DE10303914A1 - Farbmittelhaltige Zubereitung und Druckerzeugnis - Google Patents

Abstract

Es wird eine farbmittelhaltige Zubereitung beschrieben, die eine oder mehrere irreversible thermochrome Latentpigmente umfasst, die bei < 200 DEG C eine deutliche Farbtonänderung aufweisen. Ferner wird ein Applizierverfahren für Pfandgebinde oder deren Etiketten sowie ein die farbmittelhaltige Zubereitung umfassendes Druckerzeugnis beschrieben.

Description

• Die Erfindung betrifft eine farbmittelhaltige Zubereitung, ein Druckerzeugnis, das die farbmittelhaltige Zubereitung umfasst und ein Applizierverfahren für Pfandgebinde oder deren Etiketten, bei dem die farbmittelhaltige Zubereitung eingesetzt wird.
• Pfandgebinde, wie Getränkedosen, Kunststoff- oder Glasflaschen, müssen Markierungen aufweisen, die solche Informationen der Inverkehrbringer beinhalten, dass sie von speziellen Automaten eines Rücknahmesystems gelesen und virtuell entwertet werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine farbmittelhaltige Zubereitung bereitzustellen, mit der ein Druckerzeugnis möglich wird, das die o.g. Markierung aufweist.
• Diese Aufgabe wird durch eine farbmittelhaltige Zubereitung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine oder mehrere irreversible thermochrome Latentpigmente umfasst, die unter 200°C eine deutliche Farbtonänderung aufweisen.
• Vorzugsweise handelt es sich bei den farbmittelhaltigen Zubereitungen um Druckfarben.
• Latentpigmente werden in der Zeitschrift PPCJ, October 1998, S. 38, Z. Hao et al., Ciba Speciality Chemicals Inc., Basel, Schweiz, sowie in dem US-Patent Nr. 6 160 037 beschrieben.
• Bevorzugt ist eine farbmittelhaltige Zubereitung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine oder mehrere irreversible thermochrome Latentpigmente umfasst, die zwischen 160°C und 190°C eine deutliche Farbtonänderung aufweisen.
• Insbesondere bevorzugt ist eine farbmittelhaltige Zubereitung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen temperaturabhängig stufenweise erfolgenden, thermisch induzierten Farbtonwechsel aufweist.
• Die verwendeten Farbmittel können, abhängig vom Typ der Druckfarbe oder Beschichtung, dispers als Pigment oder in gelöster Form als Farbstoff vorliegen.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Applizierverfahren für Pfandgebinde oder deren Etiketten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die farbmittelhaltige Zubereitung eingesetzt wird. Hierbei sind alle bekannten Druckverfahren, wie Digital-, Inkjet-, Flexo-, Tief-, Sieb- oder Offsetdruck, einsetzbar. Mittels des Applizierverfahrens können die genannten farbmittelhaltigen Zubereitungen auf die Pfandgebinde selbst oder deren Etiketten appliziert werden.
• Nach der Applikation und Trocknung der Farbschicht durch Verdunsten, oxidative Trocknung oder UV-Strahlung, kann durch eine Hitzeeinwirkung von unter 200°C, vorzugsweise von 160°C bis 190°C ein visuell deutlich sichtbarer Farbtonwechsel, beispielsweise von Gelb über Orange nach Magenta, herbeigeführt werden.
• In Abhängigkeit von der Art der Hitzebeaufschlagung kann der Farbtonwechsel vollflächig oder partiell erfolgen. Die thermische Induktion, die zum Farbtonwechsel des oder der Farbmittel führt, kann durch Direktkontakt mit einer Hitzequelle, IR-Strahlung oder fokussierter Strahlung eines IR-Lasers, z.B. eines YAG-Lasers, erfolgen.
• Die Schichtdicke der durch Drucken oder Beschichten erzeugten erfindungsgemäßen getrockneten Schicht beträgt mindestens 1,5 μm, vorzugsweise bis 2 μm.
• Die Funktionsbasis der farbmittelhaltigen Zubereitung sind Bindemittel, die auf den Substratoberflächen, wie Aluminium, Stahlblech, Polyester oder Kunststoff- und Papieretiketten ausreichend haften sowie irreversibel thermochrome Latentpigmente. Derartige Farbmittel sind chemisch so aufgebaut, dass die chromo phoren Partikel solubilisierende Gruppen enthalten. Diese bewirken Löslichkeit in bestimmten Lösemitteln oder Lösemittelkombinationen, wie sie beispielsweise in Druckfarben enthalten sein können.
• Durch Einwirkungen von Temperaturen im Bereich von beispielsweise 160–190°C können die solubilisierenden Gruppen deblockiert werden, was zu einem unlöslichen Nanopigment-Primärpartikel mit anderer Färbung führt.
• In der erfindungsgemäßen farbmittelhaltigen Zubereitung können Latentpigmente durch Dispergieraggregate, wie Dissolver, Dreiwalzwerke oder Kugelmühlen dispergiert werden. Anwendungen in disperser Form mit Partikelgrößen von unter 2 μm können sich beispielsweise für Offsetdruckfarben auf Basis konventioneller oder UV-strahlungshärtenden Bindemitteln ergeben. Siebdruck-, Inkjet-, Flexo- oder Tiefdruckfarben können die Latentpigmente gelöst, d.h. in Form eines hochmolekularen Farbstoffes, in Abhängigkeit von den enthaltenen Lösemitteln, enthalten.
• Nach flächiger oder partieller Hitzeeinwirkung auf Drucke, die mehr als 10% der beschriebenen Pigmente enthalten, entsteht eine visuelle deutlich erkennbare Farbänderung durch Deblockierung der Latentpigmente, was im Falle des Vorliegens als Farbstoff zu einem optimal verteilten Nanopigment führt. Diese Pigmente weisen, wie Pigmente allgemein, deutlich bessere Echtheiten, speziell Lichtechtheiten, auf als Farbstoffe.
• Die Lichtechtheit von Farbstoffen beträgt nach DIN 16 525 maximal etwa WS 3, die von Pigmenten > WS 4.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Druckerzeugnis, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die erfindungsgemäße farbmittelhaltige Zubereitung umfasst. Bevorzugt ist ein Druckerzeugnis, das eine Lichtechtheit gemäß DIN 16 525 von > WS 3 aufweist.
• Insbesondere bevorzugt ist ein Druckerzeugnis, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es durch fokussierten IR-Laser oder durch Hitzeeinwirkung flächig und/oder partiell umfärbbar ist.
• Des weiteren ist Gegenstand der Erfindung ein Druckerzeugnis, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es für Automaten lesbar, codierbar und entwertbar ist.
• Durch das erfindungsgemäße Druckerzeugnis können Informationen vielfältiger Art, beispielsweise in Form von Barcodes oder zweidimensionalen Codes generiert werden.
• Ein besonderer Vorteil der optimalen Verteilung der deblockierten, nach Hitzeeinwirkung entstandenen Nanopigmentpartikel besteht darin, dass randscharfe Konturen bei einer "Beschriftung" mittels eines fokussierten IR-Lasers entstehen, die durch ein geeignetes Erkennungssystem, wie ein Kamera- und/oder OCR-System integriert in Gebinderückgabeautomaten, zweifelsfrei identifizierbar sind.
• Die Latentpigmente enthaltende, irreversibel thermochrome Farbfläche kann bereits bei der Produktion von Etiketten drucktechnisch erzeugt werden oder alternativ direkt auf dem Gebinde selbst, z.B. auf dem Dosenboden. Ebenso ist es möglich, die erfindungsgemäße Farbe nach dem Füllen der Pfandgebinde, beispielsweise durch Inkjet-Druck zu applizieren und nach der Trocknung zu codieren.
• Somit erfüllt das System aus farbmittelhaltiger Zubereitung, Applizierverfahren und Druckerzeugnis in Verbindung mit einem adaptierten Erkennungssystem alle Anforderungen für eine automatische Rücknahme von Pfandgebinden gemäß den gesetzlichen Anforderungen in vorzüglicher Weise.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen mit farbmittelhaltigen Zubereitungen weiter erläutert.
• Beispiel 1 – Offsetfarbe
• Es werden 12–20 Gew.-% Latentpigment Irgaphor Red 502A oder Magenta VG-531 von Ciba Speciality Chemicals unter intensivem Rühren mit einem Dissolver und anschließender Homogenisierung auf einem Dreiwalzwerk in ein Bindemittel, bestehend aus nachfolgenden Komponenten eingearbeitet:

