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HINTERGRUND
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Zusammensetzungen,
die, wenn sie Energie in Form von Licht oder Wärme ausgesetzt
werden, eine Farbänderung hervorrufen, sind beim Erzeugen
von Bildern auf einer Vielzahl von Substraten von großem
Interesse. Beispielsweise liefern Datenspeicherungsmedien eine zweckmäßige
Art und Weise, große Datenmengen in stabilen und mobilen
Formaten zu speichern. Beispielsweise ermöglichen es optische
Platten, z. B. Compact-Disks (CDs), digitale Videodisks (DVDs) oder
sonstige Platten einem Benutzer, relativ große Datenmengen
auf ein einziges relativ kleines Medium zu speichern. Traditionell
wurden häufig handelsübliche Etiketten anhand
von Siebdruck oder anderen, ähnlichen Verfahren auf optische
Platten gedruckt, um eine Identifizierung des Inhalts der Platte
zu erleichtern. Zusätzlich werden andere Substrate oft
mit handelsüblichen Etiketten versehen, die entweder direkt
auf das Substrat gedruckt werden oder auf klebfähigen Etiketten
vorgeformt werden.
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In
jüngerer Zeit wurden Anstrengungen unternommen, um Konsumenten
Plattenbrenn- oder -schreibfähigkeiten an die Hand zu geben.
Derartige Anstrengungen umfassen die Verwendung von Laufwerken,
die dahin gehend konfiguriert sind, Daten auf optische Platten zu
brennen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
strahlungsabbildbare Beschichtung umfasst zumindest einen Farbbildner
und eine strahlungshärtbare Matrix, die einen Aktivator
und zumindest ein wasserlösliches Monomer umfasst.
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Außerdem
umfasst ein exemplarisches Verfahren zum Bilden einer strahlungsabbildbaren
Beschichtung ein Herstellen einer strahlungshärtbaren Polymermatrix,
die ein wasserlösliches Monomer umfasst, ein Bilden eines
niedrigschmelzenden Eutektikums einer Leukofarbstoffphase, ein Verteilen
des niedrigschmelzenden Eutektikums einer Leukofarbstoffphase in
der Polymermatrix, und ein Sensibilisieren der strahlungsabbildbaren
Beschichtung mit einem Sensibilisierungsmittel, das einer Strahlungsquelle
entspricht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele
des vorliegenden Systems und Verfahrens und bilden einen Bestandteil
der Spezifikation. Die veranschaulichten Ausführungsbeispiele
sind lediglich Beispiele des vorliegenden Systems und Verfahrens
und schränken deren Schutzumfang nicht ein.
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1 veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Medienverarbeitungssystems gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel.
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden einer abbildbaren
Zusammensetzung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden einer strahlungsabbildbaren
Zusammensetzung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden einer strahlungsabbildbaren
Zusammensetzung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erstellen eines Bildes
auf einer strahlungsabbildbaren Beschichtung gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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In
allen Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen ähnliche,
aber nicht unbedingt identische Elemente.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Insbesondere
werden gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
Matrixmaterialien, die wasserlösliche Monomere enthalten,
in Verbindung mit Entwicklern verwendet. Das hierin beschriebene
standardmäßige Markierungsmaterial umfasst ein
Basismatrixmaterial und eine lichtaktivierte Markierungszusammensetzung.
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Die
vorliegenden exemplarischen Systeme und Verfahren sehen die Herstellung
einer strahlungsabbildbaren thermochromen Beschichtung vor, die
Komponenten aufweist, die weniger toxisch und reaktionsfreudiger
sind als traditionelle Beschichtungen. Insbesondere wird hierin
eine strahlungshärtbare, strahlungsabbildbare Beschichtung
beschrieben, die mit einer Strahlungserzeugungsvorrichtung abgebildet
werden kann und dabei eine hohe Markierungsgeschwindigkeit aufweist.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
weist die vorliegende strahlungsabbildbare thermochrome Beschichtung
Matrixmaterialien auf, die wasserlösliche Monomere enthalten,
die in Verbindung mit Entwicklern verwendet werden. Weitere Einzelheiten der
vorliegenden Beschichtung sowie exemplarische Verfahren zum Bilden
von Beschichtungen auf einem gewünschten Substrat werden
nachstehend ausführlicher beschrieben.
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Gemäß der
Verwendung in der vorliegenden Spezifikation und in den angehängten
Patentansprüchen soll der Begriff „strahlungsabbildbare
Platten" breit gefasst dahin gehend verstanden werden, dass er Audio-, Video-,
Multimedia- und/oder Software-Platten, die in einem CD- und/oder
DVD-Laufwerk oder dergleichen maschinenlesbar sind, umfasst, aber
keinesfalls hierauf beschränkt ist. Nichteinschränkende
Beispiele von Formaten strahlungsabbildbarer Platten umfassen beschreibbare,
aufzeichnungsfähige und wiederbeschreibbare Platten wie
z. B. DVD, DVD–R, DVD–RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM,
CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW und dergleichen.
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Für
die Zwecke der vorliegenden exemplarischen Systeme und Verfahren
bezieht sich der Begriff „Farbe" oder „farbig"
auf Absorbanz- und Reflexionseigenschaften, die vorzugsweise sichtbar
sind, einschließlich Eigenschaften, die zu einem schwarzen,
weißen oder traditionellen farbigen Erscheinungsbild führen.
Mit anderen Worten umfassen die Begriffe „Farbe" oder „farbig"
schwarz, weiß und traditionelle Farben sowie andere visuelle
Eigenschaften, z. B. Perleffekt, Reflexionsvermögen, Lichtdurchlässigkeit,
Transparenz usw.
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In
der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken
zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches
Verständnis des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden
Vorrichtung zum Bilden einer strahlungsabbildbaren Beschichtung
mit zumindest einem wasserlöslichen Monomer zu vermitteln.
Fachleuten wird jedoch einleuchten, dass das vorliegende Verfahren
und die vorliegende Vorrichtung ohne diese spezifischen Einzelheiten
praktiziert werden kann bzw. können. Eine Bezugnahme in
der Spezifikation auf „ein Ausführungsbeispiel"
bedeutet, dass ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Charakteristik, das
bzw. die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben wird,
in zumindest einem Ausführungsbeispiel enthalten ist. Das
Auftreten der Wendung „bei einem Ausführungsbeispiel"
an verschiedenen Stellen in der Spezifikation bezieht sich nicht
unbedingt jedes Mal auf dasselbe Ausführungsbeispiel.
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Schematische Ansicht eines
Mediensystems
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1 veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Medienverarbeitungssystems (100)
gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ermöglicht
es das veranschaulichte Medienverarbeitungssystem (100)
einem Benutzer, unter anderem eine strahlungsabbildbare Oberfläche
Beschichtungen der vorliegenden exemplarischen Zusammensetzungen
auszusetzen, ein Bild auf den Beschichtungen auszurichten und das
abgebildete Objekt für eine Vielzahl von Zwecken zu verwenden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
kann beispielsweise ein strahlungsabbildbares Datenspeicherungsmedium
(eine strahlungsabbildbare Platte) in das Medienverarbeitungssystem
(100) eingeführt werden, damit Daten auf demselben
gespeichert und/oder ein Graphikbild auf demselben erstellt wird.
Gemäß der Verwendung hierin wird lediglich der
Vereinfachung der Erläuterung halber die vorliegende strahlungsabbildbare
thermochrome Beschichtung im Kontext einer Beschichtung einer optischen
Platte wie z. B. einer Compact-Disk (CD) oder einer digitalen Videodisk
(DVD) beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die vorliegende
strahlungsabbildbare thermochrome Beschichtung auf eine beliebige
Anzahl von gewünschten Substraten angewendet werden kann,
einschließlich Polymeren, Papieren, Metall, Glas, Keramiken
und dergleichen, aber keinesfalls beschränkt auf dieselben.
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Wie
in 1 veranschaulicht ist, umfasst das Medienverarbeitungssystem
(100) ein Gehäuse (105), das eine Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) beherbergt, das auf steuerbare Weise mit einem Prozessor (125)
gekoppelt sein kann. Der Betrieb der Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) kann durch den Prozessor (125) und eine
Firmware (123), die dahin gehend konfiguriert ist, den
Betrieb der Strahlungserzeugungsvorrichtung selektiv zu lenken,
gesteuert werden. Das exemplarische Medienverarbeitungssystem (100)
umfasst ferner eine (nicht gezeigte) Hardware wie z. B. Spindeln,
Motoren und dergleichen, um eine strahlungsabbildbare Platte (130)
in eine optische Kommunikation mit der Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) zu platzieren. Der Betrieb der (nicht gezeigten)
Hardware kann auch durch Firmware (123) gesteuert werden,
auf die seitens des Prozessors (125) zugegriffen werden
kann. Die oben erwähnten Komponenten werden nachstehend
ausführlicher beschrieben.
