Композиція друкарської фарби, що містить пігменти з оптично змінними властивостями, застосування композиції, пігмент з оптично змінними властивостями та спосіб обробки вказаного пігменту

Номер патенту: 81230

Опубліковано: 25.12.2007

Автори: Амрейн Олів'є, Вуарноз Алін, Вейа Патрік

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Композиція друкарської фарби, яка містить:

a) систему зв'язуючого;

b) воду;

c) пігмент, вибраний з групи пігментів з оптично змінними властивостями, що містить нашарування різних матеріалів, у якому щонайменше один з шарів є відбивним шаром, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, і щонайменше один з шарів є шаром діелектрика, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, причому вказані матеріали включають один чи кілька металів та/або неорганічних сполук металів, вказані метал та/або неорганічна сполука металу є чутливими до корозії, і у якій принаймні хімічно незахищена поверхня вказаного відбивного шару та вказаного шару діелектрика на бічних гранях вказаного нашарування по суті має покриття пасивувального агента, причому вказаний пасивувальний агент вибирають з групи аніонних поверхнево-активних речовин, краще, з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти.

2. Композиція друкарської фарби за п. 1, у якій відбивні шари пігментів з оптично змінними властивостями вибирають з групи металів: Аl, Fe, Ni, Cr, Zn.

3. Композиція друкарської фарби за п. 1 чи 2, у якій шари діелектриків пігментів з оптично змінними властивостями вибирають з групи неорганічних сполук металів, що включає MgF2, Fе2О3, Сr2O3, MgO, SiO2.

4. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що пасивувальний агент вибирають з групи органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти, що мають структурну формулу:

 (Rf-CH2-CH2-O)xP(O)(OH)y,

у якій:

Rf=F-(CF2-CF2)z,

x=1 чи 2,

у=2 чи 1,

х+у=3,

z=від 1 до 7.

5. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1 чи 4, яка містить пасивувальний агент у кількості від 0,5 до 15 %, краще, від 1,5 до 6,5 % мас., і ще краще, від 2,5 до 5,0 % мас., від маси пігменту з оптично змінними властивостями.

6. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що значення рН композиції становить від 7,0 до 9,0, краще, рН 7,3-8,5, і ще краще, рН 7,5-8,0.

7. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що пасивувальний агент розчинений в органічному розчиннику.

8. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що органічний розчинник вибирають з групи простих гліколевих ефірів чи з групи гліколів.

9. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що система зв'язуючого додатково містить:

(a) емульсію акрилового чи уретан-акрилового співполімеру;

(b) зшивальний агент;

(c) необов'язково, каталізатор; і

(d) необов'язково, інші добавки.

10. Композиція друкарської фарби за п. 9, яка відрізняється тим, що емульсію акрилового чи уретан-акрилового співполімеру системи зв'язуючого вибирають з групи полімерів, здатних до самозшивання.

11. Композиція друкарської фарби за п. 9 чи 10, яка відрізняється тим, що зшивальний агент системи зв'язуючого вибирають з групи заміщених алкоксисиланів (R1)y(R2O)zSi, де R1, R2 позначають різні замісники, у+z=4, краще, з групи монозаміщених триалкоксисиланів, у=1, z=3.

12. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 9-11, яка відрізняється тим, що зшивальний агент системи зв'язуючого вибирають з групи монозаміщених триетоксисиланів, краще, з групи епокси-циклоаліфатичних триетоксисиланів та з групи гліцидил-триетоксисиланів.

13. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-12, яка містить від 0,25 до 3 % мас., краще, від 0,5 до 2 % мас., і ще краще, від 1 до 2 % мас. вказаного зшивального агента по відношенню до загальної маси композиції.

14. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-13, яка містить від 10 до 25 % мас., краще, від 12 до 20 % мас., і ще краще, від 15 до 18 % мас. пігментів з оптично змінними властивостями по відношенню до загальної маси композиції.

15. Пігмент з оптично змінними властивостями, який має плоске нашарування, причому вказане плоске нашарування містить щонайменше один відбивний шар і щонайменше один шар діелектрика, причому вказаний відбивний шар та вказаний шар діелектрика мають щонайменше одну хімічно незахищену поверхню і є чутливими до корозії, який відрізняється тим, що принаймні хімічно незахищена поверхня вказаного відбивного шару і вказаного шару діелектрика на поверхні бічних граней нашарування пігменту покрита пасивувальним агентом, вибраним з групи аніонних поверхнево-активних речовин, краще, з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти.

16. Пігменти з оптично змінними властивостями за п. 15, які відрізняються тим, що пасивувальний агент вибраний з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти, які мають структурну формулу:

(Rf-CH2-CH2-O)xP(O)(OH)y,

у якій:

Rf=F-(CF2-CF2)z,

x=1 чи 2,

у=2 чи 1,

х+у=3,

z = від 1 до 7.

17. Пігменти з оптично змінними властивостями за пп. 15 чи 16, які відрізняються тим, що кількість пасивувального агента складає від 0,5 до 15 % мас., краще, від 1,5 до 6,5 % мас., і ще краще, від 2,5 до 5,0 % мас. по відношенню до загальної маси пігменту з оптично змінними властивостями.

18. Спосіб пасивації пігменту з оптично змінними властивостями за пп. 15-17, який складається з таких стадій:

(a) одержання пасивувального агента, розчиненого в органічному розчиннику;

(b) додавання при перемішуванні води до розчину, одержаного на стадії (а);

(c) доведення рН композиції, одержаної на стадії (b), до значення в інтервалі від 7,0 до 9,0; і

(d) диспергування пігменту з оптично змінними властивостями у композиції, одержаній на стадії (с), при підтриманні значення рН на належному рівні.

