DE102005012887A1

DE102005012887A1 - Tinte für den Ink Jet Druck sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE102005012887A1
Application number: DE200510012887
Authority: DE
Inventors: Manuela Geis; Wolfgang Storck; Stefan Dr. Engel
Original assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Current assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tinte für Ink Jet- Drucksysteme, vorzugsweise für Continuous Jet-Systeme, welche im wesentlichen aus hitzefesten Pigmenten, organischen Lösungsmitteln und ggf. weiteren Zusätzen bestehen und wobei das Bindemittel auf der Basis von Silikon ausgebildet ist, das als Silikonharz oder Silikonharzlösung vorliegt. DOLLAR A Eine derartige Tinte wird zum Bedrucken oder Beschriften von porösen und/oder glatten Oberflächen verwendet, wobei zumindest die Oberflächen der Gegenstände nach der Bedruckung einer Wärmebehandlung oder Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind, und/oder zum Bedrucken oder Beschriften von Gegenständen, deren Oberfläche eine Temperatur größer 600 DEG C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Tinten auf der Basis von Lösungsmitteln für Ink Jet Drucksysteme, insbesondere Continuous Jet Systeme, sowie deren Verwendung zur Bedruckung von porösen und/oder glatten Untergründen.

Tinten auf der Basis von Lösungsmitteln, eingesetzt in der Ink Jet Drucktechnik, sind prinzipiell bekannt.

Derartige Tinten setzen sich im wesentlichen aus Lösungsmittel, Farbmittel und Bindemittel zusammen. Als Farbmittel werden sowohl Pigmente als auch Farbstoffe eingesetzt.

Nachteilig bei derartigen konventionellen Continuous Ink Jet-Tinten ist, dass diese nicht hitzefest sind, was zur Folge hat, dass die Bedruckung aufgrund mangelnder Haftung am Untergrund und mangelnder Stabilität gegen Hitze, regelrecht von der bedruckten Oberfläche bröselt.

Weiter sind Continuous Ink Jet-Tinten bekannt, welche hitzefeste Pigmente aufweisen.

Nachteilig ist bei derartigen Tinten, dass diese nur auf porösen Untergründen sicher haften, da das eingesetzte Bindemittel nicht hitzefest ist. Eine Bedruckung von glatten Untergründen wie Glas ist nicht möglich, da eine mangelnde Abriebfestigkeit und Haftung vorliegt. Eine mittelprächtige Haftung ist nur auf porösen Untergründen gewährleistet, da sich dort Farbpartikel in den Oberflächenrauheiten festsetzen können und nicht abgerieben werden können.

Auch sind Tinten bekannt, die ein hitzefestes Pigment aufweisen, welches sich bei hohen Temperaturen aus Salzen entwickelt. Es handelt sich hierbei um farbige Oxide.

Nachteilig ist es bei derartigen Tinten, dass die Farbentwicklung von der Kombination des Salzes und dem Untergrund abhängig ist, da sich das sogenannte Spinell oder Oxid aufgrund von Wechselwirkungen nicht entsprechend ausbilden kann. Weiter ist es als nachteilig anzusehen, dass aufgrund der gelösten Salze eine zu hohe Leitfähigkeit für Continuous Jet Tinten vorliegt.

Zur Beurteilung der Haftfestigkeit wird oftmals der sog. Klebefilm-Test heran gezogen. Bei diesem Test wird über die mit Tinte bedruckte Fläche ein Film geklebt, angedrückt und wieder abgezogen. Ein Maß für die Haftfestigkeit der Tinte auf dem Untergrund ist bei diesem Test die Menge der an dem Klebeband haftenden Tintenreste, welche sich von der bedruckten Oberfläche beim abziehen gelöst haben.

Alternativ wird die Haftfähigkeit von Abdrucken auf Untergründen über sogenannte Kratztests beurteilt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Tinte auf Basis von Lösungsmitteln für den Ink Jet Druck, insbesondere für das Continuous Ink Jet-Verfahren zu schaffen, die bei Bedruckung von glatten Oberflächen eine gute Haftung und einen guten Kontrast zum Untergrund aufweist, wobei diese gute Haftung und Lesbarkeit bis zu einer Temperatur von 800 bis 1000°C gewährleistet ist und zudem die eingangs genannten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe, eine Tinte der eingangs genannten Art zu schaffen, wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen und Anwendungen sind in den ergänzenden Ansprüchen umfasst.

Weiter wird die Aufgabe der Verwendung auf glatten Untergründen mit den Merkmalen der Ansprüche 6 , 7, 8 und/oder 9 gelöst.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Bedruckung von Materialien wie Metall, Glas und Keramik, mit der erfindungsgemäßen Tinte im Continuous Ink Jet-Verfahren preisgünstig, schnell, flexibel und hitzefest erfolgt. Es hat sich zudem als besonders vorteilhaft erwiesen, dass sich die Haftung der erfindungsgemäßen Tinte auf dem Untergrund erst durch hohe Temperaturen vollständig entwickelt.