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Wie
in 1 veranschaulicht ist, umfasst das Medienverarbeitungssystem
(100) einen Prozessor (125), dem eine Firmware
(123) zugeordnet ist. Wie gezeigt ist, sind der Prozessor
(125) und die Hardware (123) mit der Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) kommunikativ gekoppelt gezeigt, gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel. Exemplarische Prozessoren
(125), die dem vorliegenden Medienverarbeitungssystem (100)
zugeordnet sein können, können einen Personal-Computer
(PC), einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA – personal
digital assistant), einen MP3-Player oder ein anderes derartiges
Gerät umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
kann jeglicher geeignete Prozessor verwendet werden, einschließlich
eines Prozessors, der dahin gehend konfiguriert ist, direkt in dem
Medienverarbeitungssystem platziert zu sein, jedoch keinesfalls
beschränkt auf einen solchen. Außerdem kann dem
Prozessor (125), wie in 1 graphisch
dargestellt ist, eine Firmware (123) wie z. B. eine Software
oder andere Treiber zugeordnet sein, die dahin gehend konfiguriert
ist bzw. sind, den Betrieb der Strahlungserzeugungsvorrichtung (110)
zu steuern, um dem Datenspeicherungsmedium (130) selektiv
Strahlung zuzuführen. Gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel kann die Firmware (123), die
dahin gehend konfiguriert ist, den Betrieb der Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) zu steuern, auf einer (nicht gezeigten) Datenspeicherungsvorrichtung
gespeichert sein, die kommunikativ mit dem Prozessor (125)
gekoppelt ist, einschließlich eines Nur-Lese-Speichers
(ROM), eines Direktzugriffsspeichers (RAM) und dergleichen, jedoch
keinesfalls beschränkt hierauf.
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Gemäß der
Einleitung ist der Prozessor (125) dahin gehend konfiguriert,
mit der Strahlungserzeugungsvorrichtung (110) auf steuerbare
Weise zu interagieren. Obwohl 1 eine einzige
Strahlungserzeugungsvorrichtung (110) veranschaulicht,
kann eine beliebige Anzahl von Strahlungserzeugungsvorrichtungen in
dem Medienverarbeitungssystem (100) integriert sein. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) eine Mehrzahl von Lasern umfassen, die zum Erstellen
von Daten auf einer CD und/oder DVD, beispielsweise bei einem CD/DVD-Kombinationsaufzeichnungslaufwerk, konfiguriert
ist, ist jedoch keinesfalls auf diese beschränkt. Genauer
gesagt kann ein CD/DVD-Kombinationsaufzeichnungslaufwerk, das dahin
gehend konfiguriert ist, auf mehr als einem Medientyp aufzuzeichnen,
seitens des Medienverarbeitungssystems (100) integriert
sein. Beispielsweise ist ein DVD-R/RW(+/–)-Kombinationslaufwerk
auch in der Lage, beispielsweise CD-R/RW aufzuzeichnen. Um ein Aufzeichnen
auf mehr als einem Medientyp zu ermöglichen, umfassen diese
CD/DVD-Kombinationsaufzeichnungslaufwerke mehr als einen Laser.
Beispielsweise umfassen CD/DVD-Kombinationsaufzeichnungslaufwerke
oft 2 Aufzeichnungslaser: einen ersten Laser, der bei etwa 780 nm
arbeitet, für CD-Aufzeichnungen, und einen zweiten Laser,
der bei etwa 650 nm arbeitet, für DVD-Aufzeichnungen. Demgemäß kann
das vorliegende Medienverarbeitungssystem (100) eine beliebige
Anzahl von Lasern umfassen, die Wellenlängen aufweisen,
die zwischen etwa 200 nm und etwa 1200 nm variieren können.
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Wie
zuvor erwähnt wurde, umfasst das vorliegende Medienverarbeitungssystem
(100) ein Datenspeicherungsmedium in Form einer strahlungsabbildbaren
Platte (130), die neben der Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) angeordnet ist. Gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel umfasst die exemplarische strahlungsabbildbare
Platte (130) eine erste Seite (140) und eine zweite
(150) Seite, die sich gegenüberliegen. Auf der
ersten Seite (140) ist eine Datenoberfläche gebildet,
die dahin gehend konfiguriert ist, Daten zu speichern, während
die zweite Seite (150) eine strahlungsabbildbare Oberfläche
umfasst, die eine dreischichtige strahlungsabbildbare thermochrome
Beschichtung aufweist, die zwei oder mehr bleichbare Antennenfarbstoffe,
die in verschiedenen Schichten der Beschichtung dispergiert und/oder
aufgelöst sind, und einen dritten Antennenfarbstoff, der
sowohl vor als auch nach einem Bleichvorgang in der thermochromen
Beschichtung aktiv bleibt, aufweist.
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Bezüglich
der ersten Seite (140) der strahlungsabbildbaren Platte
(130) kann die Strahlungserzeugungsvorrichtung (110)
dahin gehend konfiguriert sein, existierende, auf der strahlungsabbildbaren
Platte (130) gespeicherte Daten zu lesen und/oder neue
Daten auf der strahlungsabbildbaren Platte (130) zu speichern,
wie in der Technik hinreichend bekannt ist. Gemäß der
Verwendung hierin soll der Begriff „Daten" in groben Zügen
dahin gehend verstanden werden, dass er die nicht-graphischen Informationen,
die digital oder auf sonstige Weise auf einer strahlungsabbildbaren
Platte eingebettet sind, umfasst. Gemäß dem vorliegenden exemplarischen
Ausführungsbeispiel können Daten Audioinformationen,
Videoinformationen, photographische Informationen, Softwareinformationen
und dergleichen umfassen, sind aber keinesfalls hierauf beschränkt.
Alternativ dazu kann der Begriff „Daten" hierin auch dazu
verwendet werden, Informationen wie beispielsweise Anweisungen,
auf die ein Computer oder ein sonstiger Prozessor zugreifen kann,
um eine graphische Anzeige auf einer strahlungsabbildbaren Oberfläche
zu erstellen, zu beschreiben.
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Im
Gegensatz zu der ersten Seite der strahlungsabbildbaren Platte (130)
umfasst die zweite Seite der strahlungsabbild baren Platte (140)
eine strahlungshärtbare Polymermatrix, die zumindest ein
wasserlösliches Monomer enthält. Gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel, das nachstehend ausführlich
beschrieben wird, umfasst die zweite Seite der strahlungsabbildbaren
Platte (140) eine wasserlösliche, strahlungshärtbare, laserabbildbare
Beschichtung. Mehrere exemplarische Farbbildungszusammensetzungen,
die wasserlösliche Monomere umfassen, werden nachstehend
ausführlicher erörtert.
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Exemplarische Beschichtungsformulierung
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Wie
oben erwähnt wurde, umfasst die zweite Seite der strahlungsabbildbaren
Platte (140) eine Anzahl von Komponenten, die zwei separate
Phasen bilden, die dahin gehend konfiguriert sind, durch einen oder
mehr Laser, die Strahlung bei einer bekannten Wellenlänge
emittieren, abgebildet zu werden. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel umfassen die zwei separaten
Phasen, die die vorliegende Beschichtungsformulierung bilden, eine
strahlungshärtbare Polymermatrix, in der säurehaltige
Aktivatorspezies gelöst sind und die einen Leukofarbstoff
oder sein niedrigschmelzendes Eutektikum aufweist, der bzw. das
in der Matrix unlöslich ist, aber als feine Dispersion
gleichmäßig in derselben verteilt ist, sind aber
keinesfalls hierauf beschränkt. Außerdem kann
die Beschichtungsformulierung einen Antennenfarbstoff oder eine
sonstige Laserstrahlung absorbierende Spezies umfassen, der bzw.
die in zumindest einer und vorzugsweise beiden Phasen der Beschichtung
gleichmäßig verteilt/aufgelöst ist bzw.
sind. Jede der vorliegenden Phasen wird nachstehend ausführlich
beschrieben.
