Защищенная от подделки краска для цветной струйной печати

 

Изобретение относится к разработке защищенных от подделок красок для струйных способов печати, которые могут быть использованы для изготовления важной деловой документации. Описывается защищенная от подделки краска для цветной струйной печати, содержащая микрокапсулы спирторастворимого пигмента и микрокапсулы защитного соединения, каждый в количестве 1,1-1,3 мас.%, причем пигмент и защитное соединение адсорбировано на ультрамелких частицах хлорида серебра в виде микрокапсул с оболочкой из структурированной полиэтиленимином меламиноформальдегидной смолы. Краска содержит также поверхностно-активное вещество ОП-7 в количестве 3,0-3,2 мас.% и ОС-20 - 1,5-1,7 мас. %, тиомочевину - 4,5-4,7 мас.%, растительное масло - 1,0-1,2 мас.% и дистиллированную воду - остальное. Краска обеспечивает высокую степень надежности печатной продукции по отношению к подделке, простоту и оперативность проверки ее подлинности и обладает высокими печатно-техническими характеристиками.

Изобретение относится к типографским краскам и чернилам, а более конкретно - к защищенным от подделки краскам для струйных способов печати. Основная область использования изобретения - изготовление, оформление или заполнение с помощью принтеров офисной, бухгалтерской и другой важной деловой документации.

Известные составы красок для струйной печати содержат связующее, краситель в дисперстном виде, поверхностно-активное вещество и растворитель, как правило, воду /патент США N 5395431, МКИ C 09 D 11/02, НКИ 106-20 P, 1994; заявка Японии N 8612223, МКИ C 09 D 11/18, 1996; заявка Японии N 6013653, МКИ C 09 D 11/00, 1994/. Струйные краски являются строго сбалансированными системами. Введение в их состав каких-либо дополнительных веществ с целью придания им специальных свойств приводит к дестабилизации и разрушению дисперсии. В связи с чем защищенные от подделки струйные краски практически мало известны. Из многочисленных патентов, касающихся струйных красок, в качестве прототипа заявляемого технического решения выбран патент США N 5395432 A, МКИ C 09 D 11/00, НКИ 106-21 A, 1993 (прототип), в котором предложен состав не поддающейся подделке краски для струйного способа печати. Согласно патенту краска содержит связующее - смолы растворимые в спирте - полиамидные, поликетоновые, акриловые и другие, денатурированный этиловый спирт, неионогенное поверхностно-активное вещество, деионизированную воду и технологические добавки - пеногасители. В качестве защитного соединения в состав краски вводят хлорид цинка или хлорид железа в количестве от 0,5 до 10%. Изображение, выполненное такой краской на белой или слегка окрашенной бумаге (подложке), невидимо и проявляется только при действии на запечатанном участке специального химического вещества (маркера).

К недостаткам предложенного в прототипе состава следует отнести то, что он не позволяет напечатать видимую защищенную от подделки информацию или изображение, а также требует применения для визуализации дополнительных средств. Кроме того, струйная краска является не водостойкой и печатное изображение, выполненное ею при увлажнении, расплывается, что недопустимо для важной деловой документации.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в определении состава водостойкой, защищенной от подделки краски для струйных способов печати. При этом краска на оттисках должна быть защищена известными химическими соединениями, например, люминофорами, оптическими отбеливателями, фотохромами и т.п. Она должна также обеспечивать возможность создания не только скрытого, но и видимого печатного изображения.

Положительный результат достигается тем, что предлагаемая струйная краска содержит спирторастворимые органический пигмент и защитное соединение в виде микрокапсул размером 0,1 - 0,2 мкм. Сами микрокапсулы состоят из ядра - ультрамелких частиц хлорида серебра, на которых осаждены органический пигмент или защитное соединение, и оболочки из меламиноформальдегидной смолы, структурированной полиэтиленимином. Помимо этого в состав краски вводят смесь поверхностно-активных веществ ОП-7 (моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля, содержащий 7-8 оксиэтилированных групп) и ОС-20 (полиэтиленгликолевый эфир жирной кислоты, C_18-20), тиомочевину и растительное масло. Готовая краска представляет собой водную дисперсию и имеет следующее соотношение ингредиентов, %: Микрокапсулы со спирторастворимым органическим пигментом - 1,1 - 1,3 Микрокапсулы с защитным соединением - 1,1 - 1,3 Поверхностно-активные вещества ОП-7 - 3,0 - 3,2 ОС-20 - 1,5 - 1,7 Тиомочевина - 4,5 - 4,7 Растительное масло - 1,0 - 1,2 Дистиллированная вода - Остальное Использование в составе струйной краски красящего вещества и защитного соединения в виде микрокапсул размером 0,1 - 0,2 мкм, а также смеси двух поверхностно-активных веществ, имеющих различную химическую и конформационную структуру, тиомочевины как регулятора реологии дисперсной системы обеспечивают получение с помощью струйных способов печати защищенного от подделки скрытого (если из системы исключить микрокапсулы с пигментом) и видимого изображения на бумаге.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемая защищенная от подделки струйная краска отличается от известной как по химической природе основных ингредиентов, так и по форме, т.е. предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Данный состав ингредиентов краски придает печатным оттискам новые свойства - влагостойкость, цветопрочность, обеспечивает возможность получения и защиты от подделки цветных изображений, что позволяет сделать выводы о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Защищенная от подделки краска для цветной струйной печати, предложенная в данном изобретении, может быть использована для нанесения видимого или скрытого текстового и художественного изображения на пористые подложки, преимущественно на бумагу и картон. Подлинность исполненных оттисков можно проверить с помощью обычной кварцево-аналитической лампы.

