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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung ist auf fett- und wachsbasierte Tintenzusammensetzungen
für Tintenstrahldruck
aus essbaren Substraten, auf Verfahren zum Tintenstrahldruck auf
eßbaren
Produkten mit den Tinten und auf die hergestellten essbaren Produkte
gerichtet. Die Tinten und Verfahren, die hierin beschrieben sind,
können
zur Herstellung so unterschiedlicher bedruckter essbarer Produkte
eingesetzt werden wie pharmazeutischen Pillen und Tabletten bis
zu Haustierfuttermitteln. Die Erfindung hat jedoch besondere Nützlichkeit
zum Drucken auf Süßwaren,
einschließlich,
ohne Beschränkung,
Schokoladenriegeln und tablettierten Produkten, Weingummis, Toffees
und Kaugummis, und insbesondere zum Drucken von Bildern mit hoher
Auflösung
und hoher Schärfe
auf Oberflächen
von essbaren Substraten, die unter Verwendung herkömmlicher
Technologie schwierig zu drucken sind. Solche Oberflächen schließen, ohne
Beschränkung,
die nicht-planaren, nicht-porösen,
hydrophoben Oberflächen
von M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies ein, die einen Zuckermantel
mit einer Carnaubawachs-Glanzbeschichtung aufweisen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Es
ist bekannt, identifizierende oder dekorative Bilder auf essbare
Produkte zu drucken. Die Verfahren, auf die man sich im allgemeinen
stützt,
um auf kleine Süsswarenstücke oder
auf Pharmazeutika zu drucken, schließen Rotationstiefdruck, Flexographie,
Seidenraster- und Polsterdruck ein. Jedes dieses Verfahren hat seine
eigenen Nachteile, und jedes von diesen erfordert Kontakt mit dem
zu bedruckenden Stück.
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Die
gegenwärtige
Technologie zum Drucken auf M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies ist durch ein Kontaktdruckverfahren
unter Verwendung einer Offsetwalze, in was hierin als Rotationstiefdruck
bezeichnet wird. Das Rotationstiefdrucksystem ist im Hinblick auf
die Anzahl von Farben begrenzt, die auf ein Substrat aufgebracht
werden können.
Traditionell wird eine Farbe gedruckt, und mit Modifikationen können zwei
oder drei Farben aufgebracht werden, aber Vollfarbdruck auf essbaren
Produkten ist nicht möglich. Die
Rotationstiefdruckwalze ist auch im Hinblick auf die Oberfläche eines
nicht-planaren Stücks,
die es bedrucken kann, beschränkt.
Wie bei anderen Kontaktdruckverfahren besteht die Gefahr, daß die Rotationstiefdruckwalze
den zu bedruckenden essbaren Gegenstand zerbricht. Druckdesigns
können
bei Verwendung des Rotationstiefdruckverfahrens nicht leicht verändert oder
modifiziert werden, weil jedes neue Design auf einer Walze eingraviert
werden muss.
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Siebraster-
und Polsterdruck können,
obgleich sie in der Lage sind, Bilder mit vernünftig hoher Auflösung und
hoher Schärfe
auszubilden, nicht die Punkte pro Inch (dpi) von Tintenstrahlsystemen
liefern. Diese Systeme sind auch beschränkt im Hinblick auf die Oberfläche eines
Substrats, die bedruckt werden kann, und in vielen Fällen erfordern
diese Systeme ein planares Substrat. Wie bei Rotationstiefdruck
ist Vollfarbdruck mit Seidenraster- oder Polsterdruckverfahren nicht möglich, und
das Wechseln graphischer Designs ist sowohl zeitaufwendig als auch
teuer.
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Ein
weiteres populäres
Verfahren zur Ausbildung von Bildern auf essbaren Produkten, insbesondere auf
Kuchen und anderen großen
Substraten, umfaßt
die Verwendung eines essbaren Übertragungsblattes, das
in einem Drucker gehandhabt werden kann und die relativ porös und hydrophil
sind und daher leicht ein Bild aus einer wasserbasierten Tinte,
einschließlich
einem durch Tintenstrahldruck erstellten Bild, aufnehmen können.
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Versehiedene
Methoden werden dann verwendet, um das Bild vom Blatt auf ein essbares
Substrat zu übertragen.
Eine beispielhafte Tinte zur Verwendung mit diesem Systemtyp ist
in
U.S.-Patentanmeldung US 2002/000875 offenbart
und umfaßt
Wasser, Isopropylalkohol, Natriumlaurylsulfat und FD&C-Färbemittel.
In der Übertragungsblatttechnologie
wird das Drucken nicht direkt auf der Oberfläche eines essbaren Produktes durchgeführt, das
an einem Druckkopf vorbeigeführt
wird. Die Verwendung eines Übertragungsblattes
erfordert, daß eine
Komponente des Substrats das Blatt teilweise löst, oder ermöglicht,
daß das
Blatt am Substrat anhaftet. Somit kann die Übertragungsblatttechnologie
nicht ohne weiteres auf die Hochgeschwindigkeitsproduktion von Bildern
auf nicht-planaren Oberflächen
von Süßwarenstücken angepasst
werden. Die wasserbasierten Tinten, die zur Verwendung mit Übertragungsblättern angepasst
sind, zeigen keine gute Leistung beim direkten Tintenstrahldrucken
auf nicht-planaren, nicht-porösen
und hydrophoben Oberflächen,
da sie schlecht anhaften, zu langsam trocknen und ihnen Undurchsichtigkeit
fehlt.
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Tintenstrahldruck
auf essbaren Produkten wäre,
wenn die Technologie perfektioniert werden könnte, in vielerlei Hinsicht
attraktiv. Es würde
die Notwendigkeit eliminieren, das essbare Substrat mit einem Kontaktteil,
wie etwa einem Polster oder einer Walze, in Kontakt zu bringen.
Weiter würden,
da Tintenstrahldruck eine Nicht-Kontakt-Drucksystem ist, leichte
Variationen in der Größe von essbaren
Produkten die Druckqualität nicht
negativ beeinflussen, wie dies typischerweise mit Systemen auf Polster-
oder Walzenbasis auftritt. Auch ist ein Tintenstrahldruckerbild
als Daten gespeichert und nicht auf einem Kontaktteil fixiert. Folglich
könnten Bilder
leichter als beim Kontaktdruck ausgewählt, verändert, übertragen und dergleichen werden,
was die Möglichkeit
für schnellen
Wechsel von gedruckten Designs und personalisierten Grafiken eröffnet.
