MXPA06005395A - Composicion de tinta para inyeccion de tinta que exhibe bajo brillo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una composición de tinta de impresión por inyección de tinta no visible para marcación de un sustrato, que comprende al menos un compuesto de marcación que absorbe luz fuera del intervalo de longitud de onda visible de aproximadamente 400-700 nm, y el cual comprende un compuesto de hidrocarburo, que tiene de dosa seisátomos que portan dos o tres grupos hidroxilo, como un agente opacante no particulado, para adaptar el brillo de la marcación impresa por inyección de tinta al brillo del sustrato.

Description

COMPOSICIÓN DE TINTA PARA INYECCIÓN DE TINTA QUE EXHIBE BAJO BRILLO Campo de la Invención La invención se dirige al uso de un compuesto opacante no particulado en una composición de tinta de impresión por inyección de tinta, particularmente en una composición de tinta para marcación de seguridad la cual exhibe un brillo idéntico como el sustrato que porta la marcación.

Antecedentes de la Invención Existe una necesidad incrementada para marcaciones de seguridad en mercancías negociadas, para prevenir el fraude y sustracción del producto. Las marcaciones de seguridad se aplican también para propósitos de identificación sobre una variedad de artículos que incluyen sobres, cheques, sellos, pasaportes, timbres fiscales, asi como también mercancías de marca o gravadas. Se han usado un número de métodos y técnicas para identificar artículos marcados, en un esfuerzo por reducir la falsificación y sustracción de producto. En un primer tipo de medida anti-falsificación/anti-sustracción, se usó una composición de tinta activa ultravioleta (activa UV) para marcar el producto con señales de identificación. El beneficio de usar tinta activa UV es que la marcación no es típicamente visible cuando se ilumina con luz en el espectro visible (400-700 nm) , pero llega a ser visible cuando se ilumina con luz en el espectro ÜV (200-400 nm) . Así, las falsificaciones serán imposibilitadas para saber si y en donde el producto contiene una marcación de seguridad, observándolo solamente bajo luz visible. Tipos alternativos de marcación por inyección de tinta de seguridad incluyen el uso de tintes láser infrarrojos, los cuales se absorben pobremente en el intervalo visible del espectro de aproximadamente 400 hasta 700 nm, pero los cuales absorben en el intervalo casi infrarrojo (NIR) (750 nm hacia arriba) y pueden tener fluorescencia en respuesta a la absorción de radiación en dicho intervalo NIR. A pesar de la baja coloración visible de los dos tipos descritos anteriormente de tinta (UV y NIR) , las impresiones por inyección de tinta, tales como códigos de barra, pueden todavía ser visualizadas en ángulos visibles no normales debido a la diferencia en brillo entre las impresiones por inyección de tinta y el sustrato. Esto es principalmente debido al alto brillo de los aglutinantes comunes, los cuales son usados basados en cetona, composiciones de tinta para inyección de tinta continúa de secado rápido; dichas composiciones son de hecho, más brillantes que la mayoría de papeles o sustratos comerciales a base de cartón. Esto en un inconveniente principal, puesto que permite una localización visual fácil de la información impresa, y criminales involucrados en la falsificación y sustracción saben en donde tienen que buscar. Técnicas de formulación de tinta existentes para reducir el brillo de impresiones, incluyen la adición de agentes opacantes tales como pigmentos blancos inorgánicos o rellenadores minerales. Sin embargo, en tintas de impresión por inyección de tinta continuas, estos tipos de agentes opacantes no son adecuados, debido a que tienen una tendencia elevada para sedimentarse en un medio de baja viscosidad. Sin embargo, a menudo alteran fuertemente el uso de la tinta en la impresora. Para obtener una marcación de seguridad por inyección de tinta cubierta e invisible para prevenir las mercancías de comercio ilegal, es esencial reducir el brillo de la tinta para inyección de tinta e igualarla al brillo propio del sustrato. Dicha marcación de seguridad puede además, ser aplicada en la forma de un código (código de barras o matriz de datos de dos dimensiones) , para proporcionar una identidad única a cada producto marcado. Dicho código único puede además, ser guardado en un sistema de manejo de datos, para permitir capacidad de rastreo y autentificación completa del producto marcado en esta forma a través de la cadena de suministro logístico, pero usando exploraciones apropiadas e indicadas para códigos invisibles.

