MX2014008001A - Composiciones de tinta termocromica irreversible. - Google Patents

Abstract

Se describen composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Opcionalmente, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color pueden estar encapsulados. Marcas escritas hechas con las composiciones de tinta termocrómica pueden ser sometidas a un componente de dirección de fuerza, que puede incluir la generación de calor y/o fricción, para evaporar el activador de color volátil, haciendo así que el colorante que cambia de color se haga sustancialmente incoloro.

Description

COMPOS ICION ES DE TINTA TERMOCRÓMICA I RREVERSI BLE CAM PO DE LA I NVENCIÓN En términos generales, la descripción se refiere a composiciones de tinta termocrómica irreversible y, más particularmente, a composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil.

ANTECEDENTES Las tintas termocrómicas cambian de color en respuesta a los cambios de temperatura. Las tintas termocrómicas conocidas incluyen frecuentemente colorantes leuco como el componente que cambia de color. Típicamente, los colorantes leuco existen en dos formas diferentes, una forma coloreada y una forma sustancialmente incolora. Los colorantes leuco que cambian de forma en respuesta a los cambios locales de pH se usan típicamente en las tintas termocrómicas conocidas. En estos sistemas, el cambio de pH puede producirse poniendo en contacto el colorante leuco con un activador/revelador de color que puede inducir la transferencia de protón al colorante leuco y así hacer que el colorante leuco adopte su forma coloreada; sin embargo, también pueden originarse cambios de color similares, de sustancialmente incoloro a coloreado, por reacciones de transferencia de electrones y/o transferencia de protones. Desde un punto de vista estructural, el cambio de sustancialmente incoloro a coloreado frecuentemente es inducido por la escisión de un anillo de lactona para formar una especie más conjugada que absorbe luz en la escala visible. El cambio inverso de coloreado a sustancialmente incoloro puede producirse entonces por abstracción de protón y reformación del anillo de lactona.

Las tintas termocrómicas conocidas exhiben frecuentemente "histéresis" asociada con el cambio de color; es decir, el cambio de color de las marcas escritas hechas con estas tintas es reversible. Un ejemplo representativo, la patente de EE. UU . No. 5,558,699, revela una composición termocrómica con memoria de color que comprende una mezcla homogénea solubilizada de tres componentes esenciales que incluyen (a) un compuesto orgánico donador de electrones revelador de color, (b) un compuesto aceptor de electrones, y (c) un medio de reacción para controlar la reacción de (a) con (b). Las composiciones termocrómicas de la patente '699 cambian de color con un ancho de histéresis (??) grande de 8°C a 80°C. Como resultado, las marcas escritas hechas usando las tintas termocrómicas típicamente exhiben un estado coloreado a temperatura ambiente, cambian del estado coloreado a sustancialmente incoloro tras la aplicación de calor (es decir, se puede aplicar calor a un substrato para borrar las marcas escritas hechas previamente sobre el mismo), y vuelven a cambiar al estado coloreado inicial cuando se enfrían por debajo de una cierta temperatura (es decir, el substrato se enfría, "re-formando" así el color de las marcas escritas). De esta manera, típicamente, las tintas termocrómicas conocidas incluyen un medio de reacción que puede promover o impedir la reacción entre el colorante leuco y el activador a ciertas temperaturas, de tal manera que el colorante leuco está presente en su forma incolora a ciertas temperaturas que por lo general son sustancialmente mayores que la temperatura ambiente.

La reversibilidad del cambio de color puede ser particularmente indeseable en algunas situaciones, por ejemplo si el consumidor no desea que las marcas escritas originales sean "de nuevo reveladas".

BREVE DESCRI PCIÓN DE LA I NVENCIÓN Se describen aquí composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil . Además, la tinta incluye típicamente un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

En un aspecto, una tinta termocrómica irreversible incluye un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil . Típicamente, el vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión. Como el vehículo, el núcleo también puede incluir un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos, por ejemplo para estabilizar, solvatar y/o dispersar el activador de color volátil y el colorante que cambia de color.

En otro aspecto, una composición de tinta termocrómica irreversible incluye un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color estando disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados; es decir, la tinta termocrómica de acuerdo con la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible que se describen en la presente. Típicamente, el vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

También se describe aquí una cápsula de tinta termocrómica irreversible que incluye una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. El núcleo puede incluir un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión.

También se describe un método de borrado de una marca escrita, que incluye (i) hacer una marca escrita sobre un substrato con una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo; el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, la marca escrita suministrando un recubrimiento que comprende una pluralidad de las cápsulas termocrómicas sobre el substrato, y (ii) aplicar un componente de dirección de fuerza a la marca escrita para formar cápsulas termocrómicas rotas, permitiendo así que el activador de color volátil de las cápsulas termocrómicas rotas se evapore de las mismas, de tal manera que el colorante que cambia de color de las cápsulas termocrómicas rotas se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro), y así "borra" la marca escrita. Preferiblemente, el núcleo comprende un disolvente volátil. El vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el disolvente del vehículo también es un disolvente volátil. Preferiblemente, la cubierta es frágil , es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión. También se le puede aplicar una fuente de calor a la marca escrita para ayudar al proceso de borrado.

En otro aspecto, un método de borrado de una marca escrita incluye (i) hacer una marca escrita sobre un substrato con una tinta termocrómica irreversible que incluye un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo, la marca escrita suministrando un recubrimiento que comprende la tinta termocrómica irreversible sobre el substrato, y (ii) calentar la marca escrita a una tem peratura suficiente para hacer que el activador de color volátil se evapore de la misma, de tal manera que el colorante que cam bia de color se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro), y así "borra" la marca escrita. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados, es decir, la tinta termocrómica irreversible de acuerdo con este aspecto de la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente. Típicamente, el disolvente de la composición de tinta es un disolvente volátil. La composición de tinta puede incluir, además, una resina disuelta o dispersa en el disolvente. El calentamiento de la marca escrita se puede efectuar aplicando un componente de dirección de fuerza a la marca escrita, aplicando una fuente de calor, o una combinación de lo mismo.

También se describen instrumentos de escritura que contienen las composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil.

En un aspecto, el instrumento de escritura incluye una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Preferiblemente, el núcleo incluye un disolvente volátil. El vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el disolvente del vehículo también es un disolvente volátil. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión. Se pueden usar instrumentos de escritura que comprenden un punto de escritura en comunicación de fluido con un depósito de tinta, tales como bolígrafos, plumas fuente y marcadores.

En otro aspecto, el instrumento de escritura incluye una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color estando disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cam bia de color no están encapsulados, es decir, la tinta termocrómica irreversible de acuerdo con este aspecto de la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente. Típicamente, el vehículo comprende un disolvente volátil. La composición de tinta puede incluir, además, una resina disuelta o dispersa en el disolvente. Se pueden usar instrumentos de escritura que comprenden un punto de escritura en comunicación de fluido con un depósito de tinta, tales como bolígrafos, plumas fuente y marcadores.

DESCRI PCIÓN DETALLADA Se describen aquí composiciones de tinta termocrómica irreversible, métodos de preparación y uso de las composiciones de tinta termocrómica irreversible, y cápsulas de pigmento termocrómico irreversible. Las composiciones de tinta termocrómica irreversible descritas incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible y las tintas termocrómicas irreversibles de acuerdo con la descripción son capaces de cambiar de color irreversiblemente, por ejemplo tras la aplicación de fuerzas de fricción durante un proceso de borrado. Este cambio de color es convenientemente irreversible, incluso después de enfriamiento.

