光致變色相變油墨組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種相變油墨組合物，其包含無定形組分、結(jié)晶材料、光致變色材料和任選的著色劑，其適用于噴墨印刷，包括在經(jīng)涂布的紙基材上印刷。所述新穎的相變油墨制劑允許油墨在暴露于UV光時可逆地多次改變顏色，從而提供適用于安全應用的油墨。
【專利說明】光致變色相變油墨組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及相變油墨組合物，其特征在于在室溫下為固體，并在高溫下熔融，在所述高溫下將熔融油墨施用至基材。這些相變油墨組合物可用于噴墨印刷，并在通常難以印刷的各種基材(包括經(jīng)涂布的基材)上提供穩(wěn)固的圖像品質(zhì)。本發(fā)明的實施例提供了具有光致變色添加劑的相變油墨組合物，所述光致變色添加劑提供了用于安全應用的穩(wěn)固的油墨。本發(fā)明的相變油墨包含無定形組分、結(jié)晶材料、一種或多種光致變色添加劑和任選的著色劑，和制備所述相變油墨的方法。 【背景技術(shù)】
[0002]噴墨印刷過程可使用在室溫下為固體并在高溫下為液體的油墨。
[0003]通常，相變油墨(有時稱為“固體油墨”或“熱熔油墨”)在環(huán)境溫度下為固相，而在噴墨印刷裝置的升高的操作溫度下以液相存在。在噴墨溫度下，液體油墨的液滴從印刷裝置噴射，并且當油墨液滴直接接觸或經(jīng)由中間加熱轉(zhuǎn)印帶或轉(zhuǎn)印鼓接觸記錄介質(zhì)的表面時，它們快速固化以形成預定圖案的固化油墨滴。
[0004]用于彩色印刷的相變油墨通常包含與相變油墨可相容的著色劑組合的相變油墨載體組合物。在一個具體實施例中，可通過將油墨載體組合物與可相容的相減主著色劑組合而形成一系列的有色相變油墨。相減主有色相變油墨可包含四種組分染料或顏料，即青藍色、洋紅色、黃色和黑色，盡管油墨不限于這四種顏色。這些相減主有色油墨可通過使用單個染料或顏料或者染料或顏料的混合物而形成。例如，洋紅色可通過使用溶劑紅染料的混合物而獲得，或者復合黑色可通過混合數(shù)種染料而獲得。所用的相減主著色劑可包括來自顏色指數(shù)(C.1.)溶劑染料、分散染料、經(jīng)改性的酸性和直接染料(modified Acid andDirect Dye)和堿性染料的類別的染料。著色劑也可包括顏料。
[0005]相變油墨對于噴墨印刷機是有利的，因為它們在運輸、長期儲存等的過程中在室溫下保持為固相。另外，大大消除了與由于液體噴墨油墨的油墨蒸發(fā)所導致的噴嘴堵塞相關(guān)的問題，由此改進了噴墨印刷的可靠性。此外，在相變噴墨印刷機(其中油墨液滴直接施用至最終記錄介質(zhì)(例如紙、透明材料等)上)中，液滴在與記錄介質(zhì)接觸時立即固化，從而防止了油墨沿著印刷介質(zhì)遷移，并改進了點品質(zhì)。
[0006]盡管如上常規(guī)相變油墨技術(shù)成功產(chǎn)生鮮明的圖案并在多孔紙上提供經(jīng)濟的噴墨使用和基材范圍，仍然需要另外的裝置，其用于在各種基材(包括經(jīng)涂布的紙基材)上的用于安全應用的穩(wěn)固印刷。這樣，需要提供用于相變油墨組合物和安全印刷技術(shù)的新型組合物，以提供客戶在所有基材上的優(yōu)良圖像品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本文所示的實施例，提供了一種相變油墨，其包含:結(jié)晶組分、無定形組分、光致變色材料和任選的著色劑，所述結(jié)晶組分在約140°C的溫度下粘度小于12cps，并且在室溫下粘度大于IXlO6cps ;所述無定形組分在約140°C的溫度下粘度小于lOOcps，并且在室溫下粘度大于I X IO6CPSo
[0008]在另外的實施例中，提供了一種用于確定物品的真?zhèn)蔚姆椒?，其包?提供用于噴墨印刷裝置的相變油墨，所述相變油墨包含:結(jié)晶組分、無定形組分、光致變色材料和任選的著色劑，所述結(jié)晶組分在約140°C的溫度下粘度小于12cps，并且在室溫下粘度大于IXlO6Cps ;所述無定形組分在約140°C的溫度下粘度小于lOOcps，并且在室溫下粘度大于IXlO6Cps ;使用噴墨印刷裝置中的所述相變油墨在物品上形成文字或圖像；使物品上的所形成的文字或圖像暴露于紫外光；以及確定在暴露于紫外光時所形成的文字或圖像的顏色改變，其中所述顏色改變確定物品的真?zhèn)巍?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為示出了實例I的油墨的粘度相對于頻率的圖；
[0010]圖2為示出了實例I的油墨的粘度相對于溫度的圖；且
[0011]圖3示出了使用本發(fā)明的實施例的油墨所進行的透明-書寫-擦除循環(huán)。
【具體實施方式】
