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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahldrucktinte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Dekorieren von Bögen mit dieser Tinte sowie bedruckte Bögen erhältlich durch dieses Verfahren.
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Wasserbasierte strahlungshärtbare Tinten, die ein Polymer umfassen, das nach dem thermischen Trocknen und vor dem UV-Härten mithilfe von Wasser in Wasser wieder eingearbeitet werden kann, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Einarbeitung erfolgt dabei durch Re-Dispergieren oder Wieder-Auflösen des betreffenden thermisch getrockneten Polymers ins Wasser.
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Die
WO 2015/189639 A1 offenbart beispielsweise eine solche Tinte auf Wasserbasis umfassend i) eine wässrige Polyurethan(meth)acrylat Dispersion, die nach dem thermischen Trocknen und vor dem Härten in Wasser mit einem Einzelwischhub gemäß dem „water-rub-test“ re-dispergierbar ist, ii) Wasser, iii) ein wasserdispergierbarer oder wasserlöslicher Photoinitiator, iv) ein Feuchthaltemittel, v) ein Tensid; und ein vi) Färbemittel, wobei die Tinte weniger als 2 Gew% (Meth)acrylatstrahlungshärtbares Material mit einem mittleren Molekulargewicht von weniger als 1200 Da, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, umfasst.
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Die
WO 2017/004258 A1 beschreibt eine wässrige strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung, umfassend: i) eine wässrige Dispersion mit anionischem acryliertem Polyurethan mit nichtflüchtigen Kationen; ii) mindestens ein nichtionisches oder anionisches Tensid; iii) mindestens ein Feuchthaltemittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyol, Polyether, Polyetheralkohol, Polyetherpolyolen, Harnstoff und Amid; und iv) Wasser; wobei die Tintenzusammensetzung v) kein wasserlösliches oder mit Wasser mischbares (Meth) acrylat-Monomer enthält.
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Aufgrund der oben geschilderten vorzüglichen Eigenschaften dieser Tinten, durch die Düsenverstopfungsprobleme in Druckköpfen von Tintenstrahldruckern der Vergangenheit angehören, besteht ein großes Interesse in der Druckindustrie solche Tinten auf unterschiedlichste Arten von Substraten anzuwenden. Eine weitere Eigenschaft, die diese Tinten ihr Eigen nennen dürfen, ist, dass sie nach der thermischen Trocknung und anschließenden UV-Härtung eine hohe Wasserresistenz aufweisen.
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Allerdings können solche Tinten Probleme verursachen, wenn sie in einem Verfahren zum Bedrucken von Bögen eingesetzt werden, bei dem aus ökonomischen Gründen die Fixierung der Tinte an den Bögen innerhalb eins Zeitfensters zwischen 1,5 und 5,0 Sekunden zu erfolgen hat, und die so bedruckten Bögen anschließend in Stapelform zwischengelagert und/oder weiterverarbeitet werden.
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Einen solchen Ausgangspunkt hat man beispielsweise in der Wellpappindustrie, insbesondere wenn gestrichene Wellpappbögen mit einem Single-Pass-Drucker hergestellt werden sollen, wo hohe Band- bzw. Druckgeschwindigkeiten, vorzugsweise im Bereich von 60 - 120 Laufmeter/Minute, üblich sind.
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Definitionsgemäss wird in dieser Anmeldung unter Wellpappbogen ein Bogen umfassend eine Außendecke, zumindest eine Wellenbahn und vorzugsweise eine Innendecke verstanden. Die Innendecke bzw. die Außendecke wird jeweils auch Deckpapier genannt.
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Wenn im Rahmen dieser Beschreibung von gestrichenen Wellpappbögen gesprochen wird, so sind darunter Wellpappbögen zu verstehen, bei denen zumindest ein Deckpapier oder beide Deckpapiere der Wellpappbögen mit einem geeigneten Lack zur Aufnahme einer zu druckenden Farbschicht vorbeschichtet ist oder sind. Gestrichene Wellpappbögen gibt es Standartmäßig im Handel zu erwerben. Ihr Zweck ist es die aufgetragene Farbschicht nicht in die Papierfaser des Wellpappbogens einsaugen zu lassen, wobei der Lack vorzugsweise so ausgestaltet ist, dass es einen homogenen Farbauftrag ermöglicht und die darauf gedruckte Tinte den Lack benetzen kann, aber nicht Tinte darauf unkontrolliert verlaufen kann.
