DE2936920A1 - Truebe druckfarben - Google Patents
Truebe druckfarbenInfo
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Description
Trübe Druckfarben
Die Erfindung betrifft Druckflüssigkeiten, die an Licht trüb sind, und insbesondere Druckflüssigkeiten, die an gewöhnlichem
Licht trüb sind, so daß sie sich insbesondere als Mittel zur Markierung verschiedener Materialien eignen.
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 - 100 000 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 winzigen Tröpfchen werden durch ein Aufladegebitt 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 abr gelenkten Tröpfchen auf das Substrat, das die dekorative oder
informatorische Markierung 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.
030013/0792
ORIGINAL INSPECTED
Um in einem Jetdrucksystem zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern, muß eine Druckfarbe eine konsistente Zerteilungslänge,
Tropfengeschwindigkeit und Tropfenaufladung bei bestimmten Betriebsbedingungen haben.
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 χ 1Ο~^
Pa-s (25 cps.) zufriedenstellend sind, was aber noch von der Art der verwendeten Düse abhängt. Druckfarben mit niedrigeren
Viskositäten sind jedoch besser geeignet. Der spezifische Widerstand der Druckfarbe kann bis zu 10 000 0hm cm betragen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen, bei dem ein feiner Flüssigkeitsstrahl
gebildet, der Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium
gerichtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information
moduliert wird, wodurch die Information aufgezeichnet wird, und auf die aufgezeichnete Information Feuchtigkeit aufgebracht
wird, so daß die aufgezeichnete Information eingetrübt
wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen, wobei ein feiner Flüssigkeitsstrahl
gebildet wird, der Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium
gerichtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden
Information moduliert wird, wodurch die Information aufgezeichnet wird, und danach die Temperatur in der Umgebung
der aufgezeichneten Information auf den Taupunkt gesenkt
wird, wodurch die Aufzeichnung eingetrübt wird.
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ORIGINAL INSPECTED
Die Druckfarben gemäß der Erfindung enthalten drei wesentliche Komponenten. Die erste ist ein färbendes Mittel,
durch das die gedruckten Zeichen sichtbar werden. Die zweite Hauptkomponente ist das Lösungsmittel, durch das die Druckfarbe
ihre Fließfähigkeit erhält, und das ein Harz und ein färbendes Mittel gelöst oder suspendiert enthält. Die dritte
Komponente ist ein Harz oder Bindemittel, das nach dem Drucken auf der Oberfläche des Substrats bleibt und der
Haftung und Bindung des Farbstoffs oder Pigments an ihrer Stelle auf der Oberfläche des Substrats dient. Außer diesen
drei Komponenten, die in fast allen flüssigen Druckfarben enthalten sind, können noch andere Bestandteile, einschließlich
Trocknungs-, Dispergier- und Netzmitteln, Weichmachern, Verdünnungsmitteln und dergl., anwesend sein.
Die Erfindung betrifft also Druckfarben, die trüb sind. Diese Druckfarben sind organische Materialien, was insofern
von Vorteil ist, als sie die Schleifmittel- oder Verschleißwirkung vieler Druckfarben auf der Grundlage anorganischer
Pigmente nicht besitzen.
Die Druckfarben gemäß der Erfindung enthalten Harz/ Polymere in einer Konzentration von 1 bis 8o# allein oder in
Gemischen in Lösungsmitteln gelöst. Die Lösungsmittel sind aliphatische Alkohole und andere Lösungsmittel, wie Ketone,
Aldehyde, Äther, Ester, Glykole, Glykoläther, Kohlenwasserstoffe und Lactone. Gut geeignete aliphatische einwertige
Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol usw.
Ein notwendiges Harz ist wenigstens ein Cellulosederivat, wie ein Celluloseester (Nitrocellulose, Celluloseacetat
und dergl.), und insbesondere ein Celluloseäther, beispielsweise
Methy!cellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropyl-
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cellulose, Propionitrilcellulose, Äthylcellulose und Benzylcellulose.
Auch die entsprechenden Derivate anderer Polysaccharide können verwendet werden.
Geeignete färbende Mittel sind Direktfarbstoffe (substantive Farbstoffe), saure Farbstoffe, basische Farbstoffe
und verschiedene öllösliche Farbstoffe. Die Wahl des Farbstoffs kann von dem verwendeten Verdünnungsmittel und der
Art des Bindemittels abhängig gemacht werden.
Bevorzugte färbende Materialien sind basische Farbstoffgrundlagen.
Die Druckfarben können eine Viskosität von 1,5x 10 bis 25 χ K)"-5 Pa-S (1.5 cps. to 25 cps.) bei 250C, vorzugsweise
1,8 χ ΙΟ"-5 bis 7,5 χ 10'-5 Pa«s (1.8 cps. to 7-5 cps.), haben.