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Tintenstrahldruckssysteme
sind grob in kontinuierliche Strahlsystem und Drop-on-Demand-Systeme (auch als „Impuls"-Systeme" bezeichnet), bei
denen Tröpfchen
nach Bedarf für
das Ausstoßen
auf die Substratoberfläche
für die
Bildausbildung erzeugt werden, aufgeteilt. Verfahren für Tintenstrahldruck
auf essbaren Substraten unter Verwendung kontinuierlicher Strahltechnologie
sind offenbart worden. Die meisten von diesen sind gerichtet auf Markierungsanwendungen
und dergleichen, die keine hohe Auflösung erfordern. Beispiele für solche
Offenbarungen aus dem Stand der Technik schließen ein:
U.S.-Patent Nrn. 4,168,662 ,
5,453,122 ,
5,006,362 ,
5,397,387 und
5,800,601 .
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WO-A-0194116 ist
auf den Tintenstrahldruck von Bildern mit hoher Auflösung auf
essbaren Produkten gerichtet und auf Verfahren, die einem Verbraucher
ermöglichen,
ein zu druckendes Bild über
ein Computernetzwerk, wie etwa das Internet, zu hinterlegen, so
daß essbare
Produkte, wie etwa Süßwaren,
vom Verbraucher personalisiert werden können. Sie offenbart Tinten
für den
Tintenstrahldruck, einschließlich
Pigment-dispergierte Tinten mit Lebensmittelqualität. Zum Beispiel
Tinten, die Titandioxid-Pigment, ein Glycerol-Dispergiermittel und Alkohol und Wasser
als Träger/Lösemittel
enthalten.
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WO-A-0200920 offenbart
einnehmbare Zusammensetzungen, die Polydiacetylenverbindungen enthalten,
die Farbveränderungen
in essbaren Produkten bewirken können.
Die Polydiacetylene können
mit Seitenketten oder Substituenten so verändert werden, daß sie kompatibler
mit verschiedenen Arten von essbaren Produkten gemacht werden.
WO-A-0200920 ist
auf Alkohol-Tintensysteme gerichtet.
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In
kontinuierlichen Strahlsystemen wird Tinte in einem kontinuierlichen
Strom unter Druck durch wenigstens eine Düse ausgestoßen. Der Strom wird in einem
fixierten Abstand von der Düsenöffnung typischerweise
durch einen piezoelektrischen Kristall, der mit kontrollierter Frequenz
benachbart zum Tintenstrom in Vibration gesetzt wird, in Tröpfchen aufgebrochen.
Diese Funktion des piezoelektrischen Elements ist verschieden von
der Funktion des piezoelektrischen Elements in einem Piezostrahlsystem,
wo das piezoelektrische Element die Erzeugung von Tröpfchen aus
einem Reservoir kontrolliert. Um den Strom von Tintentröpfchen in einem
kontinuierlichen Strahlsystem zu kontrollieren, werden die Tinten
aufgeladen (durch Zugabe von Salzen und anderen leitfähigen Mitteln)
und die Tröpfchen
durch ein elektrostatisches Feld hindurch geführt, das die Trajektorie der
Tröpfchen
gemäß Datensignalen
einstellt. Die Tröpfchen
werden entweder zur Rückführung zu einer
Rinne zurückgeleitet
oder zu einer spezifischen Stelle auf dem Substrat, um die gewünschte Zeichenmatrix
zu schaffen. Eine typische Auflösung
für ein
kontinuierliches Strahldruckerbild in einem industriellen Umfeld unter
Verwendung eines einzelnen Druckkopfes und einem Druck in einem
Durchgang beträgt
etwa 75–100 dpi.
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Die
meisten Tinten für
kontinuierlichen Strahldruck sind lösemittelbasiert, wobei sie
beträchtliche
Mengen Methylethylketon (MEK) oder eine gleichwertige flüchtige organische
Verbindung (VOC) als den Trägerstoff
enthalten, mit geringeren Mengen Wasser und einem niederen Alkohol.
Tinten für
kontinuierliche Tintenstrahlsysteme sind auch gekennzeichnet durch
das Vorhandensein von Salzen, wie etwa Kaliumthiocyanat, oder einem
anderen die Leitfähigkeit
verstärkenden
Mittel, das ermöglicht,
daß die
Tröpfchen
in einem elektrostatischen Feld abgelenkt werden. Typischerweise
ist die Leitfähigkeit
solcher Tinten größer als
etwa 200 Mikrosiemens. Somit sind die Tinten, die für industriellen
kontinuierlichen Strahldruck entwickelt worden sind, nicht ohne
weiteres anpassbar an das Drucken auf essbaren Produkten, da sie
typischerweise nicht-essbare, manchmal toxische, Inhaltsstoffe enthalten.
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Tinten
für kontinuierlichen
Strahldruck besitzen auch einen sehr engen Bereich für die annehmbare Viskosität. Tinten
mit einer Viskosität
oberhalb etwa 10 Centipoise (cp) bei niedrigen Scherraten bewirken,
daß die
Pumpen im Druckkopf während
des Gebrauchs kavitieren. Unterhalb einer Viskosität von etwa
2 bis etwa 3 cp sind die Strahle nicht stabil. Somit besitzen die
meisten, wenn nicht alle, Tinten für kontinuierlichen Tintenstrahldruck
eine Viskosität
von etwa 2,8 bis etwa 6 cp.
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Von
den Drop-on-Demand-Systemen sind heutzutage wirtschaftlich am wichtigsten
Piezostrahl- und Blasenstrahl-Systeme (manchmal auch bezeichnet
als thermische Tintenstrahisysteme). In Blasenstrahlsystemen wird
durch eine Widerstandsheizung in einem Tintenreservoir eine Blase
gebildet. Die resultierende Druckwelle aus der Blase drückt Tinte
durch eine Mundstückplatte.
Nachdem die Wärme
entfernt ist, kollabiert die Blase und ein Tröpfchen wird ausgestoßen. Blasenstrahldruckköpfe dominieren
die Haushalts- und Büro-Tintenstrahldruckermärkte, und
sie sind zu sehr hoher Auflösung
in der Lage. Mehrere Überlegungen
beschränken
jedoch ihre Verwendung in einem industriellen Umfeld, insbesondere
ihre Verwendung mit essbaren Substraten.
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Die
Viskosität
von Blasenstrahltinten ist sehr niedrig, in der Größenordnung
von 1,5 cp, was notwendig ist, da sich bei Anlegung einer minimalen
Spannung an die Widerstandsheizung schnell eine Blase bilden kann.
Die Tinte muss überdies
den Temperaturzyklus aushalten können.
der innerhalb des Druckkopfes anzutreffen ist. Folglich ist die
Zahl von Tinten, die für
Drucken auf essbaren Produkten mit einem Blasenstrahldrucker entwickelt
werden könnten,
extrem beschränkt.
Blasenstrahldrucker sind auch viel zu langsam, um Hochgeschwindigkeitsdruck
direkt auf essbare Substrate zu ermöglichen.
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Ein
Verfahren zum Drucken auf essbaren Produkten ist in der mitanhängigen
U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/587,108 ,
die hierin durch Bezugnahme miteinbezogen ist, beschrieben. Die
darin beschriebene Tinte ist eine pigmentierte Weißtinte,
die Verwendung beim Drucken auf Schokolade gefunden hat.