Sumario de la Invención En vista de las desventajas declaradas anteriormente, existe una . necesidad para mejora la formulación de tintas para inyección de tinta para marcación "invisible"', para hacer las impresiones tan cubiertas como sea posible igualando el brillo de la impresión por inyección de tinta al brillo propio del sustrato. Sin embargo, la formulación mejorada, es dirigida para no contener materiales particulados, para evitar un bloqueo de las boquillas de la impresora por inyección de tinta y reducir el tiempo de espera del equipo de impresión. Estos objetos de la invención son resueltos por una formulación de tinta que comprende un compuesto opacante no particulado, de conformidad con las características de la reivindicación independiente. En uso de la menos un compuesto de hidrocarburo que tiene dos o tres grupos hidroxilo, dicho compuesto de hidrocarburo tiene una cadena de carbono (lineal o ramificada) de dos, tres, cuatro, cinco o seis átomos de carbono en una composición de tinta de impresión por inyección de tinta como un compuesto opacante no particulado, permite adaptar el brillo de la composición de tinta impresa en tal forma, que el brillo de la marcación o señal impresa es idéntico al brillo del sustrato que no porta una impresión. La marcación así obtenida no es perceptible del sustrato solo con el ojo. El compuesto opacante no particulado es preferiblemente seleccionado de alcoholes divalentes o trivalentes (dioles o trioles) de compuestos alquilo de cadena corta. En el contexto de la presente invención, compuestos alquilo de cadena corta incluyen compuestos que tiene una longitud de cadena de dos a seis átomos de carbono. Alcoholes divalentes o trivalentes preferidos adecuados como compuestos opacantes incluyen pentanodiol, butanodiol, propanodiol o glicerol, y sus isómeros correspondientes. Como se usa en este documento, un compuesto opacante es un compuesto que tiene un efecto opacificante en las composiciones de tinta de impresión por inyección de tinta. Típicamente, el compuesto opacante se incorpora en la composición de tinta a un nivel de concentración entre 0.5 hasta 10 % en peso, más preferiblemente entre 1 hasta 8% en peso de la composición de tinta total. En formulaciones específicas, la cantidad de compuesto opacante puede aún variar desde 0.3 hasta 20% en peso de la composición de tinta total. En la impresión, el solvente principal llega a evaporarse, dejando en el sustrato el aglutinante y el compuesto opacante, el cual tiene un punto de ebullición más alto que el solvente principal. Como el aglutinante es insoluble en tal compuesto opacante, el aglutinante precipita y forma una película imperfecta la cual es opaca en apariencia. La marcación comprende compuestos de marcación los cuales no exhiben absorción de luz en el área visible del espectro electromagnético (400 hasta 700 nm) . Estos compuestos pueden absorber ya sea a longitud de onda más corta que 400 nm (UV-) o a una longitud de onda más larga que 700 nm. (radiación IR) . Además pueden ser compuestos luminiscentes, ya sea del tipo de conversión ascendente o descendente, es decir, que pueden emitir radiación ya sea a longitudes de onda más corta o a longitudes de onda más larga que la longitud de onda de la luz absorbida. La composición de tinta de impresión por inyección de tinta además comprende: al menos un solvente, al menos un aglutinante, al menos un compuesto de marcación que absorbe luz fuera del intervalo visible, y opcionalmente aditivos adicionales.

Breve Descripción de las Figuras Las figuras la-c muestran los resultados de las mediciones de brillo de las tintas impresas con aglutinantes de los ejemplos 1 a 3 en papel Kraft. Las figuras 2a-d muestran algunos resultados diferentes por las mediciones de brillo de las tintas impresas en papel FID de los ejemplos 1 a 4.