Der spezifische Widerstand der Druckfarbe kann bis zu 10 000 0hm cm betragen und liegt vorzugsweise in dem Bereich
von 1500 bis 4000 0hm cm.
Die Druckfarben gemäß der Erfindung haften an praktisch allen Substraten.
Auch die Harzkomponente einer Jetdruckfarbe zum Bedrucken eines mit einem überzug versehenen Metalls oder eines
ursprünglichen Metalls muß einer Anzahl von Anforderungen genügen. Von besonderer Bedeutung ist ihr Vermögen, auf der
Metalloberfläche oder dem Überzug auf dem Metall, auf die die Druckfarbe aufgedruckt werden soll, zu haften und dieses
Haftvermögen unter in großen Bereichen variierenden Bedingungen der Feuchtigkeit und Temperatur beizubehalten. Wenn
die Druckfarbe auf die Metalloberfläche aufgebracht wird, muß
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ORIGINAL INSPECTED
sie "naß" sein oder auch in Anwesenheit von etwas Feuchtigkeit
an einer Metalloberfläche oder einem Überzug auf einem Metall haften und muß einen hohen Grad von Feuchtigkeitsfestigkeit
besitzen, nicht nur um an dem Metall haften zu bleiben, sondern auch um den Farbstoff, der wasserempfindlich
sein kann, gegen die Einflüsse von Feuchtigkeit, die ihn zum Ausbluten in die umgebenden Gebiete bringen können,
zu schützen.
Die Harzkomponente muß außerdem sehr gut löslich in der Lösungsmittelkombination sein, damit eine stabile Lösung von
geringer Viskosität erhalten wird. D.h. es müssen wirksame Mengen an dem Harz in dem Lösungsmittel in Lösung gehen,
ohne daß die Viskosität der Masse unerwünscht hoch wird.
Geeignet sind synthetische, halbsynthetische Natur-Harze, was bedeutet, daß sowohl Polymerisations- als auch
Polykondeneations- und Polyadditionsprodukte geeignet sind. Im Prinzip können alle Harze, die üblicherweise in der Druckfarben-
und Anstrichfarbenindustrie verwendet werden, wie sie beispielsweise aus den Lackrohmaterial-Tabellen von
Karsten (4. Auflage, Hannover I967) und Wagner und Sarx'
Arbeit über Harzlacke (4. Auflage, München 1959) bekannt
sind, verwendet werden.
Beispiele für geeignete Harze sind: Kolophonium und Derivate davon, hydriertes Kolophonium, di- oder polymerisiertes
Kolophonium, wie als Calcium- oder Zinksalz, mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen verestertes Kolophonium;
mit Verharzungsmitteln, wie Acrylsäure und Butandiol oder Maleinsäure und Pentaerythrit modifiziertes Kolophonium; die
löslichen, mit Kolophonium modifizierten Phenolharze und Harze auf der Grundlage von Acrylverbindungen, Maleinatharze,
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ORIGINAL INSPECTED
ölfreie Alkydharze, styrolierte Alkydharze, vinyltoluolr/iodifizierte
Alkydharze, Alkydharze mit synthetischen Fettsäuren, Leinsainenolalkydharze, Rizinusölalkydharze, Sojaölalkydharze,
Kokosnußölalkydharze, Tallöl- und Fischölalkydharze, acrylierte Alkydharze sowie öle und üllacke. Geeignet
sind auch Terpenharze, Polyvinylharze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale,
Polyvinylalkohol, Polyvinyläther, Copolymere und Pfropfpolymere
mit verschiedenen Vinylmonorneren, Polyacrylharze, Acrylatharze, Polystyrole, Polyisobutylene, Polyester auf
Grundlage Phthalsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw.; Naphthalin/Formaldehyd-Harze, Furanharze, Ketonharze,
Aldehydharze, Polyurethane (insbesondere Urethan-Primärprodukte,
die nur bei erhöhter Temperatur aushärten), Epoxidharze (insbesondere Harzhärtergemische, die nur bei erhöhter
Temperatur aushärten) und Vorkondensate davon. Geeignet sind auch Primärprodukte ungesättigter Polyesterharze,
Dialkylphthalat-Vorpolymere, Polyolefine, wie Polyäthylenwachs oder Polypropylenwachs, Inden- und Cumaron/Inden-Harze,
Carbamid- und SuIfonamid-Harze, Polyamid- und Polyester-Harze,
Siliconharze, Kautschuk und Derivate davon, beispielsweise Cyclokautschuk und Chlorkautschuk.
