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Hintergrund der Erfindung
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Zusammensetzungen,
die auf eine Freisetzung gegenüber Energie in der Form
von Licht oder Wärme hin eine Farbveränderung
erzeugen, sind beim Erzeugen von Bildern auf einer Vielzahl von
Substraten von großem Interesse. Optische Platten stellen
einen wesentlichen Prozentsatz des Marktes für Datenspeicherung von
Software sowie von Photographie-, Video- und/oder Audiodaten dar. Üblicherweise
sind in optische Platten Datenstrukturen eingebettet, die von einer
Seite der Platte gelesen und/oder auf diese geschrieben werden können,
wobei eine graphische Anzeige oder ein derartiges Etikett auf die
andere Seite der Platte gedruckt ist.
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Um
den Inhalt der optischen Platte zu identifizieren, können
gedruckte Muster oder graphische Anzeigeinformationen auf der Nicht-Daten-
oder Etikettseite der Platte vorgesehen sein. Die Muster oder die
graphische Anzeige können sowohl dekorativ sein, als auch
zugehörige Informationen über den Dateninhalt
der Platte liefern. In der Vergangenheit wurde ein kommerzielles
Etikettieren üblicherweise unter Verwendung von Siebdruckverfahren
durchgeführt. Während dieses Verfahren eine breite
Vielfalt an Etikettinhalt bereitstellen kann, neigt es aufgrund
der Fixkosten, die einem Herstellen einer Schablone oder Kombination
aus Schablonen und Drucken des erwünschten Musters oder
der graphischen Anzeige zugeordnet sind, dazu, für eine
Herstellung von weniger als etwa 400 kundenspezifischen Platten
nicht kosteneffektiv zu sein.
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In
den letzten Jahren hat der wesentliche Anstieg bei der Verwendung
optischer Platten zur Datenspeicherung durch Verbraucher den Bedarf,
kundenspezifische Etiketten bereitzustellen, um den Inhalt der optischen
Platte widerzuspiegeln, zugenommen. Die meisten für den
Verbraucher verfügbaren Verfahren zum Etikettieren sind
auf entweder handschriftliche Beschreibungen, denen ein professionelles
Erscheinungsbild, Qualität und Vielfalt fehlen, oder vorgedruckte
Etiketten eingeschränkt, die an der Platte befestigt werden
können, die jedoch auch bei einem Drehen mit hohen Geschwindigkeiten
das Plattenverhalten negativ beeinflussen können.
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In
jüngster Zeit wurden farbbildende Zusammensetzungen entwickelt,
die unter Verwendung von Energiequellen, wie z. B. Laser, entwickelt
werden können, um ein Bild zu erzeugen. Diese farbbildenden
Zusammensetzungen jedoch sind oftmals nur für sehr spezifische
Anwendungen nützlich und besitzen eine eingeschränkte
Farbpalette. Aus diesen und anderen Gründen besteht noch
Bedarf nach farbbildenden Zusammensetzungen, die die verfügbaren
Optionen für derartige Bilderzeugungssysteme erhöhen.
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Detaillierte Beschreibung des/der bevorzugten
Ausführungsbeispiels(e)
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Nun
wird Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele genommen
und eine spezifische Sprache wird hierin zur Beschreibung derselben
verwendet. Es wird trotzdem darauf hingewiesen, dass dadurch keine Einschränkung
des Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt ist. Abänderungen
und weitere Modifizierungen der erfindungsgemäßen
Merkmale, die hierin beschrieben sind, sowie zusätzliche
Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie dies hierin beschrieben
ist, die einem Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet, der in Besitz
dieser Offenbarung ist, einfallen werden, werden als innerhalb des
Schutzbereichs der Erfindung liegend betrachtet. Ferner wird, bevor
bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
offenbart und beschrieben werden, darauf hingewiesen, dass diese
Erfindung nicht auf den bestimmten Vorgang und bestimmte Materialien,
die hierin offenbart sind, eingeschränkt sind, da diese
in einem bestimmten Maß variieren können. Es wird
außerdem darauf hingewiesen, dass die hierin verwendete
Terminologie lediglich zu dem Zweck eines Beschreibens bestimmter
Ausführungsbeispiele verwendet wird und nicht einschränkend
sein soll, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch
die beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalente
definiert wird.
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Beim
Beschreiben und Beanspruchen der vorliegenden Erfindung wird die
folgende Terminologie verwendet.
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Die
Singularformen „eine/r/s” und „der/die/das” umfassen
Pluralbezugnahmen, es sei denn, der Kontext gibt dies klar anderweitig
vor. So umfasst z. B. eine Bezugnahme auf „einen Strahlungsabsorbierer” eine Bezugnahme
auf eines oder mehrere derartige Materialien.
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Wie
der Ausdruck „farbbildende Zusammensetzung” hierin
verwendet wird, umfasst er typischerweise einen Farbbilder, einen
Strahlungsabsorbierer und eine Polymermatrix. Diese Komponenten
können auf ein Aussetzen gegenüber bzw. Belichtung
mit Strahlung hin zusammenarbeiten, um den Farbbilder zu entwickeln, um
einen Farbstoff mit einer Farbe oder einer Farbveränderung
zu erzeugen. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung kann sich der
Ausdruck „Farbe” oder „farbig” auf
eine Veränderung der sichtbaren Absorbanz beziehen, die
auf eine Entwicklung hin auftritt, einschließlich einer
Entwicklung zu schwarz, weiß oder herkömmlichen
Farben. Ein nicht entwickelter Farbbilder kann farblos sein oder
könnte eine bestimmte Farbe aufweisen, die sich auf eine
Entwicklung hin in eine unterschiedliche Farbe verändert.
Zusätzlich bezieht sich der Ausdruck „farbbildender
Verbundstoff” auf eine vielschichtige farbbildende Zusammensetzung.
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Wie
der Ausdruck „Farbbilder” hierin verwendet wird,
bezieht er sich allgemein auf eine beliebige Zusammensetzung, die
ihre Farbe auf ein Anlegen von Energie hin verändert. Zu
Zwecken der vorliegenden Erfindung kann sich der Ausdruck „Farbbilder” auf
Fluoran-Leuco-Farbstoffe beziehen, einschließlich Fluoran-Leuco-Farbstoffe,
an die ein latenter Entwickler angelagert ist.
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Wie „entwickeln”, „Entwicklung” oder
dergleichen hierin verwendet wird, bezieht sich dies auf eine Wechselwirkung
oder Reaktion, die den Fluoran-Leuco-Farbstoff beeinflusst, um eine
sichtbare Farbveränderung durch eine Reduktion zu dem entsprechenden
farbigen Leuco-Farbstoff zu erzeugen. Oftmals wird der Leuco-Farbstoff
reduziert, um eine Farbe oder Schwarz zu erzeugen.
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Wie „Strahlungsabsorbierer” hierin
verwendet wird, bezieht er sich allgemein auf ein strahlungsempfindliches
Mittel, das auf eine Belichtung mit Strahlung mit einer spezifischen
Wellenlänge hin Wärme erzeugen oder anderweitig
Energie zu umgebenden Molekülen übertragen kann.
Ein Strahlungsabsorbierer kann, wenn ein Fluoran-Leuco-Farbstoff
mit einem latenten Entwickler beigemischt ist oder in Wärmekontakt
mit demselben steht, in ausreichender Menge vorhanden sein, um so
eine Energie zu erzeugen, die ausreichend ist, um den Fluoran-Leuco-Farbstoff
zumindest teilweise zu entwickeln.
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Wie „eine
Bilddatenquelle” hierin verwendet wird, bezieht sie sich
auf eine Komponente eines farbbildenden Entwicklungssystems, die
selektiv elektromagnetische Strahlung von einer Quelle elektromagnetischer
Strahlung zu einer beschichteten farbbildenden Zusammensetzung oder
einem Verbundstoff richtet.
