DE10124535B4

DE10124535B4 - Im Tintenstrahldruckverfahren beschriftbares, coextrudiertes flächiges Medium

Info

Publication number: DE10124535B4
Application number: DE2001124535
Authority: DE
Inventors: Georg Schwinn; Markus Hamulski; Dieter Homölle
Original assignee: Nordenia Deutschland Gronau GmbH
Current assignee: Mondi Gronau GmbH
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2001-05-19
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: DE10124535A1

Abstract

Im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit einer Absorptionsschicht und einer Trägerschicht, die beide aus polymerem, thermoplastischem Material bestehen und mittels Coextrusion in einem Arbeitsgang zu einer mehrschichtigen Folie verarbeitet sind, nach Patent (Patentanmeldung 199 57 935.0), dadurch gekennzeichnet , dass dem thermoplastischen, absorptiven Material der Absorptionsschicht ein wasserunlösliches, vernetztes, Polymer, ein sogenannter Superabsorber, welches unter Quellen eine wässrige Flüssigkeit aufnimmt, in einer Menge zwischen 5 bis 50 Gew.-% beigemischt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit einer Absorptionsschicht und einer Trägerschicht, die beide aus polymerem, thermoplastischem Material bestehen und mittel Coextrusion in einem Arbeit an zu einer mehrschichtigen Folie verarbeitet sind, nach Hauptpatent (Patentanmeldung 199 57 935.0).

Der Begriff "Farbmittel" soll als Sammelbezeichnung für alle farbgebenden Stoffe dienen, die nach DIN 55944 eingeteilt werden in anorganische und organische Farbmittel und diese jeweils in natürliche und synthetische Farbmittel. Die anorganischen Farbmittel sind Pigmente und haben gegebenenfalls auch Füllstoff-Charakter, während die organischen Farbmittel sowohl Pigmente als auch Farbstoff umfassen. Der flüssige Träger kann auch Pigmente enthalten, insbesondere bei Anwendungen im Außenbereich, wo es auf hohe Lichtbeständigkeit ankommt. Als Träger kommt Wasser oder eine wenigstens 50 Vol.-% Wasser enthaltende Flüssigkeit in Frage.

Beim Tintenstrahldruckverfahren werden Tintentröpfchen auf ein flächiges Medium aufgesprüht, das wenigstens eine Absorptionsschicht für die Tintenflüssigkeit besitzt. Diese Absorptionsschicht ist normalerweise porös und nimmt den flüssigen Träger, der in vielen Fällen und üblicherweise Wasser ist, auf. Dabei sollte die Absorptionsschicht fol genden Kriterien genügen, um eine hohe Druckqualität sicherzustellen:

(1) Fixieren der Tinte auf dem Träger in kurzer Zeit;
(2) beim Überlappen von Druckbereichen (dots) sollen die Druckbereiche nicht ineinander fließen.

In der Schrift DE 199 57 93 A1 sind bereits thermoplastische Polymere genannt worden, u.a. absorptive Materialien aus der Gruppe Polyvinylalkohole, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Carboxymethylcellulose oder Kombinationen.

In DE 695 04 384 T2 ist ein zum Beschriften im Tintenstrahldruckverfahren geeignetes flächiges Medium beschrieben, das eine Absorptionsschicht sowie eine Trägerschicht aufweist. Die Absorptionsschicht besteht primär aus einem hydrophilen, polymeren Bindemittel mit Hydroxi- oder Carboxylgruppen, z.B. Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Copolymeren und dergleichen. Die Absorptionsschicht kann ferner ein superabsorbierendes Acryl- oder Methacrylpolymer enthalten. Sie wird mittels eines Beschichtungsverfahrens, z.B. in einem walzenbeschichtungs- oder Rakelstreichverfahren, auf die Trägerschicht aufgetragen. Ein solches Beschichtungsverfahren ist aufwendig.

Aus US 4 701 369 ist ein Verfahren bekannt, mit dem ein für das Tintenstrahldruckverfahren geeignetes Material durch Coextrusion hergestellt werden kann. Das durch Coextrusion hergestellte Material besteht aus einer polymeren Trägerschicht und einer porösen Absorptionsschicht. Zur Herstel lung der porösen Absorptionsschicht wird ein thermoplastischer Kunststoff mit feinteiligem Füllstoff vermischt. Im Anschluss an die Coextrusion wird das Material gereckt, wobei an den Grenzflächen zwischen dem thermoplastischem Kunststoff, der Absorptionsschicht und dem aus feinteiligen Partikeln bestehenden Füllstoff Poren bzw. Hohlräume entstehen.