Una marca de escritura se puede hacer sobre un substrato usando las composiciones de tinta termocrómica irreversible descritas en la presente. La marca escrita se puede someter a presión, por ejemplo aplicando un componente de dirección de fuerza, tal como un borrador convencional, sobre y/o alrededor de la marca escrita. Cuando el activador de color volátil y el colorante que cambia de color están encapsulados, la aplicación del componente de dirección de fuerza romperá las cápsulas termocrómicas permitiendo la liberación del activador de color volátil de las cápsulas y exponiéndolas a las condiciones atmosféricas. Adicionalmente, ya sea que la tinta incluya o no tales cápsulas termocrómicas, la aplicación del componente de dirección de fuerza a la marca escrita generará calor y/o fricción, promoviendo así la evaporación del activador de color volátil. Después de la evaporación del activador de color volátil, el colorante que cambia de color se hará irreversible y sustancialmente incoloro, y así cualquier marca escrita será "borrada" como se describe adicionalmente más abajo.

En un aspecto, una tinta termocrómica irreversible incluye un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Típicamente, el vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. La cubierta provee una superficie externa continua que encapsula y contiene los componentes del núcleo que, típicamente, son líquidos. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión. Como el vehículo, el núcleo también puede incluir un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos, por ejemplo para estabilizar, solvatar y/o dispersar el activador de color volátil y el colorante que cambia de color.

En otro aspecto, una composición de tinta termocrómica irreversible incluye un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color estando disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados; es decir, la tinta termocrómica irreversible de acuerdo con este aspecto de la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible que se describen en la presente. Típicamente, el vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

También se describe aquí una cápsula de tinta termocrómica irreversible que incluye una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Típicamente, el núcleo incluye tam bién un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. La cubierta provee una superficie externa continua que encapsula y contiene los componentes del núcleo que, típicamente, son líquidos. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión.

También se describe un método de borrado de una marca escrita, que incluye (i) hacer una marca escrita sobre un substrato con una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo; el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, la marca escrita suministrando un recubrimiento que comprende una pluralidad de las cápsulas termocrómicas sobre el substrato, y (ii) aplicar un componente de dirección de fuerza a la marca escrita para formar cápsulas termocrómicas rotas, permitiendo así que el activador de color volátil de las cápsulas termocrómicas rotas se evapore de las mismas, de tal manera que el colorante que cambia de color de las cápsulas termocrómicas rotas se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro), y así "borra" la marca escrita. Preferiblemente, el núcleo comprende un disolvente volátil. El vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el disolvente del vehículo también es un disolvente volátil. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión . También se le puede aplicar una fuente de calor a la marca escrita para ayudar al proceso de borrado.

En otro aspecto, un método de borrado de una marca escrita incluye (i) hacer una marca escrita sobre un substrato con una tinta termocrómica irreversible que incluye un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo, la marca escrita suministrando un recubrimiento que com prende la tinta termocrómica irreversible sobre el substrato, y (ii) calentar la marca escrita a una temperatura suficiente para hacer que el activador de color volátil se evapore de la misma, de tal manera que el colorante que cambia de color se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro), y así "borra" la marca escrita. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados, es decir, la tinta termocrómica irreversible de acuerdo con este aspecto de la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente. Típicamente, el disolvente de la composición de tinta es un disolvente volátil. La composición de tinta puede incluir, además, una resina disuelta o dispersa en el disolvente. El calentamiento de la marca escrita se puede efectuar aplicando un com ponente de dirección de fuerza a la marca escrita, aplicando una fuente de calor, o una combinación de lo mismo.

También se describen instrumentos de escritura que contienen las composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil.

En un aspecto, el instrumento de escritura incluye una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el vehículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Preferiblemente, el núcleo incluye un disolvente volátil. El vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el disolvente del vehículo tam bién es un disolvente volátil. Preferiblemente, la cubierta es frágil, es decir, la cubierta se rompe (en lugar de deformarse plásticamente) cuando se le aplica presión. Se pueden usar instrumentos de escritura que comprenden un punto de escritura en comunicación de fluido con un depósito de tinta, tales como bolígrafos, plumas fuente y marcadores.

En otro aspecto, el instrumento de escritura incluye una tinta termocrómica irreversible que comprende un vehículo, un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, tanto el activador de color volátil como el colorante que cambia de color estando disueltos y/o dispersos (directamente) en un vehículo. De acuerdo con este aspecto, el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados, es decir, la tinta termocrómica irreversible de acuerdo con este aspecto de la descripción puede excluir las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente. Típicamente, el vehículo comprende un disolvente volátil. La composición de tinta puede incluir, además, una resina disuelta o dispersa en el disolvente. Se pueden usar instrumentos de escritura que comprenden un punto de escritura en comunicación de fluido con un depósito de tinta, tales como bolígrafos, plumas fuente y marcadores.

Como se usa en este documento, el término "termocrómica irreversible" se refiere a una composición de tinta capaz de experimentar un cambio de color que no puede ser revertido por aplicación de un cambio de temperatura, o a una cápsula de tinta que incluye una composición de tinta capaz de experimentar un cambio de color que no puede ser restaurado/revertido por aplicación de un cambio de temperatura. Como resultado, las composiciones descritas de tinta termocrómica no pueden exhibir histéresis (por lo menos después de la evaporación de los componentes de activador de color volátil), y generalmente se consideran borrables.

Como se mencionó arriba, las composiciones de tinta termocrómica irreversible incluyen un activador de color volátil y un colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Como resultado de la inclusión de esta combinación, las composiciones de tinta y las marcas escritas hechas con las composiciones de tinta, inicialmente están coloreadas pero se hacen sustancialmente incoloras después de la evaporación del activador de color volátil.

En las composiciones de tinta termocrómica irreversible que no incluyen las cápsulas termocrómicas que se describen en la presente, la evaporación del componente activador de color volátil generalmente comienza inmediatamente después de hacer una marca escrita, es decir, después de que la marca escrita y el activador de color volátil asociado se exponen a las condiciones atmosféricas. Después de la evaporación del componente activador de color volátil, el colorante que cambia de color de la composición de tinta termocrómica se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro).

En las composiciones de tinta termocrómica irreversible que incluyen las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente, la evaporación del componente activador de color volátil generalmente comienza después de que se aplica un componente de dirección de fuerza a la marca escrita (que incluye un recubrimiento que comprende una pluralidad de las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible), para formar cápsulas de pigmento termocrómico irreversible rotas. Con la ruptura de las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible, el contenido del núcleo que incluye el componente activador de color volátil se expone a las condiciones atmosféricas, de tal manera que el componente activador de color volátil se puede evaporar. Después de la evaporación del componente activador de color volátil, el colorante que cambia de color de las cápsulas termocrómicas rotas se hace sustancialmente incoloro (es decir, cambia de coloreado a sustancialmente incoloro) .

