CH645304A5

CH645304A5 - Verfahren zur informationsaufzeichnung und unsichtbare tinte hierfuer.

Info

Publication number: CH645304A5
Application number: CH596279A
Authority: CH
Inventors: Ishwar Ramchand Mansukhani
Original assignee: American Can Co
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1984-09-28
Also published as: SE7905492L; GB2025448A; JPS555896A; FR2429621B3; NL7904934A; PL216590A1; GB2025448B; AU4831379A; NO792075L; FR2429621A1; SE441079B; AU532646B2; DE2925773A1; ES481760A1; DK266979A; BE877095A; IT1121145B; US4243694A; IL57472A0; CA1140742A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Informationsaufzeichnung unter Verwendung von Tinten, welche in Ultraviolettlicht fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. Solche Tinten sind in gewöhnlichem Licht farblos und in Ultraviolettlicht ausgeprägt fluoreszierend, wodurch sie sich besonders als Mittel zur Markierung eignen, die 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, dass einen piezoelektrischen Kristall enthält, welcher unter hoher Frequenz (50-100000 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 Ladung kommt, 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 Tinten-strahldruckverfahren gehen aus den US-PS Nrn. 3465350 und 3465351 hervor. Die hieraus bekannten Vorrichtungen eignen sich auch zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Eine für ein Tintenstrahldrucksystem geeignete Tinte sollte beim Betrieb der jeweiligen Druckmaschine eine konsistente Tröpfchenaufbrechlänge, Tröpfchengeschwindigkeit und Tröpfchenladung ergeben.

Unter Einsatz der aus den US-PS Nrn. 3465350 und 3465351 bekannten Tintenstrahldruckmaschine erhält man z.B. unter Verwendung von Tinten mit einer Viskosität von 25 • 10-3 Pa • s bei 25°C 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 10000 fi • cm geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Informationsaufzeichnung, wie in Anspruch I definiert. Hierbei bildet man einen feinen Strahl aus einer wässerigen Flüssigkeit, welche bei normalem Licht farblos ist, richtet den hierdurch erzeugten Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium, moduliert die Dichte des aufgebrachten Strahls mittels eines elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit der aufzuzeichnenden Information und zeichnet diese Information hierdurch auf. Die auf diese Weise aufgezeichnete Information würde dann z.B. unter einem Druck von etwa 0,07 bis 1,05 bar (1 bis 15 lb./in.2 über eine Zeitdauer von 1 bis 95 min mit Wasserdampf behandelt und die hierdurch aufgezeichnete Information kann anschliessend zur Sichtbarmachung Ultraviolettlicht ausgesetzt werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient eine Tinte, die in Anspruch 4 definiert ist.

Die erfindungsgemässen Tinten enthalten drei Grundkomponenten. Bei der einen Komponente handelt es sich um eine Fluoreszierende Verbindung, die die gedruckten Anzeigen nach Anregung mit Ultraviolettstrahlung sichtbar macht. Die zweite Komponente stellt ein Harz oder ein Bindemittel dar, das nach dem Drucken auf der Trägeroberfläche verbleibt und dazu dient, den Farbstoff oder das Pigment an der jeweiligen Stellung auf der Trägeroberfläche zu halten oder zu binden. Die dritte Komponente ist das Lösungsmittel, welches für eine entsprechende Fliessfähigkeit der Tinte sorgt und das Harz sowie den Farbstoff in Lösung oder Suspension hält. 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.

Diese Tinten haben den Vorteil, dass sie nach Anregung durch Ultraviolettstrahlung fluoreszieren und ihr Lieht 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 Vsioo s geeignet sind. Die Lumineszenzdauer entsprechender Proben liegt im allgemeinen in der Grössenordnung von IO-9 bis 10-12 s. 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 erfindungsgemässen Tinten enthalten keine bei normalem Licht 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 Ketone, Aldehyde, Ether, Ester, Glykole, Glykolether, Kohlenwasserstoffe oder Lactone. Beispiele für geeignete einwertige aliphatische Alkohole sind Methylalkohol,

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Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.-Butylalkohol, tert.-Butylalkohol, Isobutylalkohol, n-Amylalko-hol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder Gemische hieraus. Einwertige aliphatische Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen werden besonders bevorzugt. s

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, Ben- io zol, Toluol, Xylol oder Ethylbenzol, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Ethylendichlorid, Trichlorethylen, Te-trachlorethan oder Dichlorbenzol, Etherlösungsmittel, wie Butyl-ether, Ethylenglykoldiethylether, Ethylenglykolmonoethylether oder Ethylenglykolmonobutylether, Ketonlösungsmittel, wie Aceton, 15 Methylethylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamylketon oder Cyclohexanon, Esterlösungsmittel, wie Ethylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenyl-acetat, 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, sollte 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 beibehalten bleibt. Beim Auftrag der Tinte auf die jeweilige Metallfläche sollte diese sozusagen feucht sein und sogar in Gegenwart einer gewissen Feuchtigkeitsmenge auf einer beschichteten oder blanken Metalloberfläche haften sowie ferner ein hohes Ausmass an Feuchtigkeitsbeständigkeit 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 sollte 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 hierdurch 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. Aufl., Hannover, 1967) sowie in dem Buch von Wagner und Sarx über Lackharze (4. Aufl., München, 1959) beschrieben.

