呈現低光澤的噴墨油墨組合物的制作方法

專利名稱：呈現低光澤的噴墨油墨組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及在噴墨印刷油墨組合物中，尤其是當基材帶有標記，在呈現相同光澤的用于安全標記的油墨組合物中，使用非顆粒去光化合物。
為了避免產品分流和造假，對已交易貨物的安全標記的需求正在增加。安全標記還用于多種物品，包括信封、支票、郵票、護照、稅票以及已標上商標或已課稅貨物的標識目的。
已有多種方法和技術來標識已標記物品，從而努力減少假冒和產品分流。反假冒/反分流措施的第一類型，使用紫外活性(UV-活性)油墨組合物來標記具有標識標志記號的產品。使用UV-活性油墨的好處是用可見光譜的光(400-700nm)照明時，標記通常不可見，但當用UV光譜的光(200-400nm)照明時變得可見。這樣，假冒者就不能只通過在可見光下觀察知道該產品是否或哪里具有安全標記。
可供選擇類型的安全噴墨標記包括使用紅外激光染料，其在400至700nm的可見光譜范圍微弱吸收，但在近紅外(NIR)范圍(750nm以上)吸收并且對所述NIR范圍的輻射吸收產生熒光。
盡管上述兩種類型(UV和NIR)油墨具有低可見色調，噴墨印刷如條碼由于噴墨印刷和基材光澤的不同，仍可在非正常觀察角見到。這原理上是由于在酮基、快干連續噴墨組合物中使用的普通粘合劑的高光澤造成的；所述組合物實際上比大多數紙張或紙板基的商業基材具有更高光澤。由于其允許對印刷信息容易地視覺定位，成為其主要的缺點，并且假冒或分流的罪犯知道他們必須尋找什么。
現有的降低印刷光澤的油墨配方技術包括加入去光劑，如無機白色顏料或礦物填料。可是，在連續噴墨印刷油墨中，這些類型的去光劑是不適合的，因為它們在低速介質中具有高的沉淀傾向。并且，它們經常強烈干擾打印機上油墨的使用。
為了得到隱蔽和不可見的噴墨安全標記，用于防止非法交易貨物，基本上要減少噴墨油墨的光澤并且將其與基材本身的光澤匹配。所述安全標記可進一步以編碼(條碼或二維數據矩陣)的形式應用，從而為每個標記的產品提供唯一的標識。所述唯一編碼可進一步保存在數據管理系統中，通過使用對不可見編碼適合和專用的掃描儀，從而提供完全回溯能力以及已標記產品在其后勤供應鏈的證明。
考慮到上述缺點，需要改進“不可見”標記噴墨油墨的配方，從而通過將噴墨打印的光澤與基材本身光澤相匹配而使印刷盡量隱蔽。并且，改進配方的目標在于不含顆粒材料，從而避免噴墨打印機噴嘴的堵塞，并減少打印設備的停機時間。
本發明的目標根據獨立權利要求的特征通過含有非顆粒去光化合物的油墨配方解決。
在噴墨印刷油墨組合物中使用具有兩個或三個羥基的至少一種烴化合物作為非顆粒去光化合物，所述烴化合物具有含二、三、四、五或六個碳原子的碳鏈(直鏈或有支鏈)，從而調節印刷的油墨組合物的光澤，使印刷標記或標志記號的光澤與沒有印記的基材完全相同。如此得到的標記不能用肉眼與基材進行分辨。非顆粒去光化合物優選選自短鏈烷基化合物的二元或三元醇類(二醇或三醇)。在本發明范圍內短鏈烷基化合物包括具有二至六個碳原子鏈長的化合物。優選適合作為去光化合物的二元或三元醇類包括戊二醇、丁二醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇，以及它們相應的異構體。如這里所用，去光化合物是在噴墨打印油墨組合物中具有去光效果的的化合物。