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Wie
erwähnt wurde, umfasst die erste Phase der strahlungsabbildbaren
thermochromen Beschichtung eine strahlungshärtbare Polymermatrix,
in der eine Aktivatorspezies gelöst ist, ist jedoch keinesfalls
hierauf beschränkt. Gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel umfasst das strahlungs härtbare
Vorpolymer in Form von Monomoren oder Oligomeren ein wasserlösliches
Monomer, das dahin gehend konfiguriert ist, eine kontinuierliche
Phase zu bilden, die hierin als Matrixphase bezeichnet wird, wenn
es Licht, das eine spezifische Wellenlänge aufweist, ausgesetzt
wird. Genauer gesagt umfasst das strahlungshärtbare Polymer
des vorliegenden exemplarischen Systems und Verfahrens gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wasserlösliche
Monomere mit einer beliebigen Anzahl von funktionellen Gruppen zum
Vernetzen.
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Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel können beliebig
viele wasserlösliche Monomere dazu verwendet werden, das
strahlungshärtbare Polymer des vorliegenden exemplarischen
Systems und Verfahrens zu bilden. Im Handel erhältliche
Monomere, die verwendet werden können, umfassen, sind jedoch
keinesfalls beschränkt auf, 2(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat,
ethoxyliertes(15)Trimethyloipropantriacrylat, ethoxyliertes(30)Bisphenol-A-Diacrylat,
ethoxyliertes(30)Bisphenol-A-Dimethacrylat, ethoxyliertes(20)Trimethylolpropantriacrylat,
metallisches Diacrylat, Methoxypolyethylenglykol(350)monoacrylat,
Methoxypolyethylenglykol(350)monomethacrylat, Methoxypolyethylenglykol(550)monoacrylat,
Methoxypolyethylenglykol(550)monomethacrylat, Polyethylenglykol(200)diacrylat,
Polyethylenglykol(400)diacrylat, Polyethylenglykol(400)dimethacrylat,
Polyethylenglykol(600)diacrylat, Polyethylenglykol(600)dimethacrylat,
Polypropylenglykolmonomethacrylat und dergleichen. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die strahlungshärtbare Polymermatrix
wasserlösliche Monomere in Mengen zwischen etwa 5 und 100
Prozent umfassen.
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Obwohl
bei dem vorliegenden exemplarischen System und Verfahren wasserlösliche
Monomere verwendet werden, kann bei der Beschichtungsformulierung
Wasser verwendet werden, muss aber nicht. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann Wasser zwischen
0 und 25 Gew.-% der strahlungshärtba ren Polymermatrix ausmachen.
Die Aufnahme von Wasser in die vorliegende exemplarische Formulierung
sieht ein Auflösen verschiedener Komponenten sowie eine
geringere Viskosität zum Mischen und eine verbesserte Druckfähigkeit
vor.
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Um
ein Härten der Beschichtung mittels UV oder sonstiger elektromagnetischer
Strahlung zu ermöglichen, enthält die Matrix außerdem
eine oder mehr lichtabsorbierende Spezies wie z. B. Photoinitiatoren,
die Reaktionen zum Härten des Lacks einleiten, beispielsweise
Benzophenonderivate. Andere Beispiele von Photoinitiatoren für
Radikalische-Polymerisation-Monomere umfassen Thioxanethonderivate,
Anthrachinonderivate, Acetophenone, Benzoinether und dergleichen,
sind aber nicht hierauf beschränkt. Im Handel erhältliche Photoinitiatoren,
die bei dem vorliegenden exemplarischen System und Verfahren verwendet
werden können, umfassen Irgacure 379, Irgacure 1300 und
Darocure 4265, sind aber keinesfalls hierauf beschränkt.
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Matrizen,
die auf kationischen Polymerisationsharzen beruhen, können
Photoinitiatoren benötigen, die auf aromatischen Diazoniumsalzen,
aromatischen Haloniumsalzen, aromatischen Sulfoniumsalzen und Metallocen-Verbindungen
beruhen. Ein geeigneter Lack oder eine geeignete Matrix kann auch
Nor-Cote CLCDG-1250A (ein Gemisch aus UV-härtbaren Acrylatmonomeren
und -oligomeren) umfassen, das einen Photoinitiator (Hydroxylketon)
und Organisches-Lösungsmittel-Acrylate wie z. B. Methylmethacrylat,
Hexylmethacrylat, beta-Phenoxyethylacrylat und Hexamethylendioldiacrylat
enthält. Andere geeignete Komponenten für Lacke
oder Matrizen können acrylierte Polyesteroligomere wie
z. B. CN293 und CN294 sowie CN-292 (Polyesteracrylatoligomer mit
geringer Viskosität), 1,6-Hexandioldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat, Isodecylacrylat und 2(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat,
die allesamt von Sartomer Co. im Handel erhältlich sind,
umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt.
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Außerdem
können in der vorliegenden strahlungshärtbaren
Polymermatrix eine Anzahl von säurehaltigen Entwicklern
dispergiert/gelöst sein. Die Verwendung von wasserlöslichen
Monomeren bei der Polymermatrix ermöglicht die Verwendung
von thermischen Vernetzern wie z. B. Borsäure, um das Polymer
in den markierten Bereichen zu vernetzen. Außerdem können
in Verbindung mit den wasserlöslichen Monomeren andere,
weniger toxische und reaktionsfreudigere Entwickler verwendet werden.
Alternativ können die in der strahlungshärtbaren
Polymermatrix vorliegenden säurehaltigen Entwickler gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel traditionellere phenolische
Spezies umfassen, die in der Lage sind, Farbe zu entwickeln, wenn sie
mit einem Leukofarbstoff reagieren, und die in der Beschichtungsmatrixphase
löslich oder teilweise löslich sind. Geeignete
Entwickler, die ebenfalls bei dem vorliegenden exemplarischen System
und Verfahren verwendet werden können, umfassen säurehaltige
phenolische Verbindungen wie beispielsweise bis-Phenol A, p-Hydroxybenzylbenzoat,
Bisphenol S (4,4-dihydroxydiphenylsulfon), 2,4-Dihydroxydiphenylsulfon,
bis(4-Hydroxy-3-allylphenyl)sulfon, 4-Hydroxyphenyl-4'-isopropoxyphenylsulfon,
sind aber keinesfalls hierauf beschränkt. Der säurehaltige
Entwickler kann entweder vollständig oder zumindest teilweise
in der UV-härtbaren Matrix gelöst sein.
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Die
zweite Phase der vorliegenden exemplarischen strahlungsabbildbaren
thermochromen Beschichtung ist eine Farbbildnerphase, die gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel einen Leukofarbstoff und/oder
eine Leukofarbstofflegierung, hierin auch als Leukophase bezeichnet,
umfasst. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
liegt die Leukophase in Form von kleinen Partikeln vor, die gleichmäßig
in der exemplarischen Beschichtungsformulierung dispergiert sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
umfasst die Leukophase Leukofarbstoff oder eine Legierung aus Leukofarbstoff
mit einer Mischhilfe, die dahin gehend konfiguriert ist, ein niedrigerschmelzendes
Eu tektikum mit dem Leukofarbstoff zu bilden. Alternativ dazu kann
die zweite Phase der vorliegenden strahlungshärtbaren Polymermatrix
gemäß einem Ausführungsbeispiel andere
Farbbildungsfarbstoffe wie z. B. photochrome Farbstoffe umfassen.