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Piezostrahltintensysteme
sind kommerziell verfügbar,
bei denen die Tinte eine Phasenänderung
von einem festen Zustand zu einem flüssigen Zustand im Druckkopf
durchläuft.
Tinten auf der Basis von essbarem Wachs für solche Druckköpfe sind
jedoch kommerziell nicht verfügbar.
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Somit
besteht nach wie vor ein Bedürfnis
in der Technik nach Tinten, die besser an den bekannten essbaren
Substraten anhaften und die gleichzeitig Eigenschaften haben, die
sie geeignet machen zur Verwendung mit existierenden Piezostrahltintenstrahldruckköpfen. Insbesondere
wäre es
wünschenswert,
eine Tinte für
effektives Drucken auf hydrophoben Oberflächen zu entwickeln, die bewirken,
daß wasserbasierte
Tinten abperlen oder verschmieren. Solche Tinten sind nach sorgfältiger Berücksichtigung
der Eigenschaften, die in solchen Tinten gewünscht und durch die physikalischen
Beschränkungen
der bekannten Druckköpfe
erforderlich sind, entwickelt worden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt ist die Erfindung eine fett- oder wachsbasierte mit
Tintenstrahl aufbringbare essbare Tinte zum Drucken auf einem essbaren
Substrat, welche umfasst: ein Färbemittel,
einen fett- oder wachsdispergierbaren Trägerstoff für das Färbemittel und eine Fett- oder
Wachsbasis, die ausgewählt
ist aus Fetten, Ölen,
Limonenen, Terpenen, Lipiden, Kandelillawachs, Carnaubawachs, Bienenwachs,
pflanzlichen Ölen, Milchfett,
gehärteten
pflanzlichen Fetten, Kakaobutter, eßbaren Fraktionen von Mono-,
Di- und Triglyceriden und deren Derivaten, Fetten, die kommerziell
erhältlich
sind unter dem Markennamen Captex®300-Markentriglycerid,
gesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können,
ungesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können, oder
Kombinationen davon. Der Trägerstoff
und die Fett- oder Wachsbasis sind so ausgewählt, daß die Tinte eine Viskosität im Bereich
von etwa 5 Centipoise bis etwa 20 Centipoise und eine Oberflächenspannung
von weniger als etwa 50 Dynes pro Zentimeter bei den Bedingungen,
unter denen die Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen wird, besitzt.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zum Tintenstrahldrucken
auf einem essbaren Substrat, welches die Schritte umfasst: Positionieren
eines essbaren Substrats in der Nähe eines Piezostrahltintenstrahldruckkopfes
mit wenigstens einem Tintenreservoir; Zuführen einer essbaren Tinte zu
dem Tintenreservoir, welche ein Färbemittel, einen fett- oder wachsdispergierbaren
Trägerstoff
für das
Färbemittel
und eine Fett- oder Wachsbasis umfasst, die ausgewählt ist
aus Fetten, Ölen,
Limonenen, Terpenen, Lipiden, Kandelillawachs, Carnaubawachs, Bienenwachs,
pflanzlichen Ölen,
Milchfett, gehärteten
pflanzlichen Fetten, Kakaobutter, eßbaren Fraktionen von Mono-,
Di- und Triglyceriden und deren Derivaten, Fetten, die kommerziell erhältlich sind
unter dem Markennamen Captex®300-Markentriglycerid,
gesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können,
ungesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können,
oder Kombinationen davon, Ausstoßen von Tinte aus dem Druckkopf
in Übereinstimmung
mit Datensignalen auf eine Oberfläche des essbaren Substrats,
um ein Bild zu bilden, das aus einzelnen verfestigten Tröpfchen der
Tinte besteht und eine Auflösung
von mehr als 39 Punkten pro cm (100 dpi) aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die fett- oder wasserbasierte Tinte bei Raumtemperatur ein Feststoff
und wird erhitzt, während
sie sich im Druckkopf befindet, so daß sie mit Tintenstrahl aufbringbar
ist. Die Tinte verfestigt sich auf der Oberfläche, um ein undurchsichtiges
anhaftendes Tröpfchen
aus verfestigter Tinte zu bilden.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Erfindung ein essbares Produkt, das
unter Verwendung der obigen Tinten und Verfahren hergestellt ist.
Das essbare Produkt umfasst ein essbares Substrat, wie etwa, ohne
Beschränkung,
Backwaren, Plätzchen
und Kuchen, Kekse, Nüsse,
Schokoladen, Käse,
Cracker und Chips, Feinbackwaren, Puddings und Mousses, Eiscremes
und Cremespeisen, Haustierfuttermittel und Haustierbelohnungsmittel,
Hauptmahlzeitsnacks, Cerealien und pharmazeutische Tabletten. Ein
mit Tintenstrahl aufgebrachtes Bild wird auf dem essbaren Substrat
abgeschieden, das aus einzelnen Tröpfchen verfestigter essbarer
Tinte besteht und eine Auflösung
von mehr als etwa 39 Punkten pro cm (100 dpi) aufweist. Wenigstens eines
der einzelnen Tröpfchen
umfasst eine fett- oder wachsbasierte essbare mit Tintenstrahl aufbringbare
Tinte, die ein Färbemittel,
einen fett- oder wachsdispergierbaren Trägerstoff für das Färbemittel und eine Fett- oder
Wachsbasis umfasst, die ausgewählt
ist aus Fetten, Ölen,
Limonenen, Terpenen, Lipiden, Kandelillawachs, Camaubawachs, Bienenwachs,
pflanzlichen Ölen,
Milchfett, gehärteten
pflanzlichen Fetten, Kakaobutter, eßbaren Fraktionen von Mono-,
Di- und Triglyceriden und deren Derivaten, Fetten, die kommerziell
erhältlich
sind unter dem Markennamen Captex®300-Markentriglycerid,
gesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen können, ungesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können,
oder Kombinationen davon.
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Die
bevorzugtesten essbaren Produkte gemäß der Erfindung sind Süßwaren.