19. Спосіб за п. 18, у якому кількість вказаного пасивувального агента становить від 0,5 до 15 % мас., краще, від 1,5 до 6,5 % мас., і ще краще, від 2,5 до 5,0 % мас. по відношенню до загальної маси пігменту з оптично змінними властивостями.

20. Спосіб за пп. 18-19, у якому органічний розчинник вибирають з групи простих гліколевих ефірів чи з групи гліколів.

21. Спосіб за пп. 18-20, який відрізняється тим, що значення рН доводять до рН 7,3-8,5, краще, до рН 7,5-8,0.

22. Застосування композиції друкарської фарби за пп. 1-14 як друкарської фарби на водній основі для шовкографічного, флексографічного чи глибокого друку.

23. Спосіб маркування на документі, виконаний методом шовкографічного, флексографічного чи високого друку композиції друкарської фарби за пп. 1-14.

24. Спосіб маркування на документі, виконаний методом шовкографічного, флексографічного чи високого друку композицією друкарської фарби, яка містить пігмент з оптично змінними властивостями за пп. 15-17.

25. Документ, який має маркування за пп. 23 чи 24.

Текст

1. Композиція друкарської фарби, яка містить: a) систему зв'язуючого; b) воду; c) пігмент, вибраний з групи пігментів з оптично змінними властивостями, що містить нашарування різних матеріалів, у якому щонайменше один з шарів є відбивним шаром, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, і щонайменше один з шарів є шаром діелектрика, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, причому вказані матеріали включають один чи кілька металів та/або неорганічних сполук металів, вказані метал та/або неорганічна сполука металу є чутливими до корозії, і у якій принаймні хімічно незахищена поверхня вказаного відбивного шару та вказаного шару діелектрика на бічних гранях вказаного нашарування по суті має покриття пасивувального агента, причому вказаний пасивувальний агент вибирають з групи аніонних поверхнево-активних речовин, краще, з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти. 2. Композиція друкарської фарби за п. 1, у якій відбивні шари пігментів з оптично змінними властивостями вибирають з групи металів: Аl, Fe, Ni, Cr, Zn. 3. Композиція друкарської фарби за п. 1 чи 2, у якій шари діелектриків пігментів з оптично змінними властивостями вибирають з групи 2 (19) 1 3 81230 4 11. Композиція друкарської фарби за п. 9 чи 10, яка відрізняється тим, що зшивальний агент системи зв'язуючого вибирають з групи заміщених алкоксисиланів (R1)y(R2O)zSi, де R1, R2 позначають різні замісники, у+z=4, краще, з групи монозаміщених триалкоксисиланів, у=1, z=3. 12. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 9-11, яка відрізняється тим, що зшивальний агент системи зв'язуючого вибирають з групи монозаміщених триетоксисиланів, краще, з групи епокси-циклоаліфатичних триетоксисиланів та з групи гліцидил-триетоксисиланів. 13. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-12, яка містить від 0,25 до 3 % мас., краще, від 0,5 до 2 % мас., і ще краще, від 1 до 2 % мас. вказаного зшивального агента по відношенню до загальної маси композиції. 14. Композиція друкарської фарби за одним з пп. 1-13, яка містить від 10 до 25 % мас., краще, від 12 до 20 % мас., і ще краще, від 15 до 18 % мас. пігментів з оптично змінними властивостями по відношенню до загальної маси композиції. 15. Пігмент з оптично змінними властивостями, який має плоске нашарування, причому вказане плоске нашарування містить щонайменше один відбивний шар і щонайменше один шар діелектрика, причому вказаний відбивний шар та вказаний шар діелектрика мають щонайменше одну хімічно незахищену поверхню і є чутливими до корозії, який відрізняється тим, що принаймні хімічно незахищена поверхня вказаного відбивного шару і вказаного шару діелектрика на поверхні бічних граней нашарування пігменту покрита пасивувальним агентом, вибраним з групи аніонних поверхнево-активних речовин, краще, з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти. 16. Пігменти з оптично змінними властивостями за п. 15, які відрізняються тим, що пасивувальний агент вибраний з групи, що складається з органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти, які мають структурну формулу: (Rf-CH2-CH2-O)xP(O)(OH)y, у якій: Rf=F-(CF2-CF2)z , x=1 чи 2, у=2 чи 1, х+у=3, z = від 1 до 7. 17. Пігменти з оптично змінними властивостями за пп. 15 чи 16, які відрізняються тим, що кількість пасивувального агента складає від 0,5 до 15 % мас., краще, від 1,5 до 6,5 % мас., і ще краще, від 2,5 до 5,0 % мас. по відношенню до загальної маси пігменту з оптично змінними властивостями. 18. Спосіб пасивації пігменту з оптично змінними властивостями за пп. 15-17, який складається з таких стадій: (a) одержання пасивувального агента, розчиненого в органічному розчиннику; (b) додавання при перемішуванні води до розчину, одержаного на стадії (а); (c) доведення рН композиції, одержаної на стадії (b), до значення в інтервалі від 7,0 до 9,0; і (d) диспергування пігменту з оптично змінними властивостями у композиції, одержаній на стадії (с), при підтриманні значення рН на належному рівні. 19. Спосіб за п. 18, у якому кількість вказаного пасивувального агента становить від 0,5 до 15 % мас., краще, від 1,5 до 6,5 % мас., і ще краще, від 2,5 до 5,0 % мас. по відношенню до загальної маси пігменту з оптично змінними властивостями. 20. Спосіб за пп. 18-19, у якому органічний розчинник вибирають з групи простих гліколевих ефірів чи з групи гліколів. 21. Спосіб за пп. 18-20, який відрізняється тим, що значення рН доводять до рН 7,3-8,5, краще, до рН 7,5-8,0. 