En ambas composiciones de tinta termocrómica irreversible (ya sea que incluyan o no incluyan las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible), la velocidad de evaporación del activador de color volátil se puede aumentar, por ejemplo, sometiendo la marca escrita (y por lo tanto cualquier com ponente activador de color volátil asociado con la misma) a fricción y/o temperatura elevada, es decir, condiciones que promueven la evaporación del componente activador de color volátil. De esta manera, se pueden hacer marcas escritas con la composición de tinta termocrómica irreversible sobre un substrato, y luego hacerlas de un color diferente o sustancialmente incoloras, por ejemplo, por medio de un proceso de borrado. El proceso de borrado puede incluir la aplicación de una fuerza de fricción a las marcas escritas, a fin de calentar el área de contacto (es decir, aumentar la temperatura) y también romper cualquier cápsula de pigmento termocrómico irreversible presente en las marcas escritas. Las fuerzas de fricción se pueden aplicar, por ejemplo, usando un componente de dirección de fuerza, tal como un borrador convencional. Cualquier material capaz de aplicar una fuerza de fricción a un substrato puede ser un componente de dirección de fuerza adecuado para romper y/o calentar las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible, que incluye sin limitación goma, materiales termoplásticos, elastómeros termoplásticos, metales y madera. Alternativamente, el proceso de borrado puede incluir calentar la marca escrita sin, o en combinación con, la aplicación de una fuerza de fricción. La marca escrita se puede calentar de cualquier manera conocida que incluye dirigiendo una luz o láser sobre la misma, dirigiendo aire caliente sobre la misma, aplicando un elemento caliente, tal como un elemento de bloque calentado (por ejemplo, un elemento de planchado), etc.

Significativamente, en ambas composiciones de tinta termocrómica irreversible (las que incluyen y las que no incluyen las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible), después de la evaporación del componente activador de color volátil, las marcas escritas experimentan un cambio de color irreversible de un primer estado coloreado a un segundo estado coloreado (en un aspecto preferido, el segundo estado coloreado es sustancialmente incoloro). Como resultado, una vez que las marcas escritas hechas con estas composiciones de tinta termocrómica irreversible han perdido su coloración inicial, su color inicial no puede ser restaurado enfriando las marcas (o el substrato que previamente llevaba las marcas), por ejemplo, porque las composiciones de tinta termocrómica irreversible no pueden exhibir histéresis térmica en asociación con un cambio de temperatura después de que el activador de color volátil se ha evaporado y ya no está presente, para hacer que el colorante que cambia de color seleccionado descrito en la presente esté en su forma coloreada. En modalidades preferidas, las composiciones de tinta no contienen ningún colorante aparte del colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil . Como resultado, el color de las marcas escritas hechas de acuerdo con la descripción cambia por la aplicación de fuerza de fricción y/o calor, de coloreado a sustancialmente incoloro (porque las composiciones de tinta termocrómica irreversible excluyen colorantes adicionales). Desde luego, si en las composiciones de tinta termocrómica irreversible se incluye por lo menos un colorante adicional que persiste a pesar de la aplicación de fuerzas de fricción y/o calor, el color de la marca escrita cambiará de un primer estado coloreado a un segundo estado coloreado (el segundo estado coloreado siendo atribuible a los colorantes adicionales). Como colorante adicional que persiste a pesar de la aplicación de fuerzas de fricción y/o calor se puede usar cualquier cantidad de pigmentos y colorantes convencionales.

Típicamente, las composiciones de tinta termocrómica irreversible incluyen por lo menos 1 por ciento en peso (% p.) , por lo menos 5% p. y/o por lo menos 10% p. del colorante que cambia de color en la composición de tinta, basado en el peso total de la composición de tinta termocrómica irreversible. Por ejem plo, la cantidad de colorante que cambia de color presente en la composición de tinta termocrómica irreversible es típicamente de entre aproximadamente 1 % p. y aproximadamente 25% p. , de entre aproximadamente 2.5% p. y aproximadamente 20% p. , y/o de entre aproximadamente 5% p. y aproximadamente 1 7.5% p. , basado en el peso total de la composición de tinta termocrómica irreversible. La cantidad de colorante que cambia de color en las composiciones de tinta se ajustaría ascendentemente en vista de la transparencia de la cubierta de cápsula termocrómica (si está encapsulado). De esta manera, la cantidad de colorante que cambia de color típicamente es un poco mayor en las composiciones de tinta que incluyen las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible descritas en la presente, con respecto a las composiciones de tinta termocrómica irreversible que no incluyen las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible.

Típicamente, las composiciones de tinta termocrómica irreversible incluyen por lo menos 1 por ciento en peso (% p.), por lo menos 5% p., por lo menos 10% p., y/o por lo menos 20% p. del activador de color volátil en la composición de tinta, basado en el peso total de la composición de tinta termocrómica irreversible. Por ejemplo, la cantidad del activador de color volátil presente en la cápsula termocrómica irreversible es típicamente de entre aproximadamente 1% p. y aproximadamente 55% p., de entre aproximadamente 5% p. y aproximadamente 50% p., y/o de entre aproximadamente 10% p. y aproximadamente 45% p., basado en el peso total de la cápsula termocrómica irreversible. Igual que la cantidad de colorante que cambia de color, la cantidad del activador de color volátil se ajustaría ascendentemente en vista de la transparencia de la cubierta de cápsula termocrómica irreversible (si está encapsulado).

Para obtener un grado sustancial de activación de color, preferiblemente la relación en peso de activador de color volátil a colorante que cambia de color, es de por lo menos 1:1, por ejemplo por lo menos 2:1, y/o por lo menos 4.1 en las composiciones de tinta irreversible. La cantidad de activador de color presente en las composiciones de tinta termocrómica irreversible puede ser ajustada fácilmente por una persona con conocimientos medios en la materia, de tal manera que su concentración no afecte indebidamente el tiempo necesario para que el activador de color volátil se evapore (y así la desaparición sustancial de color conforme el colorante que cambia de color cam bia de coloreado a sustancialmente incoloro) .

Activador de color volátil Como se usa en este documento, el término "activador de color voláti l" se refiere a cualquier com puesto volátil o mezcla de tales compuestos, q ue hacen que un colorante que cambia de color exhiba un color cuando está en presencia del compuesto activador de color volátil . De esta manera, el colorante que cambia de color es sustancialmente i ncoloro en ausencia de un activador de color volátil . El activador de color volátil se selecciona con un punto de ebul lición relativamente bajo para facilitar su evaporación . Por ejem plo, típicamente el activador de color volátil tiene un punto de ebullición menor de aproximadamente 300 °C , tal como por ejem plo menor de aproximadamente 250 °C , menor de aproximadamente 200 °C, menor de aproximadamente 1 80 °C , menor de aproximadamente 160 °C, menor de aproximadamente 140 °C , menor de aproximadamente 1 20 °C , y/o menor de aproximadamente 100 °C . Por ejemplo, el punto de ebullición puede ser de entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 300 °C, entre 100 °C y aproximadamente 300 °C , entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 280 °C , entre aproximadamente 100 °C y aproximadamente 280 "C , y/o entre aproximadamente 50°C y aproxi madamente 200 °C . Como resultado, los activadores de color volátiles tienen típicamente un valor bajo de entalpia de vaporización . Por ejem plo , el activador de color volátil tiene típicamente un valor de entalpia de vaporización relativamente bajo, típicamente menor de aproxi madamente 75 kJ/mol , menor de aproximadamente 65 kJ/mol, y/o menor de aproximadamente 60 kJ/mol.