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Unter einen Single-Pass-Drucker versteht man im Rahmen dieser Beschreibung einen Tintenstrahldrucker, bei dem zu bedruckende Bögen im Betriebsmodus des Druckers kontinuierlich in eine Vorschubrichtung bewegt werden und ein Druckkopf des Druckers einen einzelnen Bogen ein einziges Mal erblickt, wobei der Druckkopf nicht gemäß dem bekannten Scanverfahren betrieben wird, sondern im Wesentlichen stationär angeordnet ist.
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Im Vergleich dazu versteht man unter einen scannenden Tintenstrahldrucker ein Drucker, das Zeilenweise zu drucken vermag und seine Druckköpfe sich nicht über die ganze Breite des zu bedruckenden Bogens erstrecken.
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Die Grundvoraussetzung und gleichzeitig größte Herausforderung für die Eignung einer Tintenstrahldrucktinte für das Bedrucken von gestrichenen Wellpappbögen ist dabei, dass diese Tinte so ausgebildet ist, dass sie nach dem thermischen Trocknen und chemischen Härten eine relativ hohe Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb ausbildet, selbst wenn die genannten Schritte in einem relativ kurzen Zeitfenster zwischen 1,5 und 5,0 Sekunden erfolgen.
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Bei der Herstellung von bedruckten Wellpappbögen werden oft gestrichene Wellpappbögen in einem ersten Schritt mit mindestens einer Tinte mittels eines Druckers bedruckt und in einem zweiten Schritt wird die aufgebrachte Tinte an den Wellpappbögen fixiert.
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Üblicherweise werden so hergestellte bedruckte Wellpappbögen direkt nach der Herstellung aufeinanderliegend in Stapelform zwischengelagert und/oder weiterverarbeitet, beispielsweise durch Stanzen und/oder Falzen und/oder Kleben. Bei diesen dem Druckverfahren nachgelagerten Schritten erfährt die bedruckte Seite der Wellpappbögen in der Regel aber eine hohe mechanische Belastung.
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Wenn die fixierten Tintenschichten eine relativ geringe Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb aufweisen, können sie in den vorgenannten Fällen teilweise abgetragen und beschädigt werden. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn gestrichene Wellpappbögen verwendet werden, da bei diesen Bögen im Gegensatz zu ungestrichenen Wellpappbögen, bei denen die Tinte im Bogen zumindest teilweise einsickert, die aufgebrachte Tinte an der Lackoberfläche verbleibt und deshalb noch leichter wieder durch Abrieb zumindest teilweise entfernt werden kann. Insbesondere bei der Entnahme durch eine Anlage zum Vereinzeln von in Stapelform vor- liegenden bedruckten Wellpappbögen von der Unterseite eines Stapels werden diese mechanisch stark beansprucht, da sie einerseits unter einer hohen Last des darüberliegenden Stapels stehen und andererseits typischerweise mit hohen Geschwindigkeiten entnommen werden.
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Wir im Rahmen dieser Beschreibung von Wellpappbögen gesprochen, so sind darunter, sofern nichts anderes angegeben wird, immer gestrichene Wellpappbögen zu verstehen.
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In diesem Zusammenhang haben die Erfinder die mechanische Belastbarkeit einer Tintenformulierung gemäß dem Stand der Technik umfassend nur Laromer UA 9122 als einzige Polymerdispersion, evaluiert, um deren Eignung für die Herstellung von bedruckten Wellpappbögen zu prüfen (siehe Tabelle 2: Beispiel 5). Ergebnis der Untersuchung war, dass die Tinte aus Beispiel 5 vom Wellpappbogen stellenweise vollständig entfernt worden war. Entsprechend musste diese Tinte als nicht bzw. nur eingeschränkt geeignet für den Einsatz in der Wellpappindustrie klassifiziert werden (siehe Tabelle 4).