[0012]相變油墨技術(shù)擴大了印刷能力和許多市場的客戶群，且印刷應用的多樣性可由印刷頭技術(shù)、印刷過程和油墨材料的有效整合而得以促進。相變油墨組合物的特征在于在室溫(例如20-27°C)下為固體，并在高溫下熔融，在所述高溫下將熔融油墨施用至基材。如上所述，盡管目前的油墨選擇成功用于多孔紙基材，但這些選擇對于經(jīng)涂布的紙基材不總是令人滿意。因此，本發(fā)明 的實施例提供了一種可在經(jīng)涂布的和未經(jīng)涂布的基材上產(chǎn)生穩(wěn)固的圖像品質(zhì)的相變油墨。
[0013]已發(fā)現(xiàn)，在相變油墨制劑中使用結(jié)晶和無定形組分的混合物提供了穩(wěn)固的油墨，特別是在未經(jīng)涂布的和經(jīng)涂布的紙上顯示穩(wěn)固圖像的相變油墨。然而，由于結(jié)晶或無定形材料的已知性質(zhì)，使用該方法是令人驚訝的。對于結(jié)晶材料，當小分子固化時其通常傾向于結(jié)晶，且低分子量有機固體通常為晶體。盡管結(jié)晶材料通常更硬且更具耐性，但這種材料也更易碎，使得使用主要為結(jié)晶的油墨組合物制得的印刷品對損壞非常敏感。對于無定形材料，高分子量無定形材料(如聚合物)在高溫下變成粘稠粘性液體，但在高溫下不顯示足夠低的粘度。結(jié)果是，聚合物在所需噴墨溫度(< 140°C)下無法從印刷頭噴嘴噴射。然而，在本發(fā)明的實施例中，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)固相變油墨可通過結(jié)晶和無定形組分的共混物獲得。
[0014]本發(fā)明的實施例提供了一種新的類型的噴墨相變油墨組合物，其包含通常重量比分別為約60:40至約95:5的(I)結(jié)晶組分和(2)無定形組分的共混物。在更具體的實施例中，結(jié)晶組分與無定形組分的重量比為約65:35至約95:5，或為約70:30至約90:10。在一個實施例中，結(jié)晶組分和無定形組分的重量比分別為70:30。在另一實施例中，結(jié)晶組分和無定形組分的重量比分別為80:20。
[0015]本發(fā)明的實施例還提供了一種可用于安全應用的相變油墨制劑。由于本發(fā)明的實施例的油墨提供優(yōu)良的穩(wěn)固性，這些油墨提供了用于包裝應用的理想選擇。在包裝工業(yè)中日益需要安全性，這是本發(fā)明的油墨所解決的。本發(fā)明的油墨包含具有光致變色添加劑的結(jié)晶-無定形組分。所得油墨在普通環(huán)境光下為無色，但用紫外(UV)光觀察時變成有色的。普通環(huán)境光指通常適于讀取印刷材料的光，如室內(nèi)光。更具體地，在該實施例中，油墨在普通閱讀光(其提供在普通閱讀光中顯示為基本上無色的油墨和印刷物)下為透明和無色的，但在暴露于UV光時變成有色的。在移去激發(fā)UV光之后，新產(chǎn)生的有色狀態(tài)通?？梢娺_確定時間段。在可選擇的實施例中，油墨在普通光下為有色的，但在用UV光激發(fā)時改變至另一顏色。更具體地，在該實施例中，具有有色顏料的油墨為有色的，因此在普通光中以有色顏料的顏色顯示為有色的，但在用UV光激發(fā)之后，其顯示作為有色顏料的永久顏色與光致變色材料的新形成的顏色之間的組合的顏色。新顏色可與顏料的永久顏色相同或不同。通過適當改變光致變色，新顏色可穩(wěn)定確定時間段，例如數(shù)秒至數(shù)分鐘至數(shù)小時。取決于所用的光致變色材料的類型，初始狀態(tài)(無色或最初顏色)可通過暴露于強的可見光或通過加熱而恢復。
[0016]這樣，本發(fā)明的實施例可用于安全應用，以印刷用于與檢測偽造相關(guān)的加密文件的圖片、文字或密碼。例如，本發(fā)明的實施例的油墨可用于產(chǎn)品上的包裝或標簽。當在UV光下觀察時油墨從無色狀態(tài)改變至有色狀態(tài)或者從一種顏色狀態(tài)改變至另一顏色狀態(tài)的能力可檢驗真?zhèn)巍卧炱吩赨V光下不顯示顏色改變。
[0017]盡管光致變色添加劑是本領(lǐng)域已知的，但這些添加劑從未成功整合至用于在經(jīng)涂布的基材上印刷的穩(wěn)固油墨中。本發(fā)明的實施例提供了一種新型油墨組合物，其包含光致變色添加劑以及特定的結(jié)晶組分和無定形組分，這產(chǎn)生可用于各種安全應用的具有改進穩(wěn)固性和快速結(jié)晶速率的相變油墨。此外，將光致變色添加劑成功整合至本發(fā)明的油墨組合物需要許多研究和測試以獲得用于操作使用條件下的相容性、可溶混性和/或降解性的適當?shù)挠湍M分和比率。
[0018]每個組分賦予相變油墨特定的性質(zhì)，且組分的共混物提供在未經(jīng)涂布的和經(jīng)涂布的基材上顯示優(yōu)良的穩(wěn)固性的油墨。
[0019]結(jié)晶組分