Los activadores de color volátiles adecuados incluyen, sin limitación, compuestos fenólicos volátiles (es decir, compuestos volátiles que incluyen una porción fenólica). Los compuestos fenólicos volátiles pueden estar sustituidos, por ejemplo, con una porción alquilo (que puede ser de cadena recta o ramificada) o una porción arilo. Las porciones alquilo y arilo pueden incluir uno o más sustituyentes seleccionados del grupo que consiste en nitro, ciano, amino, hidroxilo, halógeno, alquilo, haloalquilo, grupos alcoxialquilo, grupos ariloxi y grupos alcoxi. Los activadores de color volátiles ejemplares incluyen, sin limitación, por ejemplo p-cresol; m-cresol; o-cresol; p-etilfenol; m-etilfenol; o-etilfenol; p-octilfenol; p-ter-butilfenol; 1,1-bis(p-hidroxifenil)propano; 2,2-bis(p-hidroxifenil)propano; 1 , 1-bis(p-hidroxifenil)ciclohexano; 4,4-tiobisfenol; 4,4-sulfonildifenol; bis(3-alil-4-hidroxfenil)sulfona; nonilfenol; 4-ter-amilfenol; 2-fenilfenol; 3-(hidroximetil)fenol; 4-(hidroximetil)fenol; 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído; y 1-(4-hidroxi-3-metoxifenil)etanona. Otros activadores de color útiles que incluyen una porción fenólica incluyen, sin limitación, vainillinas (que incluyen varios derivados de la misma), (otros) cresoles (que incluyen derivados de los mismos), xilenoles (que incluyen derivados de los mismos), trimetilfenoles (que incluyen derivados de los mismos), ñafióles (que incluyen derivados de los mismos), fenoles sustituidos con halógeno (que incluyen derivados de los mismos), etcétera.

Colorante que cambia de color Como se usa en este documento, el término "colorante que cambia de color" se refiere a un colorante tal como un colorante leuco, que puede exhibir un primer color en presencia de un activador de color volátil y exhibe un segundo color o se hace sustancialmente incoloro cuando el activador de color volátil no está presente. Como resultado, el colorante que cambia de color inicialmente está en su forma coloreada a temperatura ambiente. El cambio de color de coloreado a sustancialmente incoloro puede resultar de reacciones de transferencia electrónica y/o transferencia protónica. El cambio de color es inducido frecuentemente por escisión de un anillo de lactona para formar una especie más conjugada que absorbe luz en la escala visible. Los colorantes adecuados incluyen, sin limitación, colorantes tales como colorantes leuco de xanteno, colorantes leuco de tloxanteno, colorantes leuco de acridina, colorantes leuco de fenoxazina, colorantes leuco de fenazlna, colorantes leuco de merocianina, colorantes leuco de tiazina, colorantes leuco de oxazina, colorantes leuco de azina, colorantes leuco de metina, colorantes leuco azoicos, colorantes leuco de pirazolina, colorantes leuco de estilbeno, colorantes leuco de cumarina, colorantes leuco de triarilmetano (que incluyen sin limitación fenilmetanos tales como difenilmetanos, trifenilmetanos, aminotriarilmetanos y bisfenilmetanos), colorantes leuco de espiropirano, colorantes leuco de ftalida (que incluyen sin limitación diarilftalidas e indolilftalidas) , colorantes leuco de fluorano, colorantes de acil-leucoazina, colorantes de leucoauramina, colorantes leuco de rodamina-lactama, colorantes leuco de cromeno, colorantes leuco de quinina, colorantes leuco de ácido aminohidrocinámico (que incluyen sin limitación cianoetanos y Ieucometinas) y sus ésteres correspondientes, colorantes leuco de 2-(p-hidroxifenil)-4,5-difenilimidazol, colorantes leuco de indanona, colorantes leuco de indamina, colorantes leuco de hidrozina, colorantes leuco indigoides, colorantes leuco de amino-2,3-dihidroantraquinona, colorantes leuco de tetrahalo-p,p'-bifenol, colorantes leuco de fenetilanilina, y mezclas de los mismos.

Los colorantes leuco de fluorano ejemplares incluyen, por ejemplo, 3-dietilamino-6-metil-7-anilinofluorano; 3-(N-etil-p-toluidin)-6-metil-7-anilinofluorano; 3-(N-etil-N-isoamilamino)-6-metil-7-anilinofluorano; 3-dietilamino-6-metil-7-(o, p-dimetilanilino)fluorano; 3-pirrolidin-6-metil-7-anilinofluorano; 3-piperidin-6-metil-7-anilinofluorano; 3-(N-ciclohexil-N-metilamino)-6-metil-7-anilinofluorano; 3-dietilamino-7-(m-trifluorometilanilino)-fluorano; 3-dibutilamino-6-metil-7-anilinofluorano; 3-dietilamino-6-cloro-7-anilinofluorano; 3-dibutilamino-7-(o-cloroanilino)fluorano; 3-dietilamino-7-(o-cloroanilino)fluorano; 3-di-n-pentilamino-6-metil-7-anilinofluorano; 3-di-n-butilamino-6-metil-7-anilinofluorano; 3-(n-etil-n-isopentilamino)-6-metil-7-anilinofluorano; 3-pirrolidin-6-metil-7-anilinofluorano; 1 (3H)-isobenzofuranona, 4,5,6,7-tetracloro-3,3-bis[2- [4-(dimetilamino)fenil]-2-(4-metoxifenil)etenilo]; y mezclas de los mismos.

Los colorantes leuco de aminotriarilmetano ejemplares incluyen, por ejemplo, tris(N,N-dimetilaminofenil)metano (LCV); deutero-tris(N,N-dimetilaminofenil)metano (D-LCV); tris(N,N-dietilaminofenil)metano (LECV); deutero-tris(4-dietilaminofenil)metano (D-LECV); tris(N,N-di-n-propilaminofenil) metano (LPCV); tris(N,N-di-n-butilaminofenil) metano (LBCV); bis(4-dietilaminofenil)-(4-dietilamino-2-metil-fenil)-metano (LV-1 ); bis(4-dietilamino-2-metilfenil)-(4-dietilamino-fenil)metano (LV-2); tris(4-dietilamino-2-metilfenil)metano (LV-3); deutero-bis(4-dietilaminofenil)-(4-dietilamino-2-metilfenil)metano (D-LV-1); deutero-bis(4-dietilamino-2-metilfenil)(4-dietilaminofenil)-metano (D-LV-2); bis(4-dietilamino-2-metilfenil)(3,4-dimetoxifenil)metano (LB-8); colorantes leuco de aminotriarilmetano que tienen diferentes sustituyentes alquilo unidos a las porciones amino, en donde cada grupo alquilo se selecciona independientemente de alquilo de C^-C4; y colorantes leuco de aminotriarilmetano basados en cualquiera de las estructuras precedentes que además están sustituidos con uno o más grupos alquilo sobre los anillos de arilo, en donde estos últimos grupos alquilo se seleccionan independientemente de alquilo de C1-C3.

Los colorantes que cambian de color adecuados están disponibles comercialmente bajo la marca PERGASCRIPT® (Ciba-Geigy Corporation, Greensboro, NC) y bajo la marca COPIKEM® (Hilton Davis Company, Cincinnati, OH). Los colorantes que cambian de color específicos ejemplares incluyen lactona de violeta de cristal, lactona de verde malaquita, rojo I-6B PERGASCRIPT® (un colorante de bis-indolil-ftalida), negro I-2R PERGASCRIPT® (un colorante de diaminofluorano), PERGASCRIPT® I-2G (un colorante de xanteno), azul 1 CVL COPIKEM® (lactona de cristal violeta), Vermilion-DCF (Hodogaya Chemical (USA) Inc.), Red-DCF (Hodogaya Chemical (USA) Inc.), y Orange-DCF (Hodogaya Chemical (USA) Inc.).