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Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die vorliegende
zweiphasige strahlungsabbildbare thermochrome Beschichtung eine
beliebige Anzahl von Leukofarbstoffen aufweisen, einschließlich, aber
keinesfalls beschränkt auf, Fluorane, Phthalide, Aminotriarylmethane,
Aminoxanthene, Aminothioxanthene, Amino-9,10-dihydroacridine, Aminophenoxazine,
Aminophenothiazine, Aminodihydrophenazine, Aminodiphenylmethane,
Aminohydrozimtsäuren (Cyanoethane, Leukomethine) und entsprechende
Ester, 2(p-Hydroxyphenyl)-4,5-diphenylimidazole, Indanone, Leukoindamine,
Hydrozine, Leukoindigofarbstoffe, Amino-2,3-dihydroanthrachinone,
(Tetrahalop, p'-Biphenole), 2(p-Hydroxyphenyl)-4,5-diphenylimidazole,
Phenethylaniline und Gemische derselben. Gemäß einem
bestimmten Aspekt des vorliegenden exemplarischen Systems und Verfahrens
kann der Leukofarbstoff ein Fluoran, Phthalid, Aminotriarylmethan
oder ein Gemisch derselben sein. Mehrere nicht-einschränkende
Beispiele von geeigneten Leukofarbstoffen auf Fluoranbasis umfassen, sind
aber keinesfalls beschränkt auf, 3-Diethylamino-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-(N-Ethyl-p-toluidino)-6-methyl-7-anilinfluoran, 3-(N-Ethyl-N-isoamylamino)-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-Diethylamino-6-methyl-7-(o,p-dimethylanilin)fluoran, 3-Pyrrolidin-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-Piperidin-6-methyl-7-anilinfluoran, 3-(N-Cyclohexyl-N-methylamino)-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-Diethylamino-7-(trifluormethylanilin)fluoran, 3-Dibutylamino-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-Diethylamino-6-chlor-7-anilinfluoran, 3-Dibutylamino-7-(o-chloranilin)fluoran, 3-Diethylamino-7-(o-chloranilin)fluoran,
3-di-n-Pentylamino-6-methyl-7-anilinfluoran, 3-di-n-Butylamino-6-methyl-7-anilinfluoran,
3-(n-Ethyln-isopentylamino)-o-methyl-7-anilinfluoran, 3-Pyrrolidin-6-methyl-7-anilinfluoran,
1(3H)-Isobenzofuranon,4,5,6,7-tetrachlor- 3,3-bis[2-[4-(dimethylamino)phenyl]-2-(4-methoxyphenyl)-ethenyl]
und Gemische derselben.
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Aminotriarylmethan-Leukofarbstoffe
können bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendet
werden, beispielsweise tris(N,N-Dimethylaminophenyl)methan (LCV);
tris(N,N-Diethylaminophenyl)methan (LECV); tris(N,N-di-n-Propylaminophenyl)methan
(LPCV); tris(N,N-Dinbutylaminophenyl)methan (LBCV); bis(4-Diethylaminophenyl)-(4-diethylamino-2-methylphenyl)methan
(LV-1); bis(4-Diethylamino-2-methylphenyl)-(4-diethylamino-phenyl)methan
(LV-2); tris(4-Diethylamino-2-Methylphenyl)methan (LV-3); bis(4-Diethylamino-2-methylphenyl)(3,4-dimethoxyphenyl)methan
(LB-8); Aminotriarylmethan-Leukofarbstoffe, die verschiedene Alkylsubstituenten
aufweisen, die an die Aminoanteile gebunden sind, wobei jede Alkylgruppe
unabhängig aus C1-C4-Alkyl ausgewählt ist; und
Aminotriarylmethan-Leukofarbstoffe mit jeglichen der vorstehend
erwähnten Strukturen, die ferner mit einer oder mehreren
Alkylgruppen an den Arylringen substituiert sind, wobei die zuletzt
genannten Alkylgruppen unabhängig aus C1-C3-Alkyl ausgewählt
sind.
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In
Verbindung mit den vorliegenden exemplarischen Systemen und Verfahren
können auch zusätzliche Leukofarbstoffe verwendet
werden, und sie sind Fachleuten bekannt. Eine ausführlichere
Erörterung von geeigneten Leukofarbstoffen findet sich
in den
US-Patentschriften Nrn.
3,658,543 und
6,251,571 ,
die beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in das vorliegende
Dokument aufgenommen sind. Außerdem lassen sich Beispiele
bei
Chemistry and Applications of Leuco Dyes, Muthyala,
Ramaiha, ed.; Plenum Press, New York, London; ISBN: 0-306-45459-9,
durch Bezugnahme hierin aufgenommen, finden. Überdies ermöglicht
die Aufnahme von wasserlöslichen Monomeren in die strahlungshärtbare
Polymermatrix die Verwendung von zusätzlichen IR-Farbstoffen
wie z. B. BK 400.
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Ferner
können gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
eine Anzahl von Schmelzhilfen in die oben erwähnten Leukofarbstoffe
aufgenommen werden. Gemäß der Verwendung hierin
können die Schmelzhilfen kristalline organische Feststoffe
mit Schmelztemperaturen im Bereich von etwa 50°C bis etwa 150°C
und vorzugsweise mit einer Schmelztemperatur im Bereich von etwa
70°C bis etwa 120°C, umfassen, sind aber keinesfalls
hierauf beschränkt. Zusätzlich dazu, dass sie
die Auflösung des Leukofarbstoffs und des Antennenfarbstoffs
unterstützt, kann die oben erwähnte Schmelzhilfe
auch eine Reduzierung der Schmelztemperatur des Leukofarbstoffs
unterstützen und die Leukofarbstofflegierung in dem amorphen
Zustand stabilisieren oder die Rekristallisation der Leukofarbstofflegierung
in einzelne Komponenten verlangsamen. Geeignete Schmelzhilfen umfassen,
sind aber keinesfalls beschränkt auf, aromatische Kohlenwasserstoffe
(oder ihre Derivate), die gute Lösungsmittelcharakteristika
für bei den vorliegenden exemplarischen Systemen und Verfahren
verwendete Leukofarbstoffe und Antennenfarbstoffe liefern. Beispielhaft
umfassen geeignete Schmelzhilfen zur Verwendung bei den vorliegenden
exemplarischen Systemen und Verfahren m-Terphenyl, pBenzylbiphenyl,
alpha-Naphtholbenzylether, 1,2[bis(3,4]Dimethylphenyl)ethan, sind
aber nicht auf diese beschränkt. Wenn sie verwendet wird,
kann die Schmelzhilfe zwischen etwa 2 Gew.-% und etwa 25 Gew.-%
der Farbbildnerphase ausmachen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel des vorliegenden exemplarischen Systems
und Verfahrens ist die oben erwähnte Leukophase in der
Matrixphase als separate Phase gleichmäßig dispergiert
oder verteilt. Mit anderen Worten ist die Leukophase bei Umgebungstemperatur
in der Matrixphase praktisch unlöslich. Folglich sind der
Leukofarbstoff und die Säurehaltiger-Entwickler-Komponente
der Matrixphase in den separaten Phasen enthalten und können
bei Umgebungstemperatur nicht mit einer Farbbildung reagieren. Auf
ein Erhitzen mit einer Laserstrahlung hin schmelzen jedoch beide
Phasen und vermischen sich. Nachdem sie sich vermischt haben, wird auf
Grund einer Reaktion zwischen dem Fluoran-Leukofarbstoff und dem
säurehaltigen Entwickler Farbe entwickelt. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel öffnet dann,
wenn der Leukofarbstoff und der säurehaltige Entwickler
schmelzen und reagieren, ein Protonentransfer von dem Entwickler einen
Lactonring des Leukofarbstoffs, was zu einer Erweiterung eines konjugierten
Doppelbindungssystems und zu einer Farbbildung führt.
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Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die oben erwähnte
Beschichtung selektiv mit einer Laser- oder sonstigen Strahlungsquelle
bestrahlt werden, um eine gewünschte Interaktion zu bewirken
und die gewünschte Farbe zu bilden. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Bildung der
Farbe mit Lasern einer relativ niedrigen Leistung auch dadurch durch
das vorliegende exemplarische System und Verfahren ermöglicht
werden, das die verschiedenen Phasen der resultierenden Beschichtung über die
Verwendung eines Antennenfarbstoffs oder eines sonstigen Strahlungssensibilisierungsmaterials
für eine bekannte Strahlungsemissionswellenlänge
sensibilisiert werden, wodurch eine maximale Erwärmungseffizienz
geliefert wird. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
können die optionalen Antennenfarbstoffe beliebig viele
Strahlungsabsorber umfassen, die selektiv dahin gehend ausgewählt
werden, einer Strahlungsquellenwellenlänge zu entsprechen.
Genauer gesagt kann der bzw. können die strahlungsabsorbierende(n)
Antennenfarbstoff(e) als Energieantenne fungieren, die auf eine
Interaktion mit einer Energiequelle einer bekannten Wellenlänge
hin Energie an umgebende Bereiche der resultierenden Beschichtung
liefert. Nachdem Energie seitens der strahlungsabsorbierenden Antennenfarbstoffe
empfangen wird, wird die Strahlung in Wärme umgewandelt,
um Abschnitte der Beschichtung zu schmelzen und um selektiv eine
Bilderzeugung zu bewirken. Jedoch weisen strahlungsabsorbierende
Farbstoffe variierende Absorptionsbereiche und variierende Absorptionsfähigkeitsmaxima
auf, bei denen der Antennenfarbstoff am effizientesten Energie von
einer Strahlungs quelle bereitstellt. Allgemein gesagt kann eine
Strahlungsantenne, die eine maximale Lichtabsorption bei oder in
der Nähe einer gewünschten Entwicklungswellenlänge
aufweist, zur Verwendung bei dem vorliegenden System und Verfahren
geeignet sein.
