DE102014217818A1

DE102014217818A1 - Weisse Tintenzusammensetzung für tintenbasierten Digitaldruck

Info

Publication number: DE102014217818A1
Application number: DE102014217818.5A
Authority: DE
Inventors: Marcel P. Breton; Carolyn Moorlag; Frank Ping-Hay Lee; Aurelian Valeriu Magdalinis; James D. Mayo
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2015-03-19
Also published as: US20150077501A1; US9745484B2; JP6271376B2; JP2015057476A

Abstract

Eine weiße Tintenzusammensetzung für tintenbasierten Digitaldruck umfasst ein weißes Pigment. Das weiße Pigment ist Titandioxid. Ein Verfahren für tintenbasierten Digitaldruck umfasst das Auftragen eines Dämpfungsfluids auf ein Bildgebungselement, um eine Dämpfungsfluidschicht zu bilden, Strukturieren der Dämpfungsfluidschicht unter Verwendung eines Laser-Bildgebungssystems, Auftragen einer weißen Tintenzusammensetzung auf die Bildgebungselement-Oberfläche mit dem strukturierten Dämpfungsfluid darauf, Teilhärten des Tintenbildes und Übertragen des teilgehärteten Tintenbildes auf ein bedruckbares Substrat.

Description

Die Offenbarung betrifft tintenbasierten Digitaldruck. Insbesondere betrifft diese Offenbarung weiße Tinten, die neben anderen Druckanwendungen für tintenbasierten Digitaldruck geeignet sind.
Konventionelle lithographische Drucktechniken können keine echten Hochgeschwindigkeitsdruckprozesse mit variablen Daten fassen, in denen zu druckende Bilder von Eindruck zu Eindruck wechseln, wie es z.B. durch digitale Drucksysteme ermöglicht wird. Man verlässt sich jedoch häufig auf den Lithographieprozess, weil er wegen der Qualität und Farbskala der verwendeten Tinten eine sehr hohe Druckqualität bietet. Lithographische Tinten sind auch preiswerter als andere Tinten, Toner und viele andere Materialtypen für Druck oder Zeichnung. Tintenbasierter Digitaldruck verwendet ein Lithographiedrucksystem mit variablen Daten oder Digital-Offsetdrucksystem. Ein "Lithographiesystem mit variablen Daten" ist ein System, das für lithographisches Drucken unter Verwendung lithographischer Tinten und basierend auf digitalen Bilddaten konfiguriert ist, die von einem Bild zum nächsten variieren können. "Lithographiedruck mit variablen Daten" oder "tintenbasierter Digitaldruck" ist lithographisches Drucken von variablen Bilddaten zur Produktion von Bildern auf einem Substrat, die mit jedem folgenden Rendering eines Bildes auf dem Substrat in einem bilderzeugenden Prozess veränderbar sind.
Ein Digital-Offsetdruckprozess kann z.B. das Übertragen von strahlungshärtender Tinte auf einen Teil eines Fluorsilikon-enthaltenden Bildelements oder einer Fluorsilikon-enthaltenden Druckplatte umfassen, die selektiv mit einer Dämpfungsfluidschicht gemäß variabler Bilddaten beschichtet wurde. Die Tinte wird dann von der Druckplatte auf ein Substrat, wie Papier, Kunststoff oder Metall übertragen, auf das ein Bild gedruckt und gehärtet wird. Derselbe Teil der Druckplatte kann abhängig vom Tintentyp optional gereinigt und dazu verwendet werden, basierend auf den variablen Bilddaten ein folgendes Bild zu erstellen, das anders als das vorhergehende Bild ist.
Tinten für den Digital-Offsetdruck unterscheiden sich von konventionellen Tinten, weil sie die anspruchsvollen rheologischen Anforderungen des lithographischen Druckprozesses erfüllen und gleichzeitig mit Systemkomponentenmaterialien kompatibel und die funktionellen Anforderungen von Untersystemkomponenten, einschließlich Benetzen und Übertragen, erfüllen müssen.
Digital-Offset-Tinten werden bereitgestellt, die strahlungshärtend, kompatibel mit tintenbasierten Digitaldrucksystemkomponenten sind und höhere Übertragungseffizienz aufweisen, welches das Ghosting zuvor gedruckter Bilder reduziert, wenn kein Reinigungssystem verwendet wird. Digital-Offset-Tinten enthalten eine viel höhere Pigmentbeladung (z.B. bis zu 10-fach oder 10 bis 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Tintenzusammensetzung) und besitzen daher eine höhere Viskosität bei Raumtemperatur und bei Anwendungstemperatur in einem Druckprozess. Es sind Verfahren zur Herstellung von Digital-Offset-Tinten mit hoher Pigmentbeladung und optional hohen Viskositäten bereitgestellt worden. Z.B. offenbart US-Patentanmeldung Nr. 13/474,185, betitelt “Methods For Manufacturing Curable Inks For Digital Offset Printing Applications And The Inks Made Therefrom,” eingereicht am 17. Mai 2012 von Lee et al., wobei die Offenbarung hier vollständig durch Querverweis einbezogen wird, UV-härtende Tintenzusammensetzungen und Verfahren für die Herstellung davon, die nicht geliert und eine hohe Pigmentbeladung besitzt und eine hohe Viskosität aufweisen kann, die für den Digital-Offsetdruck vorteilhaft ist.