Beispiele schließen
ein linsenförmiges
Süßwarenstück mit einem
Zuckermantel mit einem wachsbasierten Finish ein, auf das mit Tintenstrahl
unter Verwendung der obigen Tinten ein Bild mit einer Auflösung von
mehr als 118 Punkten pro cm (300 dpi) aufgedruckt werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit der industriellen Adaption von Piezostrahl-Drop-on-Demand-Systemen,
die bisher nicht für
das Drucken von Bildern mit hoher Auflösung auf essbaren Substraten verwendet
worden sind. Obgleich die Konstruktionen der Druckköpfe sich
unterscheiden, sind sie alle gekennzeichnet durch eine piezoelektrische
Vorrichtung, die den Ausstoß von
Tinte aus einem Reservoir bewirkt, wie etwa durch einen piezoelektrischen
Kristall, der die Wand des Reservoirs in Übereinstimmung mit Datensignalen
verformt. Da viele der hierin verwendeten Tinten bei Raumtemperatur
fest sind, ist es häufig
notwendig, den Druckkopf zu erwärmen,
um zu ermöglichen,
daß Tröpfchen der
Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen werden können. Ein
bevorzugter Typ von Piezostrahltintenstrahldruckkopf, der ein Heizelement
besitzt, um eine Phasenänderung
zu bewirken, ist erhältlich
von Spectra, Incorporated, angesiedelt in Lebanon, New Hampshire,
USA. Somit bedeutet „mit
Tintenstrahl aufbringbar",
wie hierin verwendet, eine Tinte, die verlässlich aus einem Piezostrahldruckkopf
ausgestoßen
werden kann, ohne übermäßige Modifikation
des Druckkopfes oder Wartungsüberlegungen
zu erfordern. In den meisten Fällen
ist ein Heizelement irgendeiner Art notwendig, so daß die fett-
oder wachsbasierte Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen werden
kann.
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Die
Fett- oder Wachsbasis der Tinten gemäß der Erfindung hilft, daß die Tinte
undurchsichtige anhaftende Bilder auf essbaren Substraten bildet,
insbesondere auf denjenigen Oberflächen, die hydrophob und daher
unter Verwendung von herkömmlichen
wasserbasierten Tinten schwierig zu bedrucken sind. Die fett- oder wasserbasierten
Tinten gemäß der Erfindung
schließen
ein Färbemittel
ein, das ein Farbstoff, Pigment oder ein Farblack (was ein Farbstoff
ist, der an ein teilchenförmiges
Substrat gebunden ist) sein kann. Eine technische Herausforderung
ist die Sicherstellung der Dispersion des Färbemittels in der Fett- oder
Wachsbasis.
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Geeignete
essbare Färbemittel
schließen
ein: die Lebensmittelfarbstoffe, die für menschlichen Verzehr unter
dem Food, Drug and Cosmetic Act zugelassen sind, verwaltet von der
U.S. Food and Drug Administration (FDA), hierin bezeichnet als „FD&C-Farbstoffe"; natürlichen
Färbemittel,
die aus natürlichen
(üblicherweise
pflanzlichen) Quellen gewonnen sind, von denen im allgemeinen angenommen
wird, daß sie
sicher für
menschlichen Verzehr sind; Färbemittel,
die aus natürlichen
Quellen gewonnen sind, die von der FDA zugelassen sind; und synthetischen
Färbemittel,
die zur Verwendung in Nicht-U.S.-Rechtssystemen zugelassen sind.
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Als
Färbemittel
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können alle bekannten FD&C-Farbstoffe verwendet
werden, einschließlich,
ohne Beschränkung,
Red No. 3 (Erythrosin), Red No. 40 (Allurarot), Yellow No. 6 (Sunset
Yellow FCF), Yellow No. 5 (Tartrazin), Green No. 3 (Fast Green FCF),
Blue No. 1 (Brilliant Blue FCF), Blue No. 2 (Indigotin) und Mischungen
davon.
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Beispielhafte
natürliche
Färbemittel
schließen,
ohne Beschränkung,
Annattosamenextrakt, Anthocyanine (zu finden in verschiedenen Beeren,
Trauben, Kohl und Cranberries), Carotinoide (zu finden in Möhren), Betaline
und Oleoharze (aus Wurzeln, wie etwa Gelbwurz, Paprika, Carminpflanzen,
Rote Beten und Tomaten) ein.
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Da
die FD&C-Farbstoffe
und natürlichen
Färbemittel
wasserlöslich
sind, stellt die Löslichmachung
der Färbemittel
in einem Trägerstoff,
der mit einem Wachs kompatibel ist, eine signifikante technische
Herausforderung dar. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen
werden die Färbemittel
vollständig
im Trägerstoff solvatisiert,
so daß im
Wesentlichen keine Färbemittel-Feststoffe
in der Tinte vorliegen. Die im wesentlichen Abwesenheit von Färbemittel-Feststoffen
in diesem Zusammenhang bedeutet weniger als 5,0 Gewichtsprozent
Feststoffe, vorzugsweise weniger als 1,0 Gewichtsprozent Feststoffe.
Vorzugsweise wird ein FD&C-Farbstoff
in der Tinte in einem Bereich von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis zu
etwa der Löslichkeitsgrenze
des Färbemittels
im Trägerstoff
bereitgestellt. Praktischerweise liegt FD&C-Farbstoff in der fett- oder wachsbasierten Tinte
in einer Menge von etwa 5,5 Gewichtsprozent bis etwa 35,0 Gewichtsprozent
vor.
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Pigmente
und Farblacke können
ebenfalls als das Färbemittel
in den Tinten gemäß der Erfindung
verwendet werden. Ein Pigment besteht aus feinen, üblicherweise
anorganischen Teilchen, die verwendet werden, um Farbe zu verleihen,
wenn sie in der Basis dispergiert sind. Beispiele für Pigmente
schließen,
ohne Beschränkung,
Kaolin, Kreide, Titandioxid und Aluminiumhydroxid ein. Ein Farblack
umfaßt
feine Teilchen, wie etwa Aluminiumhydroxid-Teilchen, gebunden an ein Färbemittel,
wie etwa einen der FD&C-Farbstoffe
oder natürlichen
Färbemittel,
die oben erwähnt
sind. Beispiele schließen,
ohne Beschränkung, FD&C-Blue-#1-Farblack, FD&C-Blue-#2-Farblack,
FD&C-Yellow-#5-Farblack,
FD&C-Yellow-#6-Farblack,
Erythrosin-Farblack, Amaranth-Farblack, Ponceau-4R-Farblack, Carmoisin-Farblack
und FD&C-Red-40-Farblack ein,
die alle erhalten werden können
von der Warner Jenkinson Company, St. Louis, Missouri.
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Wenn
Pigmente oder Farblacke verwendet werden, sollten Teilchen mit einer
Teilchengröße von weniger
als etwa 50 Mikrons verwendet werden. Ein bevorzugter Teilchengrößenbereich
ist unterhalb 30 Mikrons und am bevorzugtesten unterhalb 15 Mikrons.
Für Bilder
mit höherer
Auflösung,
die sehr feine Tröpfchen
erfordern, muss die Färbemittel-Teilchengröße unterhalb
5 Mikrons liegen. Für
Druck in fotografischer Qualität ist
eine Teilchengröße unterhalb
1 Mikron erwünscht.
Eine geeignete Teilchengröße kann
durch Mischen des Pigments oder Farblackes im Trägerstoff und der Fett- oder
Wachsbasis unter hoher Scherung erhalten werden.
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In
einigen Ausführungsformen,
wenn ein Pigment oder Farblack verwendet wird, ist es nützlich,
die Farblacke oder Pigmente durch Kugelvermahlung zu Teilchengrößen unterhalb
etwa 1 Mikron zu verarbeiten, was diese Färbemittel geeignet macht zur
Verwendung in fettbasierten Tinten, die mit Tintenstrahl aufgebracht werden
können.
