DE102013225214A1

DE102013225214A1 - Orange härtbare druckfarbe

Info

Publication number: DE102013225214A1
Application number: DE102013225214.5A
Authority: DE
Inventors: Daryl W. Vanbesien; Barkev Keoshkerian; Naveen Chopra; Michelle N. CHRETIEN; Jenny Eliyahu; Nathan M. Bamsey
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-06-18
Also published as: JP2014118570A; US20140171537A1; KR20140090550A; CA2836730A1; CA2836730C

Abstract

Eine orange strahlungshärtbare Druckfarbe, die zumindest ein härtbares Monomer, zumindest ein organisches Geliermittel, zumindest einen Photoinitiator und zumindest einen Farbstoff enthält, wobei die Druckfarbe bei einer Ladung von ungefähr 2 mg/Zoll2 (6,45 cm2) bis ungefähr 7 mg/Zoll2 (6,45 cm2) eine Reflexion auf einem Substrat im Bereich von 0% bis ungefähr 10% bei einer Wellenlänge von 550 nm und im Bereich von 85% bis ungefähr 95% bei einer Wellenlänge von ungefähr 660 nm aufweist, entspricht PANTONE® Orange im Wesentlichen.

Description

Die Offenbarung ist auf härtbare Druckfarben wie strahlungshärtbare Druckfarben und deren Verwendung bei der Erzeugung von Bildern, z. B. durch Tintenstrahldruck, gerichtet. Mehr im Detail ist die Offenbarung auf orange strahlungshärtbare Geldruckfarben, wobei solche Druckfarben den Farbeigenschaften der Grundfarbe PANTONE^® Orange von PANTONE^® entsprechen, Verfahren zum Herstellen solcher Druckfarben und Verfahren zum Erzeugen von Bildern mit solchen Druckfarben gerichtet. Die Farben von Geldruckfarben umfassen für gewöhnlich z. B. Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz.
Geldruckfarbenzusammensetzungen, die einen größeren Teil des Orangebereichs des Farbspektrums abdecken, sind wünschenswert.
Die vorliegende Offenbarung berücksichtigt diese diversen Bedürfnisse und Probleme, indem sie farbige orange strahlungshärtbare Druckfarben bereitstellt.
Eine orange strahlungshärtbare Druckfarbe wird offenbart, die zumindest ein härtbares Monomer, zumindest ein organisches Geliermittel, zumindest einen Photoinitiator und zumindest einen Farbstoff umfasst, wobei die Druckfarbe bei einer Ladung von ungefähr 2 mg/Zoll² (6,45 cm²) bis ungefähr 7 mg/Zoll² (6,45 cm²) eine Reflexion auf einem Substrat im Bereich von 0% bis ungefähr 10% bei einer Wellenlänge von 550 nm und im Bereich von 85% bis ungefähr 95% bei einer Wellenlänge von ungefähr 660 nm aufweist.
Die entstehende Druckfarbe entspricht dem PANTONE^® Orange in Bezug auf Farbe innerhalb eines ΔE₂₀₀₀ von ungefähr 3 oder weniger.
Das PANTONE^® Matching System von 14 Grundfarben kann in Bezug auf ΔE interpretiert werden, eine einzelne Zahl, die den "Abstand" zwischen zwei Farben anzeigt. Ein ΔE₂₀₀₀ von 2 bis 3 wird im Allgemeinen als an der Grenze der visuellen Wahrnehmung liegend angesehen.
Alle hier offenbarten Bereiche umfassen alle Endpunkte und Zwischenwerte, außer wenn spezifisch anderweitig angezeigt. Wenn nicht anderweitig angezeigt, sind alle Zahlen, die Mengen, Bedingungen und so weiter ausdrücken, in allen Fällen durch den Ausdruck "ungefähr" modifiziert zu verstehen. "Ungefähr" soll eine Abweichung von nicht mehr als 20% vom angegebenen Wert anzeigen. Ebenfalls wie hier verwendet, haben die Ausdrücke "äquivalent", "ähnlich", "im Grunde", "im Wesentlichen", "annähernd" und "entsprechend" oder grammatikalische Abwandlungen davon die allgemein anerkannten Definitionen oder sind zumindest mit der gleichen Bedeutung wie "ungefähr" zu verstehen.
"Lichtechtheit" bezieht sich auf den Grad, mit dem ein Färbemittel einem durch Lichtexposition bedingtem Verblassen Stand hält. Die Blue Wool Scale misst und kalibriert die Beständigkeit von Färbemitteln.
Es werden zwei identische Färbemittelproben erstellt. Eine wird als Kontrolle im Dunklen platziert und die andere für 3 Monate in einem Sonnenlichtäquivalent. Eine standardmäßige Blue-Wool-Textilverblassungstestkarte wird ebenfalls an der zu testenden Probe platziert. Die Höhe der Verblassung der Probe wird danach durch Vergleich mit der ursprünglichen Farbe bewertet.
Eine Bewertung zwischen 0 und 8 wird durch Identifizieren des Streifens auf der Standardkarte vergeben, der im gleichen Maße wie die zu testende Probe verblasst ist. 0 bezeichnet eine äußerst schwache Farbechtheit, während eine Bewertung von 8 lichtecht und beständig ist. Für eine Druckfarbe von Interesse ist eine Lichtechtheit von ungefähr 6 oder mehr, ungefähr 7 oder mehr bzw. ungefähr 8 oder mehr wünschenswert. Die Lichtechtheit kann unter Verwendung von Geräten von Microscal Co., London, UK, oder Q-Lab Corp, Cleveland, OH, bestimmt werden.
"Härtbar" beschreibt ein Material, das über Polymerisation, einschließlich Freie-Radikale-Methoden, und/oder mit einem strahlungsempfindlichen Photoinitiator gehärtet werden kann.
"Strahlungshärtbar" bezieht z. B. sich auf alle Formen der Härtung bei Exposition gegenüber einer Strahlungsquelle, einschließlich Licht und Wärmequellen, in der Gegenwart oder Abwesenheit von Initiatoren. Beispielhafte Verfahren umfassen das Verwenden von ultraviolettem(UV-)Licht, z. B. mit einer Wellenlänge von 200 bis 400 nm, oder sichtbarem Licht unter Verwendung von Elektronenstrahl-Strahlung, Wärmehärtung und geeigneten Kombinationen davon.
"Viskosität" bezieht sich auf eine komplexe Viskosität, bei der es sich um die Messung handelt, die von einem mechanischen Rheometer bereitgestellt werden kann, das eine Probe einer stetigen Scherdehnung oder einer sinusförmigen Verformung mit kleiner Amplitude aussetzt. Die Scherdehnung wird vom Benutzer auf den Motor angelegt und die Probenverformung (Drehmoment) wird vom Messwandler gemessen. Alternativ kann ein Instrument mit kontrollierter Belastung verwendet werden, bei dem die Scherspannung angelegt und die entstehende Dehnung gemessen wird. Ein solches Rheometer stellt eine periodische Messung der Viskosität bei diversen Plattenrotationsfrequenzen, ω, statt der vorübergehenden Messung von beispielsweise einem Kapillarviskosimeter bereit. Das Rheometer mit sich hin- und herbewegenden Platten misst sowohl die phasengleiche als auch die phasenverschobene Fluidreaktion auf Belastung oder Verschiebung. Die komplexe Viskosität, η*, ist als η* = η' – iη'' definiert; wobei η' = G''/ω, η'' = G'/ω und i = –1. Alternativ kann auch ein Viskosimeter verwendet werden, das nur die vorübergehende Messung von beispielsweise einer Kapillar- oder Scherviskosität durchführen kann.