[0020]油墨制劑中的結(jié)晶組分通過在冷卻時快速結(jié)晶而驅(qū)動相變。結(jié)晶組分也建立最終油墨膜的結(jié)構(gòu)，并通過降低無定形組分的粘著性而產(chǎn)生硬油墨。結(jié)晶組分顯示結(jié)晶，在約140°C下顯示相對較低的粘度(< IO1厘泊(cps)或約0.5至約IOcps,或約I至約IOcps),并在室溫下顯示高粘度(>106cps)。由于結(jié)晶組分決定油墨的相變，因此需要快速結(jié)晶以進一步允許即時印刷加工(如果需要的話)(即鋪展、雙向印刷等)，并防止在未經(jīng)涂布的基材上的過度透印。通過差示掃描量熱法(DSC)(從-50至200至-50°C 10°C/min)，所需的結(jié)晶組分顯示尖銳的結(jié)晶和熔融峰，它們之間的ΛΤ小于55°C。熔點必須低于150°C (其為噴墨溫度的上限)，或優(yōu)選低于約145至約140°C。熔點優(yōu)選高于65°C，或更優(yōu)選高于約66°C或高于約67°C，以防止在至多65°C的溫度下保持時的堵塞和轉(zhuǎn)印。結(jié)晶-無定形組合物包括合適的結(jié)晶組分和無定形組分的混合物。
[0021]結(jié)晶組分可包 括酰胺、芳族酯、脂族直鏈二酸的酯、氨基甲酸酯、砜類或它們的混合物。合適的結(jié)晶材料的具體例子示于表1中。
[0022]表1
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種相變油墨，其包含: 結(jié)晶組分，所述結(jié)晶組分在約140°c的溫度下粘度小于12cps，并且在室溫下粘度大于I X IO6Cps ； 無定形組分，所述無定形組分在約140°C的溫度下粘度小于lOOcps，并且在室溫下粘度大于IXlO6Cps ； 光致變色材料；和 任選的著色劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其能夠使用紙頁供給或連續(xù)印刷裝置以200頁/分鐘或更高的速度印刷，而無連續(xù)紙粘著，且在切割和/或堆疊片材前無需延遲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其中在激發(fā)波長下所述光致變色化合物與所述油墨的剩余組分的吸光度之間的比率高于I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其中所述光致變色材料以所述相變油墨的總重量的約I至約15重量％的量存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其中所述光致變色材料選自二芳基乙烯、螺吡喃和螺噁嗪、俘精酸酐和俘精酰亞胺、芪、芳族偶氮化合物、螺二氫吲哚嗪、醌、亞精胺螺環(huán)己二烯酮、紫堿、三芳基甲烷、靛藍和它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其中在暴露于UV光達到約I秒至約I個月的時間段之后，所述光致變色材料保持在改變狀態(tài)下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變油墨，其中在暴露于可見光或熱量之后，所述光致變色材料返回至初始狀態(tài)。
8.一種用于確定物品的真?zhèn)蔚姆椒?，所述方法包? 提供用于噴墨印刷裝置的相變油墨，所述相變油墨包含: 結(jié)晶組分，所述結(jié)晶組分在約140°C的溫度下粘度小于12cps，并且在室溫下粘度大于I X106cps, 無定形組分，所述無定形組分在約140°C的溫度下粘度小于lOOcps，并且在室溫下粘度大于I X IO6Cps, 光致變色材料，和 任選的著色劑； 在噴墨印刷裝置中使用所述相變油墨，以在物品上形成文字或圖像； 將所述物品上所形成的文字或圖像暴露于紫外光；以及 確定當暴露于所述紫外光時所形成的文字或圖像的顏色改變，其中所述顏色改變確定所述物品的真?zhèn)巍?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述顏色改變?yōu)橛蔁o色狀態(tài)至有色狀態(tài)，或者由有色狀態(tài)至不同的有色狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述顏色改變可通過將所形成的文字或圖像暴露于可見光或熱量而逆轉(zhuǎn)。
【文檔編號】C09D11/38GK103965691SQ201410007145
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月16日
【發(fā)明者】G·艾夫泰姆, D·W·范貝西恩, S·V·德雷派爾, J·L·貝勒里伊, N·喬普拉, A·格雷德瑪 申請人:施樂公司