DE2925773A1 - Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuer - Google Patents
Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuerInfo
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Description
PATENTANWALT DR. RICHARD KNEiSSL' Wictenmcye-str. 45
D-8000 IWÜMCMEN
Tel. O89/23 GI 25
Mt 20
M & T Chemicals Inc. Stamford, Ct./V.St.A.
"Verfahren zur Informationsaufzeichnung und unsichtbare Tinte hierfür"
Priorität: 26.6.78 -
909881/0882
Die Erfindung bezieht sich auf Tinten, welche in Ultraviolettlicht
fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. Sie betrifft
insbesondere Tinten, die in gewöhnlichem Licht farblos und in Ultraviolettlicht ausgeprägt fluoreszierend sind,
wodurch sich diese Tinten besonders als Mittel zur Markierung verschiedener Materialien eignen, wobei diese Markierung
normalerweise unsichtbar, bei Einwirkung von Ultraviolettlicht jedoch ohne weiteres erkennbar ist, und diese Tinten
lassen sich bei Druckmaschinen verwenden, die nach dem Prinzip des sog. Tintenstrahldrucks arbeiten. Der Tintenstrahldruck
stellt eine neue Entwicklung auf dem Gebiete der Anwendung identifizierender und dekorativer Aufdrucke auf
einer Unterlage dar. Ganz allgemein wird hierbei eine flüssige Tinte unter Druck durch eine sehr kleine Öffnung in einem
Mundstück gepreßt, das einen piezoelektrischen Kristall enthält, welcher unter hoher Frequenz (50 bis 100 000 Schwingen
pro Sekunde) vibriert, wodurch die durch das Mundstück gehende Tinte in winzige Tröpfchen zerteilt wird, deren
Anzahl den Kristallvibrationen gleich ist. Die winzigen Tröpfchen werden dann durch eine Aufladezone geführt, in
der die einzelnen Tröpfchen in Abhängigkeit von einem Videosignal elektrisch geladen werden, wobei die Amplitude der
Ladung von der Amplitude des Videosignals abhängig ist. Sodann durchlaufen die Tröpfchen ein elektrisches Feld mit
fixierter Intensität, wodurch es zu einer verschiedenen Ablenkung der einzelnen Tröpfchen in Abhängigkeit von der Intensität
ihrer Laduny kOiumt, und im Anschluß daran läßt man die abgelenkten Tröpfchen auf die jeweilige Unterlage auftreffen,
die man mit einem Dekorations- oder Informationsdruck versehen möchte. Vorrichtungen zur Durchführung derartiger
Tintenstrahldruckverfahren gehen aus den US-PSen 3 465 350 und 3 465 351 hervor. Die hieraus bekannten Vorrichtungen
und Verfahren eignen sich auch zum Einsatz der
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_ 1 2925??3
erfindungsgemäßen Tinte.
Eine für ein Tintenstrahldrucksystem geeignete Tinte muß
beim Betrieb der jeweiligen Druckmaschine eine konsistente Tröpfchenaufbrechlänge, Tröpfchengeschwindigkeit und Tröpfchenladung
ergeben.
Unter Einsatz der aus den üS-PSen 3 465 350 und 3 465 351 bekannten Tintenstrahldruckmaschine erhält man unter Verwendung
von Tinten mit einer Viskosität von 25 cP je nach Art der verwendeten Düse zufriedenstellende Ergebnisse. Günstiger
sind jedoch hierbei Tinten mit niedrigeren Viskositäten. Ganz allgemein sind Tinten mit einem Widerstand von
bis zu.10 000 0hm · cm geeignet.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Informationsaufzeichnung,
das darin besteht, daß man einen feinen Strahl aus einer gefärbten wäßrigen Flüssigkeit bildet, den
hierdurch erzeugten Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium richtet, die Dichte des aufgebrachten
Strahls mittels eines elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit der aufzuzeichnenden Information moduliert und diese
Information hierdurch aufzeichnet, die auf diese Weise aufgezeichnete Information dann unter einem Druck von etwa
0,07 bis 1,05 bar (1 bis 15 pounds per square inch) über eine Zeitdauer von 1 bis 9 5 min mit Wasserdampf behandelt
und die hierdurch aufgezeichnete Information anschließend zur Sichtbarmachung Ultraviolettlicht aussetzt.
Die erfindungsgemäßen Tinten enthalten drei Grundkomponenten.
