DE2936920A1

DE2936920A1 - Truebe druckfarben

Info

Publication number: DE2936920A1
Application number: DE19792936920
Authority: DE
Inventors: Ishwar R Mansukhani
Original assignee: Whittaker Corp
Current assignee: Primerica Inc
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1980-03-27
Also published as: JPS5854675B2; DE2936920C2; AU5007879A; GB2030075B; SE7907550L; CA1127228A; FR2436018A1; FR2436018B1; IT1120570B; JPS5546980A; GB2030075A; SE447555B; US4207577A; IT7950234A0; AU518912B2

Description

Whittaker Corporation, Los Angeles, Kalifornien, V. St. A.

Trübe Druckfarben

Die Erfindung betrifft Druckflüssigkeiten, die an Licht trüb sind, und insbesondere Druckflüssigkeiten, die an gewöhnlichem Licht trüb sind, so daß sie sich insbesondere als Mittel zur Markierung verschiedener Materialien eignen.

Der Jetdruck ist ein kürzlich entwickeltes Verfahren zur Aufbringung identifizierender oder dekorativer Merkmale auf ein Substrat. Dabei wird eine flüssige Druckfarbe unter Druck durch eine sehr kleine Öffnung in einem Block, der einen mit hoher Frequenz (50 - 100 000 Vibrationen/s) vibrierenden piezoelektrischen Kristall enthält, gepreßt, wobei die durch die öffnung strömende Flüssigkeit in winzige Tröpfchen, deren Zahl den Vibrationen des Kristalls entspricht, zerteilt wird. Die winzigen Tröpfchen werden durch ein Aufladegebitt geführt, wo sie eine einem Videosignal entsprechende Ladung aufnehmen, wobei die Amplitude der Ladung von der Amplitude des Videosignals abhängt. Die Tröpfchen fliegen dann durch ein elektrisches Feld bestimmter Intensität, durch das die einzelnen Tröpfchen je nach der Intensität ihrer Ladung verschieden abgelenkt werden, wonach man die abr gelenkten Tröpfchen auf das Substrat, das die dekorative oder informatorische Markierung aufnehmen soll, aufprallen läßt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Jetdruckverfahrens ist im Detail in den US-PSen 3 465 350 und 3 465 351 beschrieben, und die Druckfarbe gemäß der Erfindung ist für eine Verwendung in einer solchen Druckvorrichtung und in einem solchen Druckverfahren bestimmt.

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ORIGINAL INSPECTED

Um in einem Jetdrucksystem zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern, muß eine Druckfarbe eine konsistente Zerteilungslänge, Tropfengeschwindigkeit und Tropfenaufladung bei bestimmten Betriebsbedingungen haben.

Es wurde festgestellt, daß in einer Jetdruckvorrichtung, wie sie in den erwähnten US-PSen 3 465 350 und 3 465 351 beschrieben ist, Druckfarben mit einer Viskosität von 25 χ 1Ο~^ Pa-s (25 cps.) zufriedenstellend sind, was aber noch von der Art der verwendeten Düse abhängt. Druckfarben mit niedrigeren Viskositäten sind jedoch besser geeignet. Der spezifische Widerstand der Druckfarbe kann bis zu 10 000 0hm cm betragen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen, bei dem ein feiner Flüssigkeitsstrahl gebildet, der Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert wird, wodurch die Information aufgezeichnet wird, und auf die aufgezeichnete Information Feuchtigkeit aufgebracht wird, so daß die aufgezeichnete Information eingetrübt wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen, wobei ein feiner Flüssigkeitsstrahl gebildet wird, der Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert wird, wodurch die Information aufgezeichnet wird, und danach die Temperatur in der Umgebung der aufgezeichneten Information auf den Taupunkt gesenkt wird, wodurch die Aufzeichnung eingetrübt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Druckfarben gemäß der Erfindung enthalten drei wesentliche Komponenten. Die erste ist ein färbendes Mittel, durch das die gedruckten Zeichen sichtbar werden. Die zweite Hauptkomponente ist das Lösungsmittel, durch das die Druckfarbe ihre Fließfähigkeit erhält, und das ein Harz und ein färbendes Mittel gelöst oder suspendiert enthält. Die dritte Komponente ist ein Harz oder Bindemittel, das nach dem Drucken auf der Oberfläche des Substrats bleibt und der Haftung und Bindung des Farbstoffs oder Pigments an ihrer Stelle auf der Oberfläche des Substrats dient. Außer diesen drei Komponenten, die in fast allen flüssigen Druckfarben enthalten sind, können noch andere Bestandteile, einschließlich Trocknungs-, Dispergier- und Netzmitteln, Weichmachern, Verdünnungsmitteln und dergl., anwesend sein.