Для составления композиции краски предварительно были приготовлены микрокапсулы с органическими пигментами и защитными соединениями в виде их дисперсий в водной среде.

Из различных групп спирторастворимых органических пигментов для получения триады применительно к субтрактивному способу цветной репродукции, реализуемой с помощью струйного принтера, были выбраны пигменты, отличающиеся высокой чистотой цветового тона:
- с пурпурной цветовой компонентой Hostaperm - Rosa E Efal 305 фирмы "Hoechst" (Германия);
- желтой цветовой компонентой Permanent - Gelb GRX84 VP 2265 фирмы "Clariant" (Германия); или Optacylgelb HR DLDA 005 фирмы "Farbwerke Hoechst AG" (Германия);
- с голубой цветовой компонентой PV - Echtblau BG DJHL 502 фирмы "Clariant" GmbH (Германия) или Neozapon Blau 807 фирмы "BASF" AG (Германия).

В качестве защитных соединений использовали:
- люминофор - люминор желто-зеленый 540 Т (ТУ 6-09-477-76, хим. завод им. Войкова, Москва);
- оптический отбеливатель увитекс OB 45420 "Ciba-Geigy" (Швейцария);
- УФ - абсорбер - Advastab 46 фирмы "Advance" (Германия) 2-Гидрокси-4-октилоксибензофенон или Tinuvin P 2-(2'-Гидрокси-5'-метилбензотриазол фирмы "Ciba-Geigu" (Швейцария); органический фотохром - 6¹-термо-1,3,3¹-триметилспиро-[(2H¹-1¹- бензпиран)-2,2¹-индолин], термохромное соединение - 6¹,8¹-дихлор-1,3,3¹-триметилспиро-[(2H¹-1¹-бензпиран)-2,2¹-индолин] .

Перечисленные пигменты являются капсулируемыми веществами. Для каждого из них готовили смесь, состоящую из, г: капсулируемое вещество - 0,9; тиомочевина - 2,1; поверхностно-активные вещества - ОП-7 - 1,4; ОС-20 - 0,7; подсолнечное масло - 0,5. Смесь растворяли при перемешивании в 20 мл этанола до образования гомогенного раствора. После чего спирт испаряли при 75-80^oC на водяной бане. Полученную пастообразную массу растворяли в 33 г дистиллированной воды и подвергали воздействию ультразвука с помощью пьезоэлектрического преобразователя ПП - 01/100 с интенсивностью акустического поля 25 Вт/см² при частоте 20 мГц в течение 1 ч. В процессе ультразвукового воздействия через каждые 15 мин к смеси последовательно добавляли 2,5 вес.% водные растворы полиэтиленимина (мол. м. 10000) - 2 г; азотнокислого серебра - 1,5 г и солянокислый 2,5 вес.% водный раствор меламиноформальдегидной смолы (pH 1,42) - 3 г. При этом получали золь капсулируемого вещества в водной среде, содержащей поверхностно-активные вещества, тиомочевину и подсолнечное масло. В результате взаимодействия азотнокислого серебра и соляной кислоты происходило образование микрочастиц хлорида серебра, которые адсорбировали из смеси в первую очередь золь капсулируемого вещества, а затем меламиноформальдегидную смолу. Последняя структурировалась полиэтиленимином. Таким способом в реакционной смеси получали микрокапсулы, состоящие из микрочастиц хлорида серебра с адсорбированном на них золем капсулируемого вещества и оболочки из меламиноформальдегидной смолы, структурированной (сшитой) полиэтиленимином. Размер микрокапсул составлял 0,1 - 0,2 мкм с распределением 98%. Поверхностно-активные вещества, тиомочевина и подсолнечное масло в состав микрокапсул не входят. Они обеспечивают соответственно возможность процесса эмульгирования, регулирование реологических свойств системы и ее закрепление после печати на бумаге. Полученные таким образом смеси представляют собой водные дисперсии, содержащие микрокапсулы с органическими пигментами, и могут быть использованы как краски для цветной струйной печати. Дисперсии микрокапсул с защитными соединениями используют для печати скрытых изображений, наблюдаемых только при облучении фильтрованным УФ-светом.