Die erfindungsgemäße Tinte für Ink Jet Drucksysteme, insbesondere Continuous Jet Systeme, setzt sich aus leichtflüchtigen Lösemitteln, hitzefesten Bindemitteln, hitzefesten Pigmenten und Additiven zusammen.

Beim Erhitzen der bedruckten Fläche, bei Temperaturen größer 600 °C werden die organischen Gruppen des Bindemittels abgespalten, so dass das Pigment sodann in einer Sinterschicht auf der Fläche fixiert wird.

Erfindungsgemäß weist die Tinte ein Bindemittel auf der Basis von Silikon auf. Die ab 600°C entstehende Silikatstruktur haftet auf dem bedruckten Untergrund, wobei das Pigment unverändert bleibt.

Unterhalb einer Temperatur von etwa 600°C handelt es sich bei einem derartigen Aufdruck um einen gewöhnlichen Lackfilm.

Das Silikon, als Silikonharz vorliegend, ist ein organomodifiziertes Polysiloxan, Silikonpolyesterharz, Phenylmethylpolysiloxan, Alkyl-phenylsilikonharz mit Alkoxygruppe oder mit funktionellen Gruppen und/oder Silikon-Epoxid-Harzlösung. Die Wirkung des silikonhaltigen Bindemittels liegt darin, dass bei Temperaturen bis etwa 600°C ein oder mehrere Silikonharze eine Haftung der Farbmittel auf dem Substrat sicher gewährleisten, da das Si-O-Si Strukturen oder Einheiten oxidativ, thermisch oder durch Strahlung praktisch nur schwer abbaubar sind, wodurch es den Silikonen hohe Temperatur-, Abrieb-, UV- und Witterungsbeständigkeit verleiht. Ab etwa 600°C erfolgt eine Umwandlung in eine fest haftende Silikat- Sinterschicht.

Der Gehalt an Bindemitteln in der Tinte liegt zwischen 5 und 65 Gew. %. Das Silikonharz bzw. die Silikonharzlösung weist einen nichtflüchtigen Anteil von 48 bis 100 Gew. % in gelöster oder fester Form auf.

Harze können, nur um einige Beispiele zu nennen, in Xylol, Methyoxypropanol, Isobutanol, Dekalin, Ketonen, Methoxypropylacetat, Cyclohexanon, Methanol oder einer Mischung zweier oder mehrerer dieser Substanzen gelöst werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Tintenbeispiele näher beschrieben werden.

Rahmenbeispiel:

20 bis 90 Gew.-%	Lösungsmittel (LM),
5 bis 65 Gew.-%	Bindemittel (BM),
2 bis 30 Gew.-%	Farbmittel (FM),
0,1 bis 10 Gew.-%	Leitfähigkeitsvermittler (LV)
0 bis 10 Gew.-%	Lackharz als weiteres Bindemittel
0 bis 10 Gew.-%	weitere Zusätze

Beispiel 1 schwarze Tinte für Glasbedruckung:

45 Gew.-%	Methylethylketon (LM),
40 Gew.-%	Silikonharzlösung (BM),
13 Gew.-%	Pigment Black 28 (FM),
1,8 Gew.-%	Natriumthiocyanat (LV)
0,2 Gew.%	Tensid

Beispiel 2 schwarze Tinte mit mittelstarkem Kontrast:

57 Gew.-%	Methylethylketon (LM),
27 Gew.-%	Silikonharzlösung (BM),
3 Gew.-%	Lackharz
11 Gew.-%	Pigment Black 26 (FM),
0,8 Gew.-%	Kaliumthiocyanat (LV)
0,2 Gew.%	Dispergierhilfsmittel

Beispiel 3 blaue Tinte:

52 Gew.-%	Methylethylketon (LM),
35 Gew.-%	Silikonharz (BM),
11,3 Gew.-%	Pigment Blue 28 (FM),
1,5 Gew.-%	Lithiumnitrat (LV)
0,2 Gew.%	Dispergierhilfsmittel

