JP2014136803A - フォトクロミック相転移インク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コート紙基質上への印刷を含むインクジェット印刷に適した、アモルファス成分と、結晶性材料と、フォトクロミック材料と、任意で着色剤とを含む相転移インク組成物。新規な相転移インク製剤により、インクは、UV光に曝されると、可逆的にかつ複数回色を変えることができ、セキュリティ用途で用いるのに適したインクが実現される。
【選択図】なし
Description
インク製剤中の結晶性成分は、冷却すると直ぐに、急速な結晶化によって相変化を引き起こす。結晶性成分はまた、最終のインクフィルムの構造を構成し、そしてアモルファス成分の粘着性を低下させることによって固いインクをもたらす。結晶性成分は、結晶化、約140℃での比較的低い粘度(≦101センチポイズ(cP)、約0.5から約10cP、または約1から約10cP)、および室温での高い粘度(>106cP)を示す。結晶性成分はインクの相変化を決定するので、必要な場合には、さらなる即時印刷プロセシング(すなわち、延展、両面印刷等)を可能にし、かつ非コート基質上で過度の透き通しを防止する高速結晶化が要求される。示差走査熱量測定(DSC)(−50から200、−50℃まで、10℃/分)によって、所望の結晶性成分が、シャープな結晶化および溶融ピークを示し、これらの間のΔTは55℃未満である。融点は150℃(噴射温度の上限である)未満、または好ましくは約145から約140℃未満でなければならない。融点は好ましくは、最高65℃の温度に達して直ぐのブロッキングおよび印刷転写を防ぐために、65℃を超える、より好ましくは約66℃を超える、または約67℃を超えるものである。結晶性−アモルファス組成物は、適切な結晶性成分およびアモルファス成分の混合物を含む。
アモルファス成分は粘着性を提供し、印刷されたインクにロバスト性を与える。本実施形態において、所望のアモルファス材料は、約140℃にて比較的低い粘度(<102cP、約1から約100cP、または約5から約95cP)を有するが、室温で非常に高い粘度(>約106cP)を有する。140℃での低い粘度により広い製剤ラチチュードが提供され、室温での高い粘度によりロバスト性が与えられる。アモルファス材料はTg(ガラス遷移温度)を有するが、DSC(−50〜200、−50℃まで、10℃/分)によって結晶化および溶融ピークを示さない。Tg値は通常、所望の強靭性および可撓性をインクに与えるために、約10〜約50℃、約10〜約40℃、または約10〜約35℃である。選択されるアモルファス材料は、低分子量(1000g/mol未満、約100〜約1000g/mol、約200〜約1000g/mol、または約300〜約1000g/mol等)を有する。アモルファス材料の分子量が高い(ポリマー等)ほど、高温にて粘性のあるべとべとの液体になり、所望の温度で粘度が高すぎて、圧電印刷ヘッドにより噴射可能とならない。
適切なフォトクロミック材料として、UV光暴露下で色を可逆的に変えることができる材料が挙げられる。強い可視光へ曝すことによって、または加熱によって、初期状態が再生されてよい(選択されるフォトクロミック材料による)。インクおよび印刷物の特性(種々の色、種々の色寿命、および種々のモードの元画像再生(例えば、約40℃から約120℃、約40℃から約100℃、もしくは約50℃から約100℃の温度加熱、または400nmから約800nmの波長の可視光)の微調整を容易にし得る多様なフォトクロミック材料がある。切換可能なカスタムフォトクロミック色が、種々のフォトクロミック成分を混合することによって生成されてよい。この特徴により、印刷ラベルまたはパッケージの複製が一層困難となる。なぜなら、贋造者は正確な色を整合させる必要があるからである。
実施形態において、相転移インク用のインク担体は、融点が、例えば示差走査熱量測定によって10℃/分の速度で判定して、約65℃〜約150℃(例えば、約70℃〜約140℃、約75℃〜約135℃、約80℃〜約130℃、または約85℃〜約125℃)であってよい。実施形態において、生じたインクは、融点が、約65〜約140℃、約65〜約135℃、または約70〜約130℃である。実施形態において、生じたインクは、結晶点が、約65〜約130℃、約66〜約125℃、または約66〜約120℃である。さらなる実施形態において、生じたインクは、粘度が、約140℃にて、約1から約15cP、約2から約14cP、または約3から約13cPである。室温にて、生じたインクは粘度が約≧106cPである。
実施形態のインクはさらに、従来の添加剤を含んで、このような従来の添加剤と関連した既知の機能をうまく利用してよい。このような添加剤として、例えば、抗酸化剤、消泡剤、スリップおよび均染剤、清澄剤、粘度改良剤、接着剤、可塑剤等を少なくとも1つ挙げることができる。