Die Erfindung betrifft also Druckfarben, die trüb sind. Diese Druckfarben sind organische Materialien, was insofern von Vorteil ist, als sie die Schleifmittel- oder Verschleißwirkung vieler Druckfarben auf der Grundlage anorganischer Pigmente nicht besitzen.

Die Druckfarben gemäß der Erfindung enthalten Harz/ Polymere in einer Konzentration von 1 bis 8o# allein oder in Gemischen in Lösungsmitteln gelöst. Die Lösungsmittel sind aliphatische Alkohole und andere Lösungsmittel, wie Ketone, Aldehyde, Äther, Ester, Glykole, Glykoläther, Kohlenwasserstoffe und Lactone. Gut geeignete aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol usw.

Ein notwendiges Harz ist wenigstens ein Cellulosederivat, wie ein Celluloseester (Nitrocellulose, Celluloseacetat und dergl.), und insbesondere ein Celluloseäther, beispielsweise Methy!cellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropyl-

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cellulose, Propionitrilcellulose, Äthylcellulose und Benzylcellulose. Auch die entsprechenden Derivate anderer Polysaccharide können verwendet werden.

Geeignete färbende Mittel sind Direktfarbstoffe (substantive Farbstoffe), saure Farbstoffe, basische Farbstoffe und verschiedene öllösliche Farbstoffe. Die Wahl des Farbstoffs kann von dem verwendeten Verdünnungsmittel und der Art des Bindemittels abhängig gemacht werden.

Bevorzugte färbende Materialien sind basische Farbstoffgrundlagen.

Die Druckfarben können eine Viskosität von 1,5x 10 bis 25 χ K)"-⁵ Pa-S (1.5 cps. to 25 cps.) bei 25⁰C, vorzugsweise 1,8 χ ΙΟ"-⁵ bis 7,5 χ 10'-⁵ Pa«s (1.8 cps. to 7-5 cps.), haben.

Der spezifische Widerstand der Druckfarbe kann bis zu 10 000 0hm cm betragen und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1500 bis 4000 0hm cm.

Die Druckfarben gemäß der Erfindung haften an praktisch allen Substraten.

Auch die Harzkomponente einer Jetdruckfarbe zum Bedrucken eines mit einem überzug versehenen Metalls oder eines ursprünglichen Metalls muß einer Anzahl von Anforderungen genügen. Von besonderer Bedeutung ist ihr Vermögen, auf der Metalloberfläche oder dem Überzug auf dem Metall, auf die die Druckfarbe aufgedruckt werden soll, zu haften und dieses Haftvermögen unter in großen Bereichen variierenden Bedingungen der Feuchtigkeit und Temperatur beizubehalten. Wenn die Druckfarbe auf die Metalloberfläche aufgebracht wird, muß

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sie "naß" sein oder auch in Anwesenheit von etwas Feuchtigkeit an einer Metalloberfläche oder einem Überzug auf einem Metall haften und muß einen hohen Grad von Feuchtigkeitsfestigkeit besitzen, nicht nur um an dem Metall haften zu bleiben, sondern auch um den Farbstoff, der wasserempfindlich sein kann, gegen die Einflüsse von Feuchtigkeit, die ihn zum Ausbluten in die umgebenden Gebiete bringen können, zu schützen.