"MEK-Doppelreibung" bezieht sich auf einen Evaluation for Solvent Resistance by Solvent Rub Test – ASTM D4752 und NCCA 11-18 – und wird verwendet, um den Grad der Härtung einer Druckfarbe anhand der Beständigkeit der Druckfarbe in Bezug auf ein spezifiziertes Lösungsmittel zu bestimmen. Der Lösungsmittelreibungstest wird für gewöhnlich unter Verwendung von Methylethylketon (MEK) als Lösungsmittel durchgeführt. Die ASTM D4752 umfasst das Reiben der Oberfläche einer Fläche, die die Druckfarbe enthält, mit einem in MEK getränkten Seihtuch, bis ein Versagen oder Durchbruch der Druckfarbe auftritt. Die Art des Seihtuchs, die Hubdistanz, die Hubrate und der ungefähr angelegte Druck der Reibung sind festgelegt. Die Reibungen werden als Doppelreibung gezählt (eine Vorwärtsreibung und eine Rückwärtsreibung stellt eine Doppelreibung dar).
Die Druckfarbenzusammensetzung kann ein oder mehrere Monomere oder Comonomere enthalten, die ein beliebiges strahlungshärtbares Monomer sein können. Druckfarbenzusammensetzungen können ein erstes Monomer umfassen, aufgrund der Löslichkeit und Gelierungseigenschaften von Geliermittelmaterialien, z. B. Epoxidpolyamidverbundgeliermittel, die ein Druckfarbenbindemittel mit einer thermisch gesteuerten und umkehrbaren Gelphase enthalten, wobei das Druckfarbenbindemittel aus härtbaren flüssigen Monomeren wie UV-härtbaren flüssigen Monomeren besteht. Die Gelphase solcher Druckfarbenzusammensetzungen ermöglicht, dass ein Druckfarbentropfen an ein Aufnahmesubstrat gehaftet wird.
Beispiele für das härtbare Monomer der Zusammensetzung von Interesse umfassen propoxyliertes Neopentylglycoldiacrylat (z. B. SR-9003 von Sartomer), Diethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Dipropylenglycoldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, epoxidiertes Neopentylglycoldiacrylat, Isodecylacrylat, Tridecylacrylat, Isobornylacrylat, Isobornyl(meth)acrylat, propoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat, Dipentaerythritolpentaacrylat, ethoxyliertes Pentaerythritoltetraacrylat, propoxyliertes Glyceroltriacrylat, Isobornylmethacrylat, Laurylacrylat, Laurylmethacrylat, Neopentylglycolpropoxylatmethylethermonoacrylat, Isodecylmethacrylat, Caprolactonacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat, Mischungen davon und dergleichen. Als relativ nicht-polare Monomere können Isodecyl(meth)acrylat, Caprolactonacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctyl(meth)acrylat und Butylacrylat erwähnt werden. Multifunktionelle Acrylatmonomere/-oligomere können als reaktive Verdünnungsmittel verwendet werden und um die Vernetzungsdichte des gehärteten Bildes zu erhöhen, wodurch die Belastbarkeit der gehärteten Bilder verbessert wird.
"Härtbares Monomer" soll auch härtbare Oligomere umfassen. Beispiele für strahlungshärtbare Oligomere haben eine niedrige Viskosität von ungefähr 50 cPs bis ungefähr 10.000 cPs, von ungefähr 75 cPs bis ungefähr 7.500 cPs bzw. von ungefähr 100 cPs bis ungefähr 5.000 cPs. Beispiele umfassen CN549, CN131, CN131B, CN2285, CN 3100, CN3105, CN132, CN133, CN132 (Sartomer, Exeter, PA), EBECRYL 140, EBECRYL 1140, EBECRYL 40, EBECRYL 3200, EBECRYL 3201, EBECRYL 3212 (Cytec, Smyrna GA), PHOTOMER 3660, PHOTOMER 5006F, PHOTOMER 5429, PHOTOMER 5429F (Cognis, Cincinnati, Ohio), LAROMER PO 33F, LAROMER PO 43F, LAROMER PO 94F, LAROMER UO 35D, LAROMER PA 9039V, LAROMER PO 9026V, LAROMER 8996, LAROMER 8765, LAROMER 8986 (BASF, Florham Park, N.J.) und dergleichen. Multifunktionelle Acrylate und Methacrylate umfassen Pentaerythritoltetra(meth)acrylat, 1,2-Ethylenglycoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,12-Dodecanoldi(meth)acrylat, Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurattriacrylat, propoxyliertes Neopentylglycoldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, Dipropylenglycoldiacrylat, aminmodifizierte Polyetheracrylate (verfügbar als PO 83 F, LR 8869 und/oder LR 8889 (BASF)), Trimethylolpropantriacrylat, Glycerolpropoxylattriacrylat, Dipentaerythritolpenta-/hexaacrylat, ethoxyliertes Pentaerythritoltetraacrylat (Sartomer wie SR 494) und dergleichen.
Die Monomere können kurzkettige Alkylglycoldiacrylate oder -etherdiacrylate wie propoxyliertes Neopentylglycoldiacrylat oder von Acrylaten mit kurzkettigen Alkylestersubstituenten wie Caprolactonacrylat und die im Handel erhältlichen Produkte CD536, CD2777, CD585 und CD586 (Sartomer) sein.
Die Druckfarbe kann ein oder mehrere Monomere in einer Menge im Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-% der Druckfarbe, von ungefähr 20 Gew.-% bis ungefähr 70 Gew.-% bzw. von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-% enthalten.
Diese Druckfarben können auch einen Photoinitiator enthalten, der beispielsweise ein polymeres oder oligomeres Hydroxyketon sein kann. Solche Photoinitiatoren stellen dahingehend überraschende Ergebnisse bereit, dass sie die koloristischen Eigenschaften der Druckfarben nicht verändern und die Glasübergangstemperatur des Harzes nicht senken, was zu Blockierungs- oder Kohäsionsproblemen führen kann, wobei diese Ergebnisse konträr zu von anderen Photoinitiatoren gelieferten sind. Geeignete Hydroxyketonphotoinitiatoren umfassen Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon]-Verbindungen.
Im Handel erhältliche Beispiele für Hydroxyketonphotoinitiatoren umfassen die ESACURE^® Photoinitiatoren, erhältlich von Lamberti (Sartomer) Company, Inc., wie die Reihe ESACURE^® One (ESACURE^® One 75, ESACURE^® One 65) und die Reihe ESACURE^® KIP (KIP 150, KIP 75LT, KIP IT, KIP 100 F). Mischungen von zwei oder mehreren solcher polymeren oder oligomeren Hydroxyketonphotoinitiatoren oder einem oder mehreren solcher polymeren oder oligomeren Hydroxyketonphotoinitiatoren und einem oder mehreren herkömmlichen Photoinitiatoren können ebenfalls verwendet werden.
Eine Druckfarbe kann zumindest ein Geliermittel oder gelbildendes Mittel umfassen, das die Viskosität innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs erhöht.
Die Viskosität in der festähnlichen Phase kann im Bereich von ungefähr 10⁴ bis ungefähr 10⁸ cPs, von ungefähr 10³ bis ungefähr 10⁷ cPs bzw. von ungefähr 10^3.5 bis ungefähr 10^6.5 cPs liegen.
Die Temperatur, bei der die Druckfarbe im Gelzustand ist, beträgt ungefähr 15°C bis ungefähr 55°C bzw. ungefähr 15°C bis ungefähr 50°C. Die Druckfarbe kann sich bei Temperaturen von ungefähr 60°C bis ungefähr 90°C bzw. von ungefähr 70°C bis ungefähr 85°C verflüssigen. Beim Kühlen von dem bei der Anwendungstemperatur flüssigen Zustand in den Gelzustand durchläuft die Druckfarbe eine signifikante Viskositätssteigerung von zumindest drei Größenordnungen, eine Viskositätssteigerung von zumindest vier Größenordnungen.
