DE2925773A1 - Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuer - Google Patents

Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuer

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DE2925773A1
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Ishwar Ramchand Mansukhani
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M&T Chemicals Inc
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    • G01D15/16Recording elements transferring recording material, e.g. ink, to the recording surface
    • G01D15/18Nozzles emitting recording material

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 -
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BESCHREIBUNG:
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.
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.
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
-1 2
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.
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-
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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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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
Beispiel
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
Beispiel 2
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
Beispiel 3
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
Beispiel 4
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)

292577 PATENTANSPRÜCHE:
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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(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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DE19792925773 1978-06-26 1979-06-26 Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuer Ceased DE2925773A1 (de)

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