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Die
Tinten gemäß der Erfindung
schließen
eine Fett- oder Wachsbasis ein, die ausgewählt ist aus Fetten, Ölen, Limonenen,
Terpenen, Lipiden, Kandelillawachs, Carnaubawachs, Bienenwachs,
pflanzlichen Ölen, Milchfett,
gehärteten
pflanzlichen Fetten, Kakaobutter, essbaren Fraktionen von Mono-,
Di- und Triglyceriden und deren Derivaten, Fetten, die kommerziell
erhältlich
sind unter dem Markennamen Captex®300-Markentriglycerid,
gesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können,
ungesättigten
Fetten, die substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen
können, oder
Kombinationen davon. „Fett", wie hierin verwendet,
schließt
sowohl Fette als auch Öle
ein, die jeweils gesättigt
oder ungesättigt
sein können,
und kann substituierte und unsubstituierte Kohlenwasserstoffketten
einschließen.
Fett schließt
auch „fettähnliche" Substanzen ein,
wie etwa Limonene und Terpene, und schließt auch Lipide ein. „Wachs" bezieht sich im
allgemeinen auf essbare Wachse, wie etwa Carnaubawachs, Bienenwachs
und Kandelillawachs, die bei Raumtemperatur im wesentlichen fest
sind. Eine Kombination von Wachsen kann ebenfalls verwendet werden.
In Ausführungsformen
umfaßt
die Fettbasis eine Mischung eines Fetts und eines oder mehrerer Öle. „Öle" ist so definiert,
daß sie
Fette bedeuten, die bei Raumtemperatur flüssig sind.
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Das
bevorzugte Wachs-Basismaterial durchläuft eine Phasenänderung
von einem flüssigen
Zustand zu einem festen Zustand bei Kontakt mit der Substratoberfläche. Durch
Durchlaufen der Phasenänderung
verleihen die Fette den Tinten bestimmte Eigenschaften, wie etwa
Undurchsichtigkeit, gute Adhäsion
am Substrat und gute Oberflächenchemie,
zum Drucken auf hydrophobe Substratoberflächen, und die Fähigkeit,
auf nicht-poröse
Oberflächen
zu drucken.
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Fette
und Wachse, die verwendet werden, um die essbaren Tinten herzustellen,
sind Kandelillawachs, Carnaubawachs, Bienenwachs, gehärtete pflanzliche
Fette, Milchfett, Kakaobutter, essbare Fraktionen von Mono-, Di-
und Triglyceriden und deren Derivate, Fette, die kommerziell erhältlich sind
unter dem Markennamen Captex®300-Markentriglycerid,
und pflanzliche Öle.
Färbemittel,
das entweder ein Farbstoff, der in einem Trägerstoff gelöst ist,
oder ein Pigment oder ein Farblack, das/der in einem Trägerstoff
dispergiert ist, ist, wird mit der kontinuierlichen Fett- oder Wachsphase
in einem Hochscherungsmischer, wie etwa einem Silverson-Mischer,
vermischt. Das Aushärten
oder Verfestigen der fett- oder wachsbasierten Tinte auf der Oberfläche des
essbaren Substrats ist ein Phasenübergang vom flüssigen Zustand
zum festen Zustand. Es ist im allgemeinen bevorzugt, kombinierte
Fettsysteme und Eutektika zu vermeiden; und idealerweise (im Falle
fettbasierter Systeme) wird ein nicht-polymorphes Fettsystem verwendet, um
optimale Aushärtungseigenschaften für die Tinte
sicherzustellen.
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Das
Färbemittel
wird in einem Trägerstoff
gelöst
oder dispergiert, der dann in die Fett- oder Wachsphase hinein dispergiert
wird. Vorzugsweise wird Färbemittel
zum Trägerstoff
in einer Menge nahe der Löslichkeitsgrenze
des Trägerstoffes
für das
Lösemittel
zugesetzt. Das bevorzugte Trägerstoffsystem
für FD&C-Farbstoffe basiert
auf einem oder mehreren Polyolen, wie etwa Propylenglykol oder Glycerol.
Andere fettdispergierbare Trägerstoffe
schließen
pflanzliche Öle,
Kohlehydratlösungen,
Zuckerlösungen
und Maissiruppe ein. Es wird auch in Betracht gezogen, daß die Färbemittel
auch in Wasser oder andere polare Lösemittel hinein dispergiert
werden können,
bevor sie in die Fettphase hinein dispergiert werden. Die wichtigen
Eigenschaften des Trägerstoffsystems
sind, daß es
in der Lage ist, das Färbemittel
zu dispergieren oder zu lösen,
und daß es
mit der Fettphase kompatibel ist. Vorzugsweise ist FD&C-Färbemittel
im Trägerstoff
wenigstens bis zum Umfang von 1 Gramm pro 100 ml löslich, bevorzugter
mehr als 5 Gramm pro 100 ml und am bevorzugtesten mehr als etwa
18 Gramm pro 100 ml. Polyole besitzen ein gutes Gleichgewicht von
Fettkompatibilität
und Löslichkeit
für die
meisten Färbemittel.
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Tenside
und/oder Emulgatoren können
in der Tintenformulierung verwendet werden, um eine gleichförmige und
stabile Dispersion des Färbemittels
und des Färbemittel-Trägerstoffes
in die Fettphase hinein zu liefern. Einige Materialien, die zur
Unterstützung
der Dispersionen verwendet werden können, sind kommerziell erhältlich von
Quest International, Niederlande, einschließlich der folgenden: Monoglyceride,
erhältlich
unter dem Markennamen Myverol; acetylierte Monoglyceride, erhältlich unter
dem Markennamen Myvacet; Citroglyceride, erhältlich unter dem Markennamen
Admul Citrem; Polysorbate, erhältlich
unter dem Markennamen Tween; Natriumstearollactylat, erhältlich unter
dem Markennamen Admul SSL; und Sorbitanmonostearat, erhältlich unter
dem Markennamen Span.
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Antipilzmittel/antimikrobielle
Mittel, wie etwa Polysorbat 80, können in Mengen von vorzugsweise
weniger als etwa 1,0 Gewichtsprozent verwendet werden. Alternative
antimikrobielle Mittel schließen,
ohne Beschränkung,
Parabene, Methylparabene, Benzoate, Propionate ein. Die verwendet
werden können
in Mengen, die durch Verordnung vorgeschrieben sind.
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Antischaummittel
schließen,
ohne Beschränkung,
Simethicon-Emulsion, Kokosnußöl, Alkohole
und Tenside ein. Geeignete Antischaummittel können aus denjenigen, die kommerziell
erhältlich
sind, von einem Durchschnittsfachmann ausgewählt werden und werden in der
Zusammensetzung gemäß der Erfindung
in einem Bereich von etwa 0,1 Gewichtsprozent und etwa 0,5 Gewichtsprozent
verwendet.