Tinten einschlägiger Technik, einschließlich herkömmlicher Offset-Tinten, können folgende Probleme aufweisen: Löslichkeit in dem Dämpfungsfluid, Quellen der Silikonschicht auf dem Bildgebungselement, schlechte Ablöseeigenschaften von dem Bildgebungselement und beschränkte Aushärtungsleistung. Digital-Offset-Tinten müssen mit einer Oberflächenschicht des Bildgebungselements kompatibel sein. Die Tintenzusammensetzung darf das Silikon, Fluorsilikon und/oder die VITON-enthaltende Oberflächenschicht des Bildgebungselements nicht aufquellen oder verformen und damit Fehler in der Bildqualität hervorrufen. Die Digital-Offset-Tinte muss auch so formuliert sein, dass sie an Teile der Oberfläche des Bildgebungselements adhäriert. Solche Oberflächenschichtteile umfassen z.B. solche, von denen das Dämpfungsfluid während eines lithographischen Druckvorgangs entfernt wurde, nachdem Laserstrukturierung einer Dämpfungsfluidschicht auf die Oberflächenschicht des Bildgebungselements angewendet wurde.
Weiter muss Digital-Offset-Tinte mit Dämpfungsfluiden, wie Octamethylcyclotetrasiloxan (Cyclotetrasiloxan, “D4”) und Decamethylcyclopentasiloxan (Cyclopentasiloxan, “D5”) kompatibel sein und darf sich nicht mit dem Dämpfungsfluid mischen und dadurch Hintergrundbereiche oder Teile der Bildgebungselement-Oberfläche beeinträchtigen, von denen das Dämpfungsfluid nach Laserstrukturierung nicht entfernt wurde.
Es wurden Digital-Offset-Tinten-Zusammensetzungen bereitgestellt, die bestimmte Benetzungs- und Ablöseeigenschaften aufweisen, die für das wiederverwendbare Bildgebungselement von Digital-Offsetsystemen geeignet sind und die auch mit nicht-wässrigen Dämpfungsfluiden kompatibel sind. Z.B. offenbart US-Patentanmeldung Nr. 13/474,138, betitelt “Inks For Offset Digital Printing Applications,” eingereicht am 17. Mai 2012 von Breton et al., wobei die Offenbarung hier durch Querverweis vollständig einbezogen wird, Tintenzusammensetzungen, die gewünschte Löslichkeitsparameter aufweisen, die mit Dämpfungsfluiden kompatibel sind.
Es wurden weitere Tintenzusammensetzungen entwickelt, die für tintenbasierten Digitaldruck geeignet sind. Z.B. offenbart US-Patentanmeldung Nr. 13/473,791, betitelt “Fluorescent Security Enabled Ink For Digital Offset Printing Applications,” eingereicht am 17. Mai 2012 von Iftime et al., wobei die Offenbarung hier durch Querverweis vollständig einbezogen wird, eine Tintenzusammensetzung, die für digitale Offsetdruck-Anwendungen nützlich ist und einen Fluoreszenzfarbstoff und eine Mehrzahl von härtenden Verbindungen umfasst. Die Verbindungen weisen gewünschte Hansen-Löslichkeitsparameter, wie hier beschrieben, auf, und die Tintenzusammensetzung ist mit bestimmten Dämpfungsfluiden kompatibel und besitzt bestimmte rheologische Eigenschaften, einschließlich einer niedrigen Viskosität. Die Fluoreszenztintenzusammensetzung ist für den Druck von Sicherheitsfunktionen mit hoher Geschwindigkeit in kurzen Läufen mit wählbaren Daten geeignet, um fälschungssichere Gebinde zu produzieren.
Auch US-Patentanmeldung Nr. 13/473,921, betitelt “Photochromic Security Enabled Ink for Digital Offset Printing Applications,” eingereicht am 17. Mai 2012 von Iftime et al., wobei die Offenbarung hier durch Querverweis vollständig einbezogen wird, offenbart bestimmte photochrome Tintenzusammensetzungen, die mit Dämpfungsfluiden kompatibel sind und für das Bereitstellen von Sicherheitsinformationen in Lithographiedruck-Anwendungen mit variablen Daten geeignet sind.
Für verbesserten tintenbasierten Digitaldruck sind jedoch neue strahlungshärtende Aufmachungen für Digital-Offset-Tinten wünschenswert. Es wurde gefunden, dass verfügbare Tinten für tintenbasierten Digitaldruck an Defiziten in Bezug auf Löslichkeit mit Dämpfungsfluid, Bildhintergrundprobleme, hohe Kosten und engen Gestaltungsraum leiden. Es werden verbesserte Tinten bereitgestellt, die Benetzungs- und Ablöseanforderungen erfüllen und gleichzeitig mit nicht-wässrigem Dämpfungsfluid kompatibel sind und nicht dazu neigen, eine Silikon-enthaltende Bildgebungsoberfläche quellen zu lassen. Weiter werden Tinten bereitgestellt, die hochwirksame Tintenübertragung von einem Tintenverteilungssystem, wie einer Aniloxwalze, bei einem Druckprozess ermöglichen und gleichzeitig Fehler bei der Bildqualität bei einem resultierenden gedruckten Bild vermeiden.