Descripción Detallada de la Invención En el contexto de la presente invención, al menos un solvente se selecciona de solventes de secado rápido tales como cetonas, especialmente acetona y metiletilcetona; solventes a base de acetato o alcohol tales como acetato de metilo o etilo o metanol, pueden también ser usados. El solvente puede también ser una mezcla de dos o más de los solventes mencionados. Preferiblemente, el solvente no contiene agua, excepto el agua incluida en el solvente o en otros componentes de la tinta como una impureza. Así, la tinta está preferiblemente libre de agua. El solvente está presente en una cantidad que varía de 40 hasta 90% en peso o más, preferiblemente que varía de 70 hasta 90% en peso de la composición de tinta total. Los solventes los cuales tienen propiedades de evaporación más lenta que los dichos solventes, tales como isopropanol, acetato isopropílico, etanol o propanol, pueden también ser incluidos en la composición del solvente. Tales solventes son, sin embargo, solamente incorporados en cantidades menores, para un templado fino de las propiedades de tinta total. El aglutinante se selecciona del grupo de resinas vinílicas, derivados de celulosa, resinas poliacetales, resinas acrílicas o resinas copoliméricas de estireno-maleico. Preferiblemente, los aglutinantes se seleccionan de copolímeros de acetato de vinilo y cloruro de vinilo, nitrocelulosa o polivinil butiral. La cantidad del aglutinante incorporado en la composición de tinta varía entre 3 hasta 30% en peso, más preferiblemente entre 4 hasta 20% en peso, de la composición de tinta total. El compuesto de marcación es preferiblemente seleccionado del grupo de tintes los cuales no muestran absorbancia en el intervalo visible del espectro electromagnético, es decir, a longitudes de onda entre 400 hasta 700 nm, pero los cuales son visibles en o después de la exposición a luz ultravioleta (200 a 400 nm) o infrarroja (700 a 2500 nm) . Tintes adecuados incluyen marcadores ÜV tales como abrillantadores ópticos, quelatos férreos raros, así como también tintes NIR, tales como tintes NIR láser. Niveles de incorporación típicos varían de 0.0001 hasta 10% en peso, preferiblemente de 0.001 hasta 5% en peso, y más preferiblemente de 0.1 hasta 2% en peso de la composición de tinta total.

Aditivos adicionales los cuales pueden ser incorporados en la composición de tinta incluyen sales y humectantes de conductividad. Sales adecuadas para impartir conductividad a la tinta, se pueden seleccionar de sales inorgánicas tales como LÍNO3, sales orgánicas tales como acetato de alquilamonio, y sales mezcladas tales como acetato de potasio. La conductividad de la sal debe ser suficientemente alta para alcanzar aproximadamente 1 mS a 1% en peso de nivel de incorporación. La sal es preferiblemente incorporada es una cantidad que varía desde 0.3 hasta 5% en peso, más preferiblemente que varía desde 0.5 hasta 3% en peso de la composición de tinta total. Se agrega el humectante a la composición de tinta para prevenir la obstrucción de la boquilla cuando el solvente altamente volátil se evapora. Humectantes adecuados son, por ejemplo, glicoles y éster de glicol, N-metil-pirrolidona (NMP) , esteres de glicerol, alquilamidas de cadena larga o similares; típicamente, estos compuestos para ser usados como humectantes, tienen un punto de ebullición más elevado que dichos solventes altamente volátiles comúnmente usados en composiciones de tinta de impresión por inyección de tinta. El humectante es típicamente incorporado a niveles que varía de 0.2 hasta 20% en peso, y más preferiblemente que varía de 0.5 hasta 5% en peso de la composición de tinta total.

En un aspecto adicional, la invención describe un método de aplicación de una marcación de seguridad invisible a un sustrato. El método comprende las etapas de: Proporcionar una tinta de impresión por inyección de tinta que comprende al menos un compuesto de hidrocarburo que tiene dos o tres grupos hidroxilo, dicho compuesto de hidrocarburo tiene una cadena de carbono lineal o ramificada de dos, tres, cuatro, cinco o seis átomos de carbono, como un compuesto opacante no particulado; e - imprimir una marcación de seguridad sobre un sustrato; y se caracteriza en que la marcación de seguridad impresa exhibe un mismo nivel de brillo como el brillo del sustrato. Otro aspecto de la invención es un sustrato que porta una marcación impresa, la cual es impresa con una tinta por inyección de tinta de conformidad con la invención, y la cual exhibe un mismo nivel de brillo como el sustrato. La invención es ahora descrita en más detalle por medio de ejemplos: Ejemplo 1: UCAR VMCH (resina vinílica, DOW); Ejemplo 2: Scripset 520 (copolímero anhidro maleico y estireno, Hercules Inc.); Ejemplo 3: Pioloforma BL 18 (Poli inilbutiral, Wacker Chemies) ; Ejemplo 4: Nitrocelulosa DHX 3/5 (Noble Enterprises); Ejemplo 5: Joncryl 671 (resina acrílica, SC Johnson & Son) ; Ejemplo 6: Paraloid A-12 (resina acrílica, Rohm & Hass) .