22. Застосування композиції друкарської фарби за пп. 1-14 як друкарської фарби на водній основі для шовкографічного, флексографічного чи глибокого друку. 23. Спосіб маркування на документі, виконаний методом шовкографічного, флексографічного чи високого друку композиції друкарської фарби за пп. 1-14. 24. Спосіб маркування на документі, виконаний методом шовкографічного, флексографічного чи високого друку композицією друкарської фарби, яка містить пігмент з оптично змінними властивостями за пп. 15-17. 25. Документ, який має маркування за пп. 23 чи 24. Винахід стосується пасивованого пігменту з оптично змінними властивостями, способу одержання вказаного пасивованого пігменту з оптично змінними властивостями, композиції друкарської фарби, що включає вказаний пасивований пігмент з оптично змінними властивостями, використання вказаної композиції друкарської фарби, та документа, що має мітки, зроблені вказаною композицією друкарської фарби. Друкарські фарби, що містять як явний захисний засіб пігмент з оптично змінними властивостями, широко використовуються на банкнотах та цінних документах для їхнього захисту від підробки за допомогою загальнодоступного обладнання для кольорового репродукування, такого як кольорові копіювальні апарати, сканери та принтери. Звичайний тип пігменту з оптично змінними властивостями оснований на шаруватій структурі, здатній до оптичної інтерференції. Здатна до 5 81230 інтерференції структура типово має щонайменше один металевий відбивний шар, щонайменше один прозорий шар діелектрика та щонайменше один напівпрозорий металевий шар. Як металевий відбивний шар використовуються метали, такі як алюміній, золото, мідь чи срібло, як прозорий шар діелектрика використовуються хімічні сполуки, такі як фторид магнію, діоксид силіцію чи оксид алюмінію, і як напівпрозорий металевий шар використовуються метали, такі як хром чи нікель. Падаюче біле світло частково відбивається від напівпрозорого поверхневого шару пігменту, і частково - від розташованого під ним металевого шару. Різниця у довжині оптичного шляху між двома частинами відбитого світла приводить до підсилювальної чи послаблюючої інтерференції, у залежності від довжини хвилі, тобто, посилює відбивну здатність для одних довжин хвиль і ослаблює її для інших. Ця спектральна диференціація сприймається людським оком як поява кольору. При різних кутах зору різниця у величині оптичного шляху змінюється, завдяки чому шаруватий матеріал виявляє забарвлення, яке залежить від кута зору. Пігменти з оптично змінними властивостями звичайно виробляють шляхом вакуумного осадження різних потрібних шарів на гнучкий листовий матеріал. Після осадження бажаного числа шарів, стопку шарів видаляють з листового матеріалу шляхом розчинення листового матеріалу у придатному розчиннику або шляхом здирання матеріалу з оптично змінними властивостями з листового матеріалу. Потім матеріал з оптично змінними властивостями розбивають на лусочки, які потребують подальшої обробки для забезпечення їхньої відповідності конкретним умовам застосування, наприклад, шляхом подрібнення, помелу і т.п. Одержаний продукт складається з плоских лусочок, що мають ламані краї та неправильну форму з різними коефіцієнтами форми. Лусочки мають дві планарні паралельні поверхні, що виявляють згадані інтерференційні властивості. Термін "коефіцієнт форми" позначає співвідношення між протяжністю лусочки у планарних напрямках та товщиною інтерферуючої стопки шарів. Перша звичайно має величину від 5 до 40мкм, а остання звичайно становить близько 1мкм. Практичний варіант втілення лускатого пігменту з оптично змінними властивостями оснований на симетричній стопці Сr/MgF2 /ΑΙ/MgF 2/Сr, у якій товщина поглинальних шарів хрому становить 3,5нм, шарів діелектрика MgF2 - від 200 до 600нм, і відбивного шару алюмінію - близько 60нм. Поверхневі шари хрому додатково забезпечують ефективний захист для розташованих під ними шарів MgF2 та Аl від хімічної корозії. Однак, на ділянці ламаних країв, внутрішні шари стопки відкриті для доступ у і не мають покриття захисного шару. З екологічних причин, зараз широко використовуються та користуються попитом композиції друкарських фарб на водній основі. Однак, при значеннях рН, типових для 6 друкарських фарб на водній основі, може відбуватися корозія деяких матеріалів пігменту з оптично змінними властивостями. Наприклад, композиції друкарської фарби, що містять акрилові емульсії на водній основі, звичайно мають значення рН в інтервалі від 7,0 до 8,5. За таких умов, алюміній може зазнавати корозії, зокрема, у присутності карбоксильних груп та інших хімічних агентів, що утворюють комплекси з іоном Аl3+. При цьому виділяється газоподібний водень, який спучує інтерференційну структуру лусочок, знищуючи оптичний ефект зміни кольорів. Фторид магнію у шарах діелектрика також може розчинятися водою, що також знищує інтерференційні властивості пігменту і, отже, оптичний ефект зміни кольорів. [Патенти США №№5527848 і 5658976] описують пасивацію пігментів з оптично змінними властивостями шляхи обробки лусочок пігменту розчинами солі перехідного металу та рідкісноземельного металу, які утворюють тонке покриття на поверхні пігменту. [Патенти США №№ 5545677, 5552458 та 5498781 і ЕР 0688833] описують пасивацію пігментів з оптично змінними властивостями шляхом модифікації пігментів за допомогою хімічної реакції з функціональною групою силану. Такі модифіковані пігменти використовуються для виготовлення пігментованої композиції покриття. Метою даного винаходу є захист пігменту з оптично змінними властивостями вказаного типу з метою зниження чи інгібування оксидації його