Die Harzkomponente muß außerdem sehr gut löslich in der Lösungsmittelkombination sein, damit eine stabile Lösung von geringer Viskosität erhalten wird. D.h. es müssen wirksame Mengen an dem Harz in dem Lösungsmittel in Lösung gehen, ohne daß die Viskosität der Masse unerwünscht hoch wird.

Geeignet sind synthetische, halbsynthetische Natur-Harze, was bedeutet, daß sowohl Polymerisations- als auch Polykondeneations- und Polyadditionsprodukte geeignet sind. Im Prinzip können alle Harze, die üblicherweise in der Druckfarben- und Anstrichfarbenindustrie verwendet werden, wie sie beispielsweise aus den Lackrohmaterial-Tabellen von Karsten (4. Auflage, Hannover I967) und Wagner und Sarx' Arbeit über Harzlacke (4. Auflage, München 1959) bekannt sind, verwendet werden.

Beispiele für geeignete Harze sind: Kolophonium und Derivate davon, hydriertes Kolophonium, di- oder polymerisiertes Kolophonium, wie als Calcium- oder Zinksalz, mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen verestertes Kolophonium; mit Verharzungsmitteln, wie Acrylsäure und Butandiol oder Maleinsäure und Pentaerythrit modifiziertes Kolophonium; die löslichen, mit Kolophonium modifizierten Phenolharze und Harze auf der Grundlage von Acrylverbindungen, Maleinatharze,

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ölfreie Alkydharze, styrolierte Alkydharze, vinyltoluolr/iodifizierte Alkydharze, Alkydharze mit synthetischen Fettsäuren, Leinsainenolalkydharze, Rizinusölalkydharze, Sojaölalkydharze, Kokosnußölalkydharze, Tallöl- und Fischölalkydharze, acrylierte Alkydharze sowie öle und üllacke. Geeignet sind auch Terpenharze, Polyvinylharze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale, Polyvinylalkohol, Polyvinyläther, Copolymere und Pfropfpolymere mit verschiedenen Vinylmonorneren, Polyacrylharze, Acrylatharze, Polystyrole, Polyisobutylene, Polyester auf Grundlage Phthalsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw.; Naphthalin/Formaldehyd-Harze, Furanharze, Ketonharze, Aldehydharze, Polyurethane (insbesondere Urethan-Primärprodukte, die nur bei erhöhter Temperatur aushärten), Epoxidharze (insbesondere Harzhärtergemische, die nur bei erhöhter Temperatur aushärten) und Vorkondensate davon. Geeignet sind auch Primärprodukte ungesättigter Polyesterharze, Dialkylphthalat-Vorpolymere, Polyolefine, wie Polyäthylenwachs oder Polypropylenwachs, Inden- und Cumaron/Inden-Harze, Carbamid- und SuIfonamid-Harze, Polyamid- und Polyester-Harze, Siliconharze, Kautschuk und Derivate davon, beispielsweise Cyclokautschuk und Chlorkautschuk.

Eine weitere, an das Harz zu stellende Forderung ist, daß es das Lösungsmittel ausreichend leicht abgibt, daß die gewünschte Trocknungsgeschwindigkeit auf einem bestimmten Substrat erzielt wird. Damit eine Flüssigkeit sich als Druckfarbe für ein bestimmtes Substrat eignet, muß das Lösungsmittel leicht ausreichende Mengen an der Harzkomponente, dem Farbstoff und ggfs. erwünschten weiteren Komponenten aufzulösen vermögen, so daß die gewünschten Eigenschaften, nämlich Haftvermögen, Leitfähigkeit und visuelle Eigenschaften, erzielt werden. Außerdem erfolgt bei der Zuführung und Rückfüh-

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rung der Druckfarbe eine gewisse Verdampfung von Lösungsmittel, wodurch die Feststoffkonzentration der Druckfarbe zunimmt, und das Lösungsmittel muß daher so beschaffen sein, daß in einer solchen Situation eine Ausfällung verhindert wird.

