DE2936919A1 - Pigmentierter jetdruck - Google Patents

Description

Whittaker Corporation, Los Angeles, Kalifornien, V. St. A.

Pigmentierter Jetdruck

Die Erfindung betrifft Druckfarben, die an Licht trüb sind und insbesondere aufgezeichnete Informationen mit einer freiliegenden Oberschicht aus wenigstens einem Pigment.

Der Jetdruck ist ein kürzlich entwickeltes Verfahren zur Aufbringung identifizierender oder dekorativer Merkmale auf ein Substrat. Dabei wird eine flüssige Druckfarbe unter Druck durch eine sehr kleine öffnung In einem Block, der einen mit hoher Frequenz (50 - 100 0Ö0 Vibrationen/s) vibrierenden piezoelektrischen Kristall enthält, gepreßt, wobei die durch die öffnung strömende Flüssigkeit in winzige Tröpfchen, deren Zahl den Vibrationen des Kristalls entspricht, zerteilt wird. Die Tröpfchen werden durch ein Aufladegebiet geführt, wo sie eine einem Videosignal entsprechende Ladung aufnehmen, wobei die Amplitude der Ladung von der Amplitude des Videosignals abhängt. Die Tröpfchen fliegen dann durch ein elektrisches Feld bestimmter Intensität, durch das die einzelnen Tröpfchen je nach der Intensität ihrer Ladung verschieden abgelenkt werden, wonach man die abgelenkten Tröpfchen auf das Substrat, das die dekorativen oder informativen Markierungen aufnehmen soll, aufprallen läßt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Jetdruckverfahrens ist im Detail in den US-PSen 3 465 350 und 3 465 351 beschrieben, und die Druckfarbe gemäß der Erfindung ist für eine Verwendung in einer solchen Druckvorrichtung und in einem solchen Druckverfahren bestimmt.

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Um in einem Jetdrucksystem zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern, muß die Druckfarbe eine konsistente Zerteilungslänge, Tropfengeschwindigkeit und Tropfenaufladung bei bestimmten Betriebsbedingungen aufweisen.

Es wurde festgestellt, daß in einer Jetdruckvorrichtung, wie sie in den erwähnten US-PSen 3 465 350 und 3 465 351 beschrieben ist, Druckfarben mit einer Viskosität von 25 x 10 Pa*s (25 cps.) zufriedenstellend sind, was aber noch von der Art der verwendeten Düse abhängt. Druckfarben mit niedrigeren Viskositäten sind jedoch wesentlich besser geeignet. Der spezifische Widerstand der Druckfarbe kann bis zu 10 000 0hm cm betragen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, bei dem ein feiner Strahl aus einer gefärbten wäßrigen Flüssigkeit gebildet, ein Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert wird, wodurch diese Information aufgezeichnet wird, und auf die aufgezeichnete Information ein Überzug von wenigstens einem Pigment aufgebracht wird, wodurch die aufgezeichnete Information eingetrübt wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine Deckschicht aus wenigstens einem Pigment zur Sichtbarmachung des aufgedruckten Merkmals und Trübung dieser aufgezeichneten Information. Die darunterliegende Druckflüssigkeit enthält als eine Hauptkomponente das Lösungsmittel, das die Druckflüssigkeit fließfähig macht und das Harz in Lösung oder Suspension enthält. Das Harz oder Bindemittel bleibt nach dem

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Drucken auf der Substratoberfläche zäh und dient der Haftung und Bindung der darüberllegenden Pigmentschicht an ihrer Stelle auf der Substratoberfläche. Außer diesen drei Komponenten können noch weitere Bestandteile, einschließlich Dispergier- und Netzmitteln, Weichmachern, Verdünnungsmitteln und dergl., verwendet werden.

Jedes färbende Material, das zerkleinert werden kann, kann verwendet werden. Die einzige Beschränkung hinsichtlich des färbenden Materials oder Pigments liegt darin, daß es versprühbar sein muß.

Das färbende Material kann nach irgendeiner herkömmlichen Methode aufgebracht werden und wird vorzugsweise aufgesprüht.

Druckflüssigkeiten gemäß der Erfindung enthalten Harz/ Polymere in einer Konzentration von 1 bis 8o# allein oder in Gemischen in Lösungsmitteln gelöst. Lösungsmittel sind beispielsweise aliphatische Alkohole oder andere Lösungsmittel, wie Ketone, Aldehyde, Äther, Ester, Glykole, Glykoläther, Kohlenwasserstoffe und Lactone. Beispiele für verwendbare aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol, n-Amylalkohol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder ein Gemisch davon. Aliphatische einwertige Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind besonders bevorzugt.