-
Die
Menge an Tensid und/oder Emulgator liegt vorzugsweise in einem Bereich
von 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise
von 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent und optimalerweise
etwa 0,7 Gewichtsprozent bis etwa 1,5 Gewichtsprozent.
-
Konservierungsstoffe,
Geschmacksstoffe, Aromastoffe, Mikronährstoffe und Vitamine können alle
in üblichen
Mengen zugesetzt werden, um die Eigenschaften der fertigen Süßware zu
verbessern.
-
Wachsbasierte
Tinten enthalten Oberflächenchemie,
die kompatibel ist mit Candies mit einem wachsbasierten Überzug,
wie etwa M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies. Diese Tinten werden aus dem
Druckkopf in der flüssigen
Phase ausgestoßen,
und sie verfestigen sich auf der Oberfläche des essbaren Substrates,
was ermöglicht,
daß sie
sowohl auf hydrophilen als auch auf hydrophoben Oberflächen gute
Leistung zeigen. Die Tinten, ausgehärtet zu einem festen Zustand,
haften an der Substratoberfläche
an und liefern gute Bildqualität.
Diese Eigenschaft ermöglicht
Drucken auf vielen anderen Lebensmitteloberflächen zusätzlich zu Süßwaren, die eine hydrophobe
Oberfläche
aufweisen, einschließlich
zum Beispiel Kartoffelchips, Schokoladen, Cerealien, Kekse, Cracker,
Nüsse und
Hartcandies.
-
„Nicht-leitfähig", wie hierin verwendet,
bedeutet eine Formulierung, die nicht ausreichend leitfähig ist, daß die Trajektorie
der Tröpfchen
der Tinte durch das elektrische Feld eines kontinuierlichen Strahldruckers manipuliert
werden kann, um ein Bild auf einem Substrat auszubilden. Nicht-leitfähig bedeutet
im allgemeinen eine Tintenformulierung, die nicht mit kontinuierlichem
Tintenstrahl aufbringbar ist. Diese Eigenschaft ist konsistent mit
der wesentlichen Abwesenheit von zugesetzten, die Leitfähigkeit
verstärkenden
Salzen. Zusätzlich dazu,
daß sie
in einem Drop-on-Demand-System nicht erforderlich sind, können diese
Salze schädliche
Wirkungen auf die Druckkopfkomponenten besitzen, wie etwa Korrosion.
Bevorzugte Tinten gemäß der Erfindung sind
durch die im wesentlichen Abwesenheit von die Leitfähigkeit
verstärkenden
Salzen gekennzeichnet.
-
Um
Bilder mit hoher Auflösung
mit Piezostrahlsystemen auf nicht-porösen und hydrophoben Oberflächen konsistent
zu drucken, sollte ein Tintensystem eine Viskosität im Bereich
von etwa 5 bis etwa 20 Centipoise besitzen. Vorzugsweise zeigt das
Tintensystem eine Viskosität in
einem Bereich von etwa 7 bis etwa 15 cP. In den bevorzugtesten Ausführungsformen
zeigen die Tinten eine Viskosität
in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 15 Centipoise. Diese Viskositäten beziehen
sich auf die Eigenschaften der Tinten, wenn die Tinte aus dem Druckkopf
ausgestoßen
wird. Die Temperatur, die erforderlich ist, um diese Viskosität zu erhalten, wird
in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Tinten variieren. Ein typischer Betriebstemperaturbereich für einen
Phasenänderungs-Drop-on-Demand-Piezostrahldruckkopf
liegt bei etwa 63°C
bis etwa 180°C.
Die Viskosität
geschmolzenen Bienenwachses bei 120°C beträgt 9,8 Centipoise. Die Viskosität geschmolzenen Kandelillawachses
bei 120°C
beträgt
11,3 Centipoise.
-
Tintenzusammensetzung
und Betriebstemperatur können
variiert werden, um die gewünschte
Viskosität
zu erhalten. Die Daten in Tabelle 1 zeigen den Effekt von Temperatur
und der relativen Menge von Wachs und Fett in verschiedenen Zusammensetzungen. TABELLE 1
| Fett-Wachs-Mischung
(Carnaubawachs: Kaokao butter) | Temp.
(°C) | Viskosität (cp) |
| 90:10 | 80 | 19,5 |
| 90:10 | 85 | 19,0 |
| 90:10 | 90 | 18,4 |
| 90:10 | 95 | 16,5 |
| 90:10 | 100 | 15,5 |
| 90:10 | 105 | 14,0 |
| 80:20 | 90 | 20,5 |
| 80:20 | 95 | 16,4 |
| 80:20 | 100 | 15,2 |
| 80:20 | 105 | 13,0 |
| 50:50 | 82,3 | 33,3 |
| 50:50 | 86,6 | 23,9 |
| 50:50 | 90,3 | 21,9 |
| 50:50 | 94,7 | 19,6 |
| 100:0 | 85 | 36,4 |
| 100:0 | 93,7 | 33,6 |
| 100:0 | 98,7 | 29,1 |
-
TINTENZUSAMMENSETZUNGSBEISPIELE
-
In
dieser Offenbarung sind alle Gewichtsprozentanteile in Bezug auf
die Tintenformulierung bei den Zuständen angegeben, bei denen die
Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen wird.
-
Im
Verfahren zur Herstellung der Tinte wird das Färbemittel in den Trägerstoff
hinein dispergiert und vermischt. In einigen Fällen kann es notwendig sein,
die Trägerstoff/Färbemittel-Mischung
zu filtrieren. Wenn ein Färbemittel
bei nahe der Löslichkeitsgrenze
des Trägerstoffes
zugegeben wird, könnte
ein 2,7-Mikron-Filter verwendet werden, um größere Teilchen zu entfernen.
-
Beispielhafte
wachs- und fettbasierte Tintenzusammensetzungen sind in Tabelle
2 dargestellt. TABELLE 2
| Beispiel
Nr. | Farbstofftyp | Färbemittel-Trägerstoff | Farbstoffmenge | Vol. Färbemittel-Trägerstoff | Vol. ges.