  20 Gew.-%	Resol-Kolophonium-Harz, Typ Tergraf UZ 87, Hersteller Cray Valley
  10 Gew.-%	Maleinatharz Alresat VKM 1396, Hersteller Akzo
  20 Gew.-%	Leinölalkyd Terlon 5, Hersteller Eastman Chemicals
  35 Gew.-%	Mineralöl PKWF 28/31, Hersteller Haltermann
  15 Gew.-%	Leinöl.

• Als weitere Zusätze können Kobalt/Mangan-Sikkative und/oder Wachse zugegeben werden.
• Die resultierende gelbe Druckfarbe wird auf eine Zügigkeit von 12 ± 2 mittels des Geräts Prüfbau Inkomat, bei 25°C eingestellt und weist eine Viskosität von 800 ± 300 dPa.s auf.
• Beispiel 2 – wasserbasierte irreversibel thermochrome Flexodruckfarbe
• Es wird in an sich bekannter Weise eine Flexodruckfarbe folgender Zusammensetzung hergestellt:

  15 Gew.-%	Latentpigment Irgaphor Red 502A
  55 Gew.-%	Styrol-Acrylat-Dispersion Joncryl 74, Hersteller Johnson Polymers
  25 Gew.-%	Wachsdispersion Vestowax, Hersteller Clariant

  2 Gew.-%	Entschäumer Byk 094, Hersteller Byk Chemicals
  2 Gew.-%	Netzmittel Byk 190, Hersteller Byk Chemicals
  1 Gew.-%	Konservierungsmittel Proxel BD, Hersteller Ceneca