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Die geringe Beständigkeit derartiger herkömmlicher Tinten gegenüber mechanischem Abrieb schränkt somit die Auswahl der Lagerungs- und Weiterverarbeitungsmöglichkeiten der bedruckten Bögen ein.
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Im Hinblick auf den Stand der Technik, insbesondere die
WO 2015/189639 A1 und die
WO 2017/004258 A1 stellte sich daher die Aufgabe, eine wasserbasierte strahlungshärtbare Tinte bereitzustellen, die nach der Trocknung und vor der UV-Härtung mithilfe von Wasser in Wasser wieder eingearbeitet werden kann und ausserdem nach der UV-Härtung eine höhere Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb aufweist als herkömmliche wasserbasierte Tinten.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch eine Tinte entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte und gegebenenfalls erfinderische Ausführungsformen.
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Die vorliegende erfindungsgemässe Tintenstrahldrucktinte umfasst folgende Komponenten:
- (a) Wasser,
- (b) eine wässrige Dispersion eines anionischen acrylierten Polyurethans mit nichtflüchtigen Kationen, das radikalisch härtbar ist;
- (c) ein Feuchthaltemittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyol, Polyether, Polyetheralkohol, Polyetherpolyol, Harnstoff und Amid,
- (d) einen mit UV radikalbildenden Photoinitiator,
- (e) kein zugesetztes wasserlösliches oder mit Wasser mischbares (Meth)acrylat-Monomer.
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Erfindungsgemäss ist das Polymer gemäß Komponente b) so ausgebildet, dass es eine Glasübergangstemperatur (GT) von kleiner 25°C aufweist, wobei die Tinte
(f) mindestens eine wässrige Dispersion eines Poly(meth)acrylats und/oder Polyststyrols umfasst, das oder die so ausgebildet ist oder sind, dass es oder sie eine Glasübergangstemperatur von grösser 50°C aufweist oder aufweisen.
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Untersuchungen an mit solchen Tinten bedruckten Wellpappbögen haben überraschenderweise gezeigt, dass die beiden Komponenten b) und f) in synergistischer Weise zusammenwirken und im Vergleich zum Einsatz der Einzelkomponenten eine unerwartete Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit erzielt wird, insbesondere sogar dann, wenn die thermische Trocknung und UV-Härtung der Tinte innerhalb eines Zeitfensters von unterhalb 2 Sekunden erfolgt.
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So wurde bei der vorgenommenen Evaluierung festgestellt, dass mit den Tinten aus Beispiel 1 und Beispiel 3 (siehe Tabelle 2 und Tabelle 4) bedruckte Bögen mit einer ausserordentlich hohen Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb erhalten werden können, sogar wenn die thermische Trocknung und UV-Härtung kumulativ nur in etwa 1er Sekunde erfolgt.
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Im Gegensatz dazu wurde gefunden, dass sowohl die untersuchten Vergleichstinten aus Beispiel 2 und Beispiel 4 umfassend ausschließlich ein Polymer aus Komponente f) als auch die Vergleichstinte aus Beispiel 5 umfassend ausschließlich ein Polymer aus Komponente b), eine geringe Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb zeigen, wenn die thermische Trocknung und UV-Härtung innerhalb eines Zeitfensters von etwa 1er Sekunde erfolgt.
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Die Ergebnisse aus der Evaluierung der mechanischen Belastbarkeit sind aus der Tabelle 4 zu entnehmen.
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Die Erfinder können nicht mit Sicherheit sagen warum mit der Kombination der beiden Komponenten b) und f) eine Beständigkeitssteigerung von aus der Tinte resultierenden Filmen gegenüber mechanischem Abrieb erzielt werden kann. Es wird allerdings spekuliert, dass sich die Polymerketten des weichen und harten Polymers ineinander nach der thermischen Trocknung und anschließenden radikalischen Härtung derart ineinander verästeln, dass sie zusammenwirkend zur überraschenden Wirkungen führen.