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Wie „Wärmekontakt” hierin
verwendet wird, bezieht sich dies auf die räumliche Beziehung
zwischen einem Absorbierer und einer farbbildenden Zusammensetzung.
Wenn z. B. ein Absorbierer durch Wechselwirkung mit Laserstrahlung
erwärmt wird, sollte die durch den Absorbierer erzeugte
Energie ausreichend sein, um zu bewirken, dass der Fluoran-Leuco-Farbstoff
der farbbildenden Zusammensetzung durch eine oder mehrere chemische Reaktionen
eine Umlagerung erfährt und/oder farbig wird. Wärmekontakt
kann enge Nähe zwischen einem Absorbierer und einer farbbildenden
Zusammensetzung umfassen, was eine Energieübertragung von
dem Absorbierer in Richtung des Fluoran-Leuco-Farbstoffs ermöglicht.
Wärmekontakt kann außerdem einen tatsächlichen
Kontakt zwischen einem Absorbierer und einem Farbbilder, wie z.
B. bei unmittelbar benachbarten Schichten oder bei einer Beimischung,
die beide Bestandteile umfasst, umfassen.
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Wie
der Ausdruck „schleuderbeschichtbar” hierin verwendet
wird, umfasst er bei Bezugnahme auf eine Zusammensetzung einen flüssigen
Träger mit verschiedenen Komponenten, die darin gelöst
oder dispergiert sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann die schleuderbeschichtbare Zusammensetzung einen Fluoran-Leuco-Farbstoff,
ein nicht gehärtetes Polymermatrixmaterial und einen Strahlungsabsorbierer
in einem üblichen flüssigen Träger aufweisen.
Bei anderen Ausführungsbeispielen können weniger
Komponenten in einem flüssigen Träger, der die
schleuderbeschichtbare Zusammensetzung bildet, vorhanden sein. Farbbildende
Zusammensetzungen können bei einem Ausführungsbeispiel
schleuderbeschichtbar sein oder können auch für
andere Aufbringungsverfahren konfiguriert sein, wie z. B. Drucken,
wie z. B. Offset, Tintenstrahl, Gravur, Walzenstreichverfahren,
Siebdrucken, Sprühen, oder andere Aufbringungsverfahren,
die Fachleuten bekannt sind.
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Wie „optische
Platte” hierin verwendet wird, soll sie Audio-, Video-,
Multimedien- und/oder Softwareplatten umfassen, die in einem CD-
und/oder DVD-Laufwerk maschinenlesbar sind, oder dergleichen. Beispiele
optischer Plattenformate umfassen beschreibbare, bespielbare und
wiederbeschreibbare Platten, wie z. B. DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD+R,
DVD+RW, DVD-RAM, CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW, HD DVD, BLU-RAY, und dergleichen.
Andere ähnliche Formate könnten ebenso beinhaltet
sein, wie z. B. ähnliche Formate sowie Formate, die in
Zukunft entwickelt werden.
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Wie „graphische
Anzeige” hierin verwendet wird, kann sie ein beliebiges
sichtbares Zeichen oder Bild, das auf einer optischen Platte oder
einem anderen Substrat zu finden ist, umfassen. Bei einer optischen
Platte ist die graphische Anzeige hauptsächlich auf einer
Seite zu finden, obwohl dies nicht immer der Fall ist.
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Wie „Daten” hierin
verwendet wird, wird dies typischerweise mit Bezugnahme auf die
vorliegende Offenbarung verwendet, um die nichtgraphischen Informationen,
die auf der optischen Platte beinhaltet sind, die digital oder anderweitig
in dieselbe eingebettet sind, zu umfassen. Daten können
Audioinformationen, Videoinformationen, Photographieinformationen,
Softwareinformationen und dergleichen umfassen.
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Wie
der Ausdruck „etwa” hierin verwendet wird, wird
er verwendet, um einem Endpunkt eines numerischen Bereichs Flexibilität
zu verleihen, indem dafür gesorgt wird, dass ein bestimmter
Wert „etwas oberhalb” oder „etwas unterhalb” des
Endpunkts sein kann. Der Grad an Flexibilität dieses Ausdrucks
kann durch die bestimmte Variable vorgegeben sein und dessen Bestimmung,
basierend auf Erfahrung und der zugeordneten Beschreibung hierin,
liegt im Bereich des Wissens von Fachleuten auf dem Gebiet.
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Wie
eine Mehrzahl von Gegenständen, Strukturelementen, Zusammensetzungselementen
und/oder Materialien hierin verwendet werden, könnten diese
zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen Liste vorgelegt
werden. Diese Listen sollen jedoch so aufgefasst werden, dass jedes
Element der Liste einzeln als ein separates und eindeutiges Element
identifiziert wird. So soll kein einzelnes Element dieser Liste
lediglich basierend auf dem Erscheinen in einer gemeinsamen Gruppe,
ohne gegenteilige Angaben, als ein de facto-Äquivalent
eines beliebigen anderen Elements der gleichen Liste aufgefasst
werden.
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Konzentrationen,
Mengen und andere numerische Daten können hierin in einem
Bereichsformat ausgedrückt oder vorgelegt werden. Es wird
darauf hingewiesen, dass ein derartiges Bereichsformat lediglich
aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Kürze
verwendet wird und so flexibel interpretiert werden soll, um nicht
nur die numerischen Werte, die explizit als die Grenzen des Bereichs
genannt werden, zu umfassen, sondern um auch alle einzelnen numerischen
Werte oder Teilbereiche zu umfassen, die innerhalb dieses Bereichs
umfasst sind, so als ob jeder numerische Wert und Teilbereich explizit
genannt würde. Zur Darstellung soll ein numerischer Bereich
von „etwa 1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%” so interpretiert
werden, um nicht nur die explizit genannten Werte von etwa 1 Gew.-%
bis etwa 5 Gew.-% zu umfassen, sondern um außerdem einzelne
Werte und Teilbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs zu umfassen.
So sind in diesem numerischen Bereich einzelne Werte, wie z. B.
2, 3, 5 und 4, und Teilbereiche, wie z. B. von 1 bis 3, von 2 bis
4 und von 3 bis 5, usw. beinhaltet. Das gleiche Prinzip trifft auf
Bereiche zu, die nur einen numerischen Wert nennen. Ferner soll
eine derartige Interpretation unabhängig von der Breite
des Bereichs oder den gerade beschriebenen Charakteristika zutreffen.
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Man
hat erkannt, dass es von Vorteil wäre, farbbildende Zusammensetzungen
zu entwickeln, die geeignet zur Entwicklung über eine breite
Vielzahl von Anwendungen sind. Demgemäß bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf Zusammensetzungen und Systeme,
die einen Fluoran-Leuco-Farbstoff mit einem latenten Entwickler
aufweisen. Es wird angemerkt, dass bei der Besprechung einer Fluoran-Leuco-Farbstoff-Zusammensetzung
oder eines Systems, das einen Fluoran-Leuco-Farbstoff aufweist,
all diese Erläuterungen als auf jedes dieser Ausführungsbeispiele
zutreffend betrachtet werden können, ob diese nun in dem
Zusammenhang dieses Ausführungsbeispiels explizit erläutert
werden oder nicht. So könnten z. B. beim Erläutern
der Strahlungsabsorbierer, die in einer farbbildenden Zusammensetzung
vorhanden sind, diese Strahlungsabsorbierer auch in einem System
oder Verfahren zum Etikettieren mit einem Farbbilder verwendet werden,
und umgekehrt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine farbbildende Zusammensetzung oder
ein derartiger Verbundstoff eine Polymermatrix, einen wärmemodifizierbaren
Fluoran-Leuco-Farbstoff, an den ein latenter Entwickler angelagert
ist, und einen Strahlungsabsorbierer umfassen. Der wärmemodifizierbare
Fluoran-Leuco-Farbstoff kann entwickelbar sein, nachdem die farbbildende
Zusammensetzung mit elektromagnetischer Strahlung in Kontakt gekommen
ist, die bewirkt, dass der Strahlungsabsorbierer mit Energie versorgt
wird, so dass der mit Energie versorgte Strahlungsabsorbierer bewirkt,
dass der latente Entwickler eine Umlagerung erfährt, um
eine Zwischenfarbstoffform mit einem Phenol-Substituenten zu erzeugen.