С целью получения защищенной от подделки краски для цветной струйной печати каждую из дисперсий микрокапсул с пурпурным, желтым и голубым пигментами смешивали с равным количеством дисперсии микрокапсул с одним из защитных соединений. Таким образом, рецептура защищенной от подделки краски для цветной струйной печати включает, г (%):
Микрокапсулы с органическим пигментом (пурпурным, желтым или голубым) - 1,1 (1,2)
Микрокапсулы с одним из защитных соединений - 1,1 (1,2)
Поверхностно-активные вещества - ОП-7 - 2,8 (3,1)
ОС-20 - 1,4 (1,6)
Тиомочевина - - 4,2 (4,6)
Подсолнечное масло - 1,0 (1,1)
Дистиллированная вода - 79,0 (87,2).

Согласно этой рецептуре была приготовлена триада защищенных красок - пурпурная, желтая и голубая.

Для нанесения печатного изображения на писчую бумагу типа "Чайка" использовали струйный принтер модели 690 с картриджами HP 51629 фирмы "Hewlett Packard" (США), сочлененный с компьютером IBM PC - 486 DX 33, а для цветных распечаток - трехкамерный картридж "Lexmark 7000" модели "A I980".

Тестовая программа содержала цветные текстовые и художественные изображения.

Цветные печатные изображения, выполненные триадой, содержащей микрокапсулы с люминофором или оптическим отбеливателем при облучении УФ-светом ( λ = 365 нм), интенсивно флуоресцируют. При использовании в составе краски УФ-адсорбера печатное изображение выглядит темным на общем светлом фоне бумаги. Наличие в краске органического фотохрома придает печатному изображению эффект фотохромизма - при облучении УФ-светом ( λ = 365 нм) интенсивность люминесценции краски в видимой области постепенно в течение 1-3 мин увеличивается в 7-8 раз. Цвет люминесценции изменяется от розового до ярко-малинового. В условиях дневного освещения в течение 3-5 мин цвет становится первоначальным.

В случае использования микрокапсул с термохромным веществом - красочное печатное изображение при нагревании оттиска на специальном термостолике (возможно использование любого электронагревательного бытового прибора с закрытым нагревательным элементом) до 120^oC изменяет окраску от слабо красного цвета до интенсивного синего. На дневном свету краска постепенно восстанавливает свой цвет.

Присутствие перечисленных эффектов на печатной продукции или оформленной с помощью струйного принтера документации свидетельствует об их подлинности.

Предлагаемые струйные краски, содержащие капсулированные красящие вещества и защитные соединения, являются водостойкими, обладают высокими печатно-техническими характеристиками. Краски проникают в глубину бумаги на 30-40 мкм при толщине бумаги 80-90 мкм. Пробивания краски на оборотную сторону бумаги не наблюдалось.

Испытания оттисков через 45 мин после распечатки показали, что при увлажнении красочное изображение не расплывается и не имеет ореола, а через сутки оттиски выдерживают даже кратковременное погружение в горячую (60-80^oC) воду.

Использование в составе краски микрокапсулированных веществ является своего рода технологической защитой исполненной ими документации, так как создаются практически не выполнимые для фальсификаторов технические сложности.

Таким образом, применение предложенных струйных красок обеспечивает по сравнению с известными красками следующие преимущества:
- высокую степень надежности отпечатанной продукции по отношению к подделке;
- простоту и оперативность проверки подлинности, так как не требуется применение специальных активаторов;
- в процессе контроля и проверки подлинности образцы не подвергаются необратимым изменениям и пригодны для дальнейшего использования по назначению.

Формула изобретения

Защищенная от подделки краска для цветной струйной печати, содержащая микрочастицы пигмента, защитное соединение, поверхностно-активное вещество и дистиллированную воду, отличающаяся тем, что содержит спирторастворимый пигмент и защитное соединение, адсорбированные на ультрамелких частицах хлорида серебра, в виде микрокапсул с оболочкой из структурированной полиэтиленимином меламиноформальдегидной смолы, а в качестве поверхностно-активных веществ - смесь ОП-7 на основе моноалкилфениловых эфиров полиэтиленгликоля, содержащих 7-8 оксиэтилированных групп, и ОС-20 на основе полиэтиленгликолевых эфиров жирной кислоты с числом углеродных атомов 18-20, и дополнительно тиомочевину и растительное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанные микрокапсулы спирторастворимого пигмента - 1,1 - 1,3
Указанные микрокапсулы защитного соединения - 1,1 - 1,3
Поверхностно-активное вещество: ОП-7 на основе моноалкилфениловых эфиров полиэтиленгликоля, содержащих 7-8 оксиэтилированных групп - 3,0 - 3,2
ОС-20 на основе полиэтиленгликолевых эфиров жирной кислоты с числом углеродных атомов 18-20 - 1,5 - 1,7
Тиомочевина - 4,5 - 4,7
Растительное масло - 1,0 - 1,2
Дистиллированная вода - Остальное