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Interessanterweise haben die Erfinder ausserdem gefunden, dass bei der Verwendung der erfindungsgemässen Tintenstrahldrucktinten intakte Filme ohne Risse im Film erhältlich sind, wenn sie thermisch getrocknet und UV-gehärtet werden. Dies war insofern nicht zu erwarten, als die beiden Polymere gemäß Komponente (b) und (f) grundverschiedenen Glasübergangstemperaturen aufweisen, sodass Risse in die erhaltenen Filme vielmehr zu erwarten gewesen wären, wie im Falle der
WO2014/108491 A1 .
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Die Die
WO2014/108491 A1 beschreibt eine wässrige Lackzusammensetzung, umfassend (1) ein nicht-filmbildendes Poly(styrolacrylat) mit einer Glasübergangstemperatur (T
G) von mindestens 80 °C, (2) ein Poly(styrolacrylat)-Harz mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht (Mw) von bis zu 20.000 g/mol, sowie (3) Wasser.
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Dementsprechend sind die erfindungsgemässen Tintenstrahldrucktinten zur Bildung intakter Filme ohne Risse im Film verwendbar.
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Unter Risse werden im Rahmen dieser Beschreibung Spannungsrisse im hergestellten Film verstanden, die durch auftretende Spannungen im Material selbst ausgelöst werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer gemäß Komponente b) so ausgebildet, dass es bei einer Temperatur unterhalb 25°C filmbildend ist.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das oder sind die Polymer gemäß Komponente f) so ausgebildet, dass es oder sie bei Temperaturen von über 40°C filmbildend ist oder sind.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das oder sind die Polymere gemäß Komponente f) ein Homopolymer oder ein Copolymer, umfassend (Meth)acryl- und/oder Styroleinheiten im Polymergrundgerüst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gesättigten azyklischen aliphatischen, gesättigten zyklischen aliphatischen, gesättigten heterozyklischen aliphatischen, heterozyklischen aromatisch, aromatisch und einer Kombination davon, wobei das Polymer vorzugsweise ein Poly(meth)acrylat oder ein Polystyrol ist.
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Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Polymer gemäß Komponente f) eine Glasübergangstemperatur (TG) von grösser 60°C auf.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das oder sind die Polymere gemäß Komponente f) nicht radikalisch härtbar.
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Die Tinte umfasst ein Feuchthaltemittel als Komponente c). Das Feuchthaltemittel verhindert das rasche Eintrocknen der Tinte, insbesondere an Düsenöffnungen von Druckköpfen eines Tintenstrahldruckers. Es ist eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyol, Polyether, Polyetheralkohol, Polyetherpolyol, Harnstoff, Amid und monofunktioneller Alkohol und Glykolether.
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Das Feuchthaltemittel ist vorzugsweise eine wasserlösliche organische Verbindung mit einem Siedepunkt von vorzugsweise über 160 °C bei Normaldruck, d.h. bei 101.325 Pa.
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Geeignete Feuchthaltemittel für die Tinte sind beispielsweise Ethylenglykole, Glycerin, 1,6-Hexandiol, Propylenglykol, Pyrrolidin-2-on, 1,5-Pentandiol, 2-Methyl-1,3-Propandiol, Polyethylenglykol (PEG 200, PEG 400), Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Glykolether wie beispielsweise Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonopropylether, Dipropylenglykolmonobutylether.
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Die erfindungsgemäße Tinte kann weiter ein Farbmittel (Komponente g)) umfassen. Das Farbmittel dient als farbgebende Komponente. Dieses kann ein anorganischer oder organischer Farbstoff sein. Weiter kann das Farbmittel ein anorganisches oder organisches Farbpigment sein.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Tinte als weitere Komponente h) eine Dispersion eines Wachses, das sich vom Polymer aus Komponente b) und Komponente f) unterscheidet. Das Wachs ist typischerweise ein Wachs auf Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Amid Basis.