Der Zwischenfarbstoff kann dann eine säurekatalysierte
Ringöffnung erfahren, um eine farbige Farbstoffform zu
erzeugen.
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Zusätzlich
kann ein System zum Etikettieren eines Substrats eine Bilddatenquelle,
ein Substrat, auf das eine farbbildende Zusammensetzung beschichtet
ist, wie zuvor beschrieben wurde, und eine Quelle elektromagnetischer
Strahlung umfassen, die wirksam mit der Bilddatenquelle verbunden
ist und konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlung mit einer
Frequenz zu der farbbildenden Zusammensetzung zu richten, um zu
bewirken, dass der Strahlungsabsorbierer ausreichend Wärme
erzeugt, um die farbige Farbstoffform zu bilden.
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Ferner
kann ein Verfahren zum Etikettieren einer optischen Platte ein Bereitstellen
einer optischen Platte, auf die eine farbbildende Zusammensetzung
beschichtet ist, und ein Richten elektromagnetischer Energie mit
einer Wellenlänge und einem Leistungspegel für
eine ausreichende Zeitmenge, um zu bewirken, dass der Strahlungsabsorbierer
ausreichend Wärme erzeugt, um die farbige Farbstoffform
zu bilden, von einer Quelle elektromagnetischer Strahlung auf die
farbbildende Zusammensetzung aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die farbbildende Zusammensetzung so sein, wie oben beschrieben
wurde.
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Spezifische
Farbbilder, Strahlungsabsorbierer und andere Komponenten der farbbildenden
Zusammensetzung können jeweils die Entwicklungseigenschaften
und Langzeitstabilität der farbbildenden Zusammensetzung
beeinflussen und sind unten detaillierter erläutert.
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Farbbilder
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Farbbildende
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können einen
Farbbilder umfassen, der in einer Polymermatrix dispergiert, benachbart
zu derselben oder in derselben solvatisiert ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Farbbilder im Wesentlichen in der Polymermatrix unlöslich,
jedoch dispergiert und liegt gesondert von der Polymermatrix vor,
obwohl dies nicht erforderlich ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann der Farbbilder als eine einzelne Phase in der Polymermatrix
solvatisiert sein. Diese Arten von Zusammensetzungen können
durch ein beliebiges bekanntes Verfahren, wie z. B. Mischen, Wälzen
oder dergleichen, gebildet werden. Durch Dispergieren oder Solvatisieren
des Farbbilders in der Polymermatrix ermöglicht eine derartige
Konfiguration einen erhöhten Kontakt des Fluoran-Leuco-Farbstoffs
mit den Energieübertragungsmaterialien, die unten detaillierter
erläutert werden. Ferner können derartige Zusammensetzungen
eines Farbbilders, der in der Polymermatrix dispergiert oder solvatisiert
ist, als eine einzelne homogene Zusammensetzung, z. B. eine Paste,
gebildet werden, die dann in einem einzelnen Schritt auf ein Substrat
beschichtet werden kann. Die Menge an Farbbilder, der in der Polymermatrix
dispergiert oder solvatisiert ist, kann abhängig von der
Konzentration und dem Typ verwendeten Farbbilders, sowie einer Anzahl
anderer Faktoren, wie z. B. erwünschte Entwicklungsgeschwindigkeit,
erwünschte Farbintensität des entwickelten Farbbilders und
dergleichen, wesentlich variieren. Als allgemeine Richtlinie jedoch
kann der Farbbilder in der Polymermatrix mit etwa 2 Gew.-% bis etwa
40 Gew.-% und in einigen Fällen mit etwa 10 Gew.-% bis
etwa 30 Gew.-% vorhanden sein. Alternativ können der Farbbilder
und die Polymermatrix in benachbarten, separaten Schichten gebildet
sein.
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Der
Farbbilder kann eine breite Vielzahl an Fluoran-Leuco-Farbstoffen
umfassen. Fast jeder bekannte Fluoran-Leuco-Farbstoff kann verwendet
werden, solange die hierin erläuterten Farbentwicklungskriterien
erfüllt sind. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung können
geeignete Fluoran-Leuco-Farbstoffe einen Allyloxy-Substituenten,
der an eine aromatische Struktur angelagert ist, aufweisen. Die
folgende Formel z. B. stellt eine mögliche Fluoran-Leuco-Farbstoff-Struktur
dar, die mit den Systemen, Verfahren und Zusammensetzungen, die
hierin beschrieben werden, verwendet werden könnte:
Formel
1 wobei R1, R2, R3, R4 und R5 unabhängig
Niedrig-Alkyl-Substituenten, z. B. C1 bis C8, oder Wasserstoff sind. Bei
einem Aspekt können die Alkyl-Substituenten 1 bis 10 Kohlenstoffatome
aufweisen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel können Farbbilder der
vorliegenden Erfindung frei von Aktivierern oder Entwicklern als
separate Moleküle innerhalb der Zusammensetzung sein, da
die hierin beschriebenen Fluoran-Leuco-Farbstoffe eine Umlagerungsreaktion
erfahren können, um einen Phenol-Substituenten zu erzeugen,
der das Proton, das in der säurekatalysierten Ringöffnungsreaktion
verwendet wird, bereitstellt, d. h. die Fluoran-Leuco-Farbstoffe
dieses bestimmten Strukturtyps können sich selbst entwickeln.
In anderen Worten, die Fluoran-Leuco-Farbstoffe beinhalten einen
latenten Entwickler und so besteht kein Bedarf nach einem separaten „Entwickler” in
der Zusammensetzung, obwohl dies nicht ausgeschlossen ist. So kann
der Farbbilder in einer Phase mit den anderen Komponenten der farbbildenden
Zusammensetzung vorhanden sein.
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Das
folgende Reaktionsschema stellt einen Fluoran-Leuco-Farbstoff der
vorliegenden Erfindung und dessen Fähigkeit, sich selbst
durch eine aromatische Claisen-Umlagerung, gefolgt durch eine säurekatalysierte
Ringöffnung zu entwickeln, dar:
Formel
2
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Das
obige Reaktionsschema ist lediglich veranschaulichend für
einen Typ Fluoran-Leuco-Farbstoff, der bei den Zusammensetzungen,
Verfahren und Systemen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
und soll auf keinen Fall einschränkend sein. Zusätzlich
wird, ohne dass eine Bindung an eine bestimmte Theorie beabsichtigt
ist, das obige Reaktionsschema allgemein als ein möglicher
Weg verstanden, bei dem ein Fluoran-Leuco-Farbstoff sich in seine
farbige Form entwickeln kann. Es wird außerdem angemerkt,
dass die Fluoran-Leuco-Farbstoffe der vorliegenden Erfindung einen
oder mehrere Allyloxy-Substituenten, der/die an eine aromatische
Struktur angelagert ist/sind, umfassen können.
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Geeignete
Leuco-Farbstoffe auf Fluoran-Basis, die bei der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können, umfassen beliebige Fluoran-Farbstoffe,
die aus der folgenden Struktur modifiziert werden:
Formel
3
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Die
Struktur in der Formel 3 kann zu einer Struktur, wie sie in der
Formel 1 oder der Formel 2 oben gezeigt ist, modifiziert werden.
Andere Modifizierungen können ebenso durchgeführt
werden, einschließlich einer aromatischen Substitution,
z. B. mit Alkyl- oder Amin-Gruppen. Bei einem Ausführungsbeispiel
kann die Modifizierung durch einen Hydroxy-Substituenten oder aromatischen
Wasserstoff geschehen.