Ferner sind Schichtmaterialien mit einer Schicht aus einer Polyamid/Polyolefin-Mischung und einer Haftvermittlerschicht bekannt, die durch Coextrusion herstellbar sind und als Verstärkungsfolie, Schutzfolie oder Dekorationsfolie auf ein Substrat, z.B. eine Trägerbahn, auf kaschiert werden ( DE 693 13 241 T2 ).

Unter Fortbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes (Patentanmeldung 99 57 935.0) besteht die Aufgabe darin, die Druckqualität hinsichtlich der Tintenfixierung und der Druckschärfe weiter zu verbessern.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein im Tintenstrahldruckverfahren beschriftbares flächiges Medium nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den nachgeordneten Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.

Es hat sich gezeigt, dass für eine verbesserte Absorption des wässrigen Mediums den vorgenannten Absorbentien ein Anteil von bis zu 50 Gew.-% sogenannte Superabsorber beigefügt werden können, also wasserunlösliche, vernetzte Polymere, welche unter Quellen eine wässrige Flüssigkeit aufnehmen. Dem Fachmann sind insbesondere auch Superabsorber bekannt, die Thermoplasten sind und damit mit weiteren thermoplastischen Substanzen gemischt und zweischichtig coextrudiert werden können.

Die Absorptionsschicht kann eine Schichtdicke von 1 bis 300 μm, vorzugsweise zwischen 5 bis 150 μm besitzen. Es kann auch eine körnige Struktur gewählt werden.

Der Superabsorber, der der Absorptionsschicht beigemischt wird, kann ausgewählt sein aus der Gruppe der vernetzten Polymere der Methacrylsäure, der Maleinsäure, der Itaconsäure, ihrer Anhydride und Salze, der Methacrylamide oder Methacrylonitrile.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels sowie anhand weiterer Beispiele erläutert.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Folie, die als beschriftbares Medium im Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist. Sie weist eine Trägerschicht 1 und eine Absorptionsschicht 2 auf. Auf die Absorptionsschicht 2 ist eine durchsichtige Lackschicht 3 aus einer Polyacrylat-Verbindung mit einer Dicke von 0,5 μm bis 2 μm aufgebracht, die zahlreiche Poren 5 aufweist. Die Poren 5 haben einen mittleren Durchmesser von 10 bis 100 μm. Während die Lackschicht 3 hydrophob ist, ist die darunter liegende Absorptionsschicht 2 hydrophil eingestellt. Auftreffende Tintentröpfchen 4 werden ihre Farbflüssigkeit dosiert an die darunter liegende Absorptionsschicht 2 abgeben, wobei sich die Farbe auch unter der Lackschicht 3 ausbreitet.
Beispiel 1:
Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerbahn wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Medium durch Coextrusion einer 50 μm dicken Polyvinylalkohol-Schicht mit einer Beimischung von 34 Gew.-% eines Superabsorbers aus vernetztem Natrium-Polymethacrylat auf einer 90 μm dicken Polypropylenschicht als Trägerschicht coextrudiert. Zwischen der absorbierenden Schicht und der Polypropylenschicht ist eine Haftvermittlerschicht angeordnet, welche die Verbindung zwischen der Absorptionsschicht und der Trägerschicht herstellt. Als Haftvermittler wird eine 10 μm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid verwendet.
Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%):
55% eines teilverseiften, niedrigviskosen Polyvinylalkohols
1% Polyvinylacetatpulver
0,1% einer Fettsäure, hier Stearinsäure
5,0% Glycerin
3,4% Wasser
0,5% eines Tensids
1,0% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht 34% eines Superabsorbers.
Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezifischen Dichte 0,90 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol und Superabsorber bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 50 μm aufweist.
Beispiel 2:
Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%)
32% eines mittelviskosen (Viskosität 25 bis 35 mPa·s), teilverseiften Polyvinylalkohols,
19% eines niedrigviskosen Polyvinylalkohols (Viskosität 8 bis 10 mPa·s),
16% eines anderen mittelviskosen (Viskosität 15 bis 25 mPa·s), teilverseiften Polyvinylalkohols,
10% eines Superabsorbers aus einem vernetzten Polymer der Maleinsäure;
2% eines Polyvinylacetatpulvers,
0,2% einer Fettsäure, z.B. Stearinsäure,
12,8% Glycerin
6% Wasser,
0,5% eines Tensids,
1,5% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht.
Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezifischen Dicke 0,91 g/cm³ und weist eine Dicke von 90 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol und Superabsorber bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 20 bis 45 μm aufweist.
Beispiel 3:
Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerbahn wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Medium durch Coextrusion einer 50 μm dicken Polyvinylalkohol-Schicht auf einer 90 μm dicken Polyethylenschicht als Trägerschicht hergestellt. Zwischen der Polyvinylalkoholschicht und der Polyethylenschicht ist eine Haftvermittlerschicht angeordnet, welche die Verbindung zwischen der absorptiven Polyvinylalkoholschicht und der Trägerschicht herstellt. Als Haftvermittler wird eine 10 μm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid verwendet.
Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%):
50% eines teilverseiften, niedrigviskosen Polyvinylalkohols (Viskosität 20 bis 30 mPa·s)
34% eines Superabsorbers aus einem vernetzten Polymer der Itaconsäure
2% eines Polyvinylacetatpulvers
0,2% einer Fettsäure, z.B. Stearinsäure,
8% Glycerin,
4% Wasser,
0,5% eines Tensids,
1,3% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht.
Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polyehtylen der spezifischen Dichte 0,92 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 60 μm aufweist.
Allgemein gilt für alle Rezepturen, dass die Absorptionsschicht entsprechend den Erfordernissen variiert werden kann und dass bei größerer Schichtdicke sich die Trocknungszeit der Tintenträgerflüssigkeit verkürzt. Wesentlich ist, dass im Prinzip nur ein Arbeitsgang, nämlich ein Coextrudieren, zur Herstellung eines Mediums erforderlich ist.
Als Superabsorber eignen sich vernetzte Polymere, insbesondere die der Methacrylsäure, wie sie aus dem Hygienebereich bekannt sind, vgl. u.a. US 5 763 067 .