металевих шарів та розчинення його шару діелектрика. Хімічна природа різних матеріалів багатошарової Сr/MgF2/ΑΙ/MgF2 /Сr структури вказаного пігменту з оптично змінними властивостями вимагає надзвичайно ретельного вибору пасивувального агента. Іншою метою даного винаходу є використання таких захищених пігментів у композиціях друкарських фарб. Особливою метою даного винаходу є композиція , друкарської фарби на водній основі, що містить пасивувальну систему для вказаних пігментів з оптично змінними властивостями. Даний винахід забезпечує досягнення цих та інших цілей згідно з незалежними пунктами формули. Композиція друкарської фарби за винаходом включає систему органічного зв'язуючого, воду та пігмент, вибраний з групи пігментів, здатних до інтерференції, які включають шарувату стопку різних матеріалів, у якій щонайменше один з шарів є відбивним шаром, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, і щонайменше один з шарів є шаром діелектрика, що має щонайменше одну хімічно незахищену поверхню, причому вказані матеріали включають один чи кілька металів та/або неорганічних сполук металів, вказаний метал та/або неорганічна сполука металу є чутливими до корозії, і у якій принаймні хімічно незахищена поверхня вказаного відбивного шару та вказаного шару діелектрика на бічних гранях вказаної стопки шарів є по суті покритими пасивувальним агентом, вибраним з 7 81230 групи аніонних тензидів (поверхнево-активних речовин). Термін "тензид" позначає хімічні сполуки, які об'єднують два різних типи хімічних функціональностей, а саме, гідрофобну частину, яку називають "хвостом" поверхнево-активної речовини, і яка є розчинною у розчинниках з низькою полярністю (таких як вуглеводні), і полярну чи гідрофільну частину, яку називають "головною" групою поверхнево-активної речовини, і яка є розчинною у розчинниках з високою полярністю (таких як вода). "Головна" група поверхнево-активної речовини може бути зарядженою (аніонною чи катіонною) або може не мати заряду. Поверхнево-активна речовина може також мати більш ніж одну головну гр упу та/або більш ніж один хвіст. Поверхнево-активні речовини, таким чином, є здатними солюбілізувати полярні матеріали у неполярному середовищі, утворюючи впорядковані структури на поверхні полярного матеріалу, у яких полярні головні групи поверхнево-активної речовини спрямовані до матеріалу, а неполярні хвости поверхневоактивної речовини спрямовані до неполярного середовища. Аналогічно, поверхнево-активні речовини можуть також солюбілізувати неполярні матеріали (такі як жир) у полярному середовищі (такому як вода). Поверхнево-активна речовина може включати груп у фосфорної кислоти як "головну" гр упу і органічний ланцюг (наприклад, вуглеводень чи флюорований вуглеводень) як "хвіст" чи "хвости". Вказані хвостові групи можуть бути приєднані до фосфорної кислоти шляхом етерифікації з утворенням фосфатів. Фосфорна кислота може надати для етерифікації до трьох гідроксильних груп. Крім того, частково етерифікована фосфорна кислота працює як буфер за рахунок зміни кількості протонованих та депротонованих гідроксильних груп. Це дозволяє використовувати їх як агенти для контроля рН. Гідроксильні групи та атом оксигену фосфатів, крім того, є здатними виступати як комплексоутворювальні агенти по відношенню до електрофільних металевих іонів. "Комплексоутворювальний" означає тут наявність електростатичної взаємодії між нуклеофільним лігандом (гідроксильні групи та/або атом оксигену фосфорної кислоти) та електрофільним катіоном, таким як Н +, Mg2+, АІ3+ і т.д., яка приводить до утворення хімічного зв'язку (приєднання) ліганду з катіоном. Приєднання ліганду до катіону може привести до утворення молекулярного комплексу, у якому катіон є цілком оточеним лігандами, або поверхневого комплексу, у якому катіон є частиною твердої поверхні (оксиду, флюориду і т.п.) і зі свого вільного відкритого боку зв'язаний з одним чи кількома лігандами. Кращі пасивувальні агенти для пігментів з оптично змінними властивостями описаних ви ще типів належать до групи органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти. Було несподівано знайдено, що ці складні ефіри фосфорної кислоти 8 (фосфа ти), які є відомими та комерційно доступними як поверхнево-активні речовини, виявляють чудову здатність до приєднання до різних матеріалів пігментів з оптично змінними властивостями типу Сr/MgF2/ΑΙ/MgF 2/Сr. За кращим варіантом втілення винаходу, композиція друкарської фарби включає пігменти з оптично змінними властивостями, у яких відбивні шари є вибраними з групи металів, що включає Аl, Fe, Ni, Сr, Zn. Ці метали є за своїми властивостями придатними для виготовлення пігментів з оптично змінними властивостями, а також мають чудові властивості при використанні як відбивні шари. Зокрема, молекули згаданих фосфа тних поверхнево-активних речовин є здатними міцно приєднуватися до цих іонів металів фосфатою "головною" гр упою, і тим самим захищати (пасивувати) лусочки пігменту з оптично змінними властивостями від подальшої корозії реакційноздатними хімічними речовинами з оточуючого середовища (композиції друкарської фарби) своїми вуглеводневими флюорованими вуглеводневими "хвостами". Пасивація пігменту з оптично змінними властивостями може здійснюватися двома шляхами. За першим способом, композиція друкарської фарби включає пасивувальний агент, і необроблений пігмент з оптично змінними властивостями додається безпосередньо до цієї композиції друкарської фарби. Однак, можливо також, у другий спосіб, здійснити попередню обробку пігменту з оптично змінними властивостями