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Als Wachs kann alternativ bevorzugt auch ein Naturwachs eingesetzt werden, der sich vom Polymer aus Komponente b) und Komponente f) unterscheidet. Als besonders bevorzugter Naturwachs kann Carnauba eingesetzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Tinte als Tinte umfassend folgende Komponenten bereitgestellt:
| 5 bis 50 Gew%, | bevorzugt 10 - 35 Gew% | Komponente (a), |
| 5 bis 12,5 Gew%, | bevorzugt 7,5 - 10 Gew% | Komponente (b), |
| 5 - 25 Gew% | bevorzugt 10 - 20 Gew% | Komponente (c), |
| 0,5 - 3,0 Gew%, | bevorzugt 1,0 - 2,5 Gew% | Komponente (d), |
| 5 - 50 Gew%, | bevorzugt 10 - 35 Gew% | Komponente (f), |
| und vorzugsweise |
| 0,2 - 3,5 Gew%, | besonders bevorzugt 1,0 - 3,0 Gew% | Komponente (g), |
| und/oder |
| 0,5 - 7 Gew%, | besonders bevorzugt 1,0 - 5,0 Gew% | Komponente (h), |
wobei die Gesamtwasser-Menge bezogen auf die Tinte >50 Gew% beträgt.
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Die geschilderte Tinte kann zusätzlich mindestens ein Substratnetzadditiv i) umfassen. Substratnetzadditive im Sinne der vorliegenden Erfindung stellen amphiphile Substanzen dar, die in der Lage sind, die Oberflächenspannung von wässrigen Phasen zu senken.
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Gemäss einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die relative Menge an Substratnetzadditiv in der Tinte zwischen 0,1% bis 3,0Gew%, bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0Gew%.
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Der Tinte können zusätzlich Additive zur Beeinflussung der Rheologie und/oder Stabilität der Tinte umfassen.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an derartigen Additiven bezogen auf die Tinte zwischen 1,0% bis 5,0Gew%, bevorzugt zwischen 2,0 und 4,0Gew%.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die nichtflüchtigen Kationen des Polymers aus Komponente b) Na+ und/oder K+.
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Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das anionisch acrylierte Polyurethan gemäß der Komponente b) derart ausgebildet, dass es nach dem thermischen Trocknen und vor dem UV-Härten in Wasser in ≤ fünf Doppelwischhüben, vorzugsweise in ≤ zwei Doppelwischhüben, insbesondere in einem einzigen Doppelwischhub nach dem Re-Dispergierbarkeits-Test re-dispergierbar oder wieder-auflösbar ist.
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Die erfinderischen Tintenstrahldrucktinten sind besonders zum Bedrucken von Bögen geeignet, die anschließend entweder zwischengelagert und/oder einer Weiterverarbeitung unterzogen werden, und dabei mechanisch beansprucht werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach auch ein Verfahren zum Bedrucken von Materialien mit der erfinderischen Tinte anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Dekorieren von flachen Bögen nach Anspruch 10 gelöst, das folgende Schritte umfasst, die unter Einhaltung der alphabetischen Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden:
- a) Transportieren von Substraten entlang einem linearen Weg durch einen Tintenstrahldrucker;
- b) Auftragen einer erfindungsgemässen Tintenstrahldrucktinte auf die Substrate mit dem Tintenstrahldrucker;
- c) Zuführen von Wärme, um Wasser und Feuchthaltemittel zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus der aufgebrachten Tinte zu entfernen;
- d) Bestrahlen der Tinte mit UV, um die Tinte zumindest teilweise zu härten, bevorzugt im Wesentlichen vollständig zu härten, um einen Film zu erhalten, insbesondere um einen intakten Film ohne Risse im Film zu erhalten.
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Das Transportieren kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Bei einem scannenden Tintenstrahldrucker erfolgt der Transport schrittweise, wo hingegen bei einem Single-Pass-Drucker der Transport im Betriebsmodus des Druckers kontinuierlich erfolgt.