Eine Verdampfung von Lösungsmittel während der Zuführung und Rückführung der Druckfarbe ist allgemein unerwünscht; jedoch ist es wichtig, daß das Lösungsmittel mit der gewünschten Geschwindigkeit von dem gedruckten Bild abdampft, damit das Bild wischfest und feuchtigkeitsfest in der erforderlichen Zeit nach der Durchführung des Drückens zurückbleibt. Das Lösungsmittel muß so gewählt sein, daß diese beiden einander entgegengesetzten Ziele gegeneinander abgewogen sind.

Je nach der Art des Substrats, auf das der Druck aufgebracht werden soll, wird zweckmäßig ein Lösungsmittel verwendet, das in die Wachsschicht oder einen anderen Überzug auf Substraten eindringt, so daß die Haftung und die Abriebfestigkeit der Druckfarbe verbessert wird.

Die Jetdruckfarbe gemäß der Erfindung, die ein Gemisch eines aliphatischen einwertigen Alkohols und wenigstens einer anderen Lösungsmittelkomponente enthält, wird leicht abgelenkt und besitzt eine hohe Teilchenstabilität. Die Druckfarbe gemäß der Erfindung enthält auch wenigstens ein Harz. Geeignete aliphatische einwertige Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol, η-Amylalkohol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol oder ein Gemisch davon. Aliphatische einwertige Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind

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besonders bevorzugt. Das Gewichtsverhältnis von aliphatischen! einwertigem Alkohol zu anderen Lösungsmitteln beträgt vorzugsweise 1-99:99-1, insbesondere 30-80:70-20 und insbesondere 4o-8O:6o-2O.

Lösungsmittel, die mit diesen geeignete Gemisohe bilden, sind Ketone, Aldehyde, Äther, Ester, Kohlenwasserstoffe, Glykol, Gylkoläther und Lactone.

Geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan, De can, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol und Äthylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, ÄthylendiChlorid, Trichloräthylen, Tetrachloräthan und Dichlorbenzol; Äther, wie Butyläther, Äthylenglykol-diäthyläther, Äthylenglykol-monoäthyläther, Äthylenglykol-monobutyläther; Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylamylketon, Cyclohexanon; Ester, wie Äthylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Phenylacetat, Äthylenglykol-monoäthylätheracetat, Methylpropionat; sowie andere Alkohole, wie Diacetonalkohol oder dergl.

Die Druckfarben gemäß der Erfindung haften ausgezeichnet an verschiedenen Substraten. Insbesondere enthalten die Druckfarben gemäß der Erfindung einen Träger, der als wesentliche Komponente einen hohen Gewichtsanteil an einem Harz oder Harzgemisch in einem Lösungsmittelgemisch gelöst enthält, so daß eine Viskosität in dem Bereich von 1,5 χ 10 bis 25 χ 10"-⁵ pa«s (1.5 cps to 25 cps) bei 25⁰C erzielt wird. Die Lösung ist mit fetten ölen und verschiedenen anderen ölen, Harzen, Harzlacken, Lösungsmitteln usw., wie sie herkömmlicherweise in Druckfarben verwendet werden, verträglich, und außerdem können erforderlichenfalls Pigmente, Streck-

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mittel vind/oder Hilfsmittel in den erhaltenen Komponenten eingemahlen oder dispergiert werden.

Auch ein Bindemittel und weitere Zusatzstoffe, wie oberflächenaktive Mittel, können der Druckfarbe zugesetzt werden. Geeignete Bindemittel (Träger) sind trocknende üle, wie Leinsamenöl, Tungöl, Safloröl, Sojaöl, dehydratisiertes Rizinusöl; halbtrocknende üle, wie Baumwollsamenöl und Rübenöl; nicht-trocknende üle, wie Rizinusöl und Olivenöl, aliphatlsche Säuren und Ester davon, wie Ölsäure, Linolensäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Äthyltrideanat und Methyllaurat; Dicarbonsäureester, wie Dime.thylphthalat, Diäthylphthalat, Dibutylphthalat, Butylbenzolphthalat, Dioctylphthalat, Dioctyladipat, Dioctylsebacat, Dibutylsebacat, Monomethyladipat und Monoäthylpimelat; mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglykol, Polyäthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Dipropylenglykol und Ester und Äther davon, wie Diäthylenglykolmonobutyläther, Dipropylenglykolmonoäthylester oder dergl.