-
Während
eine vorbestimmte Menge und Frequenz an Strahlung durch die Strahlungserzeugungsvorrichtung
(110) des Medienverarbeitungssystems (100) erzeugt
wird, kann ein Abstimmen der strahlungsabsorbierenden Energientenne
auf die Strahlungswellenlängen und Intensitäten
der Strahlungserzeugungsvorrichtung das Bilderzeugungssystem optimieren.
Das Optimieren des Systems umfasst einen Prozess des Auswählens
von Komponenten der Farbbildungszusammensetzung, die unter bei einem
feststehenden Zeitraum einer Exponierens gegenüber einer
Strahlung bei einer festgelegten Leistung zu einer rasch entwickelbaren Zusammensetzung
führen können.
-
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die vorliegende
zweiphasige strahlungsabbildbare Beschichtung mit verbesserter Bildstabilität
ein Antennenpaket umfassen, das in zumindest einer und vorzugsweise
beiden Phasen der Beschichtung gleichmäßig verteilt/aufgelöst
ist, um die resultierende Beschichtung nach speziellen Anforderungen
bezüglich einer Strahlung bei einer festgelegten Wellenlänge
und reduzierten Leistung herzustellen. Gemäß dem
vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel können
die in dem vorliegenden optionalen Antennenpaket enthaltenen Antennenfarbstoffe
aus einer Anzahl von Strahlungsabsorbern ausgewählt sein,
beispielsweise Aluminiumchinolinkomplexen, Porphyrinen, Porphinen,
Indocyaninfarbstoffen, Phenoxazinderivaten, Phthalocyaninfarbstoffen,
Polymethylindoliumfarbstoffen, Polymethinfarbstoffen, Guaiazulenylfarbstoffen,
Croconiumfarbstoffen, Polymethinindoliumfarbstoffen, Metallkomplex-IR-Farbstoffen,
Cyaninfarbstoffen, Squaryliumfarbstoffen, Chalcogenopyryloaryliden-Farbstoffen,
Indolizinfarbstoffen, Pyryliumfarbstoffen, Chinoidfarbstoffen, Chinonfarbstoffen,
Azofarbstoffen und Gemischen oder Deri waten derselben, sind jedoch
nicht auf diese beschränkt. Andere geeignete Antennen können
ebenfalls bei dem vorliegenden exemplarischen System und Verfahren
verwendet werden und sind Fachleuten bekannt und finden sich bei
Referenzen wie beispielsweise „Infrared Absorbing
Dyes", Matsuoka, Masaru, ed., Plenum Press, New York, 1990 (ISBN
0-306-43478-4) und „Near-Infrared Dyes
for High Technology Applications", Daehne, Resch-Genger, Wolfbeis,
Kluwer Academic Publishers (ISBN 0-7923-5101-0), die beide
durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
-
Gemäß dem
vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel können
in dem vorliegenden Antennenpaket enthaltene optionale Antennenfarbstoffe
dahin gehend ausgewählt werden, einer Strahlung zu entsprechen,
die anhand einer bekannten Strahlungserzeugungsvorrichtung (110)
erzeugt wird. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
kann das Medienverarbeitungssystem (100) eine Strahlungserzeugungsvorrichtung
umfassen, die dahin gehend konfiguriert ist, einen oder mehr Laser
mit Wellenlängenwerten zu erzeugen, die etwa 300 nm bis
etwa 600 nm, etwa 650 nm, etwa 780 nm, etwa 808 nm und/oder etwa
10,6 μm umfassen, aber keinesfalls hierauf beschränkt
sind. Durch ein selektives Abstimmen der Wellenlängenwerte
der Strahlungserzeugungsvorrichtung(en) (110) wird eine
Bilderzeugung bei niedrigeren Leistungspegeln maximiert. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Bilderzeugung
unter Verwendung der Antennenfarbstoffe bei Leistungspegeln von
nur 5 mW und weniger durchgeführt werden.
-
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel umfassen Antennenfarbstoffe,
die dazu Verwendet werden können, die oben erwähnte
Beschichtung selektiv für eine Wellenlänge von
zwischen etwa 300 nm und 600 nm zu sensibilisieren, Cyanin- und
Porphyrin-Farbstoffe wie z. B. Etioporphyrin 1 (CAS 448-71-5), Phthalocyanine
und Naphthalocyanine wie z. B. Ethyl 7-diethylaminocumarin-3-carboxylat
(λmax = 418 nm), sind aber keinesfalls hierauf beschränkt.
Im Einzelnen umfassen geeignete Antennenfarbstoffe gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel Aluminiumchinolinkomplexe, Porphyrine,
Porphine und Gemische oder Derivate derselben, sind aber keinesfalls
hierauf beschränkt. Nicht-einschränkende spezifische
Beispiele einer geeigneten Strahlungsantenne können 1-(2-Chlor-5-sulfophenyl)-3-methyl-4-(4-sulfophenyl)azo-2-pyrazolin-5-on-Dinatriumsalz
(λmax = 400 nm); Ethyl 7-diethylaminocumarin-3-carboxylat
(λmax = 418 nm); 3,3'-Diethylthiacyaninethylsulfat (λmax
= 424 nm); 3-Allyl-5-(3-ethyl-4-methyl-2-thiazolinyliden)rhodanin
(λmax = 430 nm) (jedes von Organica Feinchemie GmbH Wolfen
erhältlich) und Gemische derselben umfassen.
-
Nicht-einschränkende
spezifische Beispiele von geeigneten Aluminiumchinolinkomplexen
können tris(8-Hydroxychinolinato)aluminium (CAS 2085-33-8)
und Derivate sie z. B. tris(5-Chlor-8-hydroxychinolinato)aluminium
(CAS 4154-66-1), 2-(4-(1-Methylethyl)phenyl)-6-phenyl-4H-thiopyran-4-yliden)propandinitril-1,1-dioxid
(CAS 174493-15-3), 4,4'-[1,4-Phenylenbis(1,3,4-oxadiazol-5,2-diyl)]bis
N,N-diphenylbenzenamin (CAS 184101-38-0), bis-Tetraethylammonium-bis(1,2-dicyano-dithiolto)zink(II)
(CAS 21312-70-9), 2-(4,5-Dihydronaphtho[1,2-d]-1,3-dithiol-2-yliden)-4,5-dihydro-naphtho[1,2-d]1,3-dithiol,
die alle von Syntec GmbH erhältlich sind, umfassen.
-
Nicht-einschränkende
Beispiele von spezifischem Porphyrin und Porphyrin-Derivaten können
Etioporphyrin 1 (CAS 448-71-5), Deuteroporphyrin IX 2,4 bis ethylenglykol
(D630-9), von Frontier Scientific erhältlich, und Octaethylporphrin
(CAS 2683-82-1), Azofarbstoffe wie z. B. Mordant Orange (CAS 2243-76-7),
Methyl Yellow (CAS 60-11-7), 4-Phenylazoanilin (CAS 60-09-3), Alcian
Yellow (CAS 61968-76-1), von Aldrich Chemical Company erhältlich,
und Gemische derselben umfassen.
-
Um
die oben erwähnte Beschichtung für eine Strahlungswellenlänge
von etwa 650 nm zu sensibilisieren, können viele Indolium-von-Phenoxazin-Farbstoffe
und Cyaninfarbstoffe wie z. B. Cyaninfarbstoff CS172491-72-4 außerdem
selektiv in eine oder mehr Phasen der oben erwähnten Beschichtung
integriert werden. Außerdem können Farbstoffe
verwendet werden, die Absorbanzmaxima von etwa 650 nm aufweisen,
einschließlich vieler im Handel erhältlicher Phthalocyaninfarbstoffe
wie z. B. pigment blue 15, aber keinesfalls auf diese beschränkt.