En Muthyala, "Chemisty and Application of Leuco Dyes", "Topics in Applied Chemistry", Plenum Press, Nueva York (1997), que se incorpora aquí como referencia en su totalidad , se describen varios colorantes leuco y su química. Colorantes que cambian de color adicionales se describen por ejemplo en la patente de EE. U U . No. 3,658,543 y la patente de EE. UU. No. 6,251 ,571 , cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia en su totalidad.

En otro aspecto, cuando el colorante que cambia de color está presente en una cápsula termocrómica, el colorante que cambia de color puede ser un colorante sensible al pH que tiene color bajo condiciones básicas o ácidas, y cambia a sustancialmente incoloro de acuerdo con un cambio local de pH que es causado por la evaporación de un ácido o base volátil. De esta manera, en este aspecto, el activador de color volátil es un ácido o base volátil .

Los colorantes sensibles al pH adecuados que tienen color bajo condiciones básicas incluyen, por ejemplo, colorantes del tipo de ftaleína, tales como o-cresolftaleína, fenolftaleína y timolftaleína, y colorantes de tipo fenol, tales como m-nitrofenol y p-nitrofenol, cianina, y éster étilico del ácido bis-(2,4-dinitro-fenil)acético. Los colorantes sensibles al pH adecuados que tienen color bajo condiciones ácidas incluyen, por ejemplo, colorantes formadores de color de tipo ftalida, tales como colorantes de diarilftalida y colorantes de indolilftalida, colorantes de fluorano, colorantes leuco, tales como colorantes de acil-leucoazina y colorantes de leucoauramina, colorantes de espiropirano, colorantes de rodaminalactama, colorantes de triariimetano, y colorantes de cromeno. Los colorantes que cambian de color adecuados que tienen color bajo condiciones ácidas incluyen, sin limitación, colorantes formadores de color de tipo ftalida, tales como colorantes de diariiftaiida y colorantes de indolilftalida, colorantes de fluorano, colorantes leuco, tales como colorantes de acil-leucoazina y colorantes de leucoauramina, colorantes de espiropirano, colorantes de rodaminalactama, colorantes de triariimetano, y colorantes de cromeno.

Las bases volátiles ejemplares para usarse como el activador de color volátil en combinación con los colorantes sensibles al pH antes mencionados, incluyen dimetilamino-2-propanol, amoniaco y alquilaminas que incluyen sin limitación propilamina, butilamina, 3,3-dimetilpropilamina y ciclohexilamina. También se pueden usar otros materiales básicos volátiles. Los ácidos volátiles ejemplares para usarse como el activador de color volátil en combinación con los colorantes sensibles al pH antes mencionados incluyen, sin limitación, ácido fórmico, ácido acético y ácido trifluoroacético. También se pueden usar otros materiales ácidos volátiles.

Vehículo y disolvente del núcleo En modalidades en donde las composiciones de tinta termocrómica irreversible contienen las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible que se describen en la presente, el núcleo incluye típicamente un disolvente para solvatar el activador de color volátil y el colorante que cambia de color capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. Preferiblemente, el disolvente del núcleo es un disolvente volátil. El disolvente del núcleo se seleccionaría a fin de no solvatar las cápsulas de pigmento termocrómico.

Además, en estas modalidades, las cápsulas de pigmento termocrómico irreversible están dispersas en un vehículo, el vehículo comprendiendo más a menudo un disolvente. El vehículo incluye un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el disolvente del vehículo también es un disolvente volátil. El disolvente del vehículo se seleccionaría a fin de no solvatar las cápsulas de pigmento termocrómico.

Típicamente, las composiciones de tinta termocrómica irreversible también contienen un disolvente cuando el activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil, se disuelven y/o dispersan (directamente) en un vehículo (por ejemplo, modalidades en donde el activador de color volátil y el colorante que cambia de color no están encapsulados). Típicamente, el disolvente del vehículo es un disolvente volátil. La composición de tinta puede incluir además una resina disuelta o dispersa en el disolvente del vehículo.

Generalmente los disolventes del núcleo y del vehículo no están limitados y pueden ser acuosos, orgánicos, polares o no polares, siempre que el colorante que cambia de color sea suficientemente soluble en el mismo. Sin embargo, como los disolventes de punto de ebullición relativamente más alto servirán como un disipador de calor y por lo tanto impedirán la evaporación del activador de color volátil, generalmente se prefieren los disolventes de punto de ebullición más bajo. Los disolventes preferidos tienen puntos de ebullición menores de aproximadamente 300 °C, menores de aproximadamente 250 °C, tales como por ejemplo entre aproximadamente 40 °C y aproximadamente 250 °C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 220 °C.

Los disolventes representativos incluyen, sin limitación, hidrocarburos e hidrocarburos sustituidos con halógeno. Los hidrocarburos ejemplares incluyen hidrocarburos de cadena ramificada volátiles que tienen de aproximadamente 4 a aproximadamente 30 átomos de carbono, de preferencia de aproximadamente 4 a aproximadamente 20 átomos de carbono, muy de preferencia de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 átomos de carbono. Estos hidrocarburos incluyen, por ejemplo, isoparafinas, disponibles comercialmente de Exxon Chemical Company (Baytown, Texas, EE. UU.), como ISOPAR M (isoparafina de C13-C14), ISOPAR C (isoparafina de C7-C8), ISOPAR E (isoparafina de C8-C9), ISOPAR G (isoparafina de C10-C11) ISOPAR L (isoparafina de C11-C13), ISOPAR H (isoparafina de C11-C12). Otros ejemplos no limitativos de hidrocarburos de cadena ramificada adecuados están disponibles comercialmente de Presperse, Inc. (South Plainfield, NJ) como PERMETHYL 99A (isododecano), PER ETHYL 102A (isoeicosano), y PERMETHYL 101A (isohexadecano). Otros ejemplos no limitativos de hidrocarburos de cadena ramificada adecuados incluyen los destilados de petróleo como los disponibles de Phillips Chemical como SOLTROL 130, SOLTROL 170, y los disponibles de Shell como SHELL SOL 70, SHELL SOL 71 y SHELL SOL 2033. Hidrocarburos adecuados adicionales incluyen dodecano, octano, decano, poliisobutanos hidrogenados y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, se puede usar como disolvente del vehículo la serie NORPA de parafinas, disponibles de Exxon Chemical Company, tales como NORPAR 12, NORPAR 13 y NORPAR 15. Otro ejemplo más incluye alcanos/cicloalcanos de C11-C15, como los disponibles de Exxon como EXXSOL™ D80.

Cápsulas termocrómicas Las cápsulas termocrómicas incluyen un núcleo (que corresponde generalmente a un interior/centro de las cápsulas) y una cubierta que provee una superficie externa continua que encapsula y contiene los componentes del núcleo, que son líquidos típicamente. El núcleo contiene por lo menos un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, que se hace sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil. El núcleo también puede incluir un disolvente, una resina, o mezclas de los mismos. Se pueden excluir las resinas que a menudo son relativamente reactivas, de tal manera que el núcleo queda sustancialmente libre de resina (disuelta/solvatada) (por ejemplo, el núcleo contiene menos de aproximadamente 1% p. de resina, menos de aproximadamente 0.50% p. de resina, menos de aproximadamente 0.25% p. de resina, basado en el peso total de la cápsula termocrómica).