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Gemäss einer ganz bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden der Schritt c) des Zuführens von Wärme und der Schritt d) des Bestrahlens der Tinte mit UV kumulativ innerhalb 1,5 und 5,0 Sekunden durchgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Schritt der thermischen Einwirkung unter Verwendung einer IR-Strahlungsquelle und/oder Heißluft.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden nach Schritt d) die Bögen aufeinander liegend in Stapelform zur Zwischenlagerung abgelegt und/oder einer Weiterverarbeitung unterzogen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Substrat unmittelbar der Bogen, wobei vorzugsweise der Bogen ein Wellpappbogen ist.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der Tintenstrahldrucker ein Single-Pass-Drucker oder ein scannender Tintenstrahldrucker.
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Bedruckte Bögen, insbesondere bedruckte Wellpappbögen sind erhältlich mithilfe eines erfindungsgemässen Verfahren.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind Bögen, insbesondere Wellpappbögen mit einem intakten Film ohne Risse im Film erhältlich.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, die nicht einschränkend sein sollen.
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Beispiele:
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Tabelle 1 listet die in den Tinten aus den Beispielen 1-5 verwendeten Materialien auf.
| Materialien | Materialbeschreibung | Anbieter |
| Wasser | Träger | - |
| Laromer® UA 9122 (38%ig) | Acryliertes Polyurethan Acrylat | BASF |
| ®Mowilith LDM 7991 (46%ig) [„PAD I“] | Copolymer auf der Basis von (Meth)Acrylsäure | Celanese |
| Neocryl® A-1105 (50%ig) [„PAD II“] | Acrylische Copolymer Dispersion | DSM |
| 1,2-Propandiol | Feuchthaltemittel | - |
| BYK® -348 | Silikontensid | BYK |
| Irgacure® 2959 | Photoinitiator | Sigma Aldrich |
| Diamond D71M Pro | Wässrige Pigment Dispersion | Diamond Dispersions |
Laromer® UA 9122 (Komponente b)), eine Acrylische Copolymer Dispersion, weist eine minimale Mindestfilmbildetemperatur (MFT) von +3°C auf.
®Mowilith LDM 7991 (Komponente f)), ein Copolymer auf der Basis von (Meth)Acrylsäure, weist eine Glasübergangstemperatur (TG) von ungefähr +98°C auf.
Neocryl® A-1105 (Komponente f)), eine Acrylische Copolymer Dispersion, weist eine Glasübergangstemperatur (TG) von 93°C auf.
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Unter der Mindestfilmbildetemperatur (MFT) versteht man die niedrigste Temperatur, bei der eine dünne Schicht einer Polymerdispersion noch zu einem zusammenhängenden Film auftrocknet und damit verfilmt. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird die MFT nach DIN ISO 2115:2001-04 bestimmt.
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Die Glasübergangstemperatur (TG) ist die Temperatur, bei der eine Substanz die größte Änderung der Verformungsfähigkeit aufweist und damit der reversible Übergang von amorphen Bereichen aus einem harten, spröden Zustand heraus in einen visko- oder gummielastischen Zustand. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird die TG nach DIN EN ISO 16805:2005-07 bestimmt.
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Beispiel 1:
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Eine Tintenstrahldrucktinte wurde hergestellt durch Mischen von destilliertem Wasser, Laromer UA 9122, 1,2-Propandiol, Irgacure 2959, Byk 348 und Mowilith LDM 7991. Die resultierende Mischung wurde gerührt, bis sie gleichmäßig dispergiert war.
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Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel):
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Eine Tintenstrahldrucktinte wurde hergestellt durch Mischen von destilliertem Wasser, 1,2-Propandiol, Irgacure 2959, Byk 348 und Mowilith LDM 7991.Die resultierende Mischung wurde gerührt, bis sie gleichmäßig dispergiert war.
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Beispiel 3:
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Eine Tintenstrahldrucktinte wurde hergestellt durch Mischen von destilliertem Wasser, Laromer UA 9122, 1,2-Propandiol, Irgacure 2959, Byk 348 und Neocryl A-1105, einem nicht-radikalisch härtbaren Polymer. Die resultierende Mischung wurde gerührt, bis sie gleichmäßig dispergiert war.