-
Ferner
umfassen strahlungsabsorbierende Antennenfarbstoffe, die je nach
ihrem Extinktionskoeffizienten Absorbanzmaxima bei etwa 650 nm aufweisen
und die selektiv in das vorliegende Antennenfarbstoffpaket integriert
werden können, um den Leistungspegel zu reduzieren, der
eine Farbänderung in der Beschichtung einleitet, Farbstoff
724 (3H-Indolium, 2-[5-(1,3-Dihydro-3,3-dimethyl-1-propyl-2H-indol-2-yliden)-1,3-pentadienyl]-3,3-dimethyl-1-propyl-,
Iodid) (λmax = 642 nm), Farbstoff 683 (3H-Indolium, 1-Butyl-2-[5-(1-butyl-1,3-dihydro-3,3-dimethyl-2H-indol-2-yliden)-1,3-pentadienyl]-3,3-dimethyl-,
Perchlorat (λmax = 642 nm), Farbstoffe, die von Phenoxazin
abgeleitet sind, wie beispielsweise Oxazin 1 (Phenoxazin-5-ium,
3,7-bis(Diethylamino)-, Perchlorat) (λmax = 645 nm), von „Organica
Feinchemie GmbH Wollen" erhältlich, sind aber keinesfalls
auf diese beschränkt. Geeignete Antennenfarbstoffe, die
bei dem vorliegenden exemplarischen System und Verfahren anwendbar
sind, können außerdem Phthalocyaninfarbstoffe
mit einem Lichtabsorptionsmaximum bei/oder in der Nähe
von 650 nm umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt.
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Strahlungsabsorbierende
Antennenfarbstoffe, die Absorbanzmaxima bei etwa 780 nm aufweisen
und die in das vorliegende Antennenfarbstoffpaket integriert werden
können, umfassen viele Indocyanin-IR-Farbstoffe wie z.
B. IR780-Iodid (Aldrich 42,531-1)(1)(3H-Indolium, 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-propyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-3,3-dimethyl-1-propyl-,
Iodid (9Cl)), IR783 (Aldrich 54,329-2)(2)(2-[2-[2-Chlor-3-[2- [1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-(4-sulfobutyl)-2Hindol-2-yliden]-ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl)-ethenyl]-3,3-dimethyl-1-(4-sulfobutyl)-3H-indoliumhydroxid,
Inneres-Salz-Natriumsalz), sind aber keinesfalls hierauf beschränkt.
Außerdem können Farbstoffe einer geringen Sensibilität/einer
höheren Stabilität, die Absorbanzmaxima bei etwa
780 nm aufweisen, verwendet werden, einschließlich NIR-Phthalocyanin- oder
Substituiertes-Phthalocyanin-Farbstoffe wie z. B. Farbstoff Cirrus
715 von Avecia, YKR186 und YKR3020 von Yamamoto Chemicals, sind
aber keinesfalls auf diese beschränkt. Gemäß dem
vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel ermöglicht
die Aufnahme von wasserlöslichen Monomeren die Verwendung
von bis dato ungenutzten IR-Farbstoffen, einschließlich,
aber keinesfalls beschränkt auf, m/T 715."gomers) × Phase
zuerst.nur in einer Phase Desgleichen umfassen strahlungsabsorbierende
Antennenfarbstoffe einer hohen Sensibilität/einer geringeren
Stabilität, die Absorbanzmaxima bei etwa 808 nm aufweisen,
die in die vorliegende Beschichtung integriert werden können,
sind aber keinesfalls beschränkt auf, Indocyaninfarbstoffe
wie z. B. 3H-Indolium, 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclopenten-1-yl]-ethenyl]-1,3,3-trimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1)(9Cl), (Lambda
max – 797 nm), CAS Nr. 193687-61-5, von „Few Chemicals
GMBH" erhältlich; 3H-Indolium, 2-[2-[3-[(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-2-[(1-phenyl-1H-tetrazol-5-yl)thiol]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-1,3,3-trimethyl-,
Chlorid (9Cl), (Lambda max – 798 nm), CAS Nr. 440102-72-7,
von „Few Chemicals GMBH" erhältlich; 1H-Benz[e]indolium, 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-1,1,3-trimethyl-2H-benz[e]indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-1,1,3-trimethylchlorid
(9Cl), (Lambda max – 813 nm), CAS Nr. 297173-98-9, von „Few
Chemicals GMBH" erhältlich; 1H-Benz[e]indolium, 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-1,1,3-trimethyl-2H-benz[e]indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-1,1,3-trimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1) (9Cl), (Lambda max – 813
nm), CAS Nr. 134127-48-3, von „Few Chemicals GMBH" erhältlich,
auch bekannt als Trump-Farbstoff (Trump Dye) oder Trump-IR; und
1H-Benz[e]indolium, 2-[2-[2-Chlor-3-[(3-ethyl-1,3-dihydro-1,1-dimethyl-2Hbenz[e]indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-3-ethyl-1,1-dimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1) (9Cl) (Lambda
max – 816 nm), CAS Nr. 460337-33-1, von „Few Chemicals
GMBH" erhältlich.
-
Überdies
sind Spezies, die IR-Strahlung von sogar 10,6 um (10.600 nm) absorbieren,
die selektiv in die vorliegende Beschichtung integriert werden können,
nicht unbedingt Farbstoffe (viele von ihnen könnten farblos
sein). Vielmehr können eine Anzahl von organischen Substanzen
in dieser Region Dehnungs- oder Deformationsschwingungs-IR-Absorptionsbänder
aufweisen. Trotzdem kann die IR-Absorptionseffizienz der Beschichtung
bezüglich einer Strahlung von 10,6 um beträchtlich
verbessert werden, wenn sie Spezies mit funktionellen Gruppen enthält,
die in dieser Region sehr absorptionsfähig sind. Beispiele
der Spezies mit einem möglichen Band einer hohen Absorption
in der Nähe von 10,6 μm umfassen, sind aber nicht
beschränkt auf, manche organische Spezies mit Strukturen,
die Vinylgruppe (-CH=CH2) enthalten; manche Spezies mit -SH-(Thiol)Gruppe;
und Spezies mit kovalenten Phosphaten (R-O)3P=O.
-
Exemplarische
Verfahren zum Bilden der oben erwähnten Beschichtungen
sowie Verfahren zum Erzeugen von Bildern auf der Beschichtung werden
nachstehend ausführlicher beschrieben.
-
Verfahren zum Bilden einer
Farbbildungszusammensetzung
-
2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden der vorliegenden
strahlungsabbildbaren thermochromen Beschichtung gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Allgemein umfasst
das vorliegende exemplarische Verfahren zum Bilden der abbildbaren
thermochromen Beschichtung ein Herstellen der strahlungshärtbaren
Polymermatrix mit wasserlöslichen Monomeren und einer darin
gelösten säurehaltigen Aktivatorspezies (Schritt 200),
Herstellen eines niedrigschmelzenden Eutektikums eines Leukofarbstoffs
(Schritt 210) und gleichmäßiges Verteilen
des niedrigschmelzenden Eutektikums eines Leukofarbstoffs in der
strahlungshärtbaren Polymermatrix (Schritt 220).
Weitere Einzelheiten des exemplarischen Beschichtungsbildungsverfahrens
werden nachstehend unter Bezugnahme auf 3 und 4 ausführlicher beschrieben.
-
Wie
unter Bezugnahme auf 2 erwähnt wurde, umfasst
ein erster Schritt des vorliegenden exemplarischen Beschichtungsbildungsverfahrens
ein Herstellen der strahlungshärtbaren Polymermatrix mit
wasserlöslichen Monomeren und einer säurehaltigen
Aktivatorspezies darin (Schritt 200). 3 veranschaulicht ferner
ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen der strahlungshärtbaren
Polymermatrix gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Wie in 3 veranschaulicht ist, kann die strahlungshärtbare
Polymermatrix hergestellt werden, indem zuerst die Spezies des säurehaltigen,
Protonen abgebenden Aktivators miteinander geschmolzen werden (Schritt 300).
Bei manchen Ausführungsbeispielen können mehrere
Aktivatoren verwendet werden, z. B. Mehr-Aktivator-Systeme, die
ebenbürtige Leistungsfähigkeitswerte aufweisen
wie Systeme, die einen Hauptaktivator und (einen) Nebenaktivator(en)
aufweisen. Obwohl das vorliegende exemplarische Verfahren den Schritt
des Miteinanderschmelzens der Aktivatoren umfasst, um ein Auflösen
von Aktivatorspezies, die eine geringe Löslichkeit aufweisen,
in dem strahlungshärtbaren Polymer zu beschleunigen, ist
der Schritt des Miteinanderschmelzens der Aktivatoren optional.
Vielmehr können die Aktivatoren in vielen Fällen
ohne vorheriges Schmelzen direkt in dem strahlungshärtbaren
Polymer gelöst werden. Besonders die Verwendung von wasserlöslichen
Monomeren und Wasser dehnt die Aktivatoren aus, die auf geeignete
Weise direkt in dem strahlungshärtbaren Polymer gelöst
werden können.