Las tintas, las cuales incluyen combinaciones de compuestos opacantes y aglutinantes como se listan en la tabla 1, además contienen 1% en peso de tetrafluoroborato de tetrabutilamonio (Fluka) como sal conductiva, 2% en peso de dipropilenglicol monometil éter (DPM) (DOW) como humectante y 0.002% en peso de UVITEX OB (Ciba SC) como compuesto opacante fluorescente UV", y la parte restante de la composición es acetona. La cantidad del aglutinante agregado se da en la tabla 1. Para propósitos de prueba de brillo, 1 mi de tinta entonces se dejan evaporar en un sustrato de lámina delgada y el efecto opacante se observa como un blanqueado de la película secante..

Tabla 1: Combinaciones de aglutinante y compuesto opacante.

Para determinar la intensidad del efecto opacante para varias combinaciones de aglutinante y compuesto opacante, se imprimieron películas Kbar de las tintas anteriores en varios sustratos representativos, es decir, papel Fiduciario (FID) y Kraft. El brillo a 60°C se midió entonces como una función de la cantidad (en % en peso) de diol o triol opacante en la composición de tinta usando un medidor de brillo LANGE REFO 60. Las figuras la-c muestran los resultados de las mediciones de brillo de las tintas impresas con aglutinantes de los ejemplos 1 a 3 en papel Kraft. Los compuestos opacantes en el Ejemplo 1 son 1, 5-pentanodiol (triángulo) y 1, 2-butanodiol (diamante) ver figura la. Los compuestos opacantes en el Ejemplo 2 son 1, 5-pentano-diol (triángulo) y monopropilenglicol (diamante) ver figura Ib.

Los compuestos opacantes en el Ejemplo 3 son monopropilenglicol (triángulo) y glicerol (diamante) ver figura le. Los cuadros representan el brillo del sustrato. Para el aglutinante vinílico se requiere en cantidad de al menos 7% en peso del compuesto opacante para lograr una reducción significante del brillo. Para copolímeros anhidros maleico y estireno (Hercules Scripset) , se ha agregado menos del compuesto opacante en comparación al aglutinante vinílico. Ambos compuestos opacantes usados exhiben una reducción similar de brillo con una cantidad incrementada del compuesto opacante agregado. Se puede observar una fuerte disminución de brillo para un aglutinante de polivinilbutiral (Pioloforma) en adición de aproximadamente 6% en peso de glicerol. Contrario a este monopropilenglicol, no es adecuado reducir el brillo cuando se agrega a un aglutinante de polivinilbutiral e imprime en papel Kraft. Las figuras 2a-d muestran algunos resultados diferentes por las mediciones de brillo de las tintas impresas en papel FID de los ejemplos 1 a 4. La tinta que contiene una resina vinílica como aglutinante (ejemplo 1), requiere una cantidad elevada de aproximadamente 9% en peso de 1, 5-pentano-diol para exhibir una reducción clara de brillo, ver figura 2a. Una tinta con aglutinante del ejemplo 2 (anhidro maleico y estireno), requiere menos compuesto opacante, si se usa especialmente 1,5-pentanodiol, ver figura 2b. Aún el compuesto menos opacante es necesario si se usa polivinilbutiral (aglutinante ejemplo 3, ver figura 2c) . Aproximadamente 4% en peso de monopropilenglicol son capaces de reducir el brillo de la tinta impresa al nivel del sustrato. Cantidades similares de monopropilenglicol o glicerol son necesarias para reducir el brillo de una tinta que contiene un aglutinante de nitrocelulosa al nivel del sustrato. En un experimento adicional, una cantidad seleccionada del compuesto opacante se incorpora en tintas para inyección de tinta y un código dimensional legible por UV se imprimió en sustratos diferentes, es decir, papel Kraft, cartón y papel FID. Como la cantidad de tinta impresa fue también baja para medir reproduciblemente el brillo en estos sustratos de bajo brillo, el nivel de invisibilidad de la impresión por inyección de tinta se valoró basándose en el siguiente criterio: ++ = la impresión por inyección de tinta es invisible por ser mucho más brillosa; + = la impresión por inyección de tinta es ligeramente visible por ser más brillosa; 0 = la impresión por inyección de tinta es completamente invisible por tener el mismo nivel de brillo que el sustrato; - la impresión por inyección de tinta es ligeramente visible por ser más opaca; — = la impresión por inyección de tinta es muy visible por ser mucho más opaca que el sustrato. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 : Comparación de efectos de brillo de códigos 2D impresos.