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Typischerweise
kann der Fluoran-Leuco-Farbstoff in farbbildenden Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung mit etwa 1 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%
vorhanden sein. Obwohl Mengen außerhalb dieses Bereichs
erfolgreich verwendet werden können, liefern, in Abhängigkeit
von den anderen Komponenten der Zusammensetzung, Mengen von etwa
5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% oder 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% häufig hinreichende
Ergebnisse.
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Da
der Farbbilder sich selbst entwickelnd ist, muss die farbbildende
Zusammensetzung keine separate Phase für einen herkömmlichen
Entwickler aufweisen. Deshalb kann die Farbbilderzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung den Fluoran-Leuco-Farbstoff, eine Polymermatrix
und einen Strahlungsabsorbierer, sowie andere Zusatzstoffe, in einer
einzelnen Phase solvatisiert, umfassen. So kann die Farbbilderzusammensetzung
eine Viskosität unter 100 cps aufweisen und kann schleuderbeschichtbar
sein.
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Zusätzliche
Materialien können ebenso mit dem Farbbilder in der Zusammensetzung
beinhaltet sein, wie z. B., jedoch nicht ausschließlich,
Stabilisatoren, Antioxidantien, Nicht-Leuco-Farbmittel, Strahlungsabsorbierer
und dergleichen.
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Strahlungsabsorbierer
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Ein
Strahlungsabsorbierer kann in der farbbildenden Zusammensetzung
als eine Komponente beinhaltet sein, die verwendet werden kann,
um die farbbildende Zusammensetzung auf ein Belichten mit Strahlung
mit einer vorbestimmten Belichtungszeit und/oder Wellenlänge
hin zu entwickeln. Der Strahlungsabsorbierer kann als eine Energieantenne
wirken, was auf eine Wechselwirkung mit einer Energiequelle hin
Energie an umgebende Bereiche liefert. Wenn eine vorbestimmte Menge
Energie durch den Strahlungsabsorbierer bereitgestellt werden kann,
kann ein Anpassen der Strahlungswellenlänge und Intensität
auf den bestimmten Absorbierer vorzuziehen sein.
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Verschiedene
Strahlungsabsorbierer können als eine Antenne wirken, um
elektromagnetische Strahlung mit spezifischen Wellenlängen
und Bereichen zu absorbieren. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Wellenlänge von etwa 200 nm bis etwa
1.100 nm betragen. Deshalb kann die vorliegende Erfindung farbbildende
Zusammensetzungen zur Verwendung in Vorrichtungen, die Wellenlängen
innerhalb dieses Bereichs emittieren, bereitstellen. Die Zusammensetzungen,
Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung können
Strahlungsabsorbierer verwenden, die kommerziell erhältlich
sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass eine beliebige Anzahl von
Kombinationen von Strahlungsabsorbierern und Farbstoffen in der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte.
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Der
Strahlungsabsorbierer kann konfiguriert sein, um in wärmeleitfähiger
Beziehung zu den Fluoran-Leuco-Farbstoffen der vorliegenden Erfindung
zu stehen. Der Strahlungsabsorbierer kann z. B. mit dem Farbbilder
und/oder der Polymermatrix beinhaltet sein. Alternativ kann der
Strahlungsabsorbierer in einer separaten Schicht sein. So kann der
Strahlungsabsorbierer dem mit einem latenten Entwickler modifizierten
Fluoran-Leuco- Farbstoff beigemischt oder in Wärmekontakt
mit demselben sein. Zusätzlich kann der Strahlungsabsorbierer
der Polymermatrix beigemischt oder in Wärmekontakt mit
derselben sein. Bei einem Aspekt kann der Strahlungsabsorbierer
mit sowohl dem Farbbilder als auch der Polymermatrix in einer einzelnen
Phase vorliegen. Auf diese Weise kann im Wesentlichen die gesamte
farbbildende Zusammensetzung in einem freiliegenden Bereich schnell
und im Wesentlichen gleichzeitig erwärmt werden. Alternativ
kann der Strahlungsabsorbierer als eine separate Schicht aufgebracht
sein, die optional schleuderbeschichtbar oder siebdruckbar sein
kann.
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Einem
derartigen Auswählen des Strahlungsabsorbierers, dass beliebiges
Licht, das in dem sichtbaren Bereich absorbiert wird, die graphische
Anzeige oder das Erscheinungsbild der farbbildenden Zusammensetzung
entweder vor oder nach der Entwicklung nicht negativ beeinflusst,
kann ebenso Beachtung geschenkt werden.
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Ein
Strahlungsabsorbierer, der zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung
geeignet ist, kann Aluminium-Quinolin-Komplexe, Porphyrine, Porphine,
Indocyanin-Farbstoffe, Phenoxazin-Derivate, Phthalocyanin-Farbstoffe,
Polymethylindolium-Farbstoffe, Polymethin-Farbstoffe, Guaiazulenyl-Farbstoffe,
Croconium-Farbstoffe, Polymethinindolium-Farbstoffe, Metallkomplex-IR-Farbstoffe,
Cyanin-Farbstoffe, Squarylium-Farbstoffe, Chalcogeno-Pyryloaryliden-Farbstoffe,
Indolizin-Farbstoffe, Pyrylium-Farbstoffe, Quinoid-Farbstoffe, Quinon-Farbstoffe,
Azo-Farbstoffe und Mischungen oder Derivate derselben umfassen,
ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Andere geeignete
Antennen können ebenso in dem vorliegenden exemplarischen
System und Verfahren verwendet werden und sind Fachleuten auf dem
Gebiet bekannt und sind in bekannten Veröffentlichungen
zu finden.
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Entsprechend
umfassen bei einem Ausführungsbeispiel Antennenfarbstoffe,
die verwendet werden könnten, um die oben erwähnte
Beschichtung selektiv für eine Wellenlänge zwischen
etwa 400 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 (λ max
= 418 nm), sind jedoch in keinster Weise darauf eingeschränkt.
Insbesondere umfassen gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel geeignete Antennenfarbstoffe Aluminium-Quinolin-Komplexe,
Porphyrine, Porphine und Mischungen oder Derivate derselben, sind
jedoch in keinster Weise darauf eingeschränkt. Nicht einschränkende spezifische
Beispiele einer geeigneten Strahlungsantenne können 1-(2-Chloro-5-Sulfophenyl)-3-Methyl-4-(4-Sulfophenyl)Azo-2-Pyrazolin-5-on-Dinatriumsalz
(λ max = 400 nm); Ethyl-7-Diethylaminocumarin-3-Carboxylat
(λ max = 418 nm); 3,3'-Diethylthiacyanin-Ethylsulfat (λ max
= 424 nm); 3-Allyl-5- (3-Ethyl-4-Methyl-2-Thiazolinyliden)Rhodanin
(λ max = 430 nm) (jeweils erhältlich bei Organica
Feinchemie GmbH Wolfen) und Mischungen derselben umfassen.
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Nicht
einschränkende spezifische Beispiele geeigneter Aluminium-Quinolin-Komplexe
können Tris(8-Hydroxyquinolinato)Aluminium (CAS 2085-33-8)
und Derivative, wie z. B. Tris(5-Cholor-8-Hydroxyquinolinato)Aluminium
(CAS 4154-66-1), 2-(4-(1-Methyl-Ethyl)-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-Diphenyl-Benzenamin
(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,
alle erhältlich bei Syntec GmbH, umfassen.
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Nicht
einschränkende Beispiele spezifischer Porphyrine und Porphyrin-Derivate
können Etioporphyrin 1 (CAS 448-71-5), Deuteroporphyrin
IX-2,4-bis-Ethylenglycol (D630-9), erhältlich bei Frontier
Scientific, und Octaethylporphrin (CAS 2683-82-1), Azo-Farbstoffe,
wie z. B. Mordant Orange (CAS 2243-76-7), Merthyl Yellow (CAS 60-11-7),
4-Phenylazoanilin (CAS 60-09-3), Alcian Yellow (CAS 61968-76-1),
erhältlich bei dem Chemieunternehmen Aldrich, und Mischungen
derselben umfassen.