Es werden weiße, strahlungshärtende Tintenzusammensetzung zur Erweiterung tintenbasierter Digitaldruckeigenschaften für Druckprozesse bereitgestellt. Weiße Tinten gemäß den Ausführungsformen ermöglichen z.B. verbesserte Etikettenverarbeitung. Weiße Tintenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen erfüllen Untersystemanforderungen, die für Lithographie und Architektur mit variablen Daten spezifisch sind, wie oben diskutiert. Tintenzusammensetzungen der Ausführungsformen befriedigen wesentliche Anforderungen in Bezug auf Benetzungs- und Ablöseeigenschaften und können mit nicht-wässrigen Dämpfungsfluiden kompatibel sein. Weiter sind Tintenzusammensetzungen der Ausführungsformen für Aniloxwalzen-Tintenauftrag auf ein digitales Offset-Bildgebungselement geeignet. In einigen Systemen und Ausführungsformen können Tintenzusammensetzungen vor der Übertragung teilgehärtet werden.
Beispielhafte Ausführungsformen werden hier beschrieben. Es besteht jedoch die Vorstellung, dass jedes System, das Funktionen hier beschriebener Systeme einbindet, von Umfang und Geist der beispielhaften Ausführungsformen umfasst ist.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines tintenbasierten Digitaldrucksystems nach dem Stand der Technik;
2 zeigt IR-Spektren für weiße, Digital-Offset-Tinte gemäß der Ausführungsformen. Beispielhafte Ausführungsformen sollen alle möglichen Alternativen, Modifikationen und Äquivalente in Geist und Umfang des hier beschriebenen Apparats und Systems einschließen.
Die Bestimmung "ca.", wie in Verbindung mit einer Menge verwendet, umfasst den angegebenen Wert und hat die durch den Zusammenhang gegebene Bedeutung (z.B. umfasst mindestens den mit der Messung der bestimmten Menge verbundenen Fehlergrad). Wenn mit einem bestimmten Wert verwendet, ist dies auch als diesen Wert offenbarend zu verstehen.
Auf die Zeichnungen wird für ein besseres Verständnis von Systemen für tintenbasierten Digitaldruck unter Verwendung von Tinten gemäß den Ausführungsformen Bezug genommen. In den Zeichnungen werden ähnliche Zahlen verwendet, um ähnliche oder identische Elemente zu kennzeichnen. Die Zeichnungen stellen beispielhafte Systeme für tintenbasierten Digitaldruck sowie Daten in Bezug auf eine beispielhafte weiße Tintenzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform dar. Weiße Tintenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen sind nicht auf die Verwendung tintenbasierter Digitaldrucksysteme beschränkt. Hier beschriebene Digital-Offset-Tinten können für konventionellen Offsetdruck oder hybride konventionelle und digitale Offsetdrucksysteme geeignet sein. Dessen ungeachtet erfüllen weiße Digital-Offset-Tinten der Ausführungsformen Systemanforderungen, die spezifischen für digitale Offsetdrucksysteme sind. Insbesondere befriedigen Tinten der Ausführungsformen die Anforderungen in Bezug auf Benetzung und Ablösung des wiederverwendbaren Bildgebungselements von tintenbasierten, Digital-Offsetsystemen. Weiter sind Tinten der Ausführungsformen mit Dämpfungsfluiden kompatibel, die für tintenbasierten Digitaldruck geeignet sind, einschließlich nicht-wässriger Dämpfungsfluide. Tinten der Ausführungsformen sind für die Übertragung von einem Tintenverteilungssystem, wie einer Aniloxwalze, auf das Bildgebungselement, z.B. eine wiederverwendbare bildgebende Offsetplatte, geeignet.
Beispielhafte Lithographiesysteme mit variablen Daten sind in US-Patentanmeldung Nr. 13/095,714 (“Anmeldung 714”), betitelt “Variable Data Lithography System,” eingereicht am 27. April 2011 von Stowe et al., offenbart, wobei die Offenbarung hier durch Querverweis vollständig einbezogen wird. Die in Anmeldung 714 offenbarten Systeme und Verfahren betreffen Verbesserungen verschiedener Aspekte von zuvor versuchten Konzepten zu bildgebender lithographischer Zeichnung mit variablen Daten, basierend auf variabler Strukturierung von Dämpfungsfluiden, um wirksame, lithographisches Zeichnen mit echt variablen Daten zu erzielen.
Es wird hier eine allgemeine Beschreibung eines beispielhaften, tintenbasierten Digitaldrucksystems 100 bereitgestellt, wie in 1 gezeigt. Weitere Einzelheiten in Bezug auf die in dem beispielhaften System 100 von 1 gezeigten Komponenten und/oder Untersystemen finden sich in Anmeldung 714.
Wie in 1 gezeigt, kann das beispielhafte System 100 ein Bildgebungselement 110 umfassen. Das Bildgebungselement 110 in der in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Trommel, aber diese beispielhafte Darstellung ist nicht als ausschließend für Ausführungsformen zu verstehen, bei denen das Bildgebungselement 110 eine Trommel, eine Scheibe, ein Band oder eine andere bekannte oder später entwickelte Konfiguration umfasst. Die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche kann aus Materialien gebildet sein, die z.B. eine Klasse von Materialien umfasst, die allgemein als Silikone bezeichnet wird, umfassend u.a. Polydimethylsiloxan (PDMS). Die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche kann aus einer relativ dünnen Schicht über einer Montageschicht gebildet werden, wobei die Dicke der relativ dünnen Schicht so gewählt wird, dass sie für Druck- oder Zeichnungsleistung, Haltbarkeit und Fertigbarkeit gleichermaßen geeignet ist.