Claims (16)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la presente se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1. Uso de al menos un compuesto de hidrocarburo que tiene una cadena de carbono de dos a seis átomos de carbono, dos o tres grupos hidroxilo en una composición de tinta de impresión por inyección de tinta como un compuesto opacante no particulado, para adaptar el brillo de una marcación impresa al brillo de un sustrato que porta dicha marcación, de manera tal que dicha marcación no es perceptible solo con el ojo.

2. Uso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el compuesto opacante es incorporado en la composición en una cantidad que varía de 0.5 hasta 10% en peso, preferiblemente de 1.0 hasta 8.0% en peso de la composición total.

3. Uso de conformidad con la reivindicación- 1 ó 2, en donde el compuesto opacante se selecciona del grupo que consiste de 1, 5-pentanodiol, etilenodiol, butanodiol, propanodiol, glicerol y mezclas de los mismos.

4. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la composición de tinta impresa por inyección de tinta comprende al menos un solvente, al menos un aglutinante, al menos un compuesto de marcación que absorbe luz fuera del intervalo de longitud de onda visible, y aditivos opcionales.

5. Uso de conformidad con la reivindicación 4, en donde el solvente se selecciona del grupo que consiste de cetonas, esteres de acetato, alcoholes y mezclas de los mismos.

6. Uso de conformidad con la reivindicación 5, en donde el solvente se selecciona del grupo que consiste de acetona, metiletilcetona, acetato de etilo, acetato de metilo, metanol, isopropanol, acetato de isopropilo, etanol, propanol y mezclas de los mismos.

7. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde la cantidad del solvente varía de 40 hasta 95% en peso, preferiblemente de 70 y 90% en peso de la composición de tinta total.

8. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 7, en donde el aglutinante comprende una resina seleccionada del grupo que consiste de resinas de copolímero vinílica, celulósica, acrílica, poliacetálíca, estireno maleico y mezclas de las mismas.

9. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 8, en donde el aglutinante se incorpora en la composición en una cantidad que varía de 3 hasta 30% en peso, preferiblemente de 4 y 20% en peso de la composición de tinta total .

10. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 9, en donde los aditivos comprenden al menos una conductividad de la sal, un humectante y/o un estabilizador.

11. Uso de conformidad con la reivindicación 10, en donde la conductividad de la sal se selecciona del grupo que consiste de nitrato de litio, acetato de alquila ino, acetato de potasio y mezclas de los mismos.

12. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 10 u 11, en donde la conductividad de la sal es incluida en la composición en una cantidad que varía desde 0.3 hasta 5% en peso, preferiblemente entre 0.5 y 3% en peso de la composición de tinta total.

13. Uso de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 12, en donde el compuesto opacante se incorpora en la composición en una cantidad que varía de 0.0001 hasta 10% en peso, preferiblemente de 0.01 hasta 2% en peso de la composición de tinta total.

14. Un sustrato que porta una marcación de seguridad impresa, preferiblemente impresa con una composición de tinta de impresión por inyección de tinta, caracterizado porque comprende un compuesto opacante no particulado, con preferiblemente al menos un compuesto de hidrocarburo que tiene una cadena de carbono lineal o ramificada de dos a seis átomos de carbono, que porta dos o tres grupos hidroxilo, en donde dicha marcación de seguridad es adaptada al brillo del sustrato.

15. Método para aplicar una marcación de seguridad invisible a un sustrato, caracterizado porque comprende las etapas de : - proporcionar una tinta de impresión por inyección de tinta que comprende al menos un compuesto opacante no particulado; e - imprimir con dicha tinta una marcación de seguridad sobre un sustrato, en donde el brillo de la marcación de seguridad impresa se adapta al brillo del sustrato, en el cual al menos un compuesto opacante no particulado es un compuesto de hidrocarburo que tiene una cadena de carbono lineal o ramificada de dos a seis átomos de carbono que portan dos o tres grupos hidroxilo.

16. Tinta de impresión por inyección de tinta que comprende al menos un solvente, al menos un aglutinante y al menos un compuesto de marcación, dicho compuesto de marcación absorbe luz de una longitud de onda no visible, y opcionalmente aditivos, caracterizada porque la tinta además comprende un compuesto opacante no particulado, seleccionado del grupo de compuestos de hidrocarburo que tienen una cadena de carbono lineal o ramificada de dos o seis átomos de carbono, que porta dos o tres grupos hidroxilo .