光致变色相变油墨组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种相变油墨组合物，其包含无定形组分、结晶材料、光致变色材料和任选的着色剂，其适用于喷墨印刷，包括在经涂布的纸基材上印刷。所述新颖的相变油墨制剂允许油墨在暴露于UV光时可逆地多次改变颜色，从而提供适用于安全应用的油墨。
【专利说明】光致变色相变油墨组合物
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及相变油墨组合物，其特征在于在室温下为固体，并在高温下熔融，在所述高温下将熔融油墨施用至基材。这些相变油墨组合物可用于喷墨印刷，并在通常难以印刷的各种基材(包括经涂布的基材)上提供稳固的图像品质。本发明的实施例提供了具有光致变色添加剂的相变油墨组合物，所述光致变色添加剂提供了用于安全应用的稳固的油墨。本发明的相变油墨包含无定形组分、结晶材料、一种或多种光致变色添加剂和任选的着色剂，和制备所述相变油墨的方法。 【背景技术】
[0002]喷墨印刷过程可使用在室温下为固体并在高温下为液体的油墨。
[0003]通常，相变油墨(有时称为“固体油墨”或“热熔油墨”)在环境温度下为固相，而在喷墨印刷装置的升高的操作温度下以液相存在。在喷墨温度下，液体油墨的液滴从印刷装置喷射，并且当油墨液滴直接接触或经由中间加热转印带或转印鼓接触记录介质的表面时，它们快速固化以形成预定图案的固化油墨滴。
[0004]用于彩色印刷的相变油墨通常包含与相变油墨可相容的着色剂组合的相变油墨载体组合物。在一个具体实施例中，可通过将油墨载体组合物与可相容的相减主着色剂组合而形成一系列的有色相变油墨。相减主有色相变油墨可包含四种组分染料或颜料，即青蓝色、洋红色、黄色和黑色，尽管油墨不限于这四种颜色。这些相减主有色油墨可通过使用单个染料或颜料或者染料或颜料的混合物而形成。例如，洋红色可通过使用溶剂红染料的混合物而获得，或者复合黑色可通过混合数种染料而获得。所用的相减主着色剂可包括来自颜色指数(C.1.)溶剂染料、分散染料、经改性的酸性和直接染料(modified Acid andDirect Dye)和碱性染料的类别的染料。着色剂也可包括颜料。
[0005]相变油墨对于喷墨印刷机是有利的，因为它们在运输、长期储存等的过程中在室温下保持为固相。另外，大大消除了与由于液体喷墨油墨的油墨蒸发所导致的喷嘴堵塞相关的问题，由此改进了喷墨印刷的可靠性。此外，在相变喷墨印刷机(其中油墨液滴直接施用至最终记录介质(例如纸、透明材料等)上)中，液滴在与记录介质接触时立即固化，从而防止了油墨沿着印刷介质迁移，并改进了点品质。
[0006]尽管如上常规相变油墨技术成功产生鲜明的图案并在多孔纸上提供经济的喷墨使用和基材范围，仍然需要另外的装置，其用于在各种基材(包括经涂布的纸基材)上的用于安全应用的稳固印刷。这样，需要提供用于相变油墨组合物和安全印刷技术的新型组合物，以提供客户在所有基材上的优良图像品质。
【发明内容】
[0007]根据本文所示的实施例，提供了一种相变油墨，其包含:结晶组分、无定形组分、光致变色材料和任选的着色剂，所述结晶组分在约140°C的温度下粘度小于12cps，并且在室温下粘度大于IXlO6cps ;所述无定形组分在约140°C的温度下粘度小于lOOcps，并且在室温下粘度大于I X IO6CPSo
[0008]在另外的实施例中，提供了一种用于确定物品的真伪的方法，其包括:提供用于喷墨印刷装置的相变油墨，所述相变油墨包含:结晶组分、无定形组分、光致变色材料和任选的着色剂，所述结晶组分在约140°C的温度下粘度小于12cps，并且在室温下粘度大于IXlO6Cps ;所述无定形组分在约140°C的温度下粘度小于lOOcps，并且在室温下粘度大于IXlO6Cps ;使用喷墨印刷装置中的所述相变油墨在物品上形成文字或图像；使物品上的所形成的文字或图像暴露于紫外光；以及确定在暴露于紫外光时所形成的文字或图像的颜色改变，其中所述颜色改变确定物品的真伪。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为示出了实例I的油墨的粘度相对于频率的图；