пасивувальним агентом перед введенням пігменту до композиції друкарської фарби. В обох випадках, згідно з винаходом, було знайдено, що введення надлишкової кількості пасивувального агента до композиції друкарської фарби є корисним, оскільки дозволяє захистити будь-яку новоутворену поверхню, що може з'явитися, наприклад, під час операції перемішування. Краще, згідно з винаходом, композиція друкарської фарби включає пігменти з оптично змінними властивостями, які мають шари діелектрика, вибрані з групи неорганічних сполук металів, що складається з MgF2, FezO3, Cr2 O3, MgO, SiO2. Було знайдено, що катіони металу в цих сполуках міцно з'єднуються з фосфатними головними групами поверхнево-активної речовини. Таким чином, винахід дозволяє використовува ти у агресивному середовищі, такому як композиції друкарських фарб на водній основі, пігменти, які мають високу відбивну здатність, але є чутливими до корозії. Особливо стабільної пасивації можна досягти, якщо композиція друкарської фарби включає пасивувальний агент, вибраний з групи органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти, що мають таку загальну структурну формулу: (Rf-CH2-CH2-O)xP(O)(OH)y, у якій: Rf=F-(CF2-CF2)z , x=1 чи 2, у=2 чи 1, 9 81230 х+у=3, z= від 1 до 7. Індекс x визначає кількість хвостови х груп у молекулі поверхнево-активної речовини; індекс у визначає кількість гідроксильних груп, доступних для комплексоутворення з металевими іонами. Сума індексів x та у завжди дорівнює трьом. Вибір x та у також визначає властивості головної групи поверхнево-активної речовини. Індекс z визначає кількість фрагментів (CF2CF2), приєднаних до групи СН2СН2О, що з'єднує хвіст з головною групою поверхнево-активної речовини. Вибір z додатково визначає специфічні властивості поверхнево-активної речовини, що стосуються її розчинності у різних розчинниках. Було знайдено, що молекули поверхнево-активної речовини наведеної структурної формули, які мають z в інтервалі від одного до семи, мають придатні властивості для запропонованого використання як пасивувапьний агент для пігментів з оптично змінними властивостями у композиціях друкарської фарби. За кращим варіантом втілення винаходу, композиція друкарської фарби містить пасивувапьний агент у кількості від 0,5 до 15% мас. по відношенню до ваги пігменту з оптично змінними властивостями. Ще кращою є кількість від 1,5 до 6,5% мас., і найкращою - від 2,5 до 5,0% мас. від ваги пігменту з оптично змінними властивостями. Було знайдено, що ці кількості пасивувального агента є достатніми для створення на пігментах щонайменше подвійного шару молекул поверхнево-активної речовини, і тому є здатними забезпечити ефективний захист шарів металу чи діелектрика пігменту від агресивного середовища композиції друкарської фарби. Було також знайдено, що аналогічні вказаним кількості є достатніми при прямій обробці пігменту з оптично змінними властивостями для створення покриття на його активній поверхні та для одержання готового пасивованого пігменту з оптично змінними властивостями для різних областей застосування. Іншим аспектом винаходу є композиція друкарської фарби, яка включає пасивований пігмент з оптично змінними властивостями і має значення рН від 7,0 до 9,0. Кращим є значення рН композиції друкарської фарби від 7,3 до 8,5, і ще кращим - рН від 7,5 до 8,0. Вибрані значення рН дозволяють використовувати меншу кількість пасивувального агента при збереженні корозійної стійкості пігментів з оптично змінними властивостями і підтриманні чудових властивостей композиції друкарської фарби до друку. Іншим варіантом втілення винаходу є композиція друкарської фарби, у якій пасивувальний агент є розчиненим в органічному розчиннику. Використання розчиненого пасивувального агента забезпечує кращу доступність молекул поверхнево-активної речовини для створення покриття на поверхні пігментів з оптично змінними властивостями і, відповідно, краще покриття поверхні. 10 За кращим варіантом втілення винаходу, органічний розчинник для розчинення пасивувального агента у композиції друкарської фарби вибраний з групи простих гліколевих ефірів чи з групи гліколів. Ці сполуки забезпечують чудову розчинність вказаних поверхнево-активних речовин. Іншим аспектом винаходу є композиція друкарської фарби, яка включає пасивований пігмент з оптично змінними властивостями та систему зв'язуючого, що включає емульсію акрилового чи уретан-акрилового співполімеру, зшивальний агент, необов'язково, каталізатор і, необов'язково, інші добавки. Емульсії акрилового чи уретан-акрилового співполімеру вибирають таким чином, щоб емульсія була розчинною у лужному розчині. Цей вибір дозволяє виготовляти стабільну композицію друкарської фарби без ризику виділення співполімерної емульсія з композиції. Крім того, вибирають емульсію акрилового чи уретан-акрилового співполімеру, яка має значення Tg в інтервалі температур від -10 до 50°С. Величина температури "склування" Tg визначає температурний інтервал, у якому емульсія переходить з майже твердого чи високов'язкого стану (склоподібного) до низьков'язкого стану (рідкого). Винахідники знайшли, що значення Tg має великий вплив на технологічність композиції друкарської фарби під час друку. "Зшивальний агент" є компонентом, здатним створювати тривимірну полімерну сітку за рахунок реакції з іншими компонентами композиції друкарської фарби чи з молекулами іншого зшивального агента. "Отвердіння" у контексті даного опису позначає висихання чи твердіння чи реакційну полімеризацію друкарської фарби після друку у такий спосіб, щоб фарба і) вже не могла бути видаленою з субстрату і іі) не прилипала до інших субстратів, покладених на друкарську фарбу. Крім того, отвердіння впливає на пасивацію друкарської фарби проти різних видів обробки (водою, розчинниками, кислотами, основами і т.