通常，去光化合物在整個油墨組合物中以0.5至10重量％，優選1至8重量％的濃度水平結合在油墨組合物中。在具體配方里，去光化合物的量甚至可以在整個油墨組合物里處于0.3至20重量％之間。在印刷時，主要溶劑開始蒸發，把比主要溶劑具有更高沸點的粘合劑和去光化合物留在基材上。由于粘合劑在去光化合物中不可溶，粘合劑沉淀并形成外觀上去光的不完美膜。
標記包括標記化合物，其在電磁波譜的可見區域(400至700nm)不呈現光吸收。這些化合物可在或者比400nm更短波長(UV-)，或者比700nm更長波長(IR-輻射)吸收。它們還可為發光化合物，為增頻或降頻類型，即它們可在比吸收光波長更短的波長或更長的波長發出輻射。
噴墨印刷油墨組合物進一步包括至少一種溶劑、至少一種粘合劑、至少一種在可見光范圍之外吸收光的標記化合物，以及任選的其它添加劑。
在本發明的文中所述的至少一種溶劑選自快干溶劑，如酮類，尤其是丙酮和甲基乙基酮；也可以使用乙酸酯或醇基溶劑，如乙酸乙酯或乙酸甲酯或甲醇。溶劑還可是兩種或多種所述溶劑的混合物。優選地，除了作為雜質存在溶劑或油墨的其他組分中的水外，溶劑不含水。這樣，油墨優選不含水。整個油墨組合物含有溶劑的量的范圍從40至95重量％或更多，優選從70至90重量％。
具有比所述溶劑更慢蒸發性質的溶劑，如異丙醇、乙酸異丙酯、乙醇或丙醇也可包括在溶劑組合物中。但是，這些溶劑只以小量引入，從而精細調節總體油墨性質。
粘合劑選自乙烯基類樹脂、纖維素衍生物、聚縮醛樹脂、丙烯酸類樹脂或苯乙烯-順丁烯二酸類共聚物樹脂組成的組。優選地，粘合劑選自氯乙烯和乙酸乙烯酯共聚物、硝化纖維或聚乙烯基丁縮醛。油墨組合物中引入粘合劑的量在整個油墨組合物的3至30重量％之間，優選在4至20重量％之間。
標記化合物優選選自染料，其在電磁波譜的可見范圍，即在400至700nm的波長之間不表現吸收，但暴露在紫外(200至400nm)或紅外光(700至2500nm)的時候或之后可見。合適的染料包括UV標記物如光學增亮劑、稀土螯合物，以及NIR染料，如激光NIR染料。典型的引入水平為整個油墨組合物的0.0001至10重量％，優選0.001至5重量％，以及更優選0.1至2重量％。
可被引入油墨組合物的額外的添加劑包括導電鹽和保濕劑。合適的使油墨導電的鹽可選自無機鹽，如LiNO3，有機鹽如烷基乙酸銨，以及混合鹽如乙酸鉀。鹽的導電性應足夠高，從而在1重量％水平達到約1mS。優選引入該鹽的量為整個油墨組合物的0.3至5重量％，更優選0.5至3重量％。
將保濕劑加入油墨組合物，從而防止當高揮發性溶劑揮發時噴嘴阻塞。合適的保濕劑如乙二醇和乙二醇酯，N-甲基-吡咯烷酮(NMP)，甘油酯，長鏈烷基酰胺，或類似物；通常，這些用作保濕劑的化合物具有比所述通常用在噴墨印刷油墨組合物中的高揮發性溶劑更高的沸點。保濕劑通常引入的水平為整個油墨組合物的0.2至20重量％，更優選0.5至5重量％。
在另一方面，本發明公開了將不可見安全標記應用到基材上的方法。該方法包括以下步驟-提供噴墨打印油墨，其含有至少一種具有二或三個羥基的烴化合物作為非顆粒去光化合物，所述烴化合物具有含有二、三、四、五或六個碳原子的直鏈或支鏈；并且-在基材上印刷安全標記；且其特征在于，印刷的安全標記呈現出與基材光澤相同水平的光澤。
本發明的另一方面是帶有印刷標記的基材，其根據本發明用噴墨油墨打印，并呈現出與基材相同水平的光澤。