Auch flüssige Harze mit einem Molekulargewicht unter 2000, beispielsweise Polyesterharze, Epoxyharze und PoIybutadienharze, können verwendet werden. Das wesentliche Merkmal der Druckfarbe gemäß der Erfindung ist ihr Gehalt an einem Gemisch aus einem aliphatischen einwertigen Alkohol und wenigstens einem anderen Lösungsmittel. Verglichen mit nicht-wäßrigen Druckfarben des Handels wird mit der Druckfarbe gemäß der Erfindung eine beträchtlich verbesserte Druckgeschwindigkeit erzielt. Zufolge der ausgezeichneten elektrostatischen Eigenschaften erfolgt die Ablenkung sehr leicht, und die Druckfarbenteliehen haben eine besonders gute Stabilität. Die Druckfarbe gemäß der Erfindung eignet sich für eine Verwendung in Jetdruckvorrichtungen und Druckvorrichtungen mit elektrischem Feld.

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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

Nitrocellulose 10,0

Methanol 75,0

Methyläthylketon 50,0

MgCl₂ 2,0

Wasser 5,0

142,0

Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu # Peststoffe enthielten, hergestellt.

Beispiel 2
Nitrocellulose
Äthylcellulose
Me thyläthylke ton
Methanol
Ammoniumformiat

Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu Peststoffe enthielten, hergestellt.

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Beispiel 3

Celluloseacetatbutyrat Methyläthylketon Methanol Paratoluolsulfonsäure

Durch die Eintrübung wird es praktikabel, eingetrübte Drucke auf dunklen Substraten ohne die Verwendung von Pigmenten herzustellen. Es wurden Druckfarben, die bis zu Feststoffe enthielten, hergestellt.

Beispiel 4

Athylcellulose	3,5
Nitrocellulose	30,0
MgCl₂	5,0
Methanol	431,5
Aurarnin-Farbstoff	5,0
	48o,O
Beispiel 5
Celluloseacetatbutyrat	34,0
Acryloid B-66	6,4
Nitrocellulose 18/25 Sekunden	6,9
Methanol	300,0
Aceton	330,0
Me thyläthyIketon	57,0
MgCl₂	1,5
Destilliertes Wasser	14,0
Gelber Farbstoff	0,2
	750,0

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Beispiel 6
Äthylcellulose N7 Arofene 2hj3o Me thyläthylke ton Me thanol

Methylcellosolve Auraraln-Farbs tofΓ

Zur Herstellung eingetrUbter Drucke können verschiedene Harz- und Lösungsmittelkombinatlonen verwendet werden. Der Feststoffgehalt kann bis zu 75$ betragen. Die Farbe wird durch Verwendung verschiedener Farbstoffe erzielt. Die Trocknungsgeschwindigkeit wird durch eine Kombination verschiedener Lösungsmittel gesteuert.

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Claims

Whittaker Corporation, Los Angeles, Kalifornien, V. St. A. Trübe Druckfarben Patentansprüche

1. ) Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch

ennzelehnet, daß man einen feinen Flüssigkeitsstrahl bildet, diesen Strahl aus farbloser Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information so moduliert, daß die Information aufgezeichnet wird, und dann die Temperatur in der Umgebung der aufgezeichneten Information auf den Taupunkt einstellt, so daß die aufgezeichnete Information eingetrübt wird.

2. Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen feinen Strahl aus einer Flüssigkeit, die wenigstens einen Farbstoff enthält, bildet, den Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektri-

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sches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert, so daß die Information aufgezeichnet wird, und anschließend Feuchtigkeit auf die aufgezeichnete Information aufbringt.

3. Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen feinen Flüssigkeitsstrahl bildet, den Flüssigkeitsstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium richtet und die Dichte des aufgebrachten Strahls durch ein elektrisches Feld entsprechend der aufzuzeichnenden Information moduliert, so daß die Information aufgezeichnet wird, und dann Feuchtigkeit auf die aufgezeichnete Information aufbringt, so daß die Aufzeichnung eingetrübt tfird.

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