DE102009005132A1

DE102009005132A1 - Erzeugung von Mikrostrukturen mittels Xerographie oder Siebdruck und passender Fixierung auf Papier und ähnlichen Substraten zum Befüllen mit Funktionstinten

Info

Publication number: DE102009005132A1
Application number: DE200910005132
Authority: DE
Inventors: Sebastian Gepp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Um kleine Strukturen in eine Oberfläche zu bekommen, wird ein heißprägendes Verfahren genutzt. Die Prägeform befindet sich auf der Fixierwalze, welche die Substratbeschichtung aufschmilzt und gleichzeitig prägt. Es ist somit möglich in einem Schritt feine Strukturen in eine Beschichtung einzubringen. Diese kann anschließend mit funktioneller Tinte gefüllt werden.

Description

Problem
Das Heißprägen von Strukturen in eine PET Folie dauert sehr lange und kann somit nicht inline mit dem späteren Druckprozess zum Befüllen der Strukturen genutzt werden. Zudem ist es durch einen separaten Aufbau sehr kostspielig.
Aufgabe
Beschichten eines Substrat und fixieren sowie strukturieren der neuen Beschichtung in einem Schritt
Lösung
Austausch der Fixiereinheit in einem Xerographischen Drucksystem mit einer Wärme-Druck-Walze. Diese Walze ist negativ zur gewünschten Struktur in der Oberfläche Strukturiert. Die neue Einheit erhitzt und prägt die pulvrige Beschichtung.
Erreichte Vorteile

1. Die mit dieser Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bereits vorhandene Techniken modifiziert werden, um eine wirtschaftlichere Produktion zu ermöglichen.
2. Die Druckverfahren Laser- sowie Siebdruck sind seit langem Stand der Technik und sehr gut beherrscht. Das daraus entstandene Wissen über Fixierungsmöglichkeiten und deren Eigenschaften ist ein Vorteil der einen zügigen Austausch der Fixiereinheit ermöglicht und eine erfolgreiche Umsetzung dieser Erfindung verspricht.
3. Papier kann als Substrat genutzt werden und ermöglicht diesem ein weiteres Anwendungsfeld.
4. Das Strukturieren wird ein Prozess mit dem Beschichten und kann direkt weiterverarbeitet werden, was Kostensenkungen verspricht.

Weitere Beschreibung
Um eine Tinte bei ihrer Benetzung auf einem Substrat zu beeinflussen, gibt es viele Mittel und Wege. Eine Möglichkeit ist, sie durch geometrische Vorgabe in Ihrer Form zu beschränken. Dies kann z. B. durch Wände realisiert werden, die in das Substrat zuvor eingeprägt oder eingeätzt wurden. Heißprägen von Folien dauert recht lange verglichen mit einem Druckprozess. Daher wird hier der pulvrige Toner als Beschichtung genommen. Er schmilzt sehr schnell und ist wenn flüssig verformbar. Das Verdrucken von funktionellen Tinten auf Papier war bisher kaum möglich, da die Tinte in das Papier eindringt (wegschlägt) und somit ihre Funktion nicht ausüben kann. Das Papier besitzt einer poröse Struktur die dies begünstigt und Flüssigkeiten aufsaugt. Verhindert wird dies durch das Beschichten wie oben beschrieben.
Durch das Aufbringen von Tonerpartikeln und der anschließenden Fixierung mittels Wärme und Druck versiegelt die Papieroberfläche und verhindert das Eindringen von Flüssigkeiten in das Papier. Dazu muss die Auflösung der Tonerpartikel sehr hoch sein, damit nur kleine Zwischenräume entstehen. Diese Zwischenräume werden dann mit Hilfe des Drucks und dem Verdrängten Material der Strukturen gefüllt. Es ist vorzugsweise auch nur sphärischer Toner, sehr hoher Güte zu verwenden, welcher sich durch Gleichheit und Rundheit auszeichnet. Falls dies jedoch nicht zu einer vollständig versiegelten Fläche führt, so kann dies mit einer zweiten Beschichtung, welche z. B. mehr Toner auf das Papier bringt, verbessert und die Schichtdicke erhöht werden.
Bei der anschließenden Fixierung ist eine Wärme-Druck Fixierung entscheidend und Kernidee der Erfindung. Die gesamte Oberfläche der Walze ist strukturiert (2). Die Struktur kann z. B. als Mantel mit der Sleeve-technik, auf eine Trägerwalze aufgetragen wird. Dies ermöglicht die Erzeugung der Struktur in einem vom Prozess getrennten Apparat. Diese Struktur wird während der Fixierung in den Toner eingepresst, gleichzeitig wird die Walze auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur T_g des Toners oder Paste erhitzt. Somit verschmilzt das Beschichtungsmaterial durch den Wärmeeintrag zu einer geschlossenen Schicht und versiegelt das Papier. Die Struktur der Walze wird gleichzeitig in den Toner gepresst und bildet so die geometrischen Begrenzungen für die später eingefügte funktionelle Flüssigkeit.
Die Beschichtung des Substrates kann auch mit Siebdruck vorgenommen werden, die damit verdruckte Paste muss der Fixiereinheit angepasst werden. Die Fixierung ist durch weitere Wärmequellen erweiterbar, wie zum Beispiel IR-Strahler. Die schichtdicke der Beschichtung kann beim Siebdruck über die Maschenweite eingestellt werden und ist somit flexibel. Die aufzubringende Masse auf das Substrat ist von der Verdrängung der Struktur auf der heiße Fixierwalze anhängig und muss vorher mathematisch bestimmt werden.

Claims

Ein Verfahren mit dem Strukturen, unter der Verwendung von Drucktechniken, – auf einer Substratoberfläche im Mikrometerbereich erzeugt wird. Diese Strukturen können anschließend mittels Düsen (Inkjet) mit funktioneller Tinte gefüllt werden. Die Strukturen werden mittels einer Fixierungswalze in die neu aufgedruckte Oberfläche geprägt, und ist dadurch gekennzeichnet dass, die Oberfläche vor dem Prägen mit Drucktechniken beschichtet wird. Diese Beschichtung dann während der Fixierung schmilzt und bei einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur, zu einem Gefüge wird, in das mittels Druck eine Prägung von der gleichen Fixierwalze eingebracht wird.
Verfahren nach 1., dadurch gekennzeichnet dass, die Drucktechniken entweder xerographisch ist und sphärischen Toner auftragen oder Siebdruck ist und fixierbare Pasten aufträgt.
Verfahren nach 1., dadurch gekennzeichnet dass, die Fixierwalze mit einem Mantel überzogen werden kann, welcher die gewünschte Struktur besitzt und wechsel bar ist