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Ferner
könnten, um die oben erwähnte Beschichtung für
eine Strahlungswellenlänge von etwa 650 nm zu sensibilisieren,
viel Indolium von Phenoxazin-Farbstoffen und Cyanin-Farbstoffen,
wie z. B. Cyanin-Farbstoff CS 172491-72-4, in der oben erwähnten
Beschichtung selektiv verwendet werden. Zusätzlich könnten Farbstoffe
mit Absorbanzmaxima bei etwa 650 nm verwendet werden, die viele
kommerziell erhältliche Phthalocyanin-Farbstoffe, wie z.
B. Pigment Blue 15, umfassen, jedoch in keinster Weise darauf beschränkt
sind, verwendet werden.
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Ferner
umfassen strahlungsabsorbierende Antennenfarbstoffe mit Absorbanzmaxima
bei etwa 650 nm gemäß ihrem Extinktionskoeffizienten,
die selektiv in den vorliegenden Antennenfarbstoffbaustein eingebaut
werden können, um den Leistungspegel zu reduzieren, der
eine Farbveränderung in der Beschichtung initiiert, den
Farbstoff 724 (3H-Indolium, 2-[5-(1,3-Dihydro-3,3-Dimethyt-1-Propyl-2H-Indol-2-Yliden)-1,3-Pentadienyl]-3,3-Dimethyt-1-Propyl-,
Iodid) (λ max = 642 nm), Farbstoff 683 (3H-Indolium, 1-Butyl-2-[5-(1-Butyl-1,3-Dihydro-3,3-Dimethyt-2H-Indol-2-Yliden)-1,3-Pentadienyl]-3,3-Dimethyl-,
Perchlorat (λ max = 642 nm), Farbstoffe, die von Phenoxazin
hergeleitet sind, wie z. B. Oxazin 1 (Phenoxazin-5-ium, 3,7-bis(Diethylamino)-, Perchlorat)
(λ max = 645 nm), erhältlich bei „Organica
Feinchemie GmbH Wollen”. Geeignete Antennenfarbstoffe,
die für das vorliegende exemplarische System und Verfahren
anwendbar sind, können außerdem Phthalocyanin-Farbstoffe
mit einem Lichtabsorptionsmaximum bei oder in der Nähe
von 650 nm umfassen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt.
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Beispiele
von Antennenfarbstoffen, die geeignet zur Bilderzeugung mit 780
nm-Laserstrahlungen sind, umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt
auf:
- a) IR-780 Iodid (Aldrich 42,531-1) (1)
(3H-Indolium, 2-[2-[2-Chloro-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(9CI));
- b) IR783 (Aldrich 54,329-2) (2) (2-[2-[2-Chloro-3-[2-[1,3-Dihydro-3,3-Dimethyl-1-(4-Sulfobutyl)-2H-Indol-2-Yliden]-Ethyliden]-1-Cyclohexen-1-yl]-Ethenyl]-3,3-Dimethyl-1-(4-Sulfobutyl)-3H-Indoliumhydroxid,
Inneres-Salz-Natriumsalz);
- c) 3H-Indolium, 2-[2-[2-Chloro-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) (9CI) – (Lambda
max – 797 nm). CAS Nr. 193687-61-5 (erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0337);
- d) 3H-Indolium, 2-[2-[3-[(1,3-Dihydro-1,3,3-Trimethyl-2H-Indol-2-Yliden)Ethyliden]-2-[(1-Phenyl-1H-Tetrazol-5-yl)Thio]-1-Cyclohexen-l-yl]Ethenyl]-1,3,3-Trimethyl-,
Chlorid (9CI) (Lambda max – 798 nm), CAS Nr. 440102-72-7
(erhältlich bei „Few Chemicals GMBH” als
S0507);
- e) 1H-Benz[e]Indolium, 2-[2-[2-Chloro-3-[(1,3-Dihydro-1,1,3-Trimethyl-2H-Benz[e]Indol-2-Yliden)Ethyliden]-1-Cyclohexen-1-yl]Ethenyl]-1,1,3-Trimethyl-,
Chlorid (9CI) (Lambda max – 813 nm), CAS Nr. 297173-98-9
(erhältlich bei „Few Chemicals GMBH” als
S0391);
- f) 1H-Benz[e]Indolium, 2-[2-[2-Chloro-3-[(1,3-Dihydro-1,1,3-Trimethyl-2H-Benz[e]Indol-2-Yliden)Ethyliden]-1-Cyclohexen-l-yl]Ethenyl]-1,1,3-Trimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1) (9CI) (Lambda max – 813
nm), CAS Nr. 134127-48-3 (erhältlich bei „Few
Chemicals GMBH” als S0094, auch bekannt als Trump Dye oder
Trump IR); und
- g) 1H-Benz[e]Indolium, 2-[2-[2-Chloro-3-[(3-Ethyl-1,3-Dihydro-1,1-Dimethyl-2H-Benz[e]Indol-2-Yliden)Ethyliden]-1-Cyclohexen-1-yl]Ethenyl]-3-Ethyl-1,1- Dimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1) (9CI) (Lambda
max – 816 nm), CAS Nr. 460337-33-1 (erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0809).
-
Zusätzlich
kann die strahlungsabsorbierende Verbindung Phthalocyanin- oder
Naphthalocyanin-IR-Farbstoffe umfassen, wie z. B. Silizium-2,3-Naphthalocyanin-bis-(Trihexylsiloxid)
(CAS Nr. 92396-88-8) (Lambda max – 775 nm) und geschützte
Naphthalocyanin-NIR-Farbstoffe von „Yamamoto Chemicals” YKR-1031
(Extinktionsmax bei 771 nm), YKR-3072 (Extinktionsmax bei 774 nm),
YKR-3071 (Extinktionsmax bei 788 nm).
-
Ähnlich
umfassen strahlungsabsorbierende Antennenfarbstoffe mit hoher Empfindlichkeit/geringerer Stabilität,
die Absorbanzmaxima bei etwa 808 nm aufweisen, die in die vorliegende
Beschichtung eingebaut sein könnten, Indocyanin-Farbstoffe,
wie z. B. 3H-Indolium, 2-[2-[2-Chloro-3-[(1,3-Dihydro-1,3,3-Trimethyl-2H-Indol-2-Yliden)Ethyliden]-1-Cyclopenten-l-yl]Ethenyl]-1,3,3-Trimethyl-,
Salz mit 4-Methylbenzensulfonsäure (1:1) (9CI), (Lambda
max – 797 nm), CAS Nr. 193687-61-5, erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0337; 3H-Indolium, 2-[2-[3-[(1,3-Dihydro-1,3,3-Trimethyl-2H-Indol-2-Yliden)Ethyliden]-2-[(1-Phenyl-1H-Tetrazol-5-yl)Thio]-1-Cyclohexen-1-yl]Ethenyl]-1,3,3-Trimethyl-,
Chlorid (9CI), (Lambda max – 798 nm), CAS Nr. 440102-72-7,
erhältlich bei „Few Chemicals GMBH” als
S0507; 1H-Benz[e]Indolium, 2-[2-[2-Chloro-3-[(1,3-Dihydro-1,1,3-Trimethyl-2H-Benz[e]Indol-2-Yliden)Ethyliden]-1-Cyclohexen-1-yl]Ethenyl]-1,1,3-Trimethyl-Chlorid
(9CI), (Lambda max – 813 nm), CAS Nr. 297173-98-9, erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0391; 1H-Benz[e]Indolium,
2-[2-[2-Chloro-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) (9CI), (Lambda
max – 813 nm), CAS Nr. 134127-48-3, erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0094, auch bekannt
als Trump Dye oder Trump IR; und 1H-Benz[e]Indolium, 2-[2-[2-Chloro-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) (9CI), (Lambda
max – 816 nm), CAS Nr. 460337-33-1, erhältlich
bei „Few Chemicals GMBH” als S0809.