Die Temperatur, bei der die Druckfarbe den Gelzustand bildet, ist eine beliebige Temperatur unter der Strahlausstoßtemperatur der Druckfarbe, z. B. eine beliebige Temperatur, die ungefähr 15°C oder mehr unter der Strahlausstoßtemperatur der Druckfarbe, ungefähr 10°C oder mehr darunter bzw. ungefähr 5°C oder mehr darunter liegt.
Ein geeignetes Geliermittel geliert die Monomere/Oligomere im Druckfarbenbindemittel schnell und umkehrbar und zeigt einen engen Phasenwechselübergang, z. B. innerhalb eines Temperaturbereichs von ungefähr 10°C bis ungefähr 85°C. Der Gelzustand der Druckfarbe kann eine Mindestviskositätssteigerung im Vergleich zur Viskosität bei der Strahlausstoßtemperatur von ungefähr 10² mPa·s, ungefähr 10^2.5 mPa·s bzw. ungefähr 10³ mPa·s bei Substrattemperaturen, z. B. ungefähr 30°C bis ungefähr 60°C, aufweisen. Die geliermittelhaltige Druckfarbe erfährt eine Viskositätssteigerung innerhalb von ungefähr 5°C bis ungefähr 10°C unter der Strahlausstoßtemperatur und erreichen schließlich eine Viskosität von ungefähr mehr als das 10⁴-Fache der Strahlausstoßviskosität, mehr als ungefähr das 10⁵ bzw. mehr als ungefähr das 10⁶-Fache der Strahlausstoßviskosität.
Geliermittel umfassen ein härtbares Geliermittel, das aus einem härtbaren Amid, einer härtbaren Polyamidepoxidacrylatkomponente und einer Polyamidkomponente bestehen; ein härtbares Verbundgeliermittel, das aus einem härtbaren Epoxidharz und einem Polyamidharz, Mischungen davon und dergleichen besteht. Der Einschluss des Geliermittels ermöglicht, dass die Zusammensetzung über oder auf ein Substrat aufgetragen wird, z. B. auf einen oder mehrere Teile eines Substrats und/oder auf einen oder mehrere Teile eines Bildes, das zuvor auf einem Substrat gebildet wurde, ohne übermäßige Penetration in das Substrat, da die Viskosität der Zusammensetzung zunimmt, wenn die Zusammensetzung nach Auftragen abkühlt. Eine übermäßige Penetration kann zu einer unerwünschten Senkung der Substrattrübheit führen. Das härtbare Geliermittel kann auch an der Härtung von Monomer(en) der Zusammensetzung beteiligt sein.
Die Geliermittel können amphiphil sein, um die Benetzung zu verbessern, z. B. wenn über ein Substrat angewandt, auf dem sich Silikon oder ein anderes Öl befindet.
Beispielsweise können die Geliermittel lange, nicht-polare Kohlenwasserstoffketten und polare Amidverknüpfungen aufweisen. Amidgeliermittel umfassen die in den US-Patenten Nr. 7,531,582 , 7,276,614 und 7,279,587 beschriebenen, deren gesamte Offenbarung jeweils durch Bezugnahme hier berücksichtigt ist.
Das Geliermittel kann eine Mischung umfassen, die umfasst:
wobei -C₃₄H_56+a- eine verzweigte Alkylengruppe darstellt, die Unsättigungen und cyclische Gruppen enthalten kann, wobei die Variable "a" eine ganze Zahl von 0 bis 12 ist.
Die Geliermittel können Verbindungen sein, wie im US-Patent Nr. 8,084,637 beschrieben, das hier durch Bezugnahme berücksichtigt ist. Beispielsweise können Verbindungen die folgenden allgemeinen Strukturen aufweisen:
Wenn vorhanden, kann das gelbildende Mittel oder Geliermittel in einer Menge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% der Druckfarbe, ungefähr 2 Gew.-% bis ungefähr 40 Gew.-% der Druckfarbe bzw. ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% der gesamten Druckfarbenzusammensetzung vorhanden sein, auch wenn die Mengen außerhalb dieser Bereiche liegen können. Die Druckfarbenzusammensetzungen können optional zumindest ein härtbares Wachs enthalten.
Das Wachs kann bei Raumtemperatur (ungefähr 25°C) fest sein. Das Wachs unterstützt darüber das Geliermittel dabei, das Ausbluten der Zusammensetzung durch das Substrat zu vermeiden.
Das härtbare Wachs kann eine beliebige Wachskomponente sein, die mit den anderen Komponenten vermischbar ist und mit dem härtbaren Monomer polymerisiert, um ein Polymer zu bilden. Der Ausdruck "Wachs" umfasst z. B. beliebige der diversen natürlichen, modifizierten natürlichen und synthetischen Materialien, die üblicherweise als Wachse bezeichnet werden.
Geeignete Beispiele für härtbare Wachse umfassen Wachse, die härtbare Gruppen enthalten oder mit diesen funktionalisiert sind. Die härtbaren Gruppen können z. B. ein Acrylat, Methacrylat, Alken, Allylether, Epoxid, Oxetan und dergleichen umfassen. Die Wachse können durch Reaktion eines Wachses synthetisiert werden, z. B. eines Polyethylenwachses, das mit einer Carbonsäure oder einer funktionellen transformierbaren Hydroxylgruppe versehen ist. Die hier beschriebenen härtbaren Wachse können mit dem einen oder den mehreren obigen härtbaren Monomeren gehärtet werden.
Geeignete Beispiele für hydroxylterminierte Polyethylenwachse, die mit einer härtbaren Gruppe funktionalisiert sein können, umfassen die UNILIN-Materialreihen, z. B. UNILIN 350, UNILIN 425, UNILIN 550 und UNILIN 700 mit M_n ungefähr gleich 375, 460, 550 bzw. 700 g/mol. Alle diese Wachse sind im Handel von Baker Petrolite erhältlich. Guerbet-Alkohole, die als 2,2-Dialkyl-1-ethanole charakterisiert sind, sind ebenfalls geeignete Verbindungen. Beispielhafte Guerbet-Alkohole umfassen jene, die ungefähr 16 bis ungefähr 36 Kohlenstoffe enthalten, wobei viele davon im Handel von Jarchem Industries Inc., Newark, NJ, erhältlich sind, PRIPOL 2033 von Croda, Edison, NJ, und so weiter.
Das härtbare Wachs kann in einer Menge von z. B. ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% der Zusammensetzung, ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% bzw. ungefähr 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden sein.
Die strahlungshärtbare Druckfarbe kann optional einen Initiator enthalten, z. B. einen Photoinitiator.
Ein Photoinitiator, der Strahlung, z. B. UV-Lichtstrahlung, absorbiert, um das Härten der härtbaren Komponenten der Druckfarbe einzuleiten, kann verwendet werden. Druckfarbenzusammensetzungen, die Acrylatgruppen enthalten, oder Druckfarben, die aus Polyamiden bestehen, können Photoinitiatoren wie Benzophenone, Benzoinether, Benzilketale, α-Hydroxyalkylphenone, α-Alkoxyalkylphenone, α-Aminoalcylphenone und Acylphosphinphotoinitiatoren umfassen, die von Ciba unter den Handelsbezeichnungen IRGACURE und DAROCUR verkauft werden. Es kann ein beliebiger Photoinitiator ohne Einschränkung verwendet werden, der bei Exposition gegenüber einer gewünschten Strahlungswellenlänge wie UV-Licht eine Freie-Radikale-Reaktion auslöst.
Der Photoinitiator kann Strahlung von ungefähr 200 bis ungefähr 420 nm absorbieren, um eine Härtung einzuleiten, auch wenn die Verwendung von Initiatoren, die bei längeren Wellenlängen absorbieren, z. B. die Titanocene, die bis zu 560 nm absorbieren können, ohne Einschränkung möglich ist.