Las cubiertas de la cápsula termocrómica generalmente comprenden de aproximadamente 5% p. a aproximadamente 30% p. de la cápsula, basado en el peso de toda la cápsula, el resto comprendiendo los componentes del núcleo. Para obtener una intensidad de color suficiente en las marcas escritas, las composiciones de tinta termocrómica típicamente contienen por lo menos aproximadamente 30% p., por lo menos aproximadamente 40% p., por lo menos aproximadamente 50% p., por ejemplo, entre aproximadamente 20% p. y aproximadamente 60% p., entre aproximadamente 30% p. y aproximadamente 50% p., y/o entre aproximadamente 35% p. y aproximadamente 45% p. de las cápsulas termocrómicas, basado en el peso total de la composición de tinta termocrómica.

El tamaño de partícula (o diámetro) de la cápsula puede variar en diferentes aplicadores. Por ejemplo, para las composiciones de tinta termocrómica para bolígrafos, son muy convenientes las cápsulas termocrómicas que tienen un diámetro de entre aproximadamente 0 micrómetros y aproximadamente 5 micrómetros, entre aproximadamente 0 micrómetros y aproximadamente 3 micrómetros, y/o entre aproximadamente 0 micrómetros y 1 micrómetro. Para las composiciones de tinta termocrómica para marcadores, se pueden utilizar cápsulas termocrómicas que tienen un diámetro de entre aproximadamente 1 micrómetro y aproximadamente 30 micrómetros, entre aproximadamente 3 micrómetros y aproximadamente 25 micrómetros, y/o entre aproximadamente 5 micrómetros y aproximadamente 15 micrómetros. Para las composiciones de tinta termocrómica para sellos, típicamente se prefieren cápsulas que tienen un diámetro mayor de 100 micrómetros, por ejemplo cápsulas termocrómicas que tienen un diámetro de entre aproximadamente 100 micrómetros y aproximadamente 500 micrómetros.

Preferiblemente la cubierta es frágil y de esta manera se fabrica para romperse en lugar de deformarse plásticamente cuando se le aplica presión . Típicamente la cubierta no se rompe en muchos fragmentos sino que se rompe (o estalla) por la aplicación de presión, de tal manera que los componentes de la misma quedan expuestos a las condiciones atmosféricas. Como resultado, después de la aplicación de un componente de dirección de fuerza a una marca escrita hecha con una composición de tinta que comprende cápsulas termocrómicas, una porción de las cápsulas termocrómicas se rompe, permitiendo así que el activador de color volátil se evapore de las cápsulas termocrómicas rotas, de tal manera que el colorante que cambia de color se hace sustancialmente incoloro. Un componente de dirección de fuerza típico comprende un borrador, tal como los que se usan convencionalmente en conjunto con los instrumentos de escritura. Se puede usar cualquier material capaz de dirigir una fuerza a un substrato, incluso, sin limitación, materiales termoplásticos (relativamente más duros), elastómeros termoplásticos, metales y madera. El calor y/o fricción generados por contacto del substrato con el componente de dirección de fuerza para borrar la marca escrita pueden facilitar la evaporación del activador de color volátil, promoviendo así el cambio de color deseado. Preferiblemente, las cápsulas se rompen bajo una fuerza menor de 172.4 kilopascales, menor de aproximadamente 137.9 kilopascales, y/o menor de 69.0 kilopascales. Desde luego, típicamente, las cápsulas se fabrican de tal manera que un usuario sea capaz de aplicar fácilmente el componente de dirección de fuerza a una marca escrita, hecha con la composición de tinta que incluye las cápsulas termocrómicas, para romper fácilmente las cápsulas, liberando así el activador de color volátil de las cápsulas de tal manera que se puede evaporar. Como se describe en toda la solicitud, después de que el activador de color volátil se evapora, el colorante que cambia de color se hace sustancialmente incoloro.

La cubierta se forma típicamente de un polímero. La cubierta también se puede formar de otros materiales que incluyen , sin limitación, goma arábiga, gelatina, etilcelulosas, poli(láctidos), poli(láctido-glicólido) (es decir, poli(ácido láctico-co-glicólico), condensados de urea-formaldehído, y maltodextrinas. Otros polímeros ejemplares para la cubierta incluyen, sin limitación, poliureas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, mezclas de los mismos, y otros productos de policondensación similares, que opcionalmente pueden tener incorporados dentro de sus estructuras de polímero algunos segmentos suaves y flexibles tales como una porción de poliéter o polimetileno.

El material de cubierta puede tener influencia sobre qué técnica de microencapsulación sería más eficiente para formar las cápsulas termocrómicas. Los procedimientos de encapsulación adecuados incluyen los métodos químicos y físicos conocidos para formar cápsulas poliméricas. Ejemplos representativos de métodos químicos incluyen coacervación de complejo, polimerización interfacial (I FP) , i ncom patibilidad pol ímero-polímero, polimerización in situ, procesos de fuerza centrífuga, y procesos de boquilla sumergida. Ejem plos representativos de métodos físicos incluyen secado por aspersión , recubrim iento en lecho fluido, extrusión centrífuga y separación de suspensión rotacional . El método de encapsulación seleccionado depende del req uerimiento del tamaño de cápsula term ocrómica, que a su vez depende del método de aplicación y aplicador (como se explica más abajo en mayor detalle).

En un procedimiento de coacervación representativo, típicamente los componentes del núcleo que se van a encapsular se emulsionan o dispersan en un medio de dispersión adecuado. Típicamente este med io es acuoso pero incluye la formación de una fase rica en pol ímero. M ás frecuentemente, este med io es una solución del material de pared deseado de la cápsula. Las características del disolvente del medio se cam bian de tal manera de ocasionar separación de fase del material de pared. De esta manera el material de pared es contenido en una fase l íquida q ue tam bién se dispersa en el m ismo medio que el material de núcleo deseado de la cápsula. La fase líq uida del material de pared se deposita por sí sola como un recubri m iento continuo alrededor de las gotitas dispersas de la fase interna o material de núcleo de la cápsula. Después se solidifica el material de pared . La patente de EE. UU . No. 7, 736,695 describe tal procedim iento y se incorpora aqu í como referencia en su totalidad .

En un procedim iento de polimerización interfacial representativo, se forma una pared de microcápsula de una poliamida , una resi na epóxica, un poliuretano, una poliurea o similar, en una interfaz entre dos fases. En la polimerización interfacial, los materiales para formar la pared de la cápsula están en fases separadas, uno en una fase acuosa y el otro en una fase de llenado. La polimerización ocurre en la frontera de las fases. De esta manera, se forma una pared de la cubierta de cápsula polimérica en la interfaz de las dos fases, encapsulando así el material del núcleo. La formación de pared de las cápsulas de poliéster, poliamida y poliurea procede típicamente por medio de polimerización interfacial . La patente de EE . U U . No. 4,622,267, la totalidad de la cual se incorpora aquí como referencia, describe una técnica de polimerización interfacial para la preparación de microcápsulas en donde el material del núcleo inicialmente se disuelve en un disolvente y se agrega un diisocianato alifático soluble en la mezcla de disolvente. Subsiguientemente se agrega un no disolvente para el diisocianato alifático hasta alcanzar apenas el punto de turbidez. Esta fase orgánica se emulsiona entonces en una solución acuosa, y se agrega una amina reactiva a la fase acuosa. La amina se difunde hacia la interfaz en donde reacciona con el diisocianato para formar cubiertas de poliuretano polimérico. En la patente de EE. U U . No. 4,547,429, también incorporada en la presente como referencia en su totalidad, se describe una técnica similar usada para encapsular sales que son escasamente solubles en agua en cubiertas de poliuretano.