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Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel):
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Eine Tintenstrahldrucktinte wurde hergestellt durch Mischen von destilliertem Wasser, 1,2-Propandiol, Irgacure 2959, Byk 348 und Neocryl A-1105. Die resultierende Mischung wurde gerührt, bis sie gleichmäßig dispergiert war.
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Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel):
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Eine Tintenstrahldrucktinte wurde hergestellt durch Mischen von destilliertem Wasser, 1,2-Propandiol, Irgacure 2959, Byk 348 und Laromer UA 9122.Die resultierende Mischung wurde gerührt, bis sie gleichmäßig dispergiert war.
Tabelle 2: Rezepturen der Testtinten
| | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 |
| Zutat | UV-PUD + PAD I | PAD I | UV-PUD + PAD II | PAD II | UV-PUD |
| Byk 348 | 0,50% | 0,50% | 0,50% | 0,50% | 0,50% |
| Wasser | 33,50% | 37,00% | 33,50% | 37,00% | 27,50% |
| 1,2-Propandiol | 20,00% | 20,00% | 20,00% | 20,00% | 20,00% |
| Irgacure 2959 | 1,00% | 0,00% | 1,00% | 0,00% | 1,00% |
| Laromer UA 9122 (38%ig) | 10,00% | 0,00% | 10,00% | 0,00% | 36,00% |
| Mowilith LDM | | | | | |
| 7991 (46%ig) | 20,00% | 27,50% | 0,00% | 0,00% | 0,00% |
| Neocryl A-1105 (50%ig) | 0,00% | 0,00% | 20,00% | 27,50% | 0,00% |
| Diamond D71M Pro | 15,00% | 15,00% | 15,00% | 15,00% | 15,00% |
| Summe | 100,00% | 100,00% | 100,00% | 100,00% | 100,00% |
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Evaluierung der Re-Dispergierbarkeit bzw. Wieder-Auflösbarkeit (Wasser-Redispergierbarkeits-Test)
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Die Tinten aus den Beispielen 1 bis 5 wurden mittels Spiralrakel in einer Schichtdicke von ungefähr 12µm auf nicht saugende PVC Substrate aufgetragen und bei 35°C für 60 min getrocknet. Anschließend wurde mit einem wasserfeuchten fusselfreien Tuch die Wasser-Re-Dispergierbarkeit der thermisch getrockneten Tinte mittels Fingerdoppelhüben evaluiert. Der Wasser-Redispergierbarkeits-Test entspricht dem in der
WO 2015/189639 A1 beschriebenen „water-rub-test“ bis auf die Zeit und die Temperatur der thermischen Trocknung. Bewertet wurde eine Doppelhubanzahl von 1 und 5. An dieser Stelle sei festgehalten, dass unter Doppelwischhübe Fingerdoppelhübe gemeint sind.
Tabelle 3: Bewertung der Versuchsergebnisse
| Bewertungskriterium | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 |
| Redisperg ierbarkeit nach 1em Doppelhub | teilweise | teilweise | i.W.v. | teilweise | i.W.v. |
| Redisperg ierbarkeit nach 5 Doppelhüben | i.W.v. | teilweise | i.W.v. | i.W.v. | i.W.v. |
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Begriffserklärung: Die Bezeichnung „i.W.v.“ in Tabelle 3 bedeutet im Wesentlichen vollständig.
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Evaluierung der mechanischen Belastbarkeit
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Für die Durchführung der Evaluierung der mechanischen Belastbarkeit kommt ein Prüfkörper mit einem Gewicht von 1,30 kg zum Einsatz. Dieser besteht aus einer Platte und einem mit der Platte verbundenen Zylinderkörper mit Tragzapfen, wobei die Platte eine Prüffläche von 3,8 cm x 9,0 cm aufweist. Der Prüfkörper besteht vorzugsweise aus Metall. Ausserdem kommt für die Evaluierung gestrichene Wellpappe von SKI (Smurfit Kappa Interwell) mit dem Produktnamen E572 zum Einsatz.