д.) у певних межах. Термін "щеплення" позначає стабільне зв'язування молекули зшивального агента з полімерними молекулами емульсії акрилового чи уретан-акрилового співполімеру. Модифіковані (прищеплені) молекули мають майже такі саме фізичні властивості, як і до реакції щеплення. "Каталізатор" є хімічною сполукою, яка знижує поріг активації для реакцій певного тину і тому промотує вказану реакцію. Хімічний склад каталізатора після реакції залишається таким саме, яким він був до реакції. Завдяки цьому, каталізатор потрібний лише в невеликій кількості. "Добавки" включають такі сполуки та матеріали, що використовуються для регулювання фізичних та хімічних параметрів композиції друкарської фарби, такі як значення рН, в'язкість, консистенція, піноутворення, змащувальні властивості і т.д. За кращим варіантом втілення, композиція друкарської фарби включає емульсію акрилового чи уретан-акрилового співполімеру, що входить до 11 81230 системи зв'язуючого, вибрану з групи полімерів, здатних до самозшивання. Ці властивості створюють можливість утворення зшитої сітки, яка оточує частинки пігменту у такий спосіб, що вони набувають додаткової стійкості проти хімічної та фізичної обробки. За іншим кращим варіантом втілення, композиція друкарської фарби включає зшивальний агент, що входить до системи зв'язуючого, вибраний з групи заміщених алкоксисиланів (R1)y(R2O)zSi (де R1, R2 позначають різні замісники, у+z=4), краще, з групи монозаміщених триалкоксисиланів (у=1, z=3). Замісники R1, R2 зшивального агента включають дві різні хімічні функціональності, з яких першу функціональність R1 вибирають таким чином, щоб вона вступала у реакцію до друку, в другу функціональність R2 вибирають так, щоб вона забезпечувала виси хання друкарської фарби. Перша функціональність забезпечує можливість прищеплення до емульсії акрилового чи уретан-акрилового співполімеру зшивальної молекули, здатної реагувати на др угій стадії після додаткової ініціалізації (друга функціональність). Це може бути здійснене шляхом нетривалого підвищення температури, яке ініціює вивільнення протонів за рахунок розкладання сполук, введених для нейтралізації емульсії, і яке запускає внаслідок цього процес висихання плівки друкарської фарби. "Хімічні функціональності" означають, що хімічна сполука містить групу атомів, яка вступає до реакції кращого конкретного тину, наприклад, -ОН чи -SH групи є здатними реагувати з кислотами з утворенням складних ефірів за допомогою каталізатора. Різні хімічні функціональності є добре відомими кваліфікованим фахівцям. Використовуючи вибрані умови (наприклад, температуру, розчинник і т.д.), фа хівець може керувати реакцією хімічної сполуки, яка містить більш ніж одну хімічну функціональність, у такий спосіб, щоб до реакції вступала лише одна з хімічних функціональностей. За ще кращим варіантом втілення композиції друкарської фарби, зшивальний агент системи зв'язуючого вибраний з групи монозаміщених триетоксисиланів, краще, з групи епоксициклоаліфатичних триетоксисиланів та з групи гліцидилтриетоксисиланів. Етоксильна група як замісник R2 утворює реакційноздатну гр упу, яка може бути гідролізована за контрольованих умов і яка є здатною реагувати з іншими компонентами композиції друкарської фарби чи з субстратом. Епоксидний фрагмент як замісник R1 є здатним реагувати з функціональними групами емульсії акрилового чи уретан-акрилового співполімеру, утворюючи попередньо сформовану сітку до процесу друк ування. Додатковий аспект винаходу стосується композиції друкарської фарби, яка включає зшивальний агент у кількості від 0,25 до 3,0% мас. по відношенню до загальної ваги композиції. Краще, композиція друкарської фарби включає зшивальний агент у кількості від 0,5 до 2% мас, і ще краще, композиція друкарської фарби включає зшивальний агент у кількості від 1 до 2% мас. Було 12 знайдено, що вказані кількості забезпечують достатню стійкість нанесеної друком та висушеної друкарської фарби. Краще, композиція друкарської фарби містить пігмент з оптично змінними властивостями у кількості від 10 до 25% мас. від загальної ваги композиції. Кращою є композиція друкарської фарби, що містить від 12 до 20% мас. пігменту з оптично змінними властивостями, і ще кращою від 15 до 18% мас. Розкриті кількості пігменту з оптично змінними властивостями забезпечують одержання композиції друкарської фарби, яка має чудову покривну здатність і створює можливість простого візуального та/або машинного детектування оптичних ознак нанесеної друкарської фарби після висихання. Згідно з винаходом, використовуються пігменти з оптично змінними властивостями, здатні до тонкоплівкової інтерференції, які відрізняються тим, що поверхня вказаного пігменту є покритою пасивувальним агентом. Вказаний пасивувальний агент вибирають з групи аніонних тензидів (поверхнево-активних речовин), за кращим варіантом втілення - з групи органічних складних ефірів та флюорованих органічних складних ефірів фосфорної кислоти (фосфатів). Як вже згадувалося вище, поверхнево-активна речовина діє у першу чергу як посередник між гідрофільними та гідрофобними компонентами, і тому може, наприклад, солюбілізувати жир у воді чи навпаки. На додаток до поверхнево-активних властивостей, фосфатна головна група поверхнево-активної речовини є добрим комплексоутворювачем і тому є здатною зв'язуватися з іонами металів та з