La patente de EE. UU. No. 3,516,941 enseña reacciones de polimerización en las que el material por encapsular, o material de núcleo, se disuelve en una fase orgánica oleosa hidrófoba que se dispersa en una fase acuosa. La fase acuosa tiene materiales disueltos que forman una resina aminoplástica que después de polimerización forman la pared de la microcápsula. Se prepara una dispersión de gotitas finas de aceite usando agitación de alto esfuerzo cortante. La adición de un catalizador ácido inicia la policondensación formando la resina aminoplástica dentro de la fase acuosa, dando como resultado la formación de un polímero de aminoplástico que es insoluble en las dos fases. Conforme avanza la polimerización, el polímero de aminoplástico se separa de la fase acuosa y se deposita sobre la superficie de las gotitas dispersas de la fase oleosa para formar una pared de cápsula en la interfaz de las dos fases, encapsulando asi el material de núcleo. Este procedimiento produce las microcápsulas. Las polimerizaciones que incluyen aminas y aldehidos son conocidas como encapsulaciones de aminoplástico. Las formulaciones de cápsula de urea-formaldehído (UF), urea-resorcinol-formaldehído (URF) , urea-melamina-formaldehído (UMF) , y melamina-formaldehído (M F), proceden de una manera similar.

La cubierta se puede formar, por ejemplo, por polimerización de monómeros solubles en aceite (precursores) . Dependiendo del procedimiento, los precursores formadores de cubierta solubles en aceite presentes en la fase de microgota durante el proceso de microencapsulación, están comprendidos preferiblemente de diisocianatos, cloruro de diacilo y biscloroformiato, que tienen porciones suaves y flexibles tales como segmentos de polimetileno o poliéter dentro de sus estructuras moleculares. Opcionalmente también se pueden agregar agentes de entrelazamiento polifuncionales apropiados, tales como trüsocíanato o cloruro de triacilo, en cantidades efectivas, tales como por ejemplo de aproximadamente 1 por ciento en peso a aproximadamente 25 por ciento en peso, para generar polímeros de cubierta entrelazados para mejorar su resistencia mecánica. Ejemplos ilustrativos de precursores de cubierta incluyen el poliisocianato basado en poliéter, tal como el poliéter líquido basado en diisocianato de difenilmetano VI BRATHANES® B-635 y B-843, y el poliéter líquido basado en tolueno diisocianato VIBRATHANES® B-604 y B-614, de Uniroyal Chemical, y los prepolímeros líquidos de isocianato de poliéter E-21 o E-21 A, 743, 744, de Mobay Chemical Corporation, cloruro de adipoílo, cloruro de fumarilo, cloruro de suberoílo, cloruro de succinilo, cloruro de ftaloilo, cloruro de isoftaloilo, cloruro de tereftaloilo, biscloroformiato de etilenglicol, biscloroformiato de dietilenglicol y biscloroformiato de trietilenglicol . Además, también se pueden agregar otros reactivos polifuncionales como co-reactivos para mejorar las propiedades de la cubierta, tales como resistencia mecánica y sensibilidad a la presión. En una modalidad , los co-reactivos anteriormente mencionados se pueden seleccionar del grupo que consiste en diisocianato de benceno, diisocianato de tolueno, diisocianato de difenilmetano, diisocianato de 1 ,6-hexametileno, bis(4-isocianatociclohexil)metano, MONDUR® CB-60, MONDUR® CB-75, M ONDUR® M R, MONDUR® M RS 10, PAPI® 27, PAPI® 135, I SONATE® 143L, ISONATE® 181 , I SONATE® 125M , ISONATE® 191 , y I SONATE® 240.

La cubierta también se puede formar, por ejemplo, por polimerización de monómeros solubles en agua. Los componentes monoméricos solubles en agua formadores de cubierta se pueden agregar a una fase acuosa que incluye poliamina o poliol, incluso bisfenol. Ejemplos ilustrativos de los monómeros de cubierta solubles en agua incluyen etilendiamina, tetrametilendiamina, pentametilendiamina, 2-metilpentametilendiamina, hexametilendiamina, p-fenilendiamina, m-fenilendiamina, 2-hidroxitrimetilendiamina, dietilentriamina, trietilentetraamina, tetraetilenpentaamina, 1 ,8-diaminooctano, xililendiamina, bis(hexametilen)triamina, tris(2-aminoetil)amina, 4,4'-metilenbis(ciclohexilamina), bis(3-aminopropil)etilendiamina, 1 ,3-bis(aminometil)ciclohexano, 1 ,5-diamino-2-metilpentano, piperazina, 2-metilpiperazina, 2,5-dimetilpiperazina, 1 ,4-bis(3-aminopropil) piperazina y 2, 5-dimetilpentameilendiamina, bisfenol A y bisfenol Z. Cuando se desea, también se puede agregar un componente de entrelazamiento soluble en agua, tal como triamina o triol, en cantidades efectivas suficientes para introducir entrelazamiento en la estructura de polímero de cubierta para incrementar su resistencia mecánica.

En cada una de las técnicas anteriores, el grosor de la cápsula se puede controlar tomando en cuenta el tamaño final (deseado) de la cápsula y la presión necesaria para romper la cápsula. Si el grosor de la pared de la cápsula es demasiado grande de modo que resulte en un tamaño de partícula relativamente grande (por lo menos con respecto al sistema usado para aplicar una composición de tinta que contiene la cápsula), la cápsula termocrómica puede no ser capaz de pasar a través del punto de escritura o depósito fibroso de un instrumento de escritura que contiene la tinta termocrómica. Por otra parte, si el grosor de la cubierta es demasiado pequeño, la cápsula se puede romper prematuramente durante el proceso de deposición de tinta. Las personas con conocimientos medios en esta materia serán capaces de equilibrar apropiadamente estas consideraciones. Típicamente, las cubiertas de cápsula termocrómica tienen un grosor de pared , por ejemplo, menor de aproximadamente 5 micrómetros, pero mayor de aproximadamente 0.5 micrómetros, por ejemplo, entre aproximadamente 0.5 micrómetros y 2 micrómetros.

Aditivos Todas las composiciones de tinta descritas en la presente pueden incluir otros aditivos. Los aditivos preferidos incluyen, por ejemplo, biocidas, modificadores de la tensión superficial, otras resinas sinérgicas, agentes tensoactivos, humectantes, agentes dispersantes y otros aditivos conocidos. Estos aditivos se pueden añadir a la composición de tinta y/o se pueden incluir en el núcleo de las cápsulas termocrómicas, si se utiliza encapsulación. Los aditivos se pueden añadir en cualquier cantidad de modo que el rendimiento global de las composiciones de tinta no sea afectado adversamente en ningún aspecto.

Las composiciones descritas de tinta termocrómica irreversible se pueden usar en una variedad de instrumentos de escritura aplicadores, tales como bolígrafos, plumas fuente y marcadores, impresoras y cartuchos de impresión, y sellos.

Los siguientes ejemplos se proveen como ilustración y de ninguna manera limitan el alcance de la invención.

Ejemplo 1 Se mezcló una parte de lactona de violeta de cristal (Aldrich Chemical, Milwaukee, Wl), cuatro partes de nonilfenol (Dover Chemical, Hammond, IN) y 5 partes de SAS-310 (Nisseki Chemical, Houston, TX), para generar una solución de color azul intenso. La solución azul se cargó en un marcador SHARPIE® (Sanford LP, Oakbrook, IL), que incluye una puntilla en comunicación de fluido con un depósito fibroso que produce marcas escritas de color azul. Las marcas se sometieron a una temperatura de entre 100°C y 150°C por un minuto y el color azul de las marcas escritas se desvaneció. El substrato, que lleva ahora las marcas incoloras, fue sometido entonces a -10 °C por 30 minutos. El color de las marcas escritas no se regeneró. De esta manera, el ejemplo anterior muestra la irreversibilidad del cambio de color en las composiciones de tinta descritas.