Die Gesamtmenge des in der Druckfarbe enthaltenen Initiators kann z. B. ungefähr 0,5 bis ungefähr 15 Gew.-% der Druckfarbenzusammensetzung bzw. ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.-% betragen.
Die orange feste Druckfarbe enthält zumindest einen Farbstoff oder eine Mischung von zwei oder mehreren Farbstoffen. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck "Farbstoff" Pigmente, Färbemittel, Mischungen von Färbemitteln, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Färbemitteln und Pigmenten und dergleichen.
"Orange" Druckfarben können hergestellt werden, die dem PANTONE^® Orange entsprechen, wenn auf Standardpapier gedruckt.
Die Druckfarben verwenden Standardpigmente, die lichtecht und bekanntermaßen mit der Druckfarbenformulierung kompatibel sind.
Die Messung der Farbe kann beispielsweise durch CIE-Spezifikationen gekennzeichnet sein, die häufig als CIE L*, a*, b* bezeichnet werden, wobei L*, a* und b* die modifizierten Gegenfarbkoordinaten sind, die einen dreidimensionalen Raum bilden, wobei L* die Helligkeit einer Farbe charakterisiert, a* ungefähr die Röte/das Grün charakterisiert und b* ungefähr die Gelbe/das Blaue einer Farbe charakterisiert. Die Pigmentkonzentration wird so gewählt, dass die Helligkeit (L*) der gewünschten Druckfarbenmasse auf dem Substrat entspricht. Alle Parameter können mit einem in der Industrie standardmäßigen Spektrophotometer gemessen werden, einschließlich jener, die beispielsweise von X-Rite Corporation erhalten werden. Farbunterschiede können als E oder Farbunterschied zwischen einer Probenfarbe und einer Referenzfarbe quantifiziert werden. ΔE kann mithilfe einer beliebigen angemessenen, auf dem Gebiet bekannten Formel berechnet werden, z. B. unter Verwendung der CIE-ΔE₂₀₀₀-Formel. Die für die Ermittlung von ΔE₂₀₀₀ erforderlichen L*-, a*- und b*-Daten können berechnet werden, z. B. unter D50-Leuchtmittel und 2°-Beobachter, unter Verwendung von Reflexionsspektren, die mit einem Spektrophotometer gemessen werden können, z. B. einem GretagMacbeth SPECTROLINO^® Spektrophotometer.
Bei orangen festen Druckfarbenzusammensetzungen kann die Zielfarbe für das Orange so ausgewählt werden, dass sie der Farbe PANTONE^® Orange im Wesentlichen entspricht oder im Wesentlichen gleich ist. Farben sind "im Wesentlichen" gleich, wenn die Farben einen ΔE₂₀₀₀-Farbunterschied von weniger als ungefähr 5, z. B. weniger als ungefähr 4, weniger als ungefähr 3, weniger als ungefähr 2, weniger als ungefähr 1, aufweisen. Die orangen Druckfarben erreichen die obigen L*-Werte und entsprechen der Farbe eines bestimmten Farbtons des herkömmlichen PANTONE^® Orange.
L* kann weniger als ungefähr 80, weniger als ungefähr 75 bzw. weniger als ungefähr 70 betragen. a* kann ungefähr 40 bis ungefähr 90, ungefähr 50 bis ungefähr 80 bzw. ungefähr 55 bis ungefähr 70 betragen. b* kann ungefähr –60 bis ungefähr –100, ungefähr 65 bis ungefähr –95 bzw. ungefähr –70 bis ungefähr –90 betragen.
Orange Druckfarben können durch Kombinieren eines orangen Farbstoffes mit einem optionalen die Farbschattierung einstellenden Farbstoff und einem optionalen die Nuance einstellenden Farbstoff hergestellt werden. Jedes des Oranges, des die Farbschattierung einstellenden Mittels und des die Nuance einstellenden Mittels kann ein einzelner Farbstoff oder eine Kombination von Farbstoffen sein, auch wenn sich das Orange das die Farbschattierung einstellende Mittel und das die Nuance einstellende Mittel voneinander unterscheiden können.
Orange Farbstoffe umfassen einen Farbstoff oder eine Kombination von Farbstoffen mit spektralen Reflexionswellenlängen von Licht von ungefähr 570 nm bis ungefähr 680 nm. Orange Farbstoffe können Farbstoffe wie Pigment Orange 36, Orange E-HLD, Orange HLD 500, Orange HL, Orange HL 70, Orange HL 70-NF, Orange a-HLD 100 und Kombinationen davon enthalten.
Die Farbschattierung einstellende Farbstoffe können einen Farbstoff oder eine Kombination von Farbstoffen, der bzw. die aus zumindest einem Orangepigment zusammengesetzt ist bzw. sind, umfassen. Der die Farbschattierung einstellende Farbstoff kann in einer Menge von ungefähr 0,001 Gew.-% bis ungefähr 1 Gew.-% der Druckfarbe bzw. ungefähr 0,04 Gew.-% bis ungefähr 0,2 Gew.-% der Druckfarbe vorhanden sein.
Die Nuance einstellende Farbstoffe können einen Farbstoff oder eine Kombination von Farbstoffen umfassen, der bzw. die Wellenlängen von Licht von ungefähr 580 nm bis ungefähr 650 nm absorbiert bzw. absorbieren. Mehr im Detail können die Nuance einstellende Farbstoffe mit einer spektralen Reflexion von Licht im Wellenlängenbereich von ungefähr 590 bis ungefähr 640 nm verwendet werden.
Der Gesamtfarbstoff kann ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% der Druckfarbe bzw. ungefähr 0,2 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% der Druckfarbe umfassen.
Farbstoffe, die sich zur Verwendung hierin eignen, enthalten Pigmentpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von ungefähr 15 nm bis ungefähr 500 nm bzw. ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm in Bezug auf den volumengemittelten Durchmesser.
Die Druckfarbenbindemittel von Ausführungsformen können Mischungen von härtbaren Komponenten und optional zusätzlichen Materialien sein, z. B. härtbare Feststoffe, Antioxidationsmittel, nicht-photoinitiierte Aktivatoren (z. B. MARK^® K 102, MARK^® K 104 und Actafoam^® R-3, alle im Handel von (Compton Corp.) erhältlich) sowie beliebige herkömmliche optionale Zusatzstoffe. Solche herkömmlichen Zusatzstoffe können z. B. Entschäumungsmittel, Gleit- und Verlaufsmittel, Pigmentdispergiermittel, Tenside, optische Aufheller, thixotrope Mittel, Entnetzungsmittel, Gleitmittel, Schaummittel, Antischaummittel, Fließmittel, Wachse, Öle, Weichmacher, Bindemittel, elektrisch leitende Mittel, Fungizide, Bakterizide, organische und/oder anorganische Füllerpartikel, UV-Absorptionsmittel, Verlaufsmittel, Trübungsmittel, antistatische Mittel und dergleichen umfassen. Die Druckfarben können nach Wunsch auch weitere monomere, oligomere oder polymere Materialien enthalten.
Härtbare Feststoffe umfassen strahlungshärtbare Materialien, die bei Raumtemperatur Feststoffe sind und eine oder mehrere ungesättigte funktionelle Gruppen darin aufweisen, z. B. eine oder mehrere reaktive Alken-, Alkyn-, Acrylat- oder Methacrylatgruppen.