-
Um
einen sichtbaren Kontrast zwischen entwickelten Bereichen und nichtabgebildeten
oder nichtentwickelten Bereichen der Beschichtung zu erzielen, kann
der Farbbilder ausgewählt sein, um eine Farbe zu bilden,
die sich von der des Hintergrunds unterscheidet. Farbbilder z. B.,
die eine entwickelte Farbe, wie z. B. Schwarz, Blau, Rot, Magenta
und dergleichen, aufweisen, können einen guten Kontrast
zu einem gelberen Hintergrund liefern. Wahlweise kann ein zusätzliches
Nicht-Farbbilder-Farbmittel zu den farbbildenden Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung oder dem Substrat, auf dem die farbbil dende
Zusammensetzung platziert wird, zugegeben werden. Jedes bekannte
Nicht-Farbbilder-Farbmittel, z. B. Standardfarbstoffe und/oder Pigmente,
kann verwendet werden, um fast jede erwünschte Hintergrundfarbe
für ein bestimmtes kommerzielles Produkt zu erzielen.
-
Allgemein
kann der Strahlungsabsorbierer in der farbbildenden Zusammensetzung
(oder einer benachbarten Schicht) in einer Menge von etwa 0,001
Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% und typischerweise von etwa 0,5 Gew.-%
bis etwa 1 Gew.-% vorhanden sein, obwohl andere Gewichtsbereiche
abhängig von der Aktivität des bestimmten Absorbierers
wünschenswert sein könnten.
-
Polymermatrix
-
Die
farbbildenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können
typischerweise eine Polymermatrix umfassen, die hauptsächlich
als Bindemittel agiert. Wie oben erwähnt wurde, kann der
Farbbilder in der Polymermatrix dispergiert sein oder anderweitig
durch dieselbe getragen werden. Verschiedene Polymermatrixmaterialien
können die Entwicklungseigenschaften der farbbildenden
Zusammensetzung, wie z. B. Entwicklungsgeschwindigkeit, Lichtstabilität
und Wellenlängen, die zur Entwicklung der Zusammensetzung verwendet
werden können, beeinflussen. Akzeptable Polymermatrixmaterialien
können außerdem beispielhaft UV-aushärtbare
Polymere, wie z. B. Acrylat-Derivate, Oligomere und Monomere, wie
z. B. als Teil eines Photobausteins beinhaltet, umfassen. Ein Photobaustein
kann eine lichtabsorbierende Spezies umfassen, die Reaktionen zum
Aushärten eines Lacks einleitet. Derartige lichtabsorbierende
Spezies können für ein Aushärten unter
Verwendung von UV- oder Elektronenstrahlaushärtungssystemen,
wie z. B. beispielhaft Benzophenon-Derivaten, sensibilisiert sein.
Andere Beispiele von Photoinitiatoren für Freies-Radikal-Polymerisation-Monomere
und Vor-Polymere können Thioxanethon-Derivate, Anthraquinon-Derivate,
Acetophenone und Benzoinether umfassen, sind jedoch nicht darauf
eingeschränkt.
-
Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann es
wünschenswert sein, eine Polymermatrix auszuwählen,
die durch eine Form von Strahlung ausgehärtet wird, die
bei der zum Aushärten der Beschichtungen nötigen
Energieeingabe und einem -fluss nicht auch den Farbbilder entwickelt
oder die Stabilität der farbbildenden Zusammensetzung anderweitig
senkt. So kann die Polymermatrix bei einer Aushärtungswellenlänge
aushärtbar sein, die sich deutlich von der Wellenlänge
elektromagnetischer Strahlung unterscheidet, die zur Entwicklung
des Farbbilders verwendet wird.
-
Ferner
sollte ein geeigneter Photoinitiator außerdem ein Lichtabsorptionsband
aufweisen, das durch das Absorptionsband des Strahlungsabsorbierers
nicht verdeckt wird, andernfalls kann der Strahlungsabsorbierer
eine Photoinitiatoraktivierung stören und so ein Aushärten
der Beschichtung verhindern. Deshalb kann bei einem praktischen
Ausführungsbeispiel ein Photoinitiatorlichtabsorptionsband
innerhalb der UV-Region liegen, z. B. von etwa 200 bis etwa 400
nm, und das Absorbiererband liegt bei etwa 400 bis etwa 1.100 nm.
In der Praxis können sich diese Bänder jedoch überlappen.
Ein Arbeitssystementwurf ist möglich, da der zur Entwicklung
eines Farbbilders erforderlich Energiefluss etwa zehn Mal größer
ist als zur Einleitung des Aushärtens nötig. Bei
wiederum einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Absorbierer
eine Doppelfunktion auf, nämlich Aushärten des
UV-aushärtbaren Polymers (relativ niedriger Energiefluss)
und Entwickeln des Farbbilders (höherer Energiefluss).
Dies ist möglich, da der Energiefluss während
des Aushärtens typischerweise eine Größenordnung
kleiner als zum Entwickeln des Farbbilders nötig ist.
-
UV-aushärtbare
Oligomere und Monomere, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können, umfassen ohne Einschränkung Acrylate
und Styrene. Spezifische UV-aushärtbare Oligomere und Monomere
z. B. umfassen ohne Einschränkung Isobornylmethacrylat,
Isobornylacrylat, Dicyclopentadienylacrylat, Dicyclopentadienylmethacrylat,
Cyclohexyl(meth)acrylat, Cyclohexylacrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat,
Dicyclopentanyl(meth)acrylat, Tert-Butylacrylat, Tert-Butylmethacrylat,
Dicyclopentanyloxyethyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyloxyethyl(meth)acrylat,
4-Tert-Butylstyren und Mischungen derselben. Andere UV-aushärtbare
Oligomere und Monomere umfassen ohne Einschränkung di-
und trifunktionelle Acrylat- und Methacrylat-Derivate, z. B. 1,6-Hexandioldiacrylat,
Tripropylenglycoldiacrylat und ethoxylierte Bis-Phenol-A-Diacrylate.
-
Ein
spezifisches Beispiel einer geeigneten Polymermatrix ist Nor-Cote
CDG-1000 (eine Mischung aus UV-aushärtbaren Acrylat-Monomeren
und -Oligomeren), das einen Photoinitiator (Hydroxyketon) und Organisches-Lösungsmittel-Acrylate
(z. B. Methylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Beta-Phenoxyethylacrylat
und Hexamethylenacrylat), erhältlich bei Nor-Cote, beinhaltet.
Andere geeignete Komponenten für Polymermatrixmaterialien
können Acryliert-Polyester-Oligomere, wie z. B. CN293 und
CN294, sowie CN292 (Polyester-Acrylat-Oligomer mit geringer Viskosität),
SR-351 (Trimethylolpropantriacrylat), SR-395 (Isodecylacrylat) und
SR-256 (2(2-Ethoxyethoxy)Ethylacrylat), die alle bei Sartomer Co.
erhältlich sind, umfassen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt.
-
Andere optionale Inhaltsstoffe
-
Die
farbbildenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können
außerdem verschiedene zusätzliche Komponenten,
wie z. B. Farbmittel, flüssige Träger, Stabilisatoren,
Anti-Verblassungsmittel, Weichmacher, Bindemittel und andere Zusatzstoffe,
die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, umfassen.