現在通過實施例詳細描述本發明實施例1UCAR VMCH(乙烯基類樹脂，DOW)；實施例2Scripset 520(苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物，HerculesInc.)；實施例3Pioloform BL 18(聚乙烯基丁縮醛，Wacker Chemie)；實施例4Nitrocellulose DHX 3/5(Noble Enterprises)；實施例5Joncryl 671(丙烯酸類樹脂，SC Johnson &Son)；實施例6Paraloid A-12(丙烯酸類樹脂，Rohm & Haas)。
所述油墨，如表1所列包括去光化合物和粘合劑的結合，進一步包括1重量％的四丁基銨四氟硼酸鹽(Fluka)作為導電鹽，2重量％的二丙二醇單甲醚(DPM)(DOW)作為保濕劑，以及0.002重量％的UVITEX OB(Ciba SC)作為UV熒光標記化合物，組合物剩下的部分為丙酮。加入粘合劑的量也在表1中給出。
為了測試光澤的目的，將1ml油墨留在錫箔基材上蒸發，在變干燥的膜變白時觀察去光效果。
表1粘合劑和去光化合物的組合
為了測定各種粘合劑和去光化合物組合的去光效果的強度，將上述油墨的千巴膜印刷在不同的有代表性的基材上，即Fiduciary(FID)和Kraft紙。然后用LANGE REFO 60光澤化測量60°的光澤，其作為油墨組合物中去光二醇或三醇的量(重量％)的函數。


圖1表示所述油墨與粘合劑實施例1至3印刷在Kraft紙上測量光澤的結果。在實施例1中去光化合物為1，5-戊二醇(三角)和1，2-丁二醇(菱形)。在實施例2中去光化合物為1，5-戊二醇(三角)和單丙二醇(菱形)。在實施例3中去光化合物為單丙二醇(三角)和丙三醇(菱形)。正方形表示基材的光澤。對乙烯基類粘合劑，需要至少7重量％的去光化合物的量來達到對光澤的顯著削減。對苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物(Hercules Scripset)，與乙烯基類粘合劑相比，必須加入較少的去光化合物。隨著加入去光化合物的量增加，使用的兩種去光化合物都表現出對光澤的相似削減。對聚乙烯基丁縮醛(Pioloform)粘合劑和約6重量％的丙三醇，可觀察到光澤的強削減。與此相反，當加入聚乙烯基丁縮醛粘合劑并印刷到Kraft紙上時，單丙二醇不適用于削減光澤。
圖2表示了所述油墨印刷在FID紙上，光澤測量有些不同的結果。含有乙烯基類樹脂作為粘合劑(實施例1)的油墨要求約9重量％的1，5-戊二醇的高含量來顯示出明顯的光澤削減。用粘合劑實施例2(苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物)的油墨要求較少的去光化合物，尤其當使用1，5戊二醇時。如果使用聚乙烯基丁縮醛(粘合劑實施例3)時，需要更少的去光化合物。約4重量％的單丙二醇可以將已印刷的油墨的光澤減弱到基材的水平。需要相同量的單丙二醇或丙三醇來將含有硝化纖維粘合劑的油墨光澤減弱。
在進一步的實驗中、選擇引入噴墨油墨中去光化合物的量，并且將UV可讀的二維碼印刷在不同基材上，即Kraft紙、紙板和FID紙。當印刷油墨的量不足以重復測量在那些低光澤基材上的光澤，基于以下標準評估噴墨印刷不可見的水平++＝噴墨印刷由于更有光澤可見；+＝噴墨印刷由于更有光澤輕微可見；0＝噴墨印刷由于與基材具有相同光澤水平而完全不可見；-噴墨印刷由于更暗淡輕微可見；
--＝噴墨印刷由于比基材更暗淡而非常可見。
結果顯示在表2中。
表2印刷的2D編碼的光澤效果比較
權利要求
1.具有二或三個羥基的二至六個碳原子的碳鏈的至少一種烴化合物在噴墨印刷油墨組合物中作為非顆粒去光化合物的應用，用于將印刷的標記的光澤調節到帶有所述標記的基材的光澤，從而所述標記不能用肉眼分辨。