Das Bildgebungselement 110 wird verwendet, um ein Tintenbild auf ein bildaufnehmendes Mediensubstrat 114 bei einem Übertragungsspalt 112 aufzutragen. Der Übertragungsspalt 112 wird von einer Andruckwalze 118 als Teil eines Bildübertragungsmechanismus 160 gebildet, die einen Druck in Richtung des Bildgebungselements 110 ausübt. Das bildaufnehmende Mediumsubstrat 114 ist nicht als beschränkt auf eine bestimmte Zusammensetzung zu verstehen, wie z.B. Papier, Kunststoff oder Verbundblechfilm. Das beispielhafte System 100 kann zur Produktion von Bildern auf einer Vielzahl von bildaufnehmenden Mediensubstraten verwendet werden. Die Anmeldung 714 erklärt auch die breite Palette von Zeichen (Druck)-Materialien, die verwendet werden können, einschließlich Zeichenmaterialien mit Pigmentdichten von mehr als 10 Gewichtsprozent. Wie die Anmeldung 714, so verwendet auch diese Offenbarung den Begriff "Tinte", um eine breite Vielfalt von Druck- oder Zeichenmaterialien zu bezeichnen, so dass solche umfasst sind, die allgemein unter Tinten, Pigmenten und anderen Materialien verstanden werden, die von dem beispielhaften System 100 verwendet werden können, um ein Ausgabebild auf dem bildaufnehmenden Mediensubstrat 114 zu produzieren.
Die Anwendung 714 zeigt und beschreibt Einzelheiten des Bildgebungselements 110, umfassend, dass das Bildgebungselement 110 eine wiederverwendbare bildgebende Oberflächenschicht umfasst, die über einer strukturellen Befestigungsschicht gebildet wird, die z.B. ein Zylinderkern oder ein oder mehrere Strukturschichten über einem Zylinderkern sein können.
Das beispielhafte System 100 umfasst ein Dämpfungsfluidsystem 120, das allgemein eine Reihe von Walzen umfasst, die als Dämpfungswalzen oder Dämpfungseinheiten betrachtet werden können, um die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 gleichmäßig mit Dämpfungsfluid zu benetzen. Ein Zweck des Dämpfungsfluidsystems 120 ist es, eine Schicht Dämpfungsfluid mit einer allgemein einheitlichen und geregelten Dicke auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 aufzutragen. Wie oben angezeigt, ist bekannt, dass ein Dämpfungsfluid, wie ein Feuchtmittel, im Wesentlichen Wasser umfasst, dem optional geringe Mengen Isopropanol oder Ethanol beigefügt sind, um die Oberflächenspannung zu vermindern sowie die Verdampfungsenergie zu erniedrigen, um die anschließende Laserstrukturierung zu unterstützen, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird. Geringe Mengen bestimmter Tenside können ebenfalls zu dem Feuchtmittel gegeben werden. Alternativ können andere Dämpfungsmittel verwendet werden, um die Leistung der tintenbasierten Digital-Lithographiesysteme zu verbessern. Beispielhafte Dämpfungsfluide umfassen Wasser, Novec 7600 (1,1,1,2,3,3-Hexafluor-4-(1,1,2,3,3,3-hexafluorpropoxy)pentan mit CAS-Nr. 870778-34-0) und D4 (Octamethylcyclotetrasiloxan). Weitere geeignete Dämpfungsfluide sind beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 13/284,114 offenbart, eingereicht am 28. Oktober 2011, betitelt “Dampening Fluid For Digital Lithographic Printing”, wobei die Offenbarung hier durch Querverweis vollständig einbezogen wird.
Wenn das Dämpfungsfluid auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 dosiert ist, kann eine Dicke des Dämpfungsfluids unter Verwendung eines Sensors 125 gemessen werden, der Rückmeldung zur Regelung der Dosierung des Dämpfungsfluids auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 durch das Dämpfungsfluidsystem 120 bereitstellen kann. Nachdem eine präzise und gleichmäßige Menge des Dämpfungsfluids von dem Dämpfungsfluidsystem 120 auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 aufgetragen wurde, kann das optische Strukturierungsuntersystem 130 dazu verwendet werden, um selektiv ein bleibendes Bild in der gleichmäßigen Dämpfungsfluidschicht über bildweise Strukturierung der Dämfungsfluidschicht unter Verwendung z.B. von Laserenergie zu bilden. Typischerweise absorbiert das Dämpfungsfluid die optische Energie (IR oder sichtbar) nicht wirksam. Die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 sollte idealerweise den größten Anteil der Laserenergie (sichtbar oder unsichtbar, wie IR) absorbieren, die von dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 in der Nähe der Oberfläche emittiert wird, um die beim Erhitzen des Dämpfungsfluids verschwendete Energie sowie laterale Hitzeausbreitung zu minimieren, um eine hohe räumliche Auflösungsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Alternativ kann eine geeignete strahlungssensitive Komponente zu dem Dämpfungsfluid gegeben werden, um bei Absorption der einstrahlenden Laserenergie zu unterstützen. Obwohl das optische Strukturierungsuntersystem 130 oben als ein Laser-Emitter beschrieben wird, versteht es sich, dass eine Vielzahl verschiedener Systeme verwendet werden kann, die optische Energie auszubringen, um das Dämpfungsfluid zu strukturieren.