поверхнями, що містять іони металів. Інший аспект винаходу стосується способу пасивування пігментів з оптично змінними властивостями, який включає такі стадії: a) одержання пасивувального агента чи розчину такого вказаного пасивувального агента та його розчинення в органічному розчиннику; b) додавання води до одержаного на стадії (а) розчину та ретельне перемішування; c) доведення рН суміші до величини від 7,3 до 8,5; краще, від 7,5 до 8,0; d) диспергування пігменту з оптично змінними властивостями у суміші, одержаній на стадії (с). Розчинення пасивувального агента в органічному розчиннику з подальшим додаванням води та регулюванням величини рН дає змогу одержати дисперговану у розчині поверхневоактивну речовину. Встановлення значення рН перед додаванням пігменту з оптично змінними властивостями дозволяє уникнути чи знижує ризик можливої реакції кислотної форми поверхневоактивної речовини з пігментом з оптично змінними властивостями. Цей спосіб дозволяє зменшити до мінімуму кількість поверхнево-активної речовини, необхідну для пасивації поверхонь пігменту з оптично змінними властивостями. За кращим варіантом втілення винаходу, спосіб пасивації пігментів з оптично змінними властивостями включає використання вказаного пасивувального агента у кількості від 0,5 до 15% 13 81230 мас. по відношенню до загальної ваги пігменту з оптично змінними властивостями. Краще, ця кількість складає від 1,5 до 6,5% мас, і ще краще від 2,5 до 5,0% мас. Як вже згадувалося вище, така кількість чудово забезпечує створення покриття на поверхні лусочок пігменту. Інший аспект винаходу стосується способу пасивування пігментів з оптично змінними властивостями, у якому органічний розчинник вибраний з групи простих гліколевих ефірів чи з групи гліколів. Було знайдено, що ці типи розчинників забезпечують придатну сольватацію поверхнево-активної речовини. Ще інший аспект винаходу стосується способу пасивування пігментів з оптично змінними властивостями, у якому значення рН розчину, що містить пасивувальний агент, краще доводять до рН 7,3-8,5, ще краще, до рН 7,5-8,0. Було знайдено, що ці значення забезпечують утворення мінімальних кількостей корозійних речовин, тобто, фосфорної кислоти та гідроксидних іонів, присутніх у пасивувальному розчині, і тому дозволяють використовувати мінімальну кількість пасивувального агента по відношенню до пігменту з оптично змінними властивостями при забезпеченні ефективної пасивації. Додатковий аспект винаходу стосується використання вказаної композиції друкарської фарби, яка включає вказані пасивовані пігменти з оптично змінними властивостями, для друку методами шовкографії, флексографії чи глибокого друку з використанням фарб на водній основі. Традиційно, ці способи друку зв'язані з використанням великої кількості органічних розчинників, які додають до друкарської фарби з метою досягнення низької в'язкості, потрібної для цього способу застосування, і які повинні випаровуватися після друку. У друкарських фарбах на водній основі використовуються емульсії полімерів у воді, що дозволяє уникнути потенційної небезпеки для здоров'я працівників друкарень та шкідливого впливу на навколишнє середовище. Композиції друкарської фарби на водній основі є майже несумісними з пігментами з оптично змінними властивостями, тому що вони мають дуже короткий термін придатності при зберіганні внаслідок деградації пігменту. Даний винахід дозволяє створювати композиції друкарських фарб на водній основі, що містять пігменти з оптично змінними властивостями, термін придатності яких при зберіганні буде порівняним з показниками для друкарських фарб на основі розчинника, які містять ті ж самі пігменти. Інший аспект винаходу стосується маркування документу, виготовленого методом шовкографічного, флексографічного чи глибокого друку з використанням композиції друкарської фарби за винаходом. Маркування, що містить пасивований пігмент з оптично змінними властивостями, виявляє чудову стійкість проти дії хімічних та фізичних агентів порівняно з аналогічним маркуванням, яке містить той же самий, але не пасивований пігмент з оптично змінними властивостями. Маркування, що містить 14 пасивований пігмент з оптично змінними властивостями, виявляє також поліпшені оптичні характеристики (такі як вимірюване значення насиченості кольору та кольорового зсуву) порівняно з маркуванням, що містить не пасивовані пігменти з оптично змінними властивостями. Поліпшується також показник довгострокової стабільності друкованих матеріалів, що містять пасивований пігмент з оптично змінними властивостями. Додатковий аспект винаходу стосується документа, який має маркування, одержане шляхом друку з використанням друкарської фарби за винаходом. Винахід далі буде пояснений за допомогою необмежувальних прикладів, що стосуються пасивації пігментів з оптично змінними властивостями та композицій друкарської фарби, які наведені в ілюстративних цілях. Перелік скорочень: Imicure EMI-24 (Air Products) 2-Етил-4-метилімідазол АМР-95 (Angus Chemie 2-Аміно-2-метил-1GmbH) пропанол, 95% розчин DMA Fluka (Ν,Ν'-Диметилетаноламін) Neocryl XK-11 NeoResins/Avecia Neocryl XK-14 NeoResins/Avecia Neocryl BT-9 NeoResins/Avecia Neocryl BT-20 NeoResins/Avecia бета-(3,4Armorez CR2900 Westvaco Епоксициклогексил)CoatOSil® 1770 Witco Co. етилтриетоксисилан CoatOSil® Y-l 1988 Witco Co 40% емульсія CoatOSil® 1770 у в оді CX-100 NeoResins/Avecia Поліазиридинов а сполука Zonyl® UR Dupont Флюорована поверхневоактив на речов ина Пасивація пігментів з оптично змінними властивостями Пігменти з оптично змінними властивостями (OVP), що