[0010]图2为示出了实例I的油墨的粘度相对于温度的图；且
[0011]图3示出了使用本发明的实施例的油墨所进行的透明-书写-擦除循环。
【具体实施方式】
[0012]相变油墨技术扩大了印刷能力和许多市场的客户群，且印刷应用的多样性可由印刷头技术、印刷过程和油墨材料的有效整合而得以促进。相变油墨组合物的特征在于在室温(例如20-27°C)下为固体，并在高温下熔融，在所述高温下将熔融油墨施用至基材。如上所述，尽管目前的油墨选择成功用于多孔纸基材，但这些选择对于经涂布的纸基材不总是令人满意。因此，本发明 的实施例提供了一种可在经涂布的和未经涂布的基材上产生稳固的图像品质的相变油墨。
[0013]已发现，在相变油墨制剂中使用结晶和无定形组分的混合物提供了稳固的油墨，特别是在未经涂布的和经涂布的纸上显示稳固图像的相变油墨。然而，由于结晶或无定形材料的已知性质，使用该方法是令人惊讶的。对于结晶材料，当小分子固化时其通常倾向于结晶，且低分子量有机固体通常为晶体。尽管结晶材料通常更硬且更具耐性，但这种材料也更易碎，使得使用主要为结晶的油墨组合物制得的印刷品对损坏非常敏感。对于无定形材料，高分子量无定形材料(如聚合物)在高温下变成粘稠粘性液体，但在高温下不显示足够低的粘度。结果是，聚合物在所需喷墨温度(< 140°C)下无法从印刷头喷嘴喷射。然而，在本发明的实施例中，发现稳固相变油墨可通过结晶和无定形组分的共混物获得。
[0014]本发明的实施例提供了一种新的类型的喷墨相变油墨组合物，其包含通常重量比分别为约60:40至约95:5的(I)结晶组分和(2)无定形组分的共混物。在更具体的实施例中，结晶组分与无定形组分的重量比为约65:35至约95:5，或为约70:30至约90:10。在一个实施例中，结晶组分和无定形组分的重量比分别为70:30。在另一实施例中，结晶组分和无定形组分的重量比分别为80:20。
[0015]本发明的实施例还提供了一种可用于安全应用的相变油墨制剂。由于本发明的实施例的油墨提供优良的稳固性，这些油墨提供了用于包装应用的理想选择。在包装工业中日益需要安全性，这是本发明的油墨所解决的。本发明的油墨包含具有光致变色添加剂的结晶-无定形组分。所得油墨在普通环境光下为无色，但用紫外(UV)光观察时变成有色的。普通环境光指通常适于读取印刷材料的光，如室内光。更具体地，在该实施例中，油墨在普通阅读光(其提供在普通阅读光中显示为基本上无色的油墨和印刷物)下为透明和无色的，但在暴露于UV光时变成有色的。在移去激发UV光之后，新产生的有色状态通常可见达确定时间段。在可选择的实施例中，油墨在普通光下为有色的，但在用UV光激发时改变至另一颜色。更具体地，在该实施例中，具有有色颜料的油墨为有色的，因此在普通光中以有色颜料的颜色显示为有色的，但在用UV光激发之后，其显示作为有色颜料的永久颜色与光致变色材料的新形成的颜色之间的组合的颜色。新颜色可与颜料的永久颜色相同或不同。通过适当改变光致变色，新颜色可稳定确定时间段，例如数秒至数分钟至数小时。取决于所用的光致变色材料的类型，初始状态(无色或最初颜色)可通过暴露于强的可见光或通过加热而恢复。
[0016]这样，本发明的实施例可用于安全应用，以印刷用于与检测伪造相关的加密文件的图片、文字或密码。例如，本发明的实施例的油墨可用于产品上的包装或标签。当在UV光下观察时油墨从无色状态改变至有色状态或者从一种颜色状态改变至另一颜色状态的能力可检验真伪。伪造品在UV光下不显示颜色改变。
[0017]尽管光致变色添加剂是本领域已知的，但这些添加剂从未成功整合至用于在经涂布的基材上印刷的稳固油墨中。本发明的实施例提供了一种新型油墨组合物，其包含光致变色添加剂以及特定的结晶组分和无定形组分，这产生可用于各种安全应用的具有改进稳固性和快速结晶速率的相变油墨。此外，将光致变色添加剂成功整合至本发明的油墨组合物需要许多研究和测试以获得用于操作使用条件下的相容性、可溶混性和/或降解性的适当的油墨组分和比率。