-
Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
ist es manchmal wünschenswert, einen Weichmacher zuzugeben,
um eine Beschichtungsflexibilität, Haltbarkeit und ein
Beschichtungsverhalten zu verbessern. Weichmacher können
entweder feste oder flüssige Weichmacher sein. Derartige
geeignete Weichmacher sind Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt,
wie in dem
U.S.-Patent Nr. 3,658,543 veranschaulicht
ist, das hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen
ist. Spezifische Beispiele von Weichmachern umfassen Zelluloseester,
wie z. B. ein o-Phenylphenolethylenoxid-Addukt (kommerziell erhältlich
als MERPOL 2660 bei E. I. Du Pont de Nemours&Co., Wilmington, DE), Polyethylenglycole
und Substituiert-Phenolethylenoxid-Addukte, wie z. B. Nonylphenoxypoly(Ethylenoxy)-Ethanol
(kommerziell erhältlich als IGEPAL CO 210 bei Aldrich Chemical
Co.), Azetate, Butyrate, Zelluloseazetatbutyrate und Mischungen
derselben, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Der
Weichmacher kann bei entweder der Polymermatrix oder dem Farbbilder
oder beidem beinhaltet sein.
-
Andere
Zusatzstoffe können ebenso zum Erzeugen bestimmter kommerzieller
Produkte, wie z. B. einschließlich eines Farbmittels, um
dem Bild zusätzliche erwünschte Farbe zu verleihen,
verwendet werden. Die Farbmittel können Farbbilder sein,
die bei anderen Wellenlängen entwickelt werden, die nicht
durch den Fluoran-Leuco-Farbstoff oder Nicht-Leuco-Farbmittel verwendet
werden, die eine Hintergrundfarbe bereitstellen können.
Bei einem Ausführungsbeispiel können optionale
Farbmittel Standardpigmente und/oder -farbstoffe sein. Die Verwendung
eines Trübungsmittelpigments oder eines anderen Farbmittels
kann dem Substrat Hintergrundfarbe verleihen. Die optionalen Farbmittel
können zu der farbbildenden Zusammensetzung zugegeben,
durch Unterdrucken oder Überdrucken aufgebracht werden,
solange eine Entwicklung des Farbbilders aufgrund des Vorliegens
des optionalen Farbmittels nicht vollständig verhindert
wird.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel kann die farbbildende Zusammensetzung
in einer Lösung hergestellt werden, die im Wesentlichen
transparent oder lichtdurchlässig ist. Jeder geeignete
flüssige Träger, z. B. ein Alkohol mit einem oberflächenaktiven
Mittel, kann verwendet werden, der mit einem bestimmten Farbbilder, der
Polymermatrix und/oder anderen Komponenten, die zur Verwendung ausgewählt
wurden, kompatibel ist. Der flüssige Träger kann
Lösungsmittel, wie z. B. Methylethylketon, Isopropylalkohol
oder andere Alkohole und Diole, Wasser, oberflächenaktive
Mittel und Mischungen derselben umfassen, ist jedoch nicht darauf
eingeschränkt. Wenn die farbbildende Zusammensetzung in
einer Lösungsform hergestellt wird, ist es unter Umständen
wünschenswert, eine farbige Beschichtung durch Unterdrucken über
zumindest einen Teil des Substrats unter der farbbildenden Zusammensetzung
aufzubringen. Die optionale farbige Beschichtung erzeugt eine Hintergrundfarbe,
die unter der Lösungsschicht sichtbar sein kann. Diese
farbige Beschichtung kann verschiedene Farbmittel, wie z. B. andere
Pigmente und/oder Farbstoffe, beinhalten.
-
Die
farbbildende Zusammensetzung kann in einer Anzahl von Weisen zur
Aufbringung auf ein Substrat hergestellt werden. Oft kann der flüssige
Träger verwendet werden, der durch bekannte Lösungsmittelentfernungsvorgänge
zumindest teilweise entfernt werden kann. Typischerweise kann zumindest
ein Teil des flüssigen Trägers ausgetrieben oder
zum Verdampfen gebracht werden, nachdem der Beschichtungsvorgang
abgeschlossen ist. Ferner können auch verschiedene zusätzliche
Komponenten, wie z. B. Schmiermittel, oberflächenaktive
Mittel und Materialien, die eine Feuchtigkeitsbeständigkeit
verleihen, zugegeben werden, um mechanischen Schutz für
die farbbildende Zusammensetzung bereitzustellen. Andere Überbeschichtungszusammensetzungen
können ebenso verwendet werden und sind Fachleuten auf
dem Gebiet gut bekannt.
-
Bei
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die farbbildende Zusammensetzung
schleuderbeschichtbar sein. Um wünschenswerte farbbildende
Eigenschaften und eine Schleuderbeschichtbarkeit bereitzustellen,
können auch verschiedene Faktoren, wie z. B. Viskosität
und Feststoffgehalt, betrachtet werden. Die farbbildenden Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung können weniger als etwa 10 Gew.-%
an Feststoffen aufweisen, was typischerweise gute Beschichtungseigenschaften
bereitstellt. Bei einem Aspekt z. B. kann der Feststoffgehalt einer
schleuderbeschichtbaren, farbbildenden Zusammensetzung zwischen
etwa 5 Gew.-% und etwa 9 Gew.-% betragen. Bei einem weiteren Aspekt
kann die farbbildende Zusammensetzung vor dem Beschichten eine Viskosität
von weniger als 100 cps aufweisen.
-
Strahlungsanwendung zur Entwicklung
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann
die farbbildende Zusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht werden.
Die Zusammensetzung kann unter Verwendung einer beliebigen bekannten
Technik, wie z. B. Schleuderbeschichten, Siebdrucken, Sputtern,
Sprühbeschichten, Tintenstrahlen oder dergleichen, auf
das Substrat aufgebracht werden. Eine Vielzahl an Substraten kann
verwendet werden, wie z. B. eine optische Platte, Polymeroberfläche,
Glas, Keramik, Metall oder Papier. Bei einem Ausführungsbeispiel
kann die farbbildende Zusammensetzung auf eine optische Platte aufgebracht
und Abschnitte derselben, die unter Verwendung einer Laser- oder
einer anderen Strahlungsquelle entwickelt werden, auswählen.
-
Sobald
die farbbildende Zusammensetzung auf das Substrat aufgebracht ist,
können die Bedingungen, unter denen die farbbildenden Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung entwickelt werden, variiert werden. Zum
Beispiel kann man die Wellenlänge der elektromagnetischen
Strahlung, den Wärmefluss und die Belichtungszeit variieren.
Die Menge an Energie, die angewendet werden soll, hängt
teilweise von der Aktivierungsenergie der Entwicklungsreaktion des
Farbbilders und dem spezifischen ausgewählten Strahlungsabsorbierer
ab. Die angewendete Energie jedoch ist typischerweise ausreichend,
um den Farbbilder zu entwickeln, ohne auch die farbbildende Zusammensetzung
zu zerlegen oder das Substrat zu beschädigen. Ein derartiger
Energiepegel ist typischerweise deutlich unterhalb der Energie,
die zur Zerlegung der farbbildenden Zusammensetzung erforderlich
ist. Variablen, wie z. B. Fleckgröße, Fokus und
Laserleistung, beeinflussen ebenso einen bestimmten Systementwurf
und können basierend auf den erwünschten Ergebnissen
ausgewählt werden. Wenn diese Variablen fest bei vorbestimmten
Werten sind, kann die Strahlungsquelle elektromagnetische Strahlung
gemäß Daten, die von einem Signalprozessor empfangen
werden, zu der farbbildenden Zusammensetzung richten. Ferner können
die Konzentration von Farbbilder und/oder Strahlungsabsorbierer
und die Nähe zueinander ebenso variiert werden, um die
Entwicklungszeiten und die optische Dichte des entwickelten Bildes
zu beeinflussen.
-
Typischerweise
kann ein auf der Oberfläche zu erzeugendes Bild digital
gespeichert und dann gerastert oder einer Spiralisierung unterzogen
werden. Die resultierenden Daten können an eine Strahlungsquelle geliefert
werden, die Abschnitte der farbbildenden Zusammensetzung mit Strahlung
belichtet, während sich die optische Platte dreht. Eine
beliebige Zahl an Quellen elektromagnetischer Strahlung kann verwendet
werden. Laser schaffen eine einfache und effektive Weise eines Lieferns
fokussierten und stark gesteuerten pulsierten Lichts mit einer erwünschten
Wellenlänge, wie z. B. von etwa 200 nm bis etwa 1.100 nm.