Eine weitere, an das Harz zu stellende Forderung ist,
daß es das Lösungsmittel ausreichend leicht abgibt, daß die gewünschte Trocknungsgeschwindigkeit auf einem bestimmten
Substrat erzielt wird. Damit eine Flüssigkeit sich als Druckfarbe für ein bestimmtes Substrat eignet, muß das Lösungsmittel
leicht ausreichende Mengen an der Harzkomponente, dem Farbstoff und ggfs. erwünschten weiteren Komponenten aufzulösen
vermögen, so daß die gewünschten Eigenschaften, nämlich Haftvermögen, Leitfähigkeit und visuelle Eigenschaften, erzielt
werden. Außerdem erfolgt bei der Zuführung und Rückfüh-
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rung der Druckfarbe eine gewisse Verdampfung von Lösungsmittel,
wodurch die Feststoffkonzentration der Druckfarbe zunimmt, und das Lösungsmittel muß daher so beschaffen sein,
daß in einer solchen Situation eine Ausfällung verhindert wird.
Eine Verdampfung von Lösungsmittel während der Zuführung und Rückführung der Druckfarbe ist allgemein unerwünscht;
jedoch ist es wichtig, daß das Lösungsmittel mit der gewünschten Geschwindigkeit von dem gedruckten Bild abdampft,
damit das Bild wischfest und feuchtigkeitsfest in der erforderlichen Zeit nach der Durchführung des Drückens zurückbleibt.
Das Lösungsmittel muß so gewählt sein, daß diese beiden einander entgegengesetzten Ziele gegeneinander abgewogen
sind.
Je nach der Art des Substrats, auf das der Druck aufgebracht werden soll, wird zweckmäßig ein Lösungsmittel verwendet,
das in die Wachsschicht oder einen anderen Überzug auf Substraten eindringt, so daß die Haftung und die Abriebfestigkeit
der Druckfarbe verbessert wird.
Die Jetdruckfarbe gemäß der Erfindung, die ein Gemisch eines aliphatischen einwertigen Alkohols und wenigstens einer
anderen Lösungsmittelkomponente enthält, wird leicht abgelenkt und besitzt eine hohe Teilchenstabilität. Die Druckfarbe
gemäß der Erfindung enthält auch wenigstens ein Harz. Geeignete aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol,
Äthylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol,
sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol,
η-Amylalkohol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder ein Gemisch davon. Aliphatische
einwertige Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind
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besonders bevorzugt. Das Gewichtsverhältnis von aliphatischen!
einwertigem Alkohol zu anderen Lösungsmitteln beträgt vorzugsweise 1-99:99-1, insbesondere 30-80:70-20 und insbesondere
4o-8O:6o-2O.
Lösungsmittel, die mit diesen geeignete Gemisohe bilden,
sind Ketone, Aldehyde, Äther, Ester, Kohlenwasserstoffe, Glykol, Gylkoläther und Lactone.
Geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie
Hexan, Heptan, Octan, De can, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol und Äthylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe, wie
Tetrachlorkohlenstoff, ÄthylendiChlorid, Trichloräthylen,
Tetrachloräthan und Dichlorbenzol; Äther, wie Butyläther, Äthylenglykol-diäthyläther, Äthylenglykol-monoäthyläther,
Äthylenglykol-monobutyläther; Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon,
Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamylketon,
Cyclohexanon; Ester, wie Äthylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat, Äthylenglykol-monoäthylätheracetat,
Methylpropionat; sowie andere Alkohole,
wie Diacetonalkohol oder dergl.
Die Druckfarben gemäß der Erfindung haften ausgezeichnet an verschiedenen Substraten. Insbesondere enthalten die Druckfarben
gemäß der Erfindung einen Träger, der als wesentliche Komponente einen hohen Gewichtsanteil an einem Harz oder
Harzgemisch in einem Lösungsmittelgemisch gelöst enthält, so daß eine Viskosität in dem Bereich von 1,5 χ 10 bis
25 χ 10"-5 pa«s (1.5 cps to 25 cps) bei 250C erzielt wird.
Die Lösung ist mit fetten ölen und verschiedenen anderen ölen, Harzen, Harzlacken, Lösungsmitteln usw., wie sie herkömmlicherweise
in Druckfarben verwendet werden, verträglich, und außerdem können erforderlichenfalls Pigmente, Streck-
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mittel vind/oder Hilfsmittel in den erhaltenen Komponenten
eingemahlen oder dispergiert werden.