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Im Folgenden soll die Durchführung des Belastbarkeitstests im Detail beschrieben werden:
- Schritt 1: Ein erster Wellpappbogen wird mit der Prüffläche mittels eines geeigneten Klebers miteinander verklebt.
- Schritt 2: Eine Tinte wird mittels Spiralrakel in einer Schichtdicke von ungefähr 24 µm auf einen zweiten Wellpappbogen aufgetragen, der ebenfalls eine Fläche von 3,8 cm x 9,0 cm aufweist.
- Schritt 3: Die auf den zweiten Wellpappbogen aufgetragene Tinte wird dann mittels IR-Strahler (Hereaus) bei einer Bandgeschwindigkeit von 20 m/min über eine Länge von 30 cm getrocknet, um einen getrockneten Film zu erhalten. Daraus ergibt sich eine Substratverweildauer von einer Sekunde. Die anschließende UV-Härtung des getrockneten Films erfolgt bei einer UV-Dosis von 60mJ/cm2 (UV-Bogenlampe, gemessen mit Aktiprint ® UV Integrator).
- Schritt 4: Direkt im Anschluss, d.h. ohne Abkühlung auf Raumtemperatur, wird der zweite Wellpappbogen mit seiner unbedruckten Seite auf einen festen Untergrund aufgelegt, sodass die bedruckte Seite nach oben schaut.
- Schritt 5: Der Prüfkörper mit dem ersten Wellpappbogen wird auf die bedruckte Seite des zweiten Wellpappbogen deckend aufgelegt und in einem Hub, ohne zusätzlichen Druck in Schwerkraftrichtung auszuüben, annäherungsweise entlang der längeren Achse der bedruckten Fläche des zweiten Wellpappbogens vollständig abgezogen.
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Der Schritt 5 wird 5 Mal wiederholt, wobei jeder Hub stets annäherungsweise entlang der längeren Achse erfolgt.
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Die Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb wird mit einer Skala von 1 bis 5 bewertet:
- 1: kaum mit freiem Auge optisch erkennbarer Abrieb; dabei tritt die Wellpappe bei keiner Stelle des Films zum Vorschein; Das heißt der Film ist an keiner Stelle seiner Oberfläche vollständig bis auf die Wellpappe abgerieben;
- 2. der Film wird leicht beschädigt; dabei tritt die Wellpappe bei >0 bis < 5% der Oberfläche des Films zum Vorschein; Das heißt der Film ist bei >0 bis < 5% seiner Oberfläche vollständig bis auf die Wellpappe abgerieben;
- 3. Der Film wird mittelstark beschädigt. Dabei tritt die Wellpappe bei 5 - 30% der Oberfläche des Films zum Vorschein. Das heißt der Film ist bei 5 - 30% seiner Oberfläche vollständig bis auf die Wellpappe abgerieben;
- 4. Der Film wurde stark beschädigt. Dabei tritt die Wellpappe bei > 30 - 60% der Oberfläche des Films zum Vorschein. Das heißt der Film ist bei > 30 - 60% seiner Oberfläche vollständig bis auf die Wellpappe abgerieben;
- 5. Der Film wurde massiv beschädigt. Dabei tritt die Wellpappe bei >60% der Oberfläche des Films zum Vorschein. Das heißt der Film ist bei >60% seiner Oberfläche vollständig bis auf die Wellpappe abgerieben;
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Die Tinten aus den Beispielen 1 bis 5 wurden dem oben beschriebenen Belastbarkeitstest unterzogen, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:
Tabelle 4: Versuchsergebnisse:
| Bewertungskriterium | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 |
| Abrieb 5 Einzelhüben | 2 | 5 | 2 | 5 | 4 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/189639 A1 [0003, 0019, 0067]
- WO 2017/004258 A1 [0004, 0019]
- WO 2014/108491 A1 [0028, 0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN ISO 2115:2001-04 [0060]
- DIN EN ISO 16805:2005-07 [0061]