Der härtbare Feststoff ist ein Alkylacrylat, Arylacrylat, Alkylarylacrylat, Arylalkylacrylat, Alkylmethacrylat, Arylmethacrylat, Alkylarylmethacrylat oder Arylalkylmethacrylat. Der härtbare Feststoff kann in einer beliebigen wirksamen Menge der härtbaren Tintenstrahldruckfarbenzusammensetzungen vorhanden sein, z. B. ungefähr 25 Gew.-% bis ungefähr 75 Gew.-%, von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 70 Gew.-% bzw. ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 70 Gew.-% des Gesamtgewichts der Druckfarbe. Die strahlungshärtbaren Geldruckfarbenzusammensetzungen können darüber hinaus optional ein Antioxidationsmittel enthalten. Spezifische Beispiele für geeignete Antioxidationsstabilisatoren umfassen NAUGARD 524, NAUGARD 635, NAUGARD A, NAUGARD I-403 und NAUGARD 959, im Handel von Crompton Corporation, Middlebury, CT, erhältlich; IRGANOX 1010 und IRGASTAB UV 10, im Handel von Ciba Specialty Chemicals erhältlich; GENORAD 16 und GENORAD 40, im Handel von Rahn AG, Zürich, CH, erhältlich, und dergleichen.
Wenn vorhanden, ist das optionale Oxidationsmittel in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge von z. B. zumindest ungefähr 0,01 Gew.-%, der Druckfarbenzusammensetzung, zumindest ungefähr 0,1 Gew.-% der Druckfarbenzusammensetzung bzw. zumindest ungefähr 1 Gew.-% der Druckfarbenzusammensetzung in den Druckfarbenzusammensetzungen von Ausführungsformen vorhanden.
Die strahlungshärtbaren Geldruckfarben können mithilfe eines beliebigen geeigneten Verfahrens hergestellt werden. Beispielsweise können die Druckfarben durch Mischen des Initiators, des Monomers, des optionalen Geliermittels und des härtbaren Wachses; und durch Erhitzen der Mischung unter Erhalt einer einzelnen Phase mit niedriger Viskosität hergestellt werden. Danach wird die heiße Mischung unter Agitation langsam zu einer erhitzten Dispersion (die ein Konzentrat sein kann) aus Farbmittel (d. h. Pigment) hinzugefügt. Die Druckfarbenzusammensetzung kann danach – optional bei einer erhöhten Temperatur – durch einen Filter passiert werden, um Fremdpartikel zu entfernen.
Das Verfahren zum Herstellen der Druckfarbenzusammensetzungen kann derart modifiziert werden, dass dem Typ der für die Herstellung der Druckfarbenzusammensetzungen verwendeten reaktiven Geliermittel Rechnung getragen wird. Beispielsweise kann ein Konzentrat des Geliermittels in einer der Komponenten der Druckfarbenzusammensetzung vor Zugabe der anderen Komponenten hergestellt werden. Lösungen, die Cogeliermittel enthalten, können mit einem Verfahren ähnlich dem oben beschriebenen ebenfalls hergestellt werden.
Die Druckfarbenzusammensetzungen können Geliertemperaturen von ungefähr 30°C bis ungefähr 75°C, von ungefähr 30°C bis ungefähr 70°C bzw. von ungefähr 35°C bis ungefähr 70°C aufweisen. Im Allgemeinen ist die Druckfarbenzusammensetzung bei Raumtemperatur ein Gel.
Wenn sich die Druckfarbenzusammensetzung im Gelzustand befindet, beträgt die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zumindest ungefähr 1000 mPa·s, zumindest ungefähr 10.000 mPa·s bzw. zumindest ungefähr 100.000 mPa·s. Die Viskositätswerte im Gelzustand der beispielhaften Druckfarbenzusammensetzungen können im Bereich von ungefähr 10³ bis ungefähr 10⁹ mPa·s bzw. ungefähr 10^4,5 bis ungefähr 10^6,5 mPa·s liegen. Gelphasenviskositäten von Ausführungsformen können mit dem Druckverfahren variieren. Die höchsten Viskositäten beispielsweise können zur Verwendung bei Ausführungsformen geeignet sein, bei denen ein Zwischentransfer verwendet wird, oder beim direkten Strahlausstoß auf poröses Papier, um die Auswirkungen des Ausblutens und Verlaufens von Druckfarbe zu minimieren. Andererseits können weniger poröse Substrate wie Kunststoff geringere Viskositäten erfordern, die den Punktzuwachs und die Agglomeration von einzelnen Druckfarbenpixeln steuern. Die Gelviskosität kann durch Druckfarbenzusammensetzung und Substrattemperatur kontrolliert werden. Ein weiterer Vorteil des Gelzustands bei strahlungshärtbaren geliermittelhaltigen Druckfarbenzusammensetzungen besteht darin, dass höhere Viskosität von ungefähr 10³ bis 10⁴ mPa·s die Sauerstoffdiffusion verringern können, was wiederum zu einer schnelleren Härtungsrate bei Freie-Radikale-Inititierung führt.
Bei der Strahlausstoßtemperatur der Druckfarbenzusammensetzung hat die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität von weniger als ungefähr 15 mPa·s, weniger als ungefähr 12 mPa·s, ungefähr 3 bis ungefähr 12 mPa·s bzw. ungefähr 5 bis ungefähr 10 mPa·s. Bei Ausführungsformen werden die Druckfarbezusammensetzungen bei Temperaturen von weniger als ungefähr 100°C, ungefähr 40°C bis ungefähr 100°C bzw. ungefähr 55°C bis ungefähr 90°C strahlausgestoßen.
Wenn auf Papier gedruckt, hat die orange Geldruckfarbe eine Masse von ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,5 mg/cm² bzw. von ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,7 mg/cm².
Gedruckte Bilder können mit der hier beschriebenen Druckfarbe erzeugt werden, indem die Druckfarbe in eine Tintenstrahlvorrichtung wie eine thermische Tintenstrahlvorrichtung, eine akustische Tintenstrahlvorrichtung oder eine piezoelektrische Tintenstrahlvorrichtung integriert und gleichzeitig bewirkt wird, dass Tropfen geschmolzener Druckfarbe bildweise auf ein Substrat ausgestoßen werden. Bei Ausführungsformen kann die Druckfarbe auf eine Strahlausstoßtemperatur erhitzt werden, z. B. auf über die Gelübergangstemperatur der Druckfarbenzusammensetzung.
Das Substrat kann während des Aufzeichnens eine beliebige geeignete Temperatur haben. Das Aufzeichnungssubstrat kann in Raumtemperatur vorliegen. Das Substrat kann jedoch erhitzt oder gekühlt werden, um eine Oberflächentemperatur aufzuweisen, die innerhalb des Bereichs der Gelphasenübergangstemperaturen für die Druckfarbenzusammensetzung liegt. Das Substrat kann auf einer Temperatur von ungefähr 5°C bis ungefähr 160°C, von ungefähr 15°C bis ungefähr 50°C bzw. von ungefähr 20°C bis ungefähr 40°C gehalten werden.
Die Druckfarbe ist für gewöhnlich in zumindest einem Reservoir enthalten, das über eine beliebige geeignete Zufuhrvorrichtung mit den Ausstoßkanälen und Öffnungen eines Tintenstrahlkopfes verbunden ist. Beim Strahlausstoßvorgang kann der Tintenstrahlkopf mithilfe eines beliebigen geeigneten Verfahrens auf die Strahlausstoßtemperatur der Druckfarben erhitzt werden. Das eine oder die mehreren Druckfarbenreservoirs können auch Heizelemente zum Erhitzen der Druckfarbe enthalten.
Die Druckfarben können darüber hinaus bei indirekten (Offset-)Tintenstrahldruckanwendungen verwendet werden, bei denen Tropfen der geschmolzenen Druckfarbe bildweise auf ein Zwischentransferelement ausgestoßen werden und die Druckfarbe im bildweisen Muster danach vom Zwischentransferelement auf ein Endaufzeichnungssubstrat übertragen wird.