Erfindungsgemäss verwendbare Harze sind beispielsweise folgende Materialien: Kolophonium und Kolophoniumderivate, hydriertes Kolophonium, dimeres 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 Acrylver-bindungen, Maleinsäureharze, ölfreie Alkydharze, styrolierte Alkyd-harze, mit Vinyltoluol modifizierte Alkydharze, Alkydharze mit synthetischen Fettsäuren, Leinsamenölalkydharze, Ricininalkyldharze, Ricinusölalkydharze, Sojabohnenölalkydharze, Kokosnussölalkyd-harze, Tallöl- sowie Fischölalkydharze, acrylierte Alkydharze sowie Öle und Ölfirnisse. Ferner eignen sich auch Terpenharze, Polyvinyl-harze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Kopolymere und Pfropfpolymere mit verschiedenen Vinylmonomeren, Polyacrylhar-ze, 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 Teme-pratur härten) sowie Vorkondensate hiervon. Weiter eignen sich auch Primärprodukte ungesättigter Polyesterharze, Dialkyl-phthalatpräpolymere, 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 Cellu-loseester (Nitrocellulose oder Celluloseacetat) und insbesondere Cel-luloseether, wie Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxy-propylcellulose, Propionitrilcellulose, Ethylcellulose oder Benzyl-cellulose. Es können auch die entsprechenden Derivate anderer Polysaccharide verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.

„„ Beispiel 1:

20 Gew.-Teile

Polyvinylbutyralharz 2,00 (erhältlich als Butvar B-98 von Monsanto Chemical Corporation,

St. Louis, Mo.)

Methylcellosolve 50,00

Methanol 152,40

3-Phenyl-7-(l ,2-2H- 0,10 naphthotriazolyl)cumarin

3o MgCl2 0,60

Beispiel 2:

Gew.-Teile

Polyvinylbutyralharz 2,00 (erhältlich als Butvar B-98 35 von Monsanto Chemical Corporation,

St. Louis, Mo.)

Nichtoxydierender Polyester mit 10,00 einer Viskosität von S-X auf der Gardner-Holdt-Skala und einem 40 Schmelzpunkt = Fp. 75-85° C,

erhältlich als Arochem 650 von Ashland Chemical Company, Columbus, Ohio

Methylcellosolve 60,00

Methanol 76,90

45 MgCl2 1,00

Unitex OB als Glanzmacher 0,10

BeiSpid3: Gew.-Teile so Nichtoxydierender Polyester mit 33,00 einer Viskosität von S-X auf der Gardner-Holdt-Skala und einem Schmelzpunkt = Fp. 75-85°C,

erhältlich als Arochem 650 von 55 Ashland Chemical Company, Columbus, Ohio

Methylethylketon 33,00

Methanol 31,90

Fluoreszierender Farbstoff Aclrate 8678 0,51

MgCl2 0,10

60

Beispiel 4:

Gew.-Teile

Pentalyn 255 125,00

Methanol 191,00

6? Methylethylketon 125,00

Methylcellosolve 55,00

Fluoreszierender Farbstoff Aclrate 8678 1,00

MgCI, 1,50

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Unter Verwendung der obigen Tinten druckt man durch Tinten-strahldrucktechnik 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 s den Trägern, hoher Abriebfestigkeit und ausgezeichneter Wasserdampfbeständigkeit entstehen. Die erhaltenen Abbilder schwitzen bei einer entsprechenden Pasteurisierungsbehandlung mit Wasserdampf nicht aus.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Informationsaufzeichnung, dadurch gekennzeichnet, dass man aus einer farblosen wässerigen Flüssigkeit, die wenigstens einen Farbstoff enthält, der in normalem Licht unsichtbar ist, einen freien Strahl bildet, den hierdurch erzeugten Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls mittels eines elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit der aufzuzeichnenden Information moduliert, wodurch diese Information aufgezeichnet wird, und auf die aufgezeichnete Information Wasserdampf zur Einwirkung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Farbstoff 3-Phenyl-7-(l,2-2H-naphthotriazolyl)cumarin verwendet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, daduch gekennzeichnet, dass man den Wasserdampf unter einem Druck von 0,07 bis 1,05 bar über eine Zeitdauer von 1 bis 95 min mit Wasserdampf behandelt und die hierdurch aufgezeichnete Information anschliessend zur Sichtbarmachung Ultraviolettlicht aussetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der farblosen wässerigen Flüssigkeit einen Farbstoff verwendet, der im Bereich von 500 bis 700 nm fluoresziert.
5. Unsichtbare farblose Tinte zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer farblosen, wässerigen Flüssigkeit besteht, welche ein Harz oder Harzgemisch in einer Menge von 1 bis 80 Gew.-%, einen bei normalem Licht unsichtbaren farblosen Farbstoff, der in Ultraviolettlicht fluoresziert, in einer Menge von unter 10 Gew.-%, und ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch in der zur Erzielung der Viskosität erforderlichen Menge enthält.
6. Tinte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff im Bereich von 500 bis 700 nm fluoresziert.
7. Tinte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff 3-Phenyl-7-(l,2-2H-naphthotriazolyl)cumarin ist.
8. Tinte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 50 Gew.-% Harz oder Harzgemisch enthält und eine Viskosität von 1,75 bis 5,0 • 10~3 Pa • s bei 25°C hat.