-
Nachdem
die gewünschten Aktivatoren optional miteinander geschmolzen
wurden (Schritt 300), werden die geschmolzenen Aktivatoren
zu dem strahlungshärtbaren Polymer, das wasserlösliche
Monomere umfasst, hinzugegeben (Schritt 310). Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Protonen abgebenden
Aktivatorspezies mit Hilfe von Wasser in das strahlungshärtbare
Polymer, das wasserlösliche Monomere umfasst, hinein aufgelöst.
Eine Auflösung der Protonen abgebenden Aktivatorspezies
kann durch das Beginnen von Rührbewegungen bei dem strahlungshärtbaren
Polymer erleichtert werden. Eine Auflösung der Protonen
abgebenden Aktivatorspezies in dem strahlungshärtbaren
Polymer, das wasserlösliche Monomere umfasst, (Schritt 310)
sorgt für eine im Wesentlichen gleichmäßige
Verteilung der Aktivatoren in dem gesamten Polymer.
-
Nachdem
die gewünschten Aktivatoren in dem strahlungshärtbaren
Polymer, das wasserlösliche Monomere umfasst, gelöst
wurden (Schritt 310), wird bzw. werden (ein) Antennenfarbstoff(e),
der bzw. die der beabsichtigten Strahlungserzeugungsvorrichtung
entspricht bzw. entsprechen, zu dem strahlungshärtbaren
Polymer hinzugefügt (Schritt 320). Gemäß dem
vorliegenden exemplarischen Verfahren kann das oben erwähnte Antennenpaket
gemäß einer beliebigen Anzahl verschiedener Methodologien
in die zwei Phasen der vorliegenden exemplarischen Beschichtung
eingebracht werden. Gemäß einem ersten exemplarischen
Ausführungsbeispiel können die Antennenfarbstoffe
lediglich in der Beschichtungspolymermatrixphase gelöst/gleichmäßig
verteilt werden. Gemäß einem zweiten exemplarischen
Ausführungsbeispiel kann der Antennen farbstoff bzw. können
die Antennenfarbstoffe des Antennenpakets in der Leukofarbstoffphase
gelöst/gleichmäßig verteilt werden. Gemäß einem
dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Antennenfarbstoff
bzw. können die Antennenfarbstoffe in beiden Phasen der
thermochromen Beschichtung gleichmäßig verteilt und/oder
gelöst werden. Ungeachtet der Verteilung des Antennenfarbstoffs
können die ausgewählten Antennenfarbstoffe so
ausgewählt werden, dass sie Absorbanzmaxima aufweisen,
die der Wellenlänge bzw. den Wellenlängen der
Strahlungserzeugungsvorrichtung(en) (110; 1)
zugeordnet sind. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
werden die Antennenfarbstoffe in die verschiedenen Phasen hinein
aufgelöst, um eine im Wesentlichen gleichmäßige
Verteilung derselben zu liefern.
-
Nachdem
die strahlungshärtbare Polymermatrix gebildet wurde (Schritt 200; 2),
kann auch ein niedrigschmelzendes Eutektikum der Leukofarbstoffphase
gebildet werden (Schritt 210; 2). Gemäß einem in 4 veranschaulichten
exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Leukofarbstoffphase
gebildet, indem zuerst der Farbbildner bereitgestellt wird (Schritt 400).
Wie zuvor erwähnt wurde, kann der Farbbildner Leukofarbstoff
und/oder Leukofarbstofflegierung umfassen, ist aber keinesfalls
hierauf beschränkt. Gemäß der Verwendung
hierin bezieht sich der Begriff „Farbbildner" auf jegliche
Zusammensetzung, die auf ein Zuführen von Energie hin ihre
Farbe verändert. Farbbildner können Leukofarbstoffe,
photochrome Farbstoffe oder dergleichen umfassen, sind jedoch keinesfalls
hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der Farbbildner
Leukofarbstoffe wie z. B. Leukofarbstoffe vom Fluoran-, Isobenzofuran-
und Phthalid-Typ umfassen. Der Begriff „Farbbildner" impliziert
nicht, dass Farbe spontan erzeugt wird, da er Materialien, deren
Farbe sich ändern kann, sowie Materialien, die ausgehend
von einem farblosen oder transparenteren Zustand oder einer anderen
Farbe farbig werden können, umfasst. Das resultierende
geschmolzene Gemisch kann als geschmolzene Farbbildnerphase bezeichnet
werden. Außerdem kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
eine Schmelzhilfe mit dem oben erwähnten Farbbildner kombiniert
werden (Schritt 410). Die Schmelzhilfe kann gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel ein kristalliner organischer
Feststoff sein, der mit dem Farbbildner geschmolzen ist. Schmelzhilfen
sind üblicherweise kristalline organische Feststoffe, die
mit einem bestimmten Farbbildner geschmolzen und gemischt werden
können. Beispielsweise sind die meisten Farbbildner auch
als Feststoffpartikel erhältlich, die in standardmäßigen
flüssigen Lösungsmitteln löslich sind.
Somit können der Farbbildner und die Schmelzhilfe gemischt
und erhitzt werden, um ein geschmolzenes Gemisch zu bilden. Nach
dem Abkühlen wird eine Farbbildnerphase aus Farbbildner
und Schmelzhilfe gebildet, die anschließend zu einem Pulver
gemahlen werden kann.
-
Wenn
der Farbbildner und die Schmelzhilfe kombiniert werden (Schritt 410),
wird Antennenfarbstoff bzw. werden Antennenfarbstoffe, der bzw.
die der beabsichtigten Strahlungserzeugungsvorrichtung entspricht bzw.
entsprechen, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
zu der Leukofarbstoffphase hinzugefügt (Schritt 420).
Wie zuvor erwähnt wurde, können die strahlungsabsorbierenden
Farbstoffe, die mit dem Farbbildner gemischt werden, auf der Basis
der Wellenlänge oder des Bereichs von Wellenlängen,
die durch die beabsichtigte Strahlungserzeugungsvorrichtung(en)
erzeugt wird bzw. werden, ausgewählt werden. Wie zuvor erwähnt
wurde, können die strahlungsabsorbierenden Farbstoffe,
die mit dem Farbbildner gemischt werden, außerdem gemäß einem
von drei verschiedenen Ausführungsbeispielen gemischt werden,
wie oben unter Bezugnahme auf 3 erwähnt
wurde.
-
Nachdem
die oben erwähnten Komponenten geschmolzen wurden, lässt
man das geschmolzene niedrigschmelzende Eutektikum der Leukofarbstoffphase
abkühlen, und die Partikelgröße des niedrigschmelzenden
Eutektikums der Leukofarbstoffphase wird verringert (Schritt 430).
Die Partikelgröße des niedrigschmelzenden Eutektikums
der Leukofarbstoffphase kann anhand einer beliebigen Anzahl von
bekannten Verfahren reduziert werden, einschließlich Fräsen
und/oder Mahlen, jedoch nicht beschränkt hierauf.
-
Unter
erneuter Bezugnahme auf das in 2 veranschaulichte
Verfahren wird, nachdem sowohl die strahlungshärtbare Polymermatrix
als auch das niedrigschmelzende Eutektikum der Leukofarbstoffphase
gebildet wurden, das niedrigschmelzende Eutektikum in der Polymermatrix
verteilt (Schritt 220). Gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel kann das niedrigschmelzende Eutektikum
der Leukofarbstoffphase mit Hilfe kontinuierlichen Rührens
während der Einbringung des niedrigschmelzenden Eutektikums
in die Polymermatrix in dem Polymer verteilt werden.
-
Wenn
die zweiphasige strahlungsabbildbare thermochrome Beschichtung gemäß der
obigen Beschreibung gebildet wird, kann sie auf eine beliebige Anzahl
von gewünschten Substraten aufgebracht werden, einschließlich,
aber keinesfalls beschränkt auf, Polymer, Papier, Keramik,
Glas, Metall und dergleichen. Gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel kann die strahlungsabbildbare thermochrome
Beschichtung unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter
Beschichtungssysteme und -verfahren auf ein gewünschtes
Substrat aufgebracht werden, einschließlich, jedoch keinesfalls
beschränkt auf, Rakelbeschichten, Gravurbeschichten, Umkehrbeschichten,
Meyer-Stab-Beschichten, Extrusionsbeschichten, Streichbeschichten,
Luftmesserstreichbeschichten und dergleichen. Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel liefert die Aufnahme
von wasserlöslichen Monomeren in das strahlungshärtbare
Polymer sowie die Aufnahme anderer wasserlöslicher Komponenten
in ein Gemisch, das Wasser als Trägermittel umfasst, eine
Beschichtung mit einer geringeren Viskosität als traditionelle
thermochrome Beschichtungen. Folglich lassen sich Beschichtungen,
die anhand des vorliegenden exemplarischen Systems und Verfahrens
gebildet werden, leichter auf ein gewünschtes Substrat
drucken, wodurch Maschinenverschleiß reduziert und Herstellungszeit verringert
wird. Das in den Beschichtungen enthaltene Wasser kann gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel während des
Strahlungshärtungsprozesses ausgetrieben werden.