Die wirksame Mechanik bei dem Strukturierungsprozess, der von dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 des beispielhaften Systems 100 ausgeführt wird, ist ausführlich in Bezug auf 5 der Anmeldung 714 beschrieben. In Kürze resultiert die Anwendung der optischen Strukturierungsenergie von dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 in der selektiven Entfernung von Teilen der Schicht des Dämpfungsfluids.
Anschließend an das Strukturieren der Dämpfungsfluidschicht durch das optische Strukturierungsuntersystem 130 wird die strukturierte Schicht über der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 an ein Farbwalzenuntersystem 140 präsentiert. Das Farbwalzenuntersystem 140 wird dazu verwendet, um eine gleichmäßige Schicht Tinte über die Schicht des Dämpfungsfluids und die wiederverwendbare bildgebende Oberflächenschicht des Bildgebungselements 110 aufzutragen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann eine Aniloxwalze verwenden, um eine lithographische Offset-Tinte auf ein oder mehrere tintenbildenden Walzen zu dosieren, die in Kontakt mit der wiederverwendbaren bildgebenden Oberflächenschicht des Bildgebungselements 110 stehen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann für sich andere herkömmliche Elemente umfassen, wie eine Reihe von Dosierwalzen, um eine präzise Speiserate von Tinte auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche bereitzustellen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann die Tinte in die Taschen auftragen, die die bildhaften Teile der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche darstellen, während Tinte auf den unformatierten Teilen des Dämpfungsfluids nicht adhäriert.
Die Kohäsivität und Viskosität der Tinte, die auf der wiederverwendbaren bildgebenden Schicht des Bildgebungselements 110 verbleibt, kann mittels einer Anzahl von Mechanismen modifiziert werden. Ein solcher Mechanismus kann die Verwendung eines Rheologie-Regeluntersystems 150 umfassen (komplexes viskoelastisches Modul). Das Rheologie-Regelsystem 150 kann eine teilweise vernetzte Schicht der Tinte auf der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche bilden, um z.B. die Tintenkohäsionsfestigkeit relativ zu der wiederverwendbaren bildgebenden Oberflächenschicht erhöhen. Härtungsmechanismen können optische oder Fotohärtung, Heißhärtung, Trocknung oder verschiedene Formen chemischer Härtung umfassen. Kühlen kann verwendet werden, um die Rheologie zu modifizieren, sowohl über verschiedene physikalische Kühlmechanismen, als auch über chemisches Kühlen. Die Tinte wird dann von der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 auf ein Substrat des bildaufnehmenden Mediums 114 unter Verwendung eines Übertragungsuntersystems 160 übertragen. Die Übertragung erfolgt, wenn das Substrat 114 durch einen Walzenspalt 112 zwischen dem Bildgebungselement 110 und einer Andruckwalze 118 geführt wird, so dass die Tinte in den Leerstellen der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 in Körperkontakt mit dem Substrat 114 gebracht wird. Da die Adhäsion der Tinte durch das Rheologie-Regelsystem 150 modifiziert wurde, verursacht die modifizierte Adhäsion der Tinte, dass diese an das Substrat 114 adhäriert und sich von der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 trennt. Sorgfältige Regelung von Temperatur- und Druckbedingungen an dem Übertragungsspalt 112 können ermöglichen, dass die Übertragungseffizienz für die Tinte von der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 auf das Substrat 114 95% überschreitet. Obwohl es möglich ist, dass etwas Dämpfungsfluid auch das Substrat 114 benetzt, wird das Volumen solchen Dämpfungsfluids minimal sein und schnell verdunsten oder von dem Substrat 114 absorbiert werden.
In bestimmten lithographischen Offsetsystemen ist zu erkennen, dass eine Offsetwalze, nicht in 1 dargestellt, zuerst die Tintenbildstruktur erhält und dann die Tintenbildstruktur auf ein Substrat gemäß eines bekannten indirekten Übertragungsverfahrens überträgt.
Anschließend an die Übertragung des größten Anteils der Tinte auf das Substrat 114 muss jegliche verbleibende Tinte und/oder verbleibendes Dämpfungsfluid von der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 entfernt werden, vorzugsweise ohne Schaben oder Verschleißen der Oberfläche. Es kann eine Luftrakel eingesetzt werden, um verbleibendes Dämpfungsfluid zu entfernen. Es wird jedoch angedacht, dass eine gewisse Menge an Tintenrückstand verbleibt. Die Entfernung solchen verbleibenden Tintenrückstands kann durch Verwendung einer Form von Reinigungsuntersystem 170 erzielt werden. Die Anmeldung 714 beschreibt Einzelheiten eines solchen Reinigungsuntersystems 170 einschließlich mindestens eines ersten Reinigungselements, wie eines klebrigen oder haftenden Elements in Körperkontakt mit der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110, wobei das klebrige oder haftende Element Tintenrückstände und jegliche verbliebenen geringen Mengen von Tensidverbindungen von dem Dämpfungsfluid der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 entfernt. Das klebrige oder haftende Element kann dann in Kontakt mit einer weichen Walze gebracht werden, auf die Tintenrückstände von dem klebrigen oder haftenden Element übertragen werden können, wobei die Tinte anschließend von der weichen Walze z.B. durch ein Abstreifmesser abgestreift wird. Die Anmeldung 714 führt weitere Mechanismen aus, durch die das Reinigen der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 erleichtert werden kann. Unabhängig von dem Reinigungsmechanismus ist das Reinigen von Tintenrückständen und Dämpfungsfluid von der wiederverwendbaren bildgebenden Oberfläche des Bildgebungselements 110 essentiell, um Ghosting in dem vorgeschlagenen System zu verhindern. Wenn sie gereinigt ist, wird die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 erneut dem Dämpfungsfluidsystem 120 präsentiert, durch das eine frische Schicht Dämpfungsfluid auf die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche des Bildgebungselements 110 aufgetragen wird und der Prozess wiederholt wird.