Weitere Lösungsmittel für diese Druckflüssigkeiten sind Ketone, Aldehyde, Äther, Ester, Kohlenwasserstoffe, Glykol, Glykoläther und Lactone.

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Geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan, Decan, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol und Äthylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, ÄthylendiChlorid, Trichloräthylen, Tetrachloräthan und Dichlorbenzol; Äther, wie Butyläther, Äthylenglykoldiäthyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther und Athylenglykolmonobutyläther; Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamylketon und Cyclohexanon; Ester, wie Äthylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat, Äthylenglykolmonoäthylätheracetat und Methylpropionat; und andere Alkohole, wie Diacetonalkohol oder dergl.

Die Druckflüssigkeit gemäß der Erfindung enthält· auch wenigstens ein Harz. Die Harzkomponente einer Druckflüssigkeit, die sich zum Drucken auf ein Metall oder einen Metallüberzug eignet, muß einer Anzahl von Anforderungen genügen. Von besonderer Bedeutung ist das Vermögen des Harzes, an einer Metalloberfläche oder einem Überzug auf einer Metalloberfläche, auf die die Flüssigkeit aufgedruckt werden soll, zu haften und diese feste Haftung auch unter in weiten Bereichen variierenden Bedingungen der Feuchtigkeit und Temperatur nicht zu verlieren. Wenn die Druckflüssigkeit auf die Metalloberfläche aufgebracht wird, muß sie "naß" sein oder auch in Anwesenheit von etwas Feuchtigkeit an einer Metalloberfläche oder einem Überzug auf einer Metalloberfläche haften und muß einen hohen Zähigkeitsgrad besitzen, nicht nur um an dem Metall haften zu bleiben, sondern auch um das anschließend aufgebrachte färbende Material zu binden.

Die Harzkomponente muß außerdem sehr gut löslich in der Lösungsmittelkombination sein, so daß eine stabile Lösung geringer Viskosität gebildet wird; d.h. es müssen wirksame Men-

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gen in dem Lösungsmittel gelöst werden können, ohne daii es zu einer zu starken Erhöhung der Viskosität der Masse kommt.

Geeignete Harze sind synthetische, halbsynthetische und Naturharze, d.h. sowohl Polymerisations- als auch Polykondensations- und Polyadditionsprodukte sind geeignet. Im Prinzip können alle üblicherweise in der Druckfarben- und Anstrichfarbenindustrie verwendeten Harze, wie sie beispielsweise in den Lackrohmaterial-Tabellen von Karsten (4. Auflage, Hannover, I967) und in Wagner und Sarx¹ Arbeit über Lackharze (4. Auflage, München, 1959) beschrieben sind, verwendet werden.

Geeignete Harze sind beispielsweise: Kolophonium und Derivate davon, hydriertes Kolophonium, di- oder polymerisiertes Kolophonium, wie als Calcium- oder Zinksalz, und mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen verestertes Kolophonium; mit Verharzungsmitteln, wie Acrylsäure und Butandiol oder Maleinsäure und Pentaerythrit modifiziertes Kolophonium; die mit Kolophonium modifizierten löslichen Phenolharze und Harze auf Grundlage von Acry!verbindungen, Maleinatharze, ölfreie Alkydharze, styrolierte Alkydharze, mit Vinyltoluol modifizierte Alkydharze, Alkydharze mit synthetischen Fettsäuren, Leinsamenolalkydharze, Rizinusölalkydharze, Rizimasölalkydharze, Sojaölalkydharze, Kokosnußölalkydharze, Tallöl- und Fischölalkydharze, acrylierte Alkydharze sowie öle und üllacke. Geeignet sind auch Terpenharze, Polyvinylharze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinyläther, Copolymere und Pfropfpolymere mit verschiedenen Vinylmonomeren, Polyacrylharze, Acrylatharze, Polystyrole, Polyisobutylene, Polyester auf Grundlage Phthalsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw.; Naphthalin/Formaldehyd-Harze,

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Furanharze, Ketonharze, Aldehydharze, Polyurethane (insbesondere Urethanprimärprodukte, die nur bei erhöhter Temperatur härten), Epoxidharze (insbesondere Harzhärtergemische, die nur bei erhöhter Temperatur härten) und Vorkondensate davon. Geeignet sind auch Primärprodukte ungesättigter Polyesterharze, Dialkylphthalatvorpoiymere, Polyolefine, wie Polyäthylenwachs oder Polypropylenwachs, Inden- und Cumaron/Inden-Harze, Carbamid- und Sulfonamidharze, Polyamide und Polyester, Silikonharze, Kautschuk und Derivate davon, beispielsweise Cyclokautschuk und Chlorkautschuk, hauptsächlich jedoch Cellulosederivate, wie Celluloseester (Nitrocellulose, Celluloseacetat und dergl.), und insbesondere Celluloseäther, beispielsweise Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Propionitrilcellulose, Äthylcellulose und Benzylcellulose. Auch die entsprechenden Derivate anderer Polysaccharide können verwendet werden.