Die Druckfarbe kann dann auf ein beliebiges geeignetes Substrat oder einen beliebigen geeigneten Aufzeichnungsbogen strahlausgestoßen oder übertragen werden, um ein Bild zu erzeugen, darunter unliniertes Papier, liniertes Notizbuchpapier, Feinpostpapier und dergleichen; mit Siliciumdioxid beschichtete Papiere, Glanzpapiere, Transparenzmaterialien; Gewebe; Textilprodukte; Kunststoffe; Polymerfilme; anorganische Substrate wie Metalle, Keramik, Holz; und dergleichen.
Nach Übertragung auf das Substrat oder Strahlausstoß auf das Substrat wird die Druckfarbe im Fall von Direktdruck durch Strahlungsexposition des Bildes auf dem Substrat gehärtet. Beispielsweise kann Strahlung mit einer geeigneten Wellenlänge, vorwiegend die Wellenlänge, bei der der Druckfarbeninitiator Strahlung absorbiert, verwendet werden. Dadurch wird die Härtungsreaktion der Druckfarbenzusammensetzung eingeleitet. Die Strahlungsexposition muss nicht lang sein und kann ungefähr 0,05 bis 10 Sekunden bzw. ungefähr 0,2 bis ungefähr 2 Sekunden dauern. Die Expositionszeiten sind häufiger als Substratgeschwindigkeiten der Druckfarbenzusammensetzung ausgedrückt, die eine UV-Lampe passiert. Beispielsweise werden die durch Mikrowellen energetisierten dotierten Quecksilberbirnen, erhältlich von UV Fusion, in einer elliptischen Spiegelanordnung platziert, die 10 cm breit ist; mehrere Einheiten können in Reihe platziert werden. Somit braucht ein Punkt auf einem Bild bei einer Bandgeschwindigkeit von 0,1 ms^–1 1 Sekunde, um eine einzelne Einheit zu passieren, während bei einer Bandgeschwindigkeit von 4,0 ms^–1 0,2 Sekunden erforderlich sind, um vier Birnenanordnungen zu passieren.
Die Energiequelle, die zum Einleiten der Vernetzung der strahlungshärtbaren Komponenten der Zusammensetzung verwendet wird, kann aktinisch, z. B. eine Strahlung mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Bereich des Spektrums; beschleunigte Partikel wie Elektronenstrahl-Strahlung; thermisch wie Hitze oder Infrarotstrahlung; oder dergleichen sein. Eine aktinische Strahlung bietet eine ausgezeichnete Kontrolle über die Einleitung und Rate der Vernetzung. Geeignete Quellen der aktinischen Strahlung umfassen Quecksilberlampen, Xenonlampen, Kohlebogenlampe, Wolframglühlampen, Laser, lichtemittierende Dioden, Sonnenlicht, Elektronenstrahlemitter und dergleichen. Das härtende Licht kann nach Wunsch oder Bedarf filtriert oder fokussiert werden.
Die härtbaren Komponenten der Druckfarbenzusammensetzung reagieren, um ein gehärtetes oder vernetztes Netz geeigneter Härte und Robustheit zu bilden. Bei Ausführungsformen wird das Härten im Wesentlichen abgeschlossen bis abgeschlossen, d. h. zumindest 75% der härtbaren Komponenten sind gehärtet (reagiert und/oder vernetzt). Dies ermöglicht, dass die Druckfarbenzusammensetzung im Wesentlichen gehärtet und viel kratzfester ist, und steuert darüber hinaus die Höhe des Durchscheinens auf dem Substrat adäquat.
Beispiel 1. Herstellung der Druckfarbenbasis
Die Druckfarben wurden mit einem Amidgeliermittel hergestellt.
Das UNILIN 350 Acrylatwachs (optional auf 2 μm vorgefiltert) war das härtbare Wachs. Der Druckfarbenträger war SR833S (Sartomer). Die Initiatoren waren Irgacure 379, Esacure KIP 150 (Lamberti) und Irgacure 819, Ciba. Der Stabilisator war Irgastab UV10 (Ciba).
Synthese des Amidgeliermittelpräkursors
Die Synthese des Amidgeliermittelpräkursors (Organoamid) erfolgt wie im US-Patent Nr. 8,084,637 umgesetzt, z. B. durch Reagieren einer Dimerdisäure wie Pripol 1009 (Cognis Corp.) mit Ethylendiamin (EDA) bei einer Temperatur zwischen ungefähr 90°C und ungefähr 155°C, optional in der Gegenwart eines Antioxidationsmittels/Stabilisators wie Irgafos 168 (Ciba) in einer Menge von ungefähr 0,2%. Oligomere werden während der Herstellung des Organoamids erzeugt (Endcapping, damit die Ester im Endgeliermittel die Oligomerverteilung nicht verändern).
Durch Steuern der Menge an EDA kann die Verteilung verschoben werden, so dass größere Proportionen von Oligomeren höherer Ordnung erzeugt werden. Im Allgemeinen wird bei höheren EDA:Amid-Verhältnissen eine höhere Gelierpunkt- und Raumtemperaturviskosität beobachtet.
Ein Amidgeliermittelpräkursor unter Verwendung eines EDA:Pripol-1009-Verhältnisses von 1,125:2 wurde durch Zugeben von Pripol-1009-Dimerdisäure (703,1 g, Säurezahl = 194 mg/g, 1215 mmol) zu einem 2-l-Edelstahlreaktor hergestellt, der mit Strombrechern und einem 4-Schaufel-Laufrad ausgestattet war. Der Reaktor wurde mit Argon gespült, auf 90°C erhitzt und das Laufrad wurde auf 400 U/min eingestellt. Danach wurde EDA (Huntsman Chemical Corporation, 21,9 g, 364 mmol) über 15 Minuten langsam über eine Zuleitung direkt in den Reaktor hinzugefügt. Die Reaktortemperatur wurde auf 95°C eingestellt. Danach wurde die Reaktortemperatur über 280 Minuten auf 165°C erhöht und für 1 Stunde auf 165°C gehalten. Schließlich wurde das geschmolzene Organoamidprodukt in eine Folienschale abgelassen und durfte auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt war ein bernsteinfarbenes festes Harz mit einer Säurezahl von 133,7 mg/g.
Die Säuretermini des Präkursors wurden gemäß den im US-Patent Nr. 8,084,637 bereitgestellten Materialien und Methoden einem Endcapping mit Phenylglycol unterzogen. Die oligomeren Verteilungen für das Amidgeliermittel sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Ein Baseline-Amidgeliermittelpräkursor unter Verwendung eines EDA:Pripol-1109-Verhältnisses von 1,125:2 wurde wie folgt hergestellt. Zu einem 2-l-Edelstahl-Büchi-Reaktor, der mit einem 4-Schaufel-Stahllaufrad, Strombrecher und Kondensator ausgestattet war, wurde das oben hergestellte Organoamid (711,8 g, Säurezahl 133,7, 614,65 mmol) über die Zugabeöffnung und unter Verwendung einer Heißluftpistole zum Schmelzen der Materialien hinzugefügt. Danach wurde der Reaktor mit N₂ bei einer Durchflussrate von 3 SCFH (Standard-Kubikfuß pro Stunde) gespült, auf 210°C erhitzt und bei 450 U/min vermischt. Danach wurden 2-Phenoxyethanol (281,2 g, 2035,4 mmol, Aldrich Chemicals) und Fascat 4100 (0,70 g, 2,05 mmol, Arkema Inc.) in einem Becher vorgemischt und zur Reaktion hinzugefügt. Die Reaktoröffnung wurde geschlossen und die Reaktion wurde für 2,5 Stunden auf 210°C gehalten. Die Reaktoröffnung wurde geöffnet und weitere 27,5 g Phenoxyethanol wurden hinzugefügt und die Reaktion durfte für 4 Stunden laufen. Nachdem die Reaktion abgeschlossen war, wurde das geschmolzene Geliermittelprodukt in eine Folienschale abgelassen und durfte auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt war ein bernsteinfarbenes festes Gel mit einer Säurezahl von 3,9 mg/g. Tabelle 1. Mw-Verteilungen des Amidgeliermittels gemäß MALDI-TOF