Vor der Übertragung eines Tintenbildes auf ein bildaufnehmendes Substrat oder Druckmedium kann die Tinte in einem UV-Teilhärtungsuntersystem teilgehärtet werden. Weiße Tintenzusammensetzungen der Ausführungsformen sind für tintenbasierten Digitaldruck unter Verwendung von Teilhärtung geeignet.
Wie oben diskutiert, muss Digital-Offset-Tinte physikalische und chemische Eigenschaften besitzen, die spezifisch für tintenbasierte Digitaldrucksysteme sind. Die Tinte muss mit Materialien kompatibel sein, mit der sie in Kontakt kommt, umfassend Bildgebungsplatte und Dämpfungsfluid und bedruckbare Substrate, wie Papier, Metall oder Kunststoff. Die Tinte muss auch alle funktionellen Anforderungen des Untersystems erfüllen, umfassend Benetzungs- und Übertragungseigenschaften, die durch Untersystemarchitektur und Materialsets definiert werden.
Tinten, die für tintenbasierten Digitaldruck formuliert sind, oder Digital-Offset-Tinten unterscheiden sich in vieler Hinsicht von anderen Tinten, die für Druckanwendungen entwickelt wurden, umfassend pigmentierter Lösungsmittel, UV-Geltinten und anderer Tinten. Digital-Offset-Tinten enthalten z.B. einen viel größeren Pigmentanteil und besitzen daher eine höhere Viskosität bei Raumtemperatur als andere Tinten, wodurch sich der Tintenauftrag mittels einer Aniloxwalze oder eines Inkjet-Systems schwierig gestalten kann. Digital-Offset-Tinten müssen bestimmte Anforderungen in Bezug auf Benetzungs- und Ablöseeigenschaften aufgrund des für die tintenbasierten Digitaldruckprozesse verwendeten Bildgebungselements erfüllen und gleichzeitig mit nicht-wässrigen Dämpfungsfluidoptionen kompatibel sein.
Die hier beschriebenen Tinten können folgende Komponenten umfassen: (a) strahlungshärtende funktionelle Acrylatmonomer-Verbindungen, umfassend mono-, di- und trifunktionelle Acrylatmonomere, -oligomere; (b) Dispergiermittel; (c) Pigmente; (d) Toner; (e) Initiatoren; (f) zusätzliche härtende Verbindungen, umfassend Monomere, Oligomere, umfassend Oligomere von SARTOMER USA, LLC oder CYTEC Industries, Inc., Prä-Polymere, Polymere; (g) Additive, umfassend Tenside, Radikalfänger und Ähnliches.
Das strahlungshärtende Monomer (a) kann in einer beliebigen geeigneten Menge zugegeben werden. Das Monomer oder Oligomer kann z.B. in einer beliebigen geeigneten Menge vorliegen. In den Ausführungsformen werden das Monomer oder Oligomer oder Kombinationen davon in einer Menge von ca. 10 bis 85% oder von ca. 30 bis ca. 80% oder von ca. 50 bis 70% gewichtsbasiert in Bezug auf das Gesamtgewicht der härtenden Tintenzusammensetzung zugegeben.
Die dispergierenden Komponenten (b) können ein beliebiges geeignetes oder gewünschtes Dispergiermittel umfassen, einschließlich, ohne hierauf beschränkt zu sein, AB-Diblock-Copolymere mit hoher Molekularmasse, wie EFKA^® 4340, verfügbar von BASF SE, und DISPERBYK^® 2100 verfügbar von Byk-Chemie GmbH, oder eine Mischung davon. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst die Dispergiermittelmischung ein Cyclohexandimethanoldiacrylat (wie CD406^®, verfügbar von Sartomer USA, LLC) und mindestens eine zusätzliche Komponente, wie EFKA^® 4340 als Dispergiermittel mit hoher Molekularmasse mit einer AB-Diblock-Copolymer-Struktur, verfügbar von BASF SE. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Dispergiermittel ein polymeres Dispergiermittel, wie SOLSPERSE^® 39000, kommerziell verfügbar von The Lubrizol Corporation. Das Dispergiermittel kann in einer Menge von ca. 10 Gew.-% bis ca. 80 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Pigments in der Zusammensetzung zugegeben werden.