Bei der ersten Komponente handelt es sich um eine fluoreszierende Verbindung, die die gedruckten Anzeigen nach
Anregung mit Ultraviolettstrahlung sichtbar macht. Die zweite wesentliche Komponente ist das Lösungsmittel, welches
für eine entsprechende Fließfähigkeit der Tinte sorgt und das Harz sowie den Farbstoff in Lösung oder Suspension
hält. Die dritte Komponente stellt ein Harz oder ein Bin-
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demittel dar, das. nach dem Drucken auf der Trägeroberfläche verbleibt und dazu dient, um den Farbstoff oder das Pigment
an der jeweiligen Stellung auf der Trägeroberfläche zu halten oder zu binden. Zusätzlich zu diesen drei Bestandteilen,
die in praktisch allen flüssigen Drucktinten vorhanden sind, können auch noch verschiedene andere Bestandteile
verwendet werden, wie Trocknungsmittel, Dispergiermittel,
Netzmittel, Weichmacher oder Verdünnungsmittel.
Netzmittel, Weichmacher oder Verdünnungsmittel.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf Tinten, die nach Anregung durch Ultraviolettstrahlung fluoreszieren und ihr
Licht unter sehr kurzen Lumineszenzzeiten emittieren. Hierbei handelt es sich um organische Tinten, die gleichzeitig
den Vorteil haben, daß sie im Gegensatz zu vielen bekannten Tinten auf Basis abschleifender anorganischer Pigmente bei
ihrer Anwendung keine Scheuerwirkung ergeben.
Licht unter sehr kurzen Lumineszenzzeiten emittieren. Hierbei handelt es sich um organische Tinten, die gleichzeitig
den Vorteil haben, daß sie im Gegensatz zu vielen bekannten Tinten auf Basis abschleifender anorganischer Pigmente bei
ihrer Anwendung keine Scheuerwirkung ergeben.
Tinten, deren Farbstoffe über eine ausreichend kurze Lumineszenzdauer
verfügen, lassen sich bei Kippschaltervorrichtungen verwenden, wobei Verbindungen mit einer Lumineszenzdauer
von über 1/9OO sek geeignet sind. Die Lumineszenzdauer ent-
—9
sprechender Proben liegt in der Größenordnung von 10 bis
sprechender Proben liegt in der Größenordnung von 10 bis
-1 2
10 sek. Sie kann bis zu Stunden oder mehr betragen. Aus
10 sek. Sie kann bis zu Stunden oder mehr betragen. Aus
ästhetischen und praktischen Gründen sind Tinten wünschenswert, die im Bereich von 500 bis 700 nm ausreichend fluoreszieren.
Ein besonders bevorzugter fluoreszierender Farbstoff ist
3-Phenyl-7-(1,2-2H-naphthotriazolyl)cumarin.
3-Phenyl-7-(1,2-2H-naphthotriazolyl)cumarin.
Die erf-indungsgemäßen Strahldrucktinten enthalten keine
sichtbaren Farbstoffe. Sie enthalten Harze bzw. Polymere
in einer Konzentration von 1 bis 80 % allein oder in Form
entsprechender Gemische, und zwar gelöst in entsprechenden
Lösungsmitteln. Zu hierzu geeigneten Lösungsmitteln gehören aliphatische Alkohole sowie andere Lösungsmittel, wie Keto-
sichtbaren Farbstoffe. Sie enthalten Harze bzw. Polymere
in einer Konzentration von 1 bis 80 % allein oder in Form
entsprechender Gemische, und zwar gelöst in entsprechenden
Lösungsmitteln. Zu hierzu geeigneten Lösungsmitteln gehören aliphatische Alkohole sowie andere Lösungsmittel, wie Keto-
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ne, Aldehyde, Ether, Ester, Glykole, Glykolether, Kohlenwasserstoffe
oder Lactone. Beispiele für geeignete einwertige aliphatische Alkohole sind Methylalkohol, E.thylalkohol,
n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.-Butylalkohol,
tert.-Butylalkohol, Isobutylalkohol, n-Araylalkohol",
Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder Gemische hieraus. Einwertige aliphatische
Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen werden besonders bevorzugt.
Andere Lösungsmittel für die vorliegenden Tinten sind Ketone, Aldehyde, Ether, Ester, Kohlenwasserstoffe, Glykol, Glykolether
oder Lactone.
Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan, Decan, Cyclopentan, Cyclohexan,
Benzol, Toluol, Xylol oder Ethylbenzol, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Ethylendichlorid, Trichlorethylen,
Tetrachlorethan oder Dichlorbenzol, Etherlösungsmittel, wie Butylether, Ethylenglykoldiethylether,
Ethylengl^kolmonoethylether oder Ethylenglykolmonobutylether, Ketonlösungsmittel, wie Aceton, Methylethylketon,
Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamylketon oder
Cyclohexanon, Esterlösungsmittel, wie Ethylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat, Ethylenglykolmonoethyletheracetat
oder Methylpropionat, sowie andere
alkoholische Lösungsmittel, wie Diacetonalkohol.