-
Falls
die oben erwähnte Beschichtung auf einer strahlungsabbildbaren
Platte (130; 1) gebildet wird, können
Daten auf der Datenoberfläche der ersten Seite (140)
der Platte gebildet werden, und/oder es kann über eine
selektive Strahlungsexposition ein gewünschtes Bild auf
der zweiten Seite (150) gebildet werden. 5 veranschaulicht
ein exemplarisches Verfahren zum Erstellen eines gewünschten
Bildes auf der zweiten Seite (150) der strahlungsabbildbaren
Platte (130) gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel. Wie in 5 veranschaulicht
ist, beginnt das Bilderzeugungsverfahren damit, dass zuerst das
gewünschte Bild erzeugt wird (Schritt 500). Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Erzeugen des
gewünschten Bildes ein Erstellen einer graphischen Darstellung
des gewünschten Bildes unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von Benutzerschnittstellen und ein Umwandeln der graphischen
Darstellung in eine Anzahl von maschinensteuerbaren Befehlen unter
Verwendung der Firmware (123; 1) und/oder des
Prozessors (125; 1) des Medienverarbeitungssystems
(100; 1) umfassen.
-
Unter
fortgesetzter Bezugnahme auf 5 kann die
strahlungsabbildbare Platte anschließend neben die Strahlungserzeugungsvorrichtung(en)
(110; 1) platziert werden, wobei die
strahlungsabbildbare Beschichtung in optischer Kommunikation mit
der bzw. den Strahlungserzeugungsvorrichtung(en) steht (Schritt 510).
Wenn die strahlungsabbildbare Beschichtung in optischer Kommunikation
mit der bzw. den Strahlungserzeugungsvorrichtung(en) steht (Schritt 510),
kann die strahlungsabbildbare Beschichtung anschließend
Selektiv der bzw. den Strahlungserzeugungsvorrichtung(en) ausgesetzt
werden, um das gewünschte Bild zu erstellen (Schritt 520).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbei spiel
treibt ein selektives Exponieren der strahlungsabbildbaren Beschichtung
gegenüber der bzw. den Strahlungserzeugungsvorrichtung(en)
jegliches in der strahlungsabbildbaren Beschichtung verbleibendes
Wasser aus. Eine Anzahl von exemplarischen Beschichtungsformulierungen
wird nachstehend bereitgestellt.
-
Exemplarische Formulierungen
-
Gemäß den
oben erwähnten Systemen und Verfahren wurden eine Anzahl
von strahlungsabbildbaren thermochromen Beschichtungen erzeugt,
die wasserlösliche Monomere umfassen. Bei den nachstehend
beschriebenen exemplarischen strahlungsabbildbaren thermochromen
Beschichtungen wurde Wasser im Bereich von 0 bis 16 Gewichtsprozent
hinzugefügt; wobei der Wassergehalt von den zum Bilden
des strahlungshärtbaren Polymers verwendeten Monomeren
abhängig war. Formulierung Nr. 1
Komponente | Quantität | Komponentenbeschreibung |
SR
238 | 15,18
g | Difunktionelles
Monomer |
Paraliod
B60 | 2,64
g | Polymer |
P
104 | 15,18
g | Acryliertes
Amin |
ZnCl | 3,6
g | Zinkchlorid |
m/t
715 | 1,2
g | Antennenfarbstoff |
Irgacure
379 | 3,6
g | Initiator |
Legierung
BK400 | 19,2
g | Farbbildner |
Formulierung Nr. 2
Komponente | Quantität | Komponentenbeschreibung |
Vormischung | 12,07
g | |
HEMA | 15,74
g | Hydroxyethylmethacrylat |
SDP | 2,11
g | Natriumdihydrogenphosphat |
D-8 | 4,92
g | |
YSR | 1,32
g | |
m/t
715 | 1,02
g | Antennenfarbstoff |
Irgacure
1300 | 3,62
g | Initiator |
Legierung
BK400 | 19,0
g | Farbbildner |
Formulierung Nr. 3
Komponente | Quantität | Komponentenbeschreibung |
CD9038 | 20,0
g | Ethoxyliertes(30)Bisphenol-A-Diacrylat |
SR705 | 5,0
g | Zinkdiacrylat |
Darocure
4265 | 1,0
g | Initiator |
Legierung
BK400 | 5,0
g | Farbbildner |
Formulierung Nr. 4
Komponente | Quantität | Komponentenbeschreibung |
CD9038 | 20,0
g | Ethoxyliertes(30)Bisphenol-A-Diacrylat |
SR705 | 10,0
g | Zinkdiacrylat |
Darocure
4265 | 2,0
g | Initiator |
BK400-Legierung | 10,0
g | Farbbildner |
H2O | 8,0
g | Wasser |
Formulierung Nr. 5
Komponente | Quantität | Komponentenbeschreibung |
CD9035 | 10,0
g | Ethoxyliertes(15)Trimethylolpropantriacrylat |
CD9038 | 10,0
g | Ethoxyliertes(30)Bisphenol-A-Diacrylat |
SR705 | 10,0
g | Zinkdiacrylat |
Darocure
4265 | 2,0
g | Initiator |
Legierung | 10,0
g | Farbbildner |
BK400 | | |
H2O | 8,0
g | Wasser |
-
Wie
in den verschiedenen obigen Formulierungen veranschaulicht ist,
kann das Wasser in den verschiedenen Formulierungen enthalten sein,
muss aber nicht. Im Einzelnen wurde zu den Formulierungen 1–3 kein
Wasser hinzugefügt, um zu veranschaulichen, dass eine strahlungsabbildbare
thermochrome Schicht mit wasserlöslichen Monomeren, die
die strahlungshärtbare Polymerschicht bilden, gebildet
werden kann. Außerdem ist die Formulierung 2 standardmäßigen
strahlungsabbildbaren thermochromen Formulierungen sehr ähnlich,
mit der Ausnahme, dass bei der strahlungshärtbaren Polymerschicht
wasserlösliche Monomere verwendet werden, was veranschaulicht,
dass, obwohl die wasserlöslichen Monomere für
die Aufnahme besserer Entwickler sorgen, sie auch bei traditionellen
Formulierungen und Entwicklern verwendet werden können.
-
Als
Schlussfolgerung umfassen die vorliegenden exemplarischen strahlungsabbildbaren
thermochromen Beschichtungen wasserlösliche Monomere in
der strahlungshärtbaren Polymerschicht. Folglich kann in die
Formulierungen auch eine breitere Klasse von IR-Farbstoffen und
effizienteren Entwicklern integriert werden. Ferner verbessert die
optionale Aufnahme von Wasser in die Beschichtungsformulierung die
Druckfähigkeit der resultierenden Beschichtung.
-
Die
vorstehende Beschreibung wurde präsentiert, um das vorliegende
Verfahren und die vorliegende Vorrichtung lediglich zu veranschaulichen
und zu beschreiben. Sie soll nicht erschöpfend sein oder
die Offenbarung auf eine genaue offenbarte Form beschränken.
Angesichts der obigen Lehre sind viele Modifikationen und Variationen
möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der
Offenbarung durch die folgenden Patentansprüche definiert
sei.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
strahlungsabbildbare Beschichtung umfasst zumindest einen Farbbildner
und eine strahlungshärtbare Matrix (130), die
einen Aktivator und zumindest ein wasserlösliches Monomer
umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - US 3658543 [0034]
- - US 6251571 [0034]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Chemistry
and Applications of Leuco Dyes, Muthyala, Ramaiha, ed.; Plenum Press,
New York, London; ISBN: 0-306-45459-9 [0034]
- - „Infrared Absorbing Dyes", Matsuoka, Masaru, ed.,
Plenum Press, New York, 1990 (ISBN 0-306-43478-4) [0039]
- - „Near-Infrared Dyes for High Technology Applications",
Daehne, Resch-Genger, Wolfbeis, Kluwer Academic Publishers (ISBN
0-7923-5101-0) [0039]