Die offenbarte härtende Tintenzusammensetzung umfasst auch eine Farbstoff- oder Pigmentkomponente (c), die ein beliebiger gewünschter oder wirksamer Farbstoff sein kann, umfassend Pigmente, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Pigmenten und Farbstoffen und Ähnliches, sofern der Farbstoff in dem mindestens einen Monomer und dem mindestens einen Dispergiermittel gelöst oder dispergiert werden kann. In bestimmten Ausführungsformen ist der Farbstoff ein Pigment. Beispiele geeigneter Pigmente umfassen Titandioxid, TiO₂. TiO₂ ist kommerziell verfügbar von DuPont, TI-PURE-Pigmentreihe, wobei sowohl Anatas- als auch Rutil-Titandioxid verwendet werden kann, wobei die Rutil-Kristallstruktur bevorzugt ist, bei einer optimalen bevorzugten Partikelgröße von 200 bis 300 nm. Die offenbarte härtende Tintenzusammensetzung kann auch zusätzlich zu Titandioxid ein oder mehrere der folgenden Additive umfassen: Ton, Silika, Magnesiumsilikat oder Zinkoxid. Eine weiße Tintenzusammensetzung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann z.B. die folgenden Komponenten umfassen: ein weißes Pigment, DuPont Ti-PURE TiO₂, mit einer Ölabsorption von 15,0 und pH = 8,2, und LAB-Werten von jeweils 99,66, –0,58 und 2,05; härtende funktionelle Acrylatmonomere, verfügbar von SARTOMER, einschließlich CN293, CN294E, CN259, CN454; SOLSPERSE^® 39000-Dispergiermittel von Lubrizol; einen thermischen Stabilisator, IRGASTAB UV10 verfügbar von BASF; Aerosol 200 vs, verfügbar von Degussa Canada Ltd; und ein Photoinitiatorsystem, zusammengesetzt aus IRGACURE 819, Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid) und IRGACURE 184, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon. Das Photoinitiatorsystem kann IRGACURE 379, 2-Dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-ylphenyl)-butan-1-on und ESACURE Kip 150, Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon] umfassen, jeweils verfügbar von BASF, BASF und Lamberti. Weitere Komponenten oder Additive können Folgendes umfassen: Polyesteroligomere, ausgewählt aus Sartomer, CN2255, einem hochviskosen Polyesteracrylatoligomer mit einer Glasübergangstemperatur von T –13 °C, und CN2256, ebenfalls einem Polyesteracrylatoligomer mit Viskosität von 11.000 cps bei 60 °C und einer Glasübergangstemperatur von T = –22 °C; einem Hindered Amine Light Stabilizer, wie TINUVIN 292; einem Nivellierungsagens, wie BYK 3500, einem Polyether-modifizierten Acryl-funktionellen Polydimethylsiloxan; und einem Antischaummittel, ADDITOL VXL 4951 verfügbar von Cytek.

Es wurden zwei strahlungshärtende, weiße Digital-Offset-Tinten gemäß der Ausführungsformen produziert und getestet. Die Tinten wurden mit dem von Lee et al. in der Anmeldung 185 offenbarten Verfahren präpariert. Beispielhafte Formulierungen sind in Tabelle 1 offenbart. Tabelle 1 – Weiße Digital-Offset-Tinte

	Weiß_1 (W1)	Weiß_2 (W2)
Chemikalie	Gew.-%	Gew.-%
TiO₂	35,00	35,00
Sartomer CN293	4,00	0,00
Sartomer CN294E	0,00	43,35
Sartomer SR259	32,00	9,50
Sartomer SR454	16,00	0,00
Lubrizol Solsperse 39000	5,25	5,25
Southern Clay HY	1,70	1,70
Ciba IRGACURE 184	2,92	3,00
Ciba IRGACURE 819	2,10	2,00
Ciba IRGASTAB UV10	0,20	0,20
BYK3500	0,83	0,00
Gesamt	100,00	100,00
Nullviskosität, cps	1,33·10⁶	4,25·10⁵
Viskosität, 5 s^–1	2,2·10³	4,32·10⁴
Viskosität, 50 s^–1	7,2·10²	3,6·10⁴
Strukturviskosität	0,33	0,83

Beispielhafte Formulierungen sind in Tabelle 1 gezeigt und beschränken nicht den Umfang der Offenbarung. Tintenformulierungen im Zusammenhang mit den beiden in Tabelle 1 gezeigten Tinten wurden zur Bestimmung der Rheologie charakterisiert. Die dynamischen Viskositäten von Proben wurden unter Verwendung eines zuggesteuerten Ares G2-Rheometers mit einer 25 mm-Plattengeometrie, eingestellt auf einen 0,5 mm Spalt und 25 °C, so dass die angewendete Schergeschwindigkeitsbeaufschlagung 0,0001 bis 500 s^–1 betrug. Es wurde ein zuggesteuertes ARES G2-Rheometer mit einer PELTIER-Temperatursteuerung (25MN, 0,02 RAD Kegel-Platte) zum schnellen Heizen und Kühlen zum Erhalten der Rheologie-Daten verwendet. Ein Strömungsablenkungstestverfahren wurde bei 25 ºC und einer Schergeschwindigkeit von 1,0^–4 bis 500 s^–1 durchgeführt.