• Die Farbe weist bei der Verarbeitung eine Viskosität von 25–35 Sekunden Auslaufzeit auf, gemessen im DIN-Becher, 4mm ∅.
• Beispiel 3 – lösemittelbasierte irreversibel thermochrome Flexodruckfarbe
• Es wird in an sich bekannter Weise eine Flexodruckfarbe folgender Zusammensetzung hergestellt:

  15 Gew.-%	Latentpigment Irgaphor Red 502A
  10 Gew.-%	Nitrocellulose Welocel A 300, Hersteller Wolff Cellulosics
  10 Gew.-%	Nitrocellulose Welocel A 400, Hersteller Wolff Cellulosics
  35 Gew.-%	Ethanol
  17 Gew.-%	Ethylacetat
  5 Gew.-%	Weichmacher ATBC (Acetyltributylcitrat)
  1 Gew.-%	Entschäumer Polydimethylsiloxan, Hersteller Wacker Chemie
  5 Gew.-%	Ethoxypropanol, Hersteller Biesterfield
  2 Gew.-%	Mikrowachs Luwax AF 30, Hersteller BASF

• Die Farbe hat bei der Verarbeitung eine Viskosität von 25–35 Sekunden Auslaufzeit, gemessen im DIN-Becher 4 mm ∅.
• Beispiel 4 – lösemittelbasierte irreversibel thermochrome Flexodruckfarbe
• Es wird in an sich bekannter Weise eine Flexodruckfarbe folgender Zusammensetzung hergestellt:

  15 Gew.-%	Latentpigment Irgaphor Red 502A
  35 Gew.-%	Polyvinylbutyral Pioloform BL 16, Hersteller Wacker Chemie
  39 Gew.-%	Ethanol
  2 Gew.-%	Luwax AF 30, Hersteller BASF
  3 Gew.-%	ATBC
  1 Gew.-%	Entschäumer Polydimethylsiloxan, Hersteller Wacker Chemie
  5 Gew.-%	Ethoxypropanol

• Die Farbe hat bei der Verarbeitung eine Viskosität von 25–35 Sekunden Auslaufzeit, gemessen im DIN-Becher 4 mm ∅.
• Beispiel 5 – lösemittelbasierte irreversibel thermochrome Tiefdruckfarbe
• Es wird in an sich bekannter Weise eine Tiefdruckfarbe folgender Zusammensetzung hergestellt:

  15 Gew.-%	Latentpigment Irgaphor Red 502A
  25 Gew.-%	Polyvinylbutyral Pioloform BL 16, Hersteller Wacker Chemie
  52 Gew.-%	Ethanol
  2 Gew.-%	Luwax AF 30, Hersteller BASF
  2 Gew.-%	ATBC
  1 Gew.-%	Entschäumer Polydimethylsiloxan, Hersteller Wacker Chemie
  3 Gew.-%	Ethoxypropanol

• Die Farbe hat bei der Verarbeitung eine Viskosität von 15–25 Sekunden Auslaufzeit, gemessen im DIN-Becher 4 mm ∅.
• Beispiel 6 – irreversibel thermochrome Inkjet-Tinte
• Es wird in an sich bekannter Weise eine irreversibel thermochrome Inkjet-Tinte folgender Zusammensetzung hergestellt:

  10 Gew.-%	Latentpigment Irgaphor Red 502A
  43 Gew.-%	Polyvinylbutyral Pioloform BL 16, Hersteller Wacker Chemie
  46,4 Gew.-%	Ethanol
  0,5 Gew.-%	Entschäumer Tego Airex 900, Hersteller Degussa-Tego
  0,1 Gew.-%	Aerosil 200, Hersteller Degussa

• Die Inkjet-Tinte hat bei der Verarbeitung eine Viskosität von 4–8 mPa.s bei einer Auslaufzeit von 19–23 Sekunden, gemessen im DIN-Becher 3 mm ∅.

Claims (8)

1. Farbmittelhaltige Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oder mehrere irreversible thermochrome Latentpigmente umfasst, die bei <200°C eine deutliche Farbtonänderung aufweisen.
2. Farbmittelhaltige Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oder mehrere irreversible thermochrome Latentpigmente umfasst, die zwischen 160°C und 190°C eine deutliche Farbtonänderung aufweisen.
3. Farbmittelhaltige Zubereitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen temperaturabhängig stufenweise erfolgenden, thermisch induzierten Farbtonwechsel aufweist.
4. Applizierverfahren für Pfandgebinde oder deren Etiketten, dadurch gekennzeichnet, dass eine farbmittelhaltige Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingesetzt wird.
5. Druckerzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es eine farbmittelhaltige Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
6. Druckerzeugnis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lichtechtheit gemäß DIN 16 525 von > WS 3 aufweist.
7. Druckerzeugnis nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es durch fokussierten IR-Laser oder durch Hitzeeinwirkung flächig und/oder partiell umfärbbar ist.
8. Druckerzeugnis nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es für Automaten lesbar codierbar und entwertbar ist.