2.根據權利要求1的應用，其特征在于，以整個組合物的0.5至10重量％，優選1.0至8.0重量％的量向組合物中引入所述去光化合物。
3.根據權利要求1或2的應用，其特征在于，所述去光化合物選自由1，5-戊二醇、乙二醇、丁二醇、丙二醇、丙三醇及其混合物組成的組。
4.根據權利要求1至3之一的應用，其特征在于，所述噴墨打印油墨組合物包括至少一種溶劑、至少一種粘合劑、至少一種在可見波長范圍外吸收光的標記化合物以及任選的添加劑。
5.根據權利要求4的應用，其特征在于，所述溶劑選自由酮類、乙酸酯類、醇類及其混合物組成的組。
6.根據權利要求5的應用，其特征在于，所述溶劑選自由丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲醇、異丙醇、乙酸異丙酯、乙醇、丙醇及其混合物組成的組。
7.根據權利要求4至6之一的應用，其特征在于，所述溶劑的量為整個油墨組合物40至95重量％之間，優選70至90重量％之間。
8.根據權利要求4至7之一的應用，其特征在于，所述粘合劑含有樹脂，其選自由乙烯基類共聚物、纖維素類共聚物、丙烯酸類共聚物、聚縮醛類共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸類共聚物樹脂及其混合物組成的組。
9.根據權利要求4至8之一的應用，其特征在于，將粘合劑以整個油墨組合物3至30重量％，優選4至20重量％的量引入所述組合物。
10.根據權利要求4至9之一的應用，其特征在于，添加劑包括至少一種導電鹽、保濕劑和/或穩定劑。
11.根據權利要求10的應用，其特征在于，所述導電鹽選自由硝酸鋰、烷基乙酸銨、乙酸鉀及其混合物組成的組。
12.根據權利要求10或11的應用，其特征在于，所述導電鹽以整個油墨組合物的0.3至5重量％，優選0.5至3重量％的量包含在組合物中。
13.根據權利要求4或12之一的應用，其特征在于，將所述標記化合物以整個油墨組合物的0.0001至10重量％，優選從0.01至2重量％的量引入所述組合物。
14.帶有印刷安全標記的基材，優選用含有非顆粒去光化合物的噴墨打印油墨組合物打印，優選用帶有二或三個羥基含有二至六個碳原子的至少一種直鏈或支鏈烴化合物，其中將所述安全標記調節為基材的光澤度。
15.將不可見安全標記施加到基材上的方法，包括以下步驟-提供含有至少一種非顆粒去光化合物的噴墨打印油墨；以及-用所述油墨將安全標記打印到基材上，其中將打印的安全標記的光澤調節為基材的光澤，其特征在于，所述至少一種非顆粒去光化合物是帶有二或三個羥基含有二至六個碳原子的直鏈或支鏈烴化合物。
16.含有至少一種溶劑、至少一種粘合劑、至少一種標記化合物、和任選的添加劑的噴墨打印油墨，所述標記化合物吸收不可見波長的光，其特征在于，所述油墨進一步包括非顆粒去光化合物，其選自帶有二或三個羥基含有二至六個碳原子的直鏈或支鏈烴化合物的組。
全文摘要
用于標記基材的不可見噴墨打印油墨組合物，包括至少一種吸收400－700nm可見波長范圍之外的光的標記化合物，其包括帶有二或三個羥基含有二至六個碳原子的直鏈或支鏈烴化合物作為非顆粒去光劑，從而將噴墨打印標記的光澤調節為基材的光澤。
文檔編號C09D11/00GK1882663SQ200480033490
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月4日 優先權日2003年11月12日
發明者T·蒂勒, X·馬格麗塔茲 申請人:西柏控股有限公司