Die erfindungsgemäßen Tinten enthalten ferner wenigstens
ein Harz. Die Harzkomponente einer Strahldrucktinte, die sich zum Bedrucken beschichteter oder blanker Metallflächen
eignet, muß eine Reihe von Bedingungen erfüllen. Besonders wichtig ist dabei, daß das Harz auf der beschichteten oder
blanken Metalloberfläche haftet, auf die die Tinte aufgedruckt wird, und daß diese starke Haftung unter den verschiedensten
Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen bei-
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behalten bleibt. Beim Auftrag der Tinte auf die jeweilige Metallfläche muß diese sozusagen feucht sein und sogar in
Gegenwart einer gewissen Feuchtigkeitsmenge auf einer beschichteten oder blanken Metalloberfläche haften sowie ferner
ein hohes Ausmaß an Feuchtigkeitsbeständxgkeit aufweisen, so daß nicht nur die Haftung auf dem Metall aufrechterhalten
bleibt, sondern der Farbstoff auch gegenüber dem Einfluß von Wasserdampf geschützt bleibt, unter dem der
Farbstoff ggf. in die umgebenden Flächen ausgeschwitzt wird.
Die Harzkomponente muß ferner in der Lösungsmittelkombination äußerst rasch löslich sein und hierbei eine derart stabile
niederviskose Lösung bilden, daß sich wirksame Mengen hiervon im Lösungsmittel auflösen lassen, ohne daß sich hier
durch die Viskosität der Zusammensetzung übermäßig erhöht.
Als Harzkomponente eignen sich synthetische, halbsynthetische und natürliche Harze, und somit sowohl Polymerisationsprodukte
als auch Polykondensations- und Polyadditionsprodukte. Im Prinzip lassen sich alle Harze verwenden, wie sie
bei der Herstellung von Drucktinten und Farben üblich sind, und solche Harze werden beispielsweise in den Lackrohmaterialtabellen
von Karstne (4. Auflage, Hannover, 1967) sowie in dem Buch von Wagner und Sarx über Lackharze (4. Auflage,
München 19 59) beschrieben.
Erfindungsgemäß verwendbare Harze sind beispielsweise folgende
Materialien: Kolophonium und Kolophoniumderxvate, hydriertes Kolophonium, dimer.es oder polymeres Kolophonium,
in Form von Calcium- oder Zinksalzen, mit einwertigen oder mehrwertigen Alkoholen verestertes Kolophonium, mit verharzenden
Mitteln, wie Acrylsäure und Butandiol oder Maleinsäure und Pentaerythrit modifiziertes Kolophoniumharz, die
löslichen Phenolharze, die mit Kolophonium modifiziert sind, sowie Harze auf Basis von Acrylverbindungen, Maleinsäure-
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- yf -
harze, ölfreie Alkydharze, styrolierte Alkydharze, mit Vinyl
toluol modifizierte Alkydharze, Alkydharze mit synthetischen Fettsäuren, Leinsamenölalkydharze, Ricininalkydharze,
Ricinusölalkydharze, Sojabohnenölalkydharze, Kokosnußölalkydharze,
Tallöl- sowie Fischölalkydharze, acrylierte Alkydharze sowie öle und Ölfirnisse. Ferner eignen sich auch Terpenharze,
Polyvinylharze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Kopolymere und Pfropfpolymere mit
verschiedenen Vinylmonomeren, Polyacrylharze, Acrylatharze,
Polystyrole, Polyisobutylene, Polyester auf Basis von Phthalsäure, Maleinsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure/ Naphthalinformaldehydharze,
Furanharze, Ketonharze, Aldehydharze, Polyurethane (insbesondere Urethanprimärprodukte, die lediglich
bei erhöhter Temperatur härten), Epoxidharze (insbesondere Gemische aus Harzen und Härtern, die lediglich
bei erhöhter Temperatur härten) sowie Vorkondensate hiervon. Weiter eignen sich auch Primärprodukte ungesättigter Polyesterharze,
Dxalkylphthalatpräpolymere, Polyolefine, wie Polyethylenwachs oder Polypropylenwachs, Inden- und Cumaronindenharze,
Carbamid- und Sulfonamidharze, Polyamid- und Polyesterharze,
Siliconharze, Kautschuke und Kautschukderivate, wie cyclische Kautschuke oder Chlorkautschuke, in erster
Linie jedoch Cellulosederivate, wie Celluloseester (Nitrocellulose oder Celluloseacetat) und insbesondere Celluloseether,
wie Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Propionitrilcellulose, Ethylcellulose oder
Benzylcellulose. Es können auch die entsprechenden Derivate anderer Polysaccharide verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.