Auch ein Bindemittel und weitere Zusatzstoffe, wie oberflächenaktive Mittel, können der Druckfarbe zugesetzt
werden. Geeignete Bindemittel (Träger) sind trocknende üle, wie Leinsamenöl, Tungöl, Safloröl, Sojaöl, dehydratisiertes
Rizinusöl; halbtrocknende üle, wie Baumwollsamenöl und
Rübenöl; nicht-trocknende üle, wie Rizinusöl und Olivenöl, aliphatlsche Säuren und Ester davon, wie Ölsäure, Linolensäure,
Pelargonsäure, Caprinsäure, Äthyltrideanat und Methyllaurat; Dicarbonsäureester, wie Dime.thylphthalat, Diäthylphthalat,
Dibutylphthalat, Butylbenzolphthalat, Dioctylphthalat, Dioctyladipat, Dioctylsebacat, Dibutylsebacat,
Monomethyladipat und Monoäthylpimelat; mehrwertige Alkohole,
wie Äthylenglykol, Polyäthylenglykol, Diäthylenglykol,
Propylenglykol, Glycerin, Dipropylenglykol und Ester und
Äther davon, wie Diäthylenglykolmonobutyläther, Dipropylenglykolmonoäthylester oder dergl.
Auch flüssige Harze mit einem Molekulargewicht unter 2000, beispielsweise Polyesterharze, Epoxyharze und PoIybutadienharze,
können verwendet werden. Das wesentliche Merkmal der Druckfarbe gemäß der Erfindung ist ihr Gehalt an
einem Gemisch aus einem aliphatischen einwertigen Alkohol und wenigstens einem anderen Lösungsmittel. Verglichen mit
nicht-wäßrigen Druckfarben des Handels wird mit der Druckfarbe gemäß der Erfindung eine beträchtlich verbesserte
Druckgeschwindigkeit erzielt. Zufolge der ausgezeichneten
elektrostatischen Eigenschaften erfolgt die Ablenkung sehr leicht, und die Druckfarbenteliehen haben eine besonders
gute Stabilität. Die Druckfarbe gemäß der Erfindung eignet sich für eine Verwendung in Jetdruckvorrichtungen und
Druckvorrichtungen mit elektrischem Feld.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Nitrocellulose 10,0
Methanol 75,0
Methyläthylketon 50,0
MgCl2 2,0
Wasser 5,0
142,0
Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte
Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu #
Peststoffe enthielten, hergestellt.
Beispiel 2
Nitrocellulose
Äthylcellulose
Me thyläthylke ton
Methanol
Ammoniumformiat
Nitrocellulose
Äthylcellulose
Me thyläthylke ton
Methanol
Ammoniumformiat
Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten
herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu Peststoffe enthielten, hergestellt.
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Celluloseacetatbutyrat
Methyläthylketon Methanol
Paratoluolsulfonsäure
Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten
herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu Feststoffe enthielten, hergestellt.
Athylcellulose | 3,5 |
Nitrocellulose | 30,0 |
MgCl2 | 5,0 |
Methanol | 431,5 |
Aurarnin-Farbstoff | 5,0 |
48o,O | |
Beispiel 5 | |
Celluloseacetatbutyrat | 34,0 |
Acryloid B-66 | 6,4 |
Nitrocellulose 18/25 Sekunden | 6,9 |
Methanol | 300,0 |
Aceton | 330,0 |
Me thyläthyIketon | 57,0 |
MgCl2 | 1,5 |
Destilliertes Wasser | 14,0 |
Gelber Farbstoff | 0,2 |
750,0 |
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Beispiel 6
Äthylcellulose N7 Arofene 2hj3o Me thyläthylke ton Me thanol
Äthylcellulose N7 Arofene 2hj3o Me thyläthylke ton Me thanol
Methylcellosolve Auraraln-Farbs tofΓ
Zur Herstellung eingetrUbter Drucke können verschiedene
Harz- und Lösungsmittelkombinatlonen verwendet werden. Der
Feststoffgehalt kann bis zu 75$ betragen. Die Farbe wird
durch Verwendung verschiedener Farbstoffe erzielt. Die Trocknungsgeschwindigkeit
wird durch eine Kombination verschiedener Lösungsmittel gesteuert.
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Claims (3)
1. ) Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch
ennzelehnet, daß man einen feinen Flüssigkeitsstrahl bildet,
diesen Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium
richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden
Information so moduliert, daß die Information aufgezeichnet wird, und dann die Temperatur in der Umgebung der
aufgezeichneten Information auf den Taupunkt einstellt, so daß die aufgezeichnete Information eingetrübt wird.
2. Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen feinen Strahl aus einer
Flüssigkeit, die wenigstens einen Farbstoff enthält, bildet, den Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium richtet
und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektri-
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sches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert,
so daß die Information aufgezeichnet wird, und anschließend Feuchtigkeit auf die aufgezeichnete Information
aufbringt.
3. Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch
gekennzeichnet, daß man einen feinen Flüssigkeitsstrahl bildet,
den Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium
richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information
moduliert, so daß die Information aufgezeichnet wird, und dann Feuchtigkeit auf die aufgezeichnete Information aufbringt,
so daß die Aufzeichnung eingetrübt tfird.
030013/0792
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