Claims

Im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit einer Absorptionsschicht und einer Trägerschicht, die beide aus polymerem, thermoplastischem Material bestehen und mittels Coextrusion in einem Arbeitsgang zu einer mehrschichtigen Folie verarbeitet sind, nach Patent (Patentanmeldung 199 57 935.0), dadurch gekennzeichnet , dass dem thermoplastischen, absorptiven Material der Absorptionsschicht ein wasserunlösliches, vernetztes, Polymer, ein sogenannter Superabsorber, welches unter Quellen eine wässrige Flüssigkeit aufnimmt, in einer Menge zwischen 5 bis 50 Gew.-% beigemischt ist.
Flächiges Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Trägerschicht Polyethylen oder Polypropylen ist.
Flächiges Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Superabsorber ausgewählt ist aus der Gruppe der vernetzten, wasserquellenden Polymere der Methacrylsäure, der Maleinsäure, der Itaconsäure, ihrer Anhydride und Salze, der Methacrylamide oder Methacrylonitrile.
Flächiges Medium nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht eine Schichtdicke einschließlich des beigefügten Superabsorbers, von 1 bis 300 um vorzugsweise zwischen 5 bis 150 μm, besitzt.
Flächiges Medium nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht eine körnige Struktur besitzt.
Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem ankommenden Tintenstrahl zugewandte Seite der Absorptionsschicht mit einem zahlreiche Poren aufweisenden Lack überzogen ist.
Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsschicht ein Fixierhilfsmittel zugegeben ist.
Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Trägerschicht und der Absorptionsschicht eine Haftvermittlerschicht eingebaut ist.
Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht aus dem Polyolefin mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid besteht.
Kombinationsfolie unter Verwendung eines flächigen Mediums gemäß Anspruch 1 und gegebenenfalls weiteren Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Medium auf eine Trägerbahn, die aus einer Kunststofffolie, aus Papier, Karton, Vlies oder textilem Material besteht, auf kaschiert ist.