Nr. Name Amidgeliermittel

0 Unimer 26,7

1 Dimer 57,6

2 Trimer 14,7

3 Tetramer 0,9
Synthese von UNILIN^® 350 Acrylat in einem 5-Gallonen-Maßstab
Ungefähr 5,4 kg UNILIN^® 350, 6,8 g Hydrochinon, 53,5 g p-Toluolsulfonsäure und 1,1 kg Toluol wurden durch die Ladungsöffnung in einen Reaktor geladen. Die Ladungsöffnung wurde geschlossen und der Reaktor wurde auf eine Manteltemperatur von 120°C erhitzt. Eine Agitation wurde im Mindestmaße begonnen, nachdem der Reaktorinhalt eine Temperatur von ungefähr 65°C erreicht hatte. Nachdem die interne Reaktortemperatur 85°C erreicht hatte, was anzeigte, dass die Feststoffe geschmolzen waren, wurde die Agitation auf 150 U/min erhöht. Die beiden finalen Reagenzien wurden über einen Pope-Tank hinzugefügt. Zunächst wurden 1,32 kg Acrylsäure hinzugefügt und danach wurden der Pope-Tank und die Leitungen durch den Reaktor mit 1,1 kg Toluol gespült. Der Zeitpunkt der Acrylsäurezugabe wurde als Zeitpunkt null markiert. Die Manteltemperatur wurde danach über einen Zeitraum von 120 Minuten von 120°C auf 145°C erhöht. Dies wurde manuell mit einer Erhöhung von 2°C alle 10 Minuten durchgeführt. Während dieses Zeitraums wurde Reaktionskondensat (Wasser) gekühlt und mit einem Kondensator gesammelt. Es wurden ungefähr 200 g Wasser gesammelt. Darüber hinaus wurden 1,1 kg Toluol (50% der Ladung) mittels Destillation gemeinsam mit dem Reaktionskondensat entfernt.
Nachdem der Reaktormantel die maximale Temperatur von 145°C erreicht hatte, wurde mit der Kühlung begonnen, um den Reaktor auf eine Chargentemperatur von 95°C zu bringen. Die Agitation wurde auf 115 U/min verringert. Ungefähr 23 kg entionisiertes Wasser (EW) wurden zum Kochen gebracht und danach über den Pope-Tank in den Reaktor geladen (die Wassertemperatur zum Zeitpunkt des Transfers betrug mehr als 90°C). Das Mischen wurde für 30 Sekunden fortgesetzt und nachdem das Mischen gestoppt wurde, durften sich das Wasser und wachsartige Acrylatphasen trennen. Die untere (Wasser-)Phase wurde über das untere Ventil unter Verwendung des Schauglases zur Überwachung der Grenzfläche in einen Stahleimer abgelassen. Das Extraktionsverfahren wurde mit weiteren 2,7 kg heißem EW wiederholt und das Wasser wurde in einen Eimer abgelassen. Eine dritte und letzte Extraktion wurde mit 10 kg heißem EW durchgeführt, das zwar getrennt, aber nicht in einen Eimer abgelassen wurde. Stattdessen wurde die Heißwasserschicht verwendet, um die Ablassleitung zu einem Vakuumfilter vorzuerhitzen.
Zu Beginn des Versuchstages wurden ein Vakuumfilter für die Ablass- und Präzipitationsschritte vorbereitet. Der Filter wurde mit 100 kg EW beladen. Der Mantel des Filters wurde einer Kühlung mit kalten EW und einer Agitation im Mindestmaße unterzogen, um die Kühlung des EW auf weniger als 10°C für eine Produktverfestigung zu erleichtern.
Nach der dritten Extraktion wurde der Filter einer maximalen Agitation unterzogen. Der Reaktor, der Filter und die Ablassleitungen wurden allesamt auf einen korrekten Potentialausgleich und eine korrekte Erdung überprüft und beide Gefäße wurden mit Stickstoff gespült, um eine inerte Atmosphäre sicherzustellen. Der Reaktor wurde isoliert und eine mäßige (10 SCFH [?]) Stickstoffdecke wurde auf den Filter gelegt und während des gesamten Ablassvorgangs aufrechterhalten.
Nach den letzten 10 Minuten der Trennung und bei einer Tr = 95°C wurde ein Stickstoffdruck von 5 kPa auf den Reaktor angelegt. Dies stellte eine inerte Atmosphäre während des gesamten Ablassvorgangs sicher. Das untere Ventil wurde leicht geöffnet und die heißen Reaktorinhalte wurden langsam in den Filter gegossen. Die erste Schicht war Wasser und die nächste Schicht war das gewünschte UNILIN 350 Acrylat, das sich zu gelblich-weißen Partikeln verfestigte. Nach abgeschlossenem Ablassvorgang wurden alle Stickstoffspülungen gestoppt und beide Gefäße gegen die Atmosphäre entlüftet. Der Filter wurde für ungefähr 10 Minuten weiter agitiert. Eine flexible Transferleitung wurde aus dem zentralen Vakuumsystem mit einem Abfallbehälter verbunden. Volles Vakuum wurde auf den Abfallbehälter angelegt, danach wurde das untere Ventil des Filters geöffnet, um das Wasserfiltrat unter Vakuum zu transferieren.
Nachdem eine getrocknete Probe des Materials eine Säurezahl von < 1,5 hatte, wurde die Charge manuell in folienausgekleidete Schalen abgelassen und über Nacht bei 55°C in einem Vakuumofen unter vollem Vakuum getrocknet. Am nächsten Tag wurde das trockene Material abgelassen und in 5-Gallonen-Eimern gelagert. Die Ausbeute aus der Charge belief sich auf ungefähr 5,2 kg.
Die Druckfarben wurden jeweils in einem 20-g-Maßstab durch Kombinieren aller Komponenten mit Ausnahme der Pigmentdispersion und Mischen der Komponenten bei 90°C und 200 U/min für ungefähr 1 Stunde hergestellt. Nach 1 Stunde wurde die Pigmentdispersion zu jeder Druckfarbe hinzugefügt und die kombinierte Druckfarbenzusammensetzung wurde für eine weitere Stunde bei 90°C gerührt. Die Druckfarben waren zur Gänze vermischbar und ergaben Lösungen mit einer gießfähigen Viskosität bei erhöhten Temperaturen erhalten und steife Gele bei Kühlung auf Raumtemperatur. Orange Pigmentdispersion wurde unter Verwendung von Novoperm Orange HL (Pigment Orange 36) von Clariant hergestellt.
Herstellung einer orangen Pigmentdispersion
Die Pigmentdispersion wurde wie folgt hergestellt.
In einen 1-l-Attritor (Union Process) wurden 1200 g Edelstahlschrot (Durchmesser 1/8 Zoll (0,317 cm)), 30 g Novoperm Orange HL Pigment (Pigment Orange 36, Clariant), 18 g EFKA 4340 Dispergiermittel, rein (BASF), und 152 g SR9003-Monomer (Sartomer) hinzugefügt. Die Mischung wurde für 18 Stunden bei 400 U/min gerührt und danach in einen 200-ml-Behälter abgelassen. Die entstehende Pigmentdispersion hatte eine Pigmentkonzentration von 15 Gewichtsprozenten.
Druckfarbenzubereitung