використовуються в описаних прикладах, включають 3 різні матеріали, а саме, тонку плівку алюмінію (Аl), шар діелектрика Флориду магнію (MgF2) та дуже тонкий шар хрому (Сr). Відомо, що алюміній кородує під дією води в лужних умовах у відповідності до рівняння хімічної реакції: 2Аl+6Н2О+2ОН-→2[Аl(ОН)4]-+3Н2. Фторид магнію, MgF2, у свою чергу, є трохи розчинним у воді. Якісний та кількісний аналізи водорозчинних залишків (Mg, Al, Сr) пігментів з оптично змінними властивостями були одержані методом атомної абсорбційної спектрометрії (ААС), яка є аналітичним методом, добре відомим фа хівцям в цій області. Таким чином, концентрації розчинних Mg, Al та Сr вимірювали з надосадних розчинів, одержаних після диспергування пігменту з оптично змінними властивостями у воді при рН=8,5. За вивільненням вказаних речовин спостерігали послідовно протягом періоду часу у 2 місяці. Приклад І Пряма пасивація у воді 15 81230 Розчиняють 1,4г кислотної форми пасивувального агента Zonyl® UR у 10мл бутилгліколю. Розчин розводять до 100мл деіонізованою водою. Величину рН регулюють за допомогою DMA (Ν,Ν'-диметилетаноламін). Диспергують 5г OVP у 95г вказаного вище розчину (Зразок 1) при Τ=25°С. Дисперсію OVP фільтрують через 1 день, 1, 2, 3 тижня та 2 місяці. Фільтрати розводять до 200мл, аналізують методом ААС. Як холостий дослід, цю ж саму процедуру виконують з непасивованим OVP (Порівняльний зразок 1). Результати аналізу методом ААС пасивованого та непасивованого OVP у розчині з рН 8,5 при різних часах реакції. Днів 1 7 14 21 60 Пасивований OVP (Зразок 1) Mg* 3,0 3,5 4,0 4,0 6,0 ΑΙ* 0,84 0,28 0,62 0,60 2,11 Cr* 1,22 1,49 1,43 1,38 1,51 Непасивований OVP (Порівняльний зразок 1) Mg* 24,0 27,0 25,0 27,0 31,5 ΑΙ* 1,67 0,91 0,98 0,60 1,03 Cr* 0,02 0,01 0,03 0,05 0,00 *: Атомна концентрація у млн -1 Пасивувальний агент знижує концентрацію Mg та АI при значенні рН8,5 порівняно з непасивованими зразками, за винятком концентрації АI через 60 днів реакції. Концентрація Сr є вищою, ніж для OVP, який не був пасивований. Пасивувальний агент, по-видимому, комплексує та стабілізує іони Сr у розчині. Молекули пасивувального агента розташовуються впорядкованими полімолекулярними шарами і, таким чином, утворюють гідрофобний бар'єр, який перешкоджає молекулам води досягати поверхні OVP та гідратувати MgF 2. Вважається, що молекули води при гідратації MgF2 спричинюють спучування шару діелектрика та погіршують чи знищують оптичний зсув. Ці полімолекулярні шари додатково запобігають оксидації Аl, спричинюваної корозійною дією гідроксильних іонів. Приклад II Розчиняють 0,5г Zonyl® UR у 6г метилового простого ефіру дипропіленгліколю та доводять до 100г деіонізованою водою. Додають АМР-95 для доведення рН до 8,5 при Τ=25°С. Диспергують 15г OVP від зеленого до синього кольору у 85г такого розчину (Зразок 2). Порівняльний зразок готують без пасивувальної добавки при рН=8,5 (Порівняльний зразок 2). Через 24 години дисперсію фільтрують, ретельно промивають деіонізованою водою, але не висушують, і зразок OVP повторно диспергують у розчині з таким самим рН, який: 1. містить Zonyl ® UR (зразок 3) і 2. не містить Zonyl® UR (зразок 4). Концентрації Mg, ΑΙ та Сr вимірюють методом ААС через 24 години та 2 тижні з використанням такої саме процедури. Результати аналізу методом ААС зразків 2 (S2), 3 (S3), 4 (S4) та порівняльного зразка 2 (R2) через різні часи реакції. 16 1дн. 14дн. Mg*/pH=8,5 S3 S4 10,5 11,0 19,25 19,0 S2 3,0 4,0 R2 10,0 15,0 S2 4,72 4,22 Аl*/рН=10 S3 S4 4,19 9,58 2,09 1,56 *: Атомні концентрації у млн -1 В описаному способі використовується співвідношення Zonyl® UR до OVP зелений/синій, яке у шість разів менше, ніж для зразка 1, а тому значення концентрацій є іншими. Високодисперсний металевий Сr у формі наноскопічних лусочок чи кластерів у присутності пасивувального агента діє як дуже ефективний змочувлаьний та диспергувлаьний засіб. Джерелом цих наночастинок Сr є "пил", що утворюється в результаті операції помелу під час виготовлення OVP. Пасивувальний агент дуже ефективно від'єднує "пил" від поверхні OVP і диспергує його у воді. Наночастинки є надто малими, щоб їх можна було видалити фільтруванням. Сr вже не присутній у розчині після того, як OVP піддають фільтрації, промивають та знов поміщають у такі ж самі умови. Незважаючи на це, концентрація Сr є дуже низькою [Сr]

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Ink composition comprising optically variable pigments, use of the composition, optically variable pigment and method of treating said pigment

Автори англійською

Vuarnoz Aline, Amrein Olivier, Veya Patrick

Назва патенту російською

Композиция печатной краски, содержащая пигменты с оптически сменными свойствами, применение композиции, пигмент с оптически сменными свойствами и способ обработки указанного пигмента

Автори російською

Вуарноз Алин, Амрейн Олиівье, Вейа Патрик

МПК / Мітки

МПК: C09C 1/00, C09D 5/36

Мітки: пігмент, друкарської, застосування, вказаного, обробки, пігменти, містить, композиції, оптично, спосіб, фарби, пігменту, змінними, композиція, властивостями

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-81230-kompoziciya-drukarsko-farbi-shho-mistit-pigmenti-z-optichno-zminnimi-vlastivostyami-zastosuvannya-kompozici-pigment-z-optichno-zminnimi-vlastivostyami-ta-sposib-obrobki-vkazanogo-p.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Композиція друкарської фарби, що містить пігменти з оптично змінними властивостями, застосування композиції, пігмент з оптично змінними властивостями та спосіб обробки вказаного пігменту</a>

Подібні патенти