Ejemplo 2 Se mezcló una parte de Rojo I-6B PERGASCRIPT® (BASF, Florham Park, NJ), cuatro partes de nonilfenol (Dover Chemical, Hammond, IN), y 5 partes de SAS-310 (Nisseki Chemical, Houston, TX), para generar una solución de color rojo. La solución roja se cargó en un marcador SHARPIE® (Sanford LP, Oakbrook, IL), que incluye una puntilla en comunicación de fluido con un depósito fibroso que produce marcas escritas de color rojo. Las marcas se sometieron a una temperatura de entre 100°C y 150°C por un minuto y el color rojo de las marcas escritas se desvaneció. El substrato, que lleva ahora las marcas incoloras, fue sometido entonces a -10 °C por 30 minutos. El color de las marcas escritas no se regeneró. De esta manera, el ejemplo anterior muestra adicionalmente la irreversibilidad del cambio de color en las composiciones de tinta descritas.

Aunque la descripción anterior es una descripción detallada de muchas modalidades diferentes de composiciones de tinta termocrómica irreversible, la descripción detallada se considera únicamente ejemplar y no describe todas las modalidades posibles de una composición de tinta termocrómica irreversible de acuerdo con la descripción.

Claims (34)

REIVIN DICACION ES

1 . - Una tinta termocrómica irreversible que comprende: un vehículo y cápsulas termocrómicas dispersas en el veh ículo, las cápsulas termocrómicas comprendiendo una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil.

2. - La tinta termocrómica irreversible de la reivindicación 1 , caracterizada además porque el vehículo comprende un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

3. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada además porque el núcleo comprende, además, un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

4. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el colorante que cambia de color comprende un colorante leuco.

5. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el activador de color volátil tiene un punto de ebullición menor de aproximadamente 300 °C, menor de aproximadamente 250 °C, menor de aproximadamente 200 °C , menor de aproximadamente 180 °C, menor de aproximadamente 160 °C, menor de aproximadamente 140 °C, menor de aproximadamente 120 °C, y/o menor de aproximadamente 100 °C.

6. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el activador de color volátil tiene un punto de ebullición de entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 300 °C, entre aproximadamente 100 °C y aproximadamente 300 °C, entre aproximadamente 50 "C y aproximadamente 280 °C, entre aproximadamente 100 °C y aproximadamente 280 °C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 200 °C.

7. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el activador de color volátil tiene un valor de entalpia de vaporización menor de aproximadamente 75 kJ/mol, menor de aproximadamente 65 kJ/mol, y/o menor de aproximadamente 60 kJ/mol.

8. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el activador de color volátil comprende un compuesto fenólico volátil.

9. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la cubierta comprende un polímero.

10.- La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque comprende por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste en biocidas, modificadores de la tensión superficial, resinas sinérgicas, agentes tensoactivos, humectantes, agentes dispersantes, y mezclas de los mismos.

1 1 . - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la cubierta es frágil .

12. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el colorante que cambia de color comprende un colorante sensible al pH .

13. - La tinta termocrómica irreversible de la reivindicación 12, caracterizada además porque el activador de color volátil comprende un ácido volátil o una base volátil .

14.- La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque contiene entre aproximadamente 20% p. y aproximadamente 60% p. , entre aproximadamente 30% p. y aproximadamente 50% p. , y/o entre aproximadamente 35% p. y aproximadamente 45% p. de las cápsulas termocrómicas, basado en el peso total de la composición de tinta termocróm ica.

15.- La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el vehículo comprende un disolvente volátil.

16.- La composición de tinta termocrómica irreversible de la reivindicación 1 5, caracterizada además porque el disolvente del vehículo tiene un punto de ebullición menor de aproximadamente 300 °C, menor de aproximadamente 250 °C, entre aproximadamente 40 °C y aproximadamente 250 °C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 220 °C.

17. - La tinta termocrómica irreversible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el núcleo comprende un disolvente volátil.

18. - La composición de tinta termocrómica irreversible de la reivindicación 17, caracterizada además porque el disolvente del núcleo tiene un punto de ebullición menor de aproximadamente 300 °C, menor de aproximadamente 250 °C, entre aproximadamente 40 °C y aproximadamente 250 °C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 220 °C.

19.- Una cápsula de pigmento termocrómico irreversible que comprende una cubierta y un núcleo, el núcleo comprendiendo un activador de color volátil y un colorante que cambia de color, capaz de hacerse sustancialmente incoloro después de la evaporación del activador de color volátil.

20.- La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de la reivindicación 19, caracterizada además porque el núcleo comprende, además, un disolvente, una resina, o una mezcla de los mismos.

21 . - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-20, caracterizada además porque el colorante que cambia de color comprende un colorante leuco.

22. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-21 , caracterizada además porque el activador de color volátil tiene un punto de ebullición de entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 300 °C, entre 100 °C y aproximadamente 300 °C, entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 280 °C, entre aproximadamente 100 °C y aproximadamente 280 "C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 200 "C.

23. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-22, caracterizada además porque el activador de color volátil tiene un valor de entalpia de vaporización menor de aproximadamente 75 kJ/mol, menor de aproximadamente 65 kJ/mol, y/o menor de aproximadamente 60 kJ/mol.

24. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-23, caracterizada además porque el activador de color volátil comprende un compuesto fenólico volátil.

25. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-24, caracterizada además porque el núcleo comprende un disolvente volátil.

26.- La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de la reivindicación 25, caracterizada además porque el disolvente volátil del núcleo tiene un punto de ebullición menor de aproximadamente 300 °C, menor de aproximadamente 250 °C, entre aproximadamente 40 °C y aproximadamente 250 °C, y/o entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 220 °C.

27. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-26, caracterizada además porque la cubierta comprende un polímero.

28. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-27, caracterizada además porque comprende por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste en biocidas, modificadores de la tensión superficial, resinas sinérgicas, agentes tensoactivos, humectantes, agentes dispersantes, y mezclas de los mismos.

29.- La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-28, caracterizada además porque la cubierta es frágil.

30. - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de cualquiera de las reivindicaciones 19-29, caracterizada además porque el colorante que cambia de color comprende un colorante sensible al pH .

31 . - La cápsula de pigmento termocrómico irreversible de la reivindicación 30, caracterizada además porque el activador de color volátil comprende un ácido volátil o una base volátil.

32. - Un método de borrado de una marca escrita, que comprende: hacer una marca escrita con la tinta termocrómica de cualquiera de las reivindicaciones 1 -1 8, la marca escrita suministrando un recubrimiento que comprende una pluralidad de cápsulas termocrómicas; y aplicar un componente de dirección de fuerza a la marca escrita para romper una porción de las cápsulas termocrómicas, permitiendo así que el activador de color volátil se evapore de las cápsulas termocrómicas rotas, de tal manera que el colorante que cambia de color se hace sustancialmente incoloro.

33. - El método de la reivindicación 32, caracterizado además porque comprende aplicar una fuente de calor a la marca escrita.

34.- Un instrumento de escritura que comprende la composición de tinta termocrómica irreversible que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 -18.