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to
Gev.-Teile
Polyvinylbutyralharz (erhältlich als Butvar B-98 von Monsanto Chemical Corporation,
St. Louis, Mo.) Methylcellosolve
Methanol 3-Phenyl-7-(1,2-2H-naphthotriazolyl)cumarin
MgCl2
2,00
50,00
152,40 0,10
O,60
Polyvinylbutyralharz (erhältlich als Butvar B-98 von Monsanto Chemical Corporation,
St. Louis, Mo.) Nichtoxydierender Polyester mit einer Viskosität von S-X auf der
Gardner-Holdt-Skala und einem Schmelzpunkt von 75-85°C, erhältlich
als Arochem 650 von Ashland Chemical Company, Columbus, Ohio.
Methylcellosolve Methanol MgCl2 Unitex OB als Glanzmacher
2,00
10,00
60,00 76,90 1,00 0,10
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41
Gew.-Teile
Nichtoxydierender Polyester mit 33,00
einer Viskosität von S-X auf der Gardner-Holdt-Skala und einem ·
Schmelzpunkt von 75-850C, erhältlich
als Arochem 650 von Ashland Chemical Company, Columbus, Ohio
Methylethylketon 33,00
Methanol 31,90
Fluoreszierender Farbstoff Aclrate 8678 0,51 MgCl2 0,10
Pentalyn 255 125,00
Methanol 191,00
Methylethylketon ; 125,00
Methylcellosolve 55,00
Fluoreszierender Farbstoff Aclrate 8678 1,00
MgCl2 ' 1,50
Unter Verwendung der obigen Tinten druckt man durch Tintenstrahldrucktechnik
auf die Enden von Aluminiumdosen sowie auf zinnfreie Stahlblechdosen entsprechende Markierungen. Die aufgedruckten
Markierungen werden dann sehr rasch getrocknet, wodurch entsprechende Abbilder mit hervorragender Haftfestigkeit
auf den Trägern, hoher Abriebfestigkeit und ausgezeichneter Wasserdampfbeständigkeit entstehen. Die erhaltenen
Abbilder schwitzen bei einer entsprechenden Pasteurisierungsbehandlung mit Wasserdampf nicht aus.
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Claims (6)
1. Verfahren zur Informationsaufzeichnung, dadurch gekennzeichnet,
daß man aus einer farblosen wäßrigen Flüssigkeit, die wenigstens einen Farbstoff enthält, der in
normalem Licht unsichtbar ist, einen feinen Strahl bildet, den hierdurch'erzeugten Strahl aus farbloser Flüssigkeit
auf ein Aufzeichnungsmedium richtet, die Dichte des aufgebrachten Strahls mittels eines elektrischen
Feldes in Übereinstimmung mit der aufzuzeichnenden Information
moduliert und diese Information hierdurch aufzeichnet und die auf diese Weise aufgezeichnete Information
dann mit Wasserdampf behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Farbstoff 3-Phenyl-7-(1,2-2H-naphthotriazolyl)-cumarin
verwendet.
3. Verfahren zur Informationsaufzeichnung, dadurch gekennzeichnet,
daß man aus einer Flüssigkeit einen feinen Strahl bildet, den hierdurch erzeugten Strahl aus farblo
ser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium richtet, die
Dichte des aufgebrachten Strahls mittels eines elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit der aufzuzeichnenden
Information moduliert und diese Information hierdurch aufzeichnet, die auf diese Weise aufgezeichnete
Information dann unter einem Druck von etwa 0,07 bis 1,05 bar (1 bis 15 pounds per square inch) über eine
Zeitdauer von 1 bis 95 min mit Wasserdampf behandelt und die hierdurch aufgezeichnete Information anschliessend
zur Sichtbarmachung Ultraviolettlicht aussetzt.
4. Unsichtbare farblose Tinte, die sich für Strahldruckverfahren eignet, dadurch gekennzeichnet, daß sie praktisch
aus einer Lösung folgender Bestandteile besteht:
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£ 2325773
(a) einem Harz oder Harzgemisch in einer Menge von unter etwa 80 Gew.-%,
(b) einem unsichtbaren farblosen Farbstoff, der in ültraviolettlicht fluoresziert, in einer
Menge von unter etwa 10 Gew.-% und
(c) einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zur Bildung der jeweils gewünschten Viskosität.
5. Tinte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 1 bis 80 Gew.-% Harz oder Harzgemisch enthält und
eine Viskosität von 1,50 cP bis 25,0 cP bei 25°C hat.
6. Tinte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa
1 bis 50 Gew.-% Harz oder Harzgemisch enthält und eine Viskosität von 1,75 bis 5,0 cP bei 25°C hat.
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