実施形態において、本明細書中で記載される相転移インク組成物はまた、着色剤を含む。従って、本実施形態のインクは、着色剤を有するものでも有していないものでもよい。相転移インクは、任意で着色剤(染料または顔料等)を含んでよい。着色剤は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック(CMYK)のセット、あるいは、カスタムカラーの染料もしくは顔料または顔料の混合物から得られるスポットカラーに由来してよい。染料ベースの着色剤はインクベース組成物と混和性であり、当該インクベース組成物は結晶性成分およびアモルファス成分ならびに他の任意の添加剤を含む。
インクベースの調製
インクベースは、80重量%の結晶性成分(8.0g)および20重量%のアモルファス成分(2.0g)を含む(表3参照)。この組成物を130℃で30分間撹拌する。
2重量%のフォトクロミック材料を含むインクを、成分と一緒にビーカー中に加え、130℃に加熱しながら撹拌し、加熱を2時間維持することで、調製した。インクのK−プルーフを、Xerox(登録商標)コート紙(DCEG)上に調製した。このインク中に用いたフォトクロミック材料は、以下に示す化学構造のジアリールエテンである(UV光で活性化すると直ぐに青色に変わる)。
以下の態様を調査した:(i)噴射温度での粘度、(ii)インクの結晶化速度、および(iii)UV着色インクに適した範囲での蛍光放射能力デモンストレーション。
結晶化速度を、標準化した時間分解光学顕微鏡法(TROM)手順によって測定した。これは、種々の試験サンプル間の比較を実現するものであり、結果として、高速結晶化インクの設計に関してなされる進行を監視するのに有用なツールである。TROMは、米国特許出願第13/456,847号明細書(Gabriel Iftimeら、2012年4月26日電子出願(代理人整理番号20110828−401275))に記載されている(その全体が参照することで本明細書に組み込まれる)。
実施例1のフォトクロミックインクをK−プルーフすることによって、試験試料を調製した。K−プルーフプロセスは、試験インクの薄層を、インクを溶融するように加熱したプレートからの紙基質上へ置くことを含む。K−プルーフの利点は、紙の上にインクの領域が提供されることである(厚さが数ミクロンである、すなわち、印刷インクの画像の厚さと同様である)。K Printing Proofer(R K Print−Coat Instruments Ltd.(Royston,UK)から市販されている)を用いて、K−プルーフをDCEG紙上へ140℃にて調製した。フォトクロミック挙動の評価を、図3に表わす。
Claims (10)
- 約140℃の温度で粘度が12cP未満であり、かつ室温で粘度が1×106cPを超える結晶性成分と、
約140℃の温度で粘度が100cP未満であり、かつ室温で粘度が1×106cPを超えるアモルファス成分と、
フォトクロミック材料と、
任意で着色剤と、
を含む相転移インク。 - 直接的紙シートフィード装置または連続印刷装置により、1分あたり200ページ以上の速度で印刷されることができ、連続する紙はくっつくこともなく、シートをカットする、および/または積み重ねる前に、進行を遅らせる必要もない、請求項1に記載の相転移インク。
- 活性化波長にて、フォトクロミック化合物とインクの残留成分との吸光度の比率は、1よりも大きい、請求項1に記載の相転移インク。
- フォトクロミック材料が、相転移インクの総重量の約1〜約15重量%の量で存在する、請求項1に記載の相転移インク。
- フォトクロミック材料が、ジアリールエテン、スピロピランおよびスピロオキサジン、フルギドおよびフルギミド、スチルベン、芳香族アゾ化合物、スピロジヒドロインドリジン、キノン、ペルミジンスピロシクロヘキサジエンオン、ビオロゲン、トリアリールメタン、アニル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の相転移インク。
- フォトクロミック材料が、UV光に曝された後、約1秒〜約1月の期間、変化状態のままである、請求項1に記載の相転移インク。
- フォトクロミック材料が、可視光または熱へ曝された後、初期状態に戻る、請求項1に記載の相転移インク。
- 品目の信憑性を確認するための方法であって、
インクジェット印刷装置に用いられる相転移インクであって、
約140℃の温度で粘度が12cP未満であり、かつ室温で粘度が1×106cPを超える結晶性成分と、
約140℃の温度で粘度が100cP未満であり、かつ室温で粘度が1×106cPを超えるアモルファス成分と、
フォトクロミック材料と、
任意で着色剤と
を含む相転移インクを提供することと、
相転移インクをインクジェット印刷装置に用いて、品目上にテキストまたは画像を形成することと、
品目上に形成されたテキストまたは画像を紫外光に曝すことと、
紫外光に曝して直ぐの形成されたテキストまたは画像の色変化を確認することと、
を含み、色変化により品目の信憑性が確認される、方法。 - 色変化が、無色状態から有色状態へ、または有色状態から異なる有色状態へ至る、請求項8に記載の方法。
- 色変化が、形成されたテキストまたは画像を可視光または熱に曝すことで可逆的である、請求項8に記載の方法。
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