Als Farbmittel (FM) können Pigmente wie beispielsweise Metalloxide oder Metallmischoxide eingesetzt werden, sofern diese eine Hitzebeständigkeit größer 500°C aufweisen.
Beispielhaft seien Pigment Black 28, Pigment Black 26 und/oder Pigment Blue 28 angeführt.
Die eingesetzten Pigmente können rein oder als sogenannten Pigmentpräparationen eingesetzt werden.
Die in der Tinte enthaltenen Leitfähigkeitvermittler (LV) können beispielsweise Kaliumthiocyanat, Lithiumnitrat und/oder Dimethylammoniumchlorid sein.
Sollten in den Rezepturen Lackharze enthalten sein, so können dies ein Acrylatharz, Styrolacrylat, Polyvinylbutyral oder eine Mischung dieser sein. Die Lackharze dienen der Präparation des Pigmentes und/oder zur Einstellung der Viskosität.
Als weitere Zusätze können fakultativ Tenside, Dispergierhilfsmittel, Entschäumer und/oder Korrosionsinhibitoren zugesetzt sein.
Eine derartige Tinte eignet sich speziell für die Verwendung zum Bedrucken oder Beschriften der Oberflächen von Glüh- oder Halogenbirnen sowie von Gegenständen aus poröser oder glatter Keramik.
Allgemein kann festgehalten werden, dass sich die Tinte zur Bedruckung von Gegenstände eignet, die nach dem Bedrucken einer hohen bzw. starken Temperatureinwirkung ausgesetzt werden, wie beispielsweise Metallen, die Wärmebehandlungen wie Temperprozessen ausgesetzt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, erhitzte, beispielweise noch glühende Gegenstände zu bedrucken.
Die erfindungsgemäße Tinte für Ink Jet Drucksysteme, vorzugsweise für Continuous Jet Systeme, weist im wesentlichen hitzefeste Pigmente, organische Lösungsmittel, Bindemittel und ggf. weitere Zusätze auf, wobei das Bindemittel auf der Basis von Silikon ausgebildet ist und als Silikonharz oder Silikonharzlösung vorliegt. Das Silikonharz ist ein organomodifiziertes Polysiloxan, Silikonpolyesterharz, Phenylmethylpolysiloxan, Alkylphenylsilikonharz mit Alkoxygruppe oder mit funktionellen Gruppen und/oder Silikon-Epoxid-Harzlösung. Das Hitzefeste Farbmittel liegt als reines Pigment oder als Pigmentpräparation vor.
Das Bindemittel weist Si-O-Si Strukturen oder Einheiten auf. Verwendung findet die erfindungsgemäße Tinte bei der Bedruckung oder Beschriftund von porösen und/oder glatten Oberflächen, beispielsweise von Glasoberflächen, wie von Glühbirnen, Halogenbirnen, Halogenröhren oder Glasheizstäben, wobei zumindest die Oberflächen der Gegenstände nach der Bedruckung einer Wärmebehandlung oder Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist. Weitere Verwendung liegt in der Bedruckung oder Beschriftung von Metall- oder Keramikoberflächen, wobei zumindest die Oberflächen der Gegenstände nach der Bedruckung einer Wärmebehandlung oder Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist. Eine weiter Verwendung liegt in der Bedruckung oder Beschriftung von Gegenständen, deren Oberfläche eine Temperatur größer 600 °C aufweist.

Claims

Tinte für Ink Jet Drucksysteme, vorzugsweise für Continuous Jet Systeme, im wesentlichen bestehend aus hitzefesten Pigmenten, organischen Lösungsmitteln, Bindemittel und ggf. weiteren Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (BM) auf der Basis von Silikon ausgebildet ist und dass das Silikon als Silikonharz oder Silikonharzlösung vorliegt.
Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonharz ist ein organomodifiziertes Polysiloxan, Silikonpolyesterharz, Phenylmethylpolysiloxan, Alkyl-phenylsilikonharz mit Alkoxygruppe oder mit funktionellen Gruppen und/oder Silikon-Epoxid-Harzlösung ist.
Tinte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigmente rein oder als Pigmentpräparation vorliegt.
Tinte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass das Bindemittel Si-O-Si Strukturen oder Einheiten aufweist.
Tinte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 20 bis 90 Gew.-% Lösungsmittel (LM), 5 bis 65 Gew.-% Bindemittel (BM), 2 bis 30 Gew.-% Farbmittel (FM), 0,1 bis 10 Gew.-% Leitfähigkeitsvermittler (LV) 0 bis 10 Gew.-% Lackharz als weiteres Bindemittel 0 bis 10 Gew.-% weitere Zusätze aufweist
Verwendung einer Tinte nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bedrucken oder Beschriften von porösen und/oder glatten Oberflächen.
Verwendung einer Tinte nach Anspruch 6 zum Bedrucken oder Beschriften von Glasoberflächen, beispielsweise von Glühbirnen, Halogenbirnen, Halogenröhren oder Glasheizstäben, wobei zumindest die Oberflächen der Gegenstände nach der Bedruckung einer Wärmebehandlung oder Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist.
Verwendung einer Tinte nach Anspruch 6 zum Bedrucken oder Beschriften von Metall- oder Keramikoberflächen, wobei zumindest die Oberflächen der Gegenstände nach der Bedruckung einer Wärmebehandlung oder Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist.
Verwendung einer Tinte nach Anspruch 6 zum Bedrucken oder Beschriften von Gegenständen, deren Oberfläche eine Temperatur größer 600 °C aufweist.