Beispiel 1 Gewichtstelie

Nicht-oxydierender Polyester mit einer Viskosität von S-X auf der Gardner-Holdt-Skala und einem Schmelzpunkt von 75 - 85⁰C, in den Handel gebracht als Arochem 650 von der Ashland Chemical Company, Columbus, Ohio, V. St. A. 41,4o

Methyläthylketon 15,00

Methanol 64,30

Rhodamin B Base 3,00

Rohes Rizinusöl 15,00

p-Toluolsulfonsäure 1_f30

140,00

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Eine 6o#-ige Lösung von Arochem 650, einem wasserweißen nicht-oxydierenden Polyesterharz, in Methanol hatte eine Viskosität unter 25 x 10 Pa«s (25 cps.). Mit diesem Harz wurde unter Verwendung hochsiedender Ketone und Alkohole eine langsam trocknende Jetdruckflüssigkeit hergestellt. Ein Pigment der erforderlichen Farbe wurde über die aufgedruckte zähe Druckflüssigkeit gesprüht. Das Pigment haftete nur an der zähen, zuvor aufgebrachten Jetdruckflüssigkeit, bewirkte eine Trübung und beseitigte die Oberflächenzähigkeit.

Beispiel 2 Gewichtsteile

Arochem 650 41,40

Methanol 41,40

Methyläthylketon 16,00

p-Toluolsulfonsäure 1,20

Cyclohexanon 15,00

115,00

Eine 60^-ige Lösung von Arochem 650, einem wasserweißen nicht-oxydierenden Polyesterharz, in Methanol hatte eine Viskosität unter 25 χ 10 Pa-s (25 cps.)· Mit diesem Harz wurde unter Verwendung hochsiedender Ketone und Alkohole eine langsam trocknende Jetdruckflüssigkeit hergestellt. Ein Pigment der erforderlichen Farbe wurde über die aufgedruckte zähe Druckflüssigkeit gesprüht. Das Pigment haftete nur an der zähen, zuvor aufgebrachten JetdruckflUssigkeit, bewirkte eine Trübung und beseitigte die Oberflächenzähigkeit.

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Claims (2)

• · I • Patentanwälte (··:· Dr. Schmidt ,*...'. npneceenn . Herrmann Baumann Albert-RoBhaupter-Str. ββ 0 Q O C Q 1 Q 8OOO München 70 4. Q 0 D Ό Ι α TeL (089) 7603091 R/Sch München, den 12. September 1978 Whlttaker Corporation, Los Angeles, Kalifornien, V. St. A, Pigmentierter Jetdruck Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufzeichnen einer Information, dadurch gekennzeichnet, daß man einen feinen Strahl aus einer Flüssigkeit mit hohem Peststoffgehalt erzeugt, diesen Strahl aus der Flüssigkeit mit hohem Feststoffgehalt auf ein Aufzeichnungsmedium richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information so moduliert, daß diese Information aufgezeichnet wird, ein fein-disperses Pigment unter einem Druck von 0,07 bis 6,3 bar (from 1 to 90 pounds per square inch) in einer Zeit von 1 bis 95 Sekunden auf die aufgezeichnete Information aufbringt und dadurch die Information eintrübt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fein-disperse Pigment aufgesprüht wird.

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3· Informationsaufzeichnung, gekennzeichnet durch einen hohen Peststoffgehalt und einen hohen Trübungsgrad und bestehend im wesentlichen aus einer Komposition der folgenden Komponenten:

(1) als Unterschicht

a. ein Harz oder ein Harzgemisch in einer Menge von 1 bis etwa 80 Gew.-#,

b. ein Lösungsmittelgemisch, das wenigstens einen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohol und wenigstens ein anderes Lösungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von 1-99j99-''j enthält,

(2) als Oberschicht eine feine Konkretion von zerkleinertem färbendem Material, die fest auf der Unterschicht haftet.

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