[0018]每个组分赋予相变油墨特定的性质，且组分的共混物提供在未经涂布的和经涂布的基材上显示优良的稳固性的油墨。
[0019]结晶组分
[0020]油墨制剂中的结晶组分通过在冷却时快速结晶而驱动相变。结晶组分也建立最终油墨膜的结构，并通过降低无定形组分的粘着性而产生硬油墨。结晶组分显示结晶，在约140°C下显示相对较低的粘度(< IO1厘泊(cps)或约0.5至约IOcps,或约I至约IOcps),并在室温下显示高粘度(>106cps)。由于结晶组分决定油墨的相变，因此需要快速结晶以进一步允许即时印刷加工(如果需要的话)(即铺展、双向印刷等)，并防止在未经涂布的基材上的过度透印。通过差示扫描量热法(DSC)(从-50至200至-50°C 10°C/min)，所需的结晶组分显示尖锐的结晶和熔融峰，它们之间的ΛΤ小于55°C。熔点必须低于150°C (其为喷墨温度的上限)，或优选低于约145至约140°C。熔点优选高于65°C，或更优选高于约66°C或高于约67°C，以防止在至多65°C的温度下保持时的堵塞和转印。结晶-无定形组合物包括合适的结晶组分和无定形组分的混合物。
[0021]结晶组分可包 括酰胺、芳族酯、脂族直链二酸的酯、氨基甲酸酯、砜类或它们的混合物。合适的结晶材料的具体例子示于表1中。
[0022]表1
[0023]
【权利要求】
1.一种相变油墨，其包含: 结晶组分，所述结晶组分在约140°c的温度下粘度小于12cps，并且在室温下粘度大于I X IO6Cps ； 无定形组分，所述无定形组分在约140°C的温度下粘度小于lOOcps，并且在室温下粘度大于IXlO6Cps ； 光致变色材料；和 任选的着色剂。
2.根据权利要求1所述的相变油墨，其能够使用纸页供给或连续印刷装置以200页/分钟或更高的速度印刷，而无连续纸粘着，且在切割和/或堆叠片材前无需延迟。
3.根据权利要求1所述的相变油墨，其中在激发波长下所述光致变色化合物与所述油墨的剩余组分的吸光度之间的比率高于I。
4.根据权利要求1所述的相变油墨，其中所述光致变色材料以所述相变油墨的总重量的约I至约15重量％的量存在。
5.根据权利要求1所述的相变油墨，其中所述光致变色材料选自二芳基乙烯、螺吡喃和螺噁嗪、俘精酸酐和俘精酰亚胺、芪、芳族偶氮化合物、螺二氢吲哚嗪、醌、亚精胺螺环己二烯酮、紫碱、三芳基甲烷、靛蓝和它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的相变油墨，其中在暴露于UV光达到约I秒至约I个月的时间段之后，所述光致变色材料保持在改变状态下。
7.根据权利要求1所述的相变油墨，其中在暴露于可见光或热量之后，所述光致变色材料返回至初始状态。
8.一种用于确定物品的真伪的方法，所述方法包括: 提供用于喷墨印刷装置的相变油墨，所述相变油墨包含: 结晶组分，所述结晶组分在约140°C的温度下粘度小于12cps，并且在室温下粘度大于I X106cps, 无定形组分，所述无定形组分在约140°C的温度下粘度小于lOOcps，并且在室温下粘度大于I X IO6Cps, 光致变色材料，和 任选的着色剂； 在喷墨印刷装置中使用所述相变油墨，以在物品上形成文字或图像； 将所述物品上所形成的文字或图像暴露于紫外光；以及 确定当暴露于所述紫外光时所形成的文字或图像的颜色改变，其中所述颜色改变确定所述物品的真伪。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述颜色改变为由无色状态至有色状态，或者由有色状态至不同的有色状态。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述颜色改变可通过将所形成的文字或图像暴露于可见光或热量而逆转。
【文档编号】C09D11/38GK103965691SQ201410007145
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2013年1月16日
【发明者】G·艾夫泰姆, D·W·范贝西恩, S·V·德雷派尔, J·L·贝勒里伊, N·乔普拉, A·格雷德玛 申请人:施乐公司