Diverse UV-härtbare Phasenwechsel-Druckfarbenzusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt: Zu einer 250-ml-Braunglasflasche, erhitzt auf 90°C, wurden Amidgeliermittel, acryliertes Unilin 350 Wachs, SR833S Monomer (Tricyclodecandimethanoldiacrylat, Sartomer, Exeter, PA), SR399LV (pentafunktioneller Acrylatester, Sartomer), Irgaure 379 und 819 (Photoinitiatoren, CIBA), Esacure KIP 150 (Photoinitiator, Lamberti) und Irgastab UV10 (Stabilisator, CIBA) hinzugefügt. Die Mischung wurde unter Rühren erhitzt, bis sich die festen Komponenten aufgelöst hatten. Die Mischung wurde unter Rühren für 1 Stunde erhitzt, um die Druckfarbenbasisherstellung zu vervollständigen. Schließlich wurde ein oranges Pigmentdispersionskonzentrat in SR9003 (propoxyliertes Neopentylglycoldiacrylat, Sartomer) hinzugefügt und die Mischung wurde bei 10.000 U/min für weitere 0,5 Stunden homogenisiert. Ungefähr 7,5 g Amidgeliermittel, 5 g Unilin 350 Acrylat, 1 g Irgacure^® 379 (Ciba), 1 g Irgacure^® 819, 2,5 g Esacure KIP 150 (Lamberti), 0,2 g Irgastab^® UV10, 5 g SR399LV (Sartomer Company, Inc.), 34,2 g SR833S (Sartomer) und 8,56 g SR833S (Sartomer Company, Inc.) wurden für 1 h bei 90°C vermischt. Die Druckfarbenbasis wurde durch einen 1-μm-Stufenfilter filtriert. Die filtrierte Druckfarbenbasis wurde unter Rühren bei 90°C zu einer Farbstoffmischung, wie in Tabelle 2 gezeigt, und weiterem SR833S hinzugefügt, wie erforderlich, um die Massenbilanz zu erzielen. Die entstehende Druckfarbe wird für 2 h bei 90°C gerührt, bevor sie durch einen 1-μm-Filter filtriert wird. Tabelle 2. Orange UV-Geldruckfarbe, 3,5 Gew.-% Pigment Orange 36

Orange UV-Geldruckfarbe
Komponente	Gew.-%	m/g
Amidgeliermittel	7,50%	7,50
Unilin 350 Acrylat	5,00%	5,00
SR883S	34,24%	34,20
SR9003	8,56%	8,56
SR399LV	5,00%	5,00
Irgacure 379	1,00%	1,00
Irgacure 819	1,00%	1,00
Esacure KIP 150	2,50%	2,50
Irgastab UV10	0,20%	0,20
Orange Pigmentdispersion	35,00%	35,00
GESAMT	100%	100,0

Die Druckfarben wurden unter Verwendung eines Typhoon-Druckkopfes auf unbeschichtete Mylarfolien gedruckt und mit einer Fusions UV Lighthammer UV-härtenden 600-W-Lampe, die mit einer Quecksilber-D-Birne ausgestattet war, unter einem sich bei diversen Geschwindigkeiten (Fuß pro Minute – fpm) (0,005 Meter pro Sekunde – ms^–1) bewegenden Förderband gehärtet. Die gehärteten Filme wurden MEK-Doppelreibungen mit einem Wattestäbchen unterzogen, um die Härtung zu beurteilen. Eine gut härtende Druckfarbe ist eine, bei der die MEK-Doppelreibungen 150 bei allen Geschwindigkeiten überschreiten. Die orangen UV-Geldruckfarben haben gute Härtungseigenschaften, z. B. ungefähr 200 bei 32 fpm (0,162 ms^–1)
Die Farbe wurde durch Bilden von Vollton-Stellen-Drucken auf DCEG-Papier gemessen. Tropfenmasse, Pigmentkonzentration und Auflösung sind in Tabelle 3 angeführt. Tabelle 3. Farbe für orange UV-Geldruckfarbe
Die Drucke wurden unter Verwendung eines Spectrolino Spektrophotometers, D50-Lichtquelle, 2°, gemessen. Die obige Tabelle 3 zeigt die Pigmentkonzentration auf dem volltongefüllten Bild sowie L*-, a*- und b*-Werte und ΔE₂₀₀₀ in Bezug auf PANTONE^® Orange. Die UV-Druckfarbe wurde erfolgreich strahlausgestoßen und Vollton-Stellen wurden gemessen und allesamt mit einem ΔE₂₀₀₀ von unter 4 ermittelt, was erwünscht ist. Die Reflexionskurve für die als orange Vollton-Stelle gedruckte UV-Druckfarbe im Vergleich zu PANTONE^® Orange war im Wesentlichen identisch. Tabelle 4 zeigt die prozentuale Reflexion bei Schlüsselwellenlängen von Licht für die orange Farbe. Tabelle 4. Spektrale Reflexion für orange UV-Druckfarbe

Spektrale Reflexion %

Wellenlänge 530 660

Orange UV-Geldruckfarbe 54,3% 3,1%
Die prozentuale Reflexion bei den angegebenen Wellenlängen ist entscheidend, um die richtige Farbe für Orange zu erzielen. Graphtolpigmente von Clariant werden verglichen und der Test auf Lichtechtheit wurde gemäß DIN ISO 12040 (Xenontest 1200 W, nicht-drehender Modus) unter künstlichem Licht durchgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7531582 [0029]
US 7276614 [0029]
US 7279587 [0029]
US 8084637 [0031, 0074, 0077]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D4752 [0014]
ASTM D4752 [0014]
DIN ISO 12040 [0092]

Claims

Orange strahlungshärtbare lichtechte Druckfarbe, die zumindest ein härtbares Monomer, zumindest ein organisches Geliermittel, zumindest einen Photoinitiator und einen Farbstoff umfasst, wobei die Druckfarbe bei einer Ladung von ungefähr 2 mg/Zoll² (6,45 cm²) bis ungefähr 7 mg/Zoll² (6,45 cm²) eine Reflexion auf einem Substrat im Bereich von 0% bis ungefähr 10% bei einer Wellenlänge von 550 nm und im Bereich von 85% bis ungefähr 95% bei einer Wellenlänge von ungefähr 660 nm aufweist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Strahlung eine Wellenlänge von ungefähr 200 bis ungefähr 400 nm umfasst.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe auf dem Substrat einen L*-Wert von weniger als 80; einen a*-Wert von weniger als ungefähr 90; und einen b*-Wert von mehr als ungefähr –100; oder eine Kombination davon aufweist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe aus der Gruppe, bestehend aus Pigment Orange 36, Orange E-HLD, Orange HLD 500, Orange HL, Orange HL 70, Orange HL 70-NF, Orange a-HLD 100 und Kombinationen davon, ausgewählt ist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus der Gruppe, bestehend aus Papier, Metall, Kunststoff, Membran und Kombinationen davon, ausgewählt ist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei der Farbstoff in einer Menge von ungefähr 0,05 Gew.-% bis ungefähr 6 Gew.-% der Druckfarbe vorhanden ist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine härtbare Monomer aus der Gruppe, bestehend aus propoxyliertem Neopentylglycoldiacrylat (z. B. SR-9003 von Sartomer), Diethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Dipropylenglycoldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, epoxidiertem Neopentylglycoldiacrylat, Isodecylacrylat, Tridecylacrylat, Isobornylacrylat, Isobornyl(meth)acrylat, propoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat, ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat, Dipentaerythritolpentaacrylat, ethoxyliertem Pentaerythritoltetraacrylat, propoxyliertem Glyceroltriacrylat, Isobornylmethacrylat, Laurylacrylat, Laurylmethacrylat, Neopentylglycolpropoxylatmethylethermonoacrylat, Isodecylmethacrylat, Caprolactonacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat und Kombinationen davon, ausgewählt ist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, die ferner einen nicht-photoinitiierten Aktivator umfasst.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe eine Lichtechtheit von 6 oder mehr auf der Blue Wool Scale; eine MEK-Doppelreibung von ungefähr 200 bei 32 Fuß pro Minute (fpm) (0,162 Metern pro Sekunde (ms^–1)); oder beides aufweist.
Strahlungshärtbare Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe PANTONE^® Orange in Bezug auf Farbe innerhalb eines ΔE₂₀₀₀ von ungefähr 3 oder weniger entspricht.