-
Die
farbbildenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können
unter Verwendung von Laser mit einem Leistungsverbrauch von etwa
15 bis 100 mW entwickelt werden, obwohl Laser mit einer Leistung
außerhalb dieses Bereichs ebenso verwendet werden können.
Typischerweise sind Laser mit etwa 30 mW bis etwa 50 mW ohne weiteres
kommerziell erhältlich und funktionieren unter Verwendung
der hierin beschriebenen farbbildenden Zusammensetzung gut. Die
durch den Laser erzeugte Fleckgröße kann durch Strahlung
bestimmt werden, die das Substrat zu einem einzelnen Zeitpunkt berührt.
Die Fleckgröße kann kreisförmig, länglich
oder mit einer anderen geometrischen Form sein und kann von etwa
1 µm bis etwa 200 µm entlang einer längsten
Abmessung und oft von etwa 10 µm bis etwa 60 µm
variieren, obwohl kleinere oder größere Größen
ebenso verwendet werden können. Bei einem weiteren Aspekt
können Fleckgrößen von 20 µm mal
50 µm, gemessen über eine senkrechte Haupt- und
Nebenachse, ein gutes Gleichgewicht zwischen Auflösung
und Entwicklungsgeschwindigkeit bereitstellen.
-
Der
Wärmefluss ist eine Variable, die ebenso verändert
werden kann, und kann bei einem Ausführungsbeispiel von
etwa 0,05 bis 5,0 J/cm2 und bei einem zweiten
Ausführungsbeispiel von etwa 0,3 bis 0,5 J/cm2 betragen.
Allgemein kann auch ein Wärmefluss von weniger als 0,5
J/cm2 verwendet werden. Die farbbildenden
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch
Einstellen der Konzentrationen und des Typs von Strahlungsabsorbierer,
Farbbilder und Polymermatrix optimiert werden. Ein Wärmefluss
in diesen Bereichen ermöglicht bei einigen Ausführungsbeispielen
eine Entwicklung von Farbbildern in optimierten Zusammensetzungen
in etwa 10 μsek bis etwa 100 μsek pro Fleck. Ferner
können die farbbildenden Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung zur Entwicklung in weniger als etwa 1 Millisekunde und
bei einigen Ausführungsbeispielen weniger als etwa 500 μsek
optimiert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können
die farbbildenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zur
Entwicklung in etwa 100 μsek bis etwa 500 μsek
optimiert sein. Fachleute auf dem Gebiet können diese und
andere Variablen einstellen, um eine Vielzahl an Auflösungen
und Entwicklungszeiten zu erzielen. Bei Ausführungsbeispielen,
bei denen das Substrat eine optische Platte oder ein anderes sich
bewegendes Substrat ist, hängt die Belichtungszeit von der
Rate einer Bewegung des Substrats ab. Insbesondere bezeichnen bei
derartigen Ausführungsbeispielen die obigen Belichtungszeiten
die Zeit, während der ein Punkt auf dem Substrat der Strahlung
ausgesetzt ist. Eine Fleckgröße von 50 µm
entlang der Rotationsrichtung z. B. führt zu einem einzelnen
Punkt auf dem Substrat, der sich beginnend an einem Rand durch den
Fleck bewegt und sich zu dem gegenüberliegenden Rand bewegt.
Die Gesamtbelichtungszeit ist deshalb die Durchschnittszeit, die
Strahlung einen bestimmten Punkt auf dem Substrat oder der farbbildenden
Zusammensetzung berührt.
-
Das
folgende Beispiel stellt exemplarische Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Folgendes
lediglich exemplarisch oder veranschaulichend für die Anwendung
der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist. Zahlreiche Modifizierungen
und alternative Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme können
durch Fachleute auf dem Gebiet entwickelt werden, ohne von der Wesensart und
dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die beigefügten
Ansprüche sollen derartige Modifizierungen und Anordnungen
abdecken. So stellen die folgenden Beispiele, während die
vorliegende Erfindung oben mit bestimmten Details beschrieben wurde,
weitere Details, in Verbindung mit dem, was gegenwärtig
als praktische Ausführungsbeispiele der Erfindung erachtet
wird, bereit.
-
Beispiele
-
Das
folgende Beispiel stellt ein mögliches Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. So soll dieses Beispiel nicht als
Einschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden,
sondern liegt lediglich vor, um zu lehren, wie eine derartige Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung herzustellen ist.
-
Beispiel 1 – Beschichtung mit
einem sich selbst entwickelnden Leuco-Farbstoff
-
Eine
sich selbst entwickelnde Leuco-Farbstoff-Beschichtung wird mit den
in Tabelle 1 aufgelisteten Komponenten hergestellt. Tabelle 1
Komponenten | Gew:-%. |
Polymethylmethacrylat
(PMMA) | 15 |
sich
selbst entwickelnder Leuco-Farbstoff der Formel 4 | 4,5 |
Strahlungsabsorbierer
IR780 [3H-Indolium, 2,[2-[2-Chloro-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 (9CI)] | 0,5 |
Toluen | 40 |
Tetrahydrofuran
(THF) | 40 |
wobei der sich selbst entwickelnde Leuco-Farbstoff
die folgende Struktur aufweist:
Formel
4
-
Der
sich selbst entwickelnde Leuco-Farbstoff, der Strahlungsabsorbierer
und das PMMA werden in einer THF/Toluen-Lösungsmittel-Mischung
gelöst. Die resultierende Mischung wird auf Objektträger
oder ein anderes Substrat, z. B. eine optische Platte, beschichtet.
Nach einer Lösungsmittelverdampfung ist die Beschichtung
aufgrund der sichtbaren Signatur des Strahlungsabsorbierers IR780
transparent mit einer leicht grünlichen Farbe. Bei Belichten
mit einem 780-nm-Bilderzeugungslaser (Leistung 50 mW, Fleckdurchmesser
etwa 20 µm) entwickelt der belichtete Bereich der Beschichtung
eine rote Farbgebung.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die Anordnungen, auf die oben Bezug
genommen wurde, veranschaulichend für die Anwendung der
Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind. Zahlreiche Modifizierungen und
alternative Anordnungen können entwickelt werden, ohne
von der Wesensart und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen, während die vorliegende Erfindung oben in
Verbindung mit dem/den exemplarischen Ausführungsbeispiel(en)
der Erfindung beschrieben wurde. Es wird für Fachleute
auf dem Gebiet zu erkennen sein, dass zahlreiche Modifizierungen
durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien und
Konzepten der Erfindung, wie in den Ansprüchen dargelegt,
abzuweichen.
-
Zusammenfassung
-
Zusammensetzungen
und Systeme zur Herstellung von Farbbildern mit einem Fluoran-Leuco-Farbstoff
mit einem latenten Entwickler sind offenbart und beschrieben. Eine
farbbildende Zusammensetzung oder ein derartiger Verbundstoff kann
eine Polymermatrix, einen wärmemodifizierbaren Fluoran-Leuco-Farbstoff,
an den ein latenter Entwickler angelagert ist, und einen Strahlungsabsorbierer
umfassen. Der wärmemodifizierbare Fluoran-Leuco-Farbstoff
kann daraufhin, dass die farbbildende Zusammensetzung in Kontakt
mit elektromagnetischer Strahlung kommt, was bewirkt, dass der Strahlungsabsorbierer
mit Energie versorgt wird, entwickelbar sein, so dass der mit Energie
versorgte Strahlungsabsorbierer bewirkt, dass der latente Entwickler
eine Umlagerung erfährt, um eine Zwischenfarbstoffform
mit einem Phenol-Substituenten zu erzeugen. Der Zwischenfarbstoff
kann dann eine säurekatalysierte Ringöffnung erfahren,
um eine farbige Farbstoffform zu erzeugen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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