschenswertes Merkmal für eine zuverlässige Strahlleistung ist. Viskosität bedeutet Centipoise bei 110°C und 125°C. Tabelle 3

Tage bei 125°C 0 1 2 4 5

Beispiel Eigenschaften

1 Viskosität bei 125°C 10,57 10,53 10,67 10,96 11,13
Ferner zeigten die Druckfarben hierin ein wünschenswertes Newton-Verhalten für Viskosität bei Abtasten in verschiedenen Frequenzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6221137 [0028]
US 5621022 [0028]
US 5231135 [0028]
US 6590082 [0029]
US 7294730 [0029, 0047]
US 5195430 [0038]
US 5389958 [0038]

Claims

Wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, umfassend: ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator; und einen Farbstoff, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll.
Wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Farbstoff ein Farbstoff ist, der zum Absorbieren von Licht im sichtbaren Bereich ausgewählt ist.
Wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Farbstoff ein Farbstoff ist, der zum Absorbieren von Licht im ultravioletten Bereich ausgewählt ist.
Wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel ist, das zum Absorbieren von Licht im ultravioletten Bereich ausgewählt ist.
Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen, umfassend eine wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung, wobei die Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung umfasst: ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator, wobei der Stabilisator, falls vorhanden, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus aromatischem Amin, gehindertem Amin, Phenol und Mischungen und Kombinationen davon; und einen Farbstoff, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll.
Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen nach Anspruch 5, wobei der Farbstoff ein Farbstoff ist, der zum Absorbieren von Licht im sichtbaren oder im ultravioletten Bereich ausgewählt ist.
Tintenstrahldruckerstab oder -kügelchen nach Anspruch 5, wobei der Farbstoff ein schwarzes Färbemittel ist, das zum Absorbieren von Licht im ultravioletten Bereich ausgewählt ist.
Verfahren, umfassend: Anordnen einer wasserdispergierbaren Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung auf einen lichtempfindlichen Emulsionsfilm, der auf einem Sieb zum Bilden einer Maske angeordnet wird; wobei die wasserdispergierbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzung ein hydrophiles Wachs mit mindestens einem Ethoxylrest; ein niederviskoses Wachs mit mindestens einer Hydroxylgruppe, wobei das niederviskose Wachs mit dem hydrophilen Wachs mischbar ist; einen optionalen Stabilisator und einen Farbstoff umfasst, wobei der Farbstoff ausgewählt ist, um Licht in einem Bereich zu absorbieren, der geblockt werden soll; Aussetzen der Maske mit Strahlung zum Bilden einer Schablone; und Waschen mit Wasser zum Entfernen der Maske, wodurch die lichtabgebildete Schablone zurückbleibt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das hydrophile Wachs ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus ethoxyliertem Kohlenwasserstoffwachs, ethoxyliertem Alkohol und Mischungen und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das niederviskose Wachs ein Wachs ist, das eine Viskosität von etwa 1 bis etwa 15 Centipoise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 80°C bis etwa 120°C aufweist.