Lösung (ml) | Basistyp | Menge Fett
(g) | Trägerstoffdichte (g/ml) | Endgültiges Färbemittel
% in Wachs |
| 1 | Red #40 | Propylenglykol | 6
g | 200
ml | 10 | Wachs | 110 | 1,04 | 8,6 |
| 2 | Red #40 | Propylenglykol | 6
g | 200
ml | 15 | Wachs | 110 | 1,04 | 12,37 |
| 3 | Red #40 | Propylenglykol | 6
g | 200
ml | 20 | Wachs | 110 | 1,04 | 15,85 |
| 4 | Red #40 | Glycerin | 3
g | 400
ml | 20 | Wachs | 110 | 1,28 | 18,87 |
| 5 | Red #40 | Glycerin | 3
g | 400
ml | 30 | Wachs | 110 | 1,28 | 25,87 |
| 6 | Red #40 | Glycerin | 3
g | 400
ml | 50 | Wachs | 110 | 1,28 | 36,78 |
| 7 | Red
#3 | Propylenglykol | 30
g | 300
ml | 30 | Wachs | 110 | 1,04 | 22,03 |
| 8 | Red
#3 | Propylenglykol | 30
g | 300
ml | 50 | Wachs | 110 | 1,04 | 32,01 |
| 9 | Gelbes Gemisch | Propylenglykol | 4,4
g | 400
ml | 10 | Wachs | 110 | 1,04 | 8,607 |
| 10 | Gelbes Gemisch | Propylenglykol | 4,4
g | 400
ml | 15 | Wachs | 110 | 1,04 | 12,37 |
| 11 | Gelbes Gemisch | Propylenglykol | 4,4
g | 400
ml | 20 | Wachs | 110 | 1,04 | 15,85 |
| 12 | Gelbes Gemisch | Propylenglykol | 4,4
g | 400
ml | 30 | Wachs | 110 | 1,04 | 22,03 |
| 13 | Gelbes Gemisch | Propylenglykol | 4,4
g | 400
ml | 50 | Wachs | 110 | 1,04 | 32,01 |
| 14 | Blue
#1 | Propylenglykol | 30
g | 300
ml | 30 | Wachs | 110 | 1,04 | 22,03 |
| 15 | Blue
#1 | Propylenglykol | 30
g | 300
ml | 50 | Wachs | 110 | 1,04 | 32,01 |
| 16 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 10 | Wachs | 110 | 1,04 | 8,607 |
| 17 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 15 | Wachs | 110 | 1,04 | 12,37 |
| 18 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 20 | Wachs | 110 | 1,04 | 15,85 |
| 19 | Roter Farblack | Glycerin | 5
g | 100,13 g | 30 | Wachs | 109 | 1,28 | 26,22 |
| 20 | Red #3/TiO2 | Propylenglykol | 30
g | 400
ml | Je
30 ml | Wachs | 167 | 1,04 | |
| 21 | Roter Farblack | Propylenglykol | 5
g | 100,12 g | 30 | Wachs | 110 | 1,04 | 22,03 |
| 22 | Red #3/Tween | Propylenglykol | 30
g | 400
ml | | Wachs | 110 | 1,04 | 22,59 |
| 23 | Annatto
406 | NA | 30
ml | NA | 30 | Wachs | 114 | | |
| 24 | Annatto 406/TiO2 | NA | 10
ml | NA | Mit
TiO2 | Wachs | 122 | | |
| 25 | Annatto
3190 | Wesson-Öl | 40
ml | 215
g | 30 | Wachs | 109 | | |
| 26 | TiO2 | Ölbasis | | | 30 | Wachs | 109,6 | | |
| 27 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | Kakaobutter | 301,3 | 1,04 | 9,35 |
| 28 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | Wesson®-Öl | 299,9 | 1,04 | 9,39 |
| 29 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | Butter | 303,3 | 1,04 | 9,29 |
| 30 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | Butinol | 303,4 | 1,04 | 9,29 |
| 31 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | | 300,9 | 1,04 | 9,36 |
| 32 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | | 275 | 1,04 | 10,15 |
| 33 | Green #3 | Propylenglykol | 40
g | 400
ml | 30 | Captex® 300 | 301,1 | 1,04 | 9,35 |
-
TINTEN- UND TINTENBILDEIGENSCHAFTEN
-
Kompatibilität mit einer
Oberfläche
kann bestimmt werden mit einer Vielzahl von Verfahren. Ein kleinerer
Kontaktwinkel, der von dem Tintentröpfchen auf der Oberfläche ausgebildet
wird, ist zum Beispiel konsistent mit besserer Kompatibilität und Adhäsion der
Tinte für
das Substrat. Der Kontaktwinkel beträgt idealerweise weniger als
etwa 50°.
-
Oberflächenspannung
ist ebenfalls ein Indiz für
die Kompatibilität
der Tinte mit der Oberfläche
des essbaren Substrats. Vorzugsweise ist die Oberflächenspannung
der Tinten gemäß der Erfindung,
unter den Bedingungen, bei denen die Tinten aus dem Druckkopf ausgestoßen werden,
niedriger als etwa 55 Dynes/cm, bevorzugter unterhalb etwa 50 Dynes/cm,
noch bevorzugter unterhalb etwa 40 Dynes/cm und am bevorzugtesten
unterhalb 35 Dynes/cm. Die Oberflächenspannung der Tinten in
den Beispielen 1, 3, 5 und 6 in Tabelle 2 oben wurde mit einem De-Nuoy-Ringoberflächentensionometer
gemessen und zu 32,7 Dynes/cm, 32,6 Dynes/cm, 33,0 Dynes/cm bzw.
33,1 Dynes/cm bestimmt. Alle diese Werte fallen in den bevorzugtesten
Bereich.
-
Als
ein weiteres Maß für die Bildqualität wird hierin
auf die Adhäsion
Bezug genommen. Um die Bildadhäsion
zu bestimmen, wird ein Aluminiumblock mit einem Hohlraum, um ein
Süßwarenstück aufzunehmen, konstruiert.
Das zu testende Stück
ist im wesentlichen identisch mit einem Stück M&M's® Milk
Chocolate Candies, mit einem weißen Zuckermantel mit einem
Carnaubawachs-Überzug.
Das bedruckte Stück
wird eingelegt, mit dem Bild nach oben. Ein 8,5 Inches (21,6 cm)
langes Papierstück
wird oben auf das Candystück
gelegt, so daß das
Papier direkt oben auf dem gedruckten Bild liegt. Das verwendete
Papier ist Kopierpapier der Marke Xerox" 4024. Ein weiterer Block mit einer
Nut, um dem Kurvenverlauf des Candystücks zu folgen, wird oben auf
das Candystück
gelegt und mit dem unteren Block mit zwei Stiften in Flucht gebracht.
Ein Gewicht von 1 lb (454 g) wird oben auf den oberen Metallblock
gelegt, und das Papierstück
wird über
den „Bild"-Teil des Candystücks gezogen.
Die Länge
des Papiers, das über
das Candystück
bewegt wird, beträgt
7,5 Inches (29,1 cm) unter dem Gewicht von 1 lb (454 g).
-
Das
Bild ist ein großes „m", das mit roter Tinte
gedruckt ist. Das Bild wird auf Gesamthelligkeit unter Verwendung
eines Spektrophotometers Minolta CM-3500d analysiert. Der Probenhalter
mit mittlerer Öffnung wird
für die
Analyse verwendet. Da das Candystück weiß ist, bedeutet ein höherer Helligkeitswert,
daß ein
Teil des Bildes während
der Abrasion des Papiers unter dem Gewicht verloren gegangen ist.
Eine Helligkeitsmessung „L" wird vor und nach
dem oben beschriebenen Test durchgeführt. Ein großer Unterschied
in der Helligkeit vor und nach dem Test („ΔL") entspricht einer schlechten Bildadhäsion.
-
Es
ist bevorzugt, wachsbasierte Tinten zu verwenden, die zu einer Bildadhäsion („ΔL") von weniger als
etwa 5, bevorzugter weniger als etwa 4, noch bevorzugter weniger
als etwa 2 und am bevorzugtesten weniger als etwa 1 führen. Repräsentative
Werte sind in Tabelle 3 dargestellt. TABELLE 3
| | ΔL | Standardabweichung |
| Wasserbasierte
Tinte | 0,5 | 0,5 |
| Vergleichsbeispiel
(Rotationsdruck, gedruckt in Wasser/Lösemittel-Tinte) | 6 | 1,5 |
-
Auflösung für einen
Tintenstrahldrucker kann durch die Dichte der verfestigten Tröpfchen,
die ein Bild bilden, definiert werden. Kontinuierliche Strahlsysteme
sind typischerweise in der Lage, eine Auflösung von etwa 75 bis etwa 100
dpi zu erreichen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
wird weniger als etwa 100 dpi als niedrige Auflösung angesehen und mehr als
etwa 100 dpi als hohe Auflösung
definiert. Unter den Druckköpfen,
die in der Lage sind, Bilder mit hoher Auflösung zu erzeugen, sind Piezostrahlsysteme
am unteren Ende typischerweise fähig
zu Auflösung
im Bereich von etwa 100 dpi bis etwa 150 dpi, was hierin als mäßig hohe
Auflösung
definiert ist. Fortgeschrittenere Piezostrahlsysteme, wie etwa diejenigen,
die erhältlich sind
von Spectra, Inc., sind in der Lage, bei 150 dpi bis 300 dpi zu
drucken, was hierin als sehr hohe Auflösung definiert ist, die sehr
gute Line-Art-Bilder, Clip-Art-Bilder,
Cartoon-Bilder sowie Text und schematische Bilder liefert. Durch
Optimierung der Drucktechniken kann eine Auflösung von 300 dpi bis 800 dpi
erreicht werden, was als nahezu fotografische oder fotografische
hohe Auflösung
bezeichnet werden kann.
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Blasenstrahltintenstrahltechnologie,
die überwiegend
in den Haushalts- und Bürodruckermärkten zu finden
ist, kann in einigen Fällen
Bilder bis zu 1.600 dpi erzeugen. Die Blasenstrahldruckköpfe sind
jedoch langsam, haben sehr kleine Kanäle und erfordern Tinten mit
extrem niedriger Viskosität,
was sie ungeeignet für
kommerzielles Drucken auf essbaren Produkten mit einem breiten Bereich
von Tinten macht. Ein Vorteil der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, daß sie
Süßwarenprodukte
möglich
machen, die Bilder mit einer Auflösung von mehr als etwa 100
dpi, vorzugsweise mehr als etwa 150 dpi und noch bevorzugter mehr als
etwa 300 dpi unter Verwendung einer breiten Vielfalt von Tinten
tragen. Unter Verwendung der hierin beschriebenen Technologie haben
die Erfinder unter Verwendung von Druckkköpfen, die von Spectra, Inc.
erhältlich
sind, auf M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies tintenstrahlfotografische Ähnlichkeit
von Individuen hergestellt.
-
In
bevorzugten Ausführungsformen
involvieren Verfahren gemäß der Erfindung
das Drucken von mehrfarbigen Bildern unter Verwendung von Mehrfarbdruckköpfen. In
bevorzugten Ausführungsformen
ist ein standardmäßiger Tintenstrahldruckkopf
modifiziert, in dem ein Weißtintenreservoir
und eine Druckvorrichtung installiert ist, wo in einer standardmäßigen Druckkopfkonfiguration
das Schwarztintenreservoir und die Druckvorrichtung zu finden sind.
Die restlichen Druckvorrichtungen können mit wachsbasierten Tinten
in den üblichen
Farben (Cyan, Magenta und Gelb) in der üblichen Konfiguration ausgestattet
sein. Die standardmäßige KCMY-Anordnung
kann verwendet werden, wobei die Buchstaben KCMY so zu verstehen
sind, daß sie
sich auf Druckvorrichtungen mit den Farben Weiß, Cyan, Magenta und Gelb beziehen,
angeordnet in dieser Reihenfolge in der Richtung des Druckvorschubs.
Lieferanten geeigneter Druckausrüstung
schließen
die vorgenannte Spectra, Inc. ein.
-
In
den bevorzugten Ausführungsformen
werden Bilder in der wachsbasierten Tinte unter Verwendung eines
Phasenänderungs-Tintenstrahlsystems
gedruckt, bei dem die Tinte in der flüssigen Phase auf ein essbares
Substrat aufgestrahlt wird, wo sie fast sofort aushärtet, um
ein undurchsichtiges Bild zu bilden. Die Stabilität der wasserbasierten
Tinten und ihre Kompatibilität
mit sowohl porösen
als auch nicht-porösen
Oberflächen
ermöglicht,
daß fast
jede essbare Oberfläche
unter Verwendung dieser Tinten bedruckt werden kann. Diese Lebensmittel
schließen,
ohne Beschränkung,
Backwaren, Plätzchen
und Kuchen, Kekse, Nüsse,
Schokoladen, Käse,
Cracker und Chips und Feinbackwaren, Puddings und Mousses, Eiscremes
und Cremespeisen, Haustierfuttermittel und Haustierbelohnungsmittel,
Hauptmahlzeitsnacks, Cerealien und pharmazeutische Tabletten ein.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen
werden Bilder auf mit Zuckermantel versehene Süßwaren mit einem hydrophoben
Wachsüberzug
gedruckt, wie etwa M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies.
-
Beim
Bedrucken von relativ kleinen Süßwarenstücken, wie
etwa M&M's® Milk
Chocolate und Peanut Chocolate Candies, ist es bevorzugt, die Stücke auf
einem Förderband
zu fördern
und sie an Ort und Stelle zu halten, wenn sie einen stationären Druckkopf
passieren. Im allgemeinen ist eine Tasche, die so ausgeformt ist, daß sie das
Stück hält, ausreichend,
um die Stücke
an Ort und Stelle zu halten, obgleich, falls erforderlich, ein Einfangmechanismus
oder Vakuum eingesetzt werden kann, um die Stücke im Register zu halten.
Der Förderer
kann eine Trommel mit Taschen oder ein Endlosband mit Trägerbalken
sein. Verfahren und Vorrichtungen zum Fördern kleiner essbarer Stücke sind
beschrieben in der mitanhängigen
Anmeldung Nr. 09/479,549, die hierin durch Bezugnahme miteinbezogen
ist.