Die Druckleistung der strahlungshärtenden weißen Digital-Offset-Tinte wurde per Hand getestet. Die in Tabelle 1 gezeigte W2-Tintenformulierung wurde z.B. auf eine Handwalze aufgetragen oder auf Fluorsilikon-auf-Silikon-Testplatten aufgestrichen und beobachtet, um die Platte zu benetzen. D4-Dämpfungsfluid wurde vor der Behandlung mit Tinte aufgetragen. Die weiße Tinte adhärierte nicht auf dem mit Dämpfungsfluid abgedeckten Teil des Fluorsilikons. Ein entsprechendes Tintenbild wurde auf schwarzes Papier übertragen, um ein übertragenes Tintenbild zu bilden, welches gute Hintergrundleistung zeigte. Die sofortige Übertragung auf Papier resultierte in einer Aufteilung der Tinte mit einer beobachteten Übertragungseffizienz von 50%. Die Anwendung des D4-Dämpfungsfluids auf die Bildgebungsplatte, gefolgt von Walzen der Tinte über die Platte mit einer Gummiwalze und Übertragung auf Papier, zeigte gute Hintergrundleistung, wobei weiße Tinte nicht im Hintergrundbereich vorhanden ist, der dem mit Dämpfungsfluid beschichteten Teil der Fluorsilikon-enthaltenden Bildgebungsplatte entspricht.
Das Ausführen von Licht-Teilhärtung, z.B. unter Verwendung einer Fluoreszenz-Raumlichtvorrichtung für 24 Stunden, resultierte in einer effizienten Übertragung von weißer Tinte auf Papier in weiteren Tests mit einer Übertragungseffizienz von über ca. 90% und vollständiger Übertragung der Tinte in einigen Ausführungsformen. Langsameres Härten bei geringerer Intensität oder Surrogat-Härten kann leicht auf höhere Intensität und kürzere Expositionszeiten skaliert werden. Die teilgehärtete Tinte war immer noch feucht und schmierte bei Berührung. Ein kontrolliertes Experiment, bei dem Tinte 72 Stunden im Dunkeln belassen wurde, resultierte in einer Übertragungseffizienz von 50% und zeigte, dass UV-induziertes Härten die Tintenübertragung verbessert. Die Übertragungseffizienz kann weiter durch geeignete Auswahl härtender Komponenten und Nivellierungsagenzien sowie durch Steuerung des Tintenauftragsprozesses optimiert werden, um Bilder geeigneter Dicke zu erhalten. 2 zeigt Infrarotspektren von weißen Tinten, die (a) ungehärtet, (b) ausreichend teilgehärtet für die Übertragung und (c) vollständig ausgehärtet sind. Die ungehärteten, teilgehärteten und vollständig ausgehärteten Digital-Offset-Tinten wurden mittels FTIR gemessen, um das Ausmaß des Härtens zu bestimmen. Es wurden der obere und der untere Teil der teilgehärteten Schichten gemessen, und es wurde gefunden, dass diese die gleichen Spektren aufwiesen. Die ungehärteten Tinten zeigten IR-Absorptionen für die Carbonyl- und Vinyl-Peaks bei jeweils 1700 und 1600 cm^–1. Die vollständig ausgehärtete Tinte zeigt eine 100%-ige Reduktion der Vinyl-Peaks. Die teilgehärteten Tinten zeigen eine weniger als 10%-ige Reduktion der Peaks, was zeigt, dass 10% Härtung der Tinte oder weniger für die Übertragung ausreichend ist. Farb- und Glanzmessungen der weißen Tinten ergab sich wie folgt: L* = 96,94; A* = –0,05; B* = 4,22; und 60% Glanz = 24.
Es versteht sich, dass die oben offenbarten und weitere Funktionen oder Alternativen davon nach Bedarf zu zahlreichen anderen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Der Fachmann kann anschließend auch verschiedene gegenwärtig unvorhergesehene oder nicht angedachte Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen daran vornehmen.

Claims

Tintenzusammensetzung für Lithographiedruck mit variablen Daten, die Folgendes umfasst: eine weiße Farbstoffkomponente mit einem Anteil von mindestens 20 Gewichtsprozent suspendiert in Lösung in der Tintenzusammensetzung; und zwei oder mehr von mindestens einem härtenden Monomer, mindestens ein Dispergiermittel; und ein Photoinitiatorsystem.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die weiße Farbstoffkomponente ein Pigment umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Pigment Titandioxid umfasst.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Pigment in einer Menge von 35 Gewichtsprozent vorliegt.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Pigment in einer Menge von 20 bis 80 Gewichtsprozent vorliegt.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Tintenzusammensetzung durch einen L*-Wert von über 96 für einen dünnen Film der Tintenzusammensetzung charakterisiert ist, wobei der dünne Film eine Dicke von unter 0,8 Mikrometer aufweist und auf einem klaren Substrat angeordnet ist.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Pigment weiter Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Pigmentpartikeln, wobei ein mittlerer Durchmesser von 70% oder mehr der Vielzahl von Pigmentpartikeln in einem Bereich von ca. 150 Nanometer bis ca. 400 Nanometer liegt.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die eine Tintenzusammensetzung umfasst, die für tintenbasierten Digitaldruck unter Verwendung eines Bildgebungselements konfiguriert ist, von dem die Tinte auf ein bedruckbares Substrat mit einer Effizienz von 90% oder mehr übertragen wird.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die eine Vielzahl von dem mindestens einen härtenden Monomer umfasst, wobei das mindestens eine härtende Monomer eine niedrige Molekularmasse aufweist, wobei weniger als 40% des mindestens einen Monomers mit niedriger Molekularmasse der Vielzahl von Monomeren bei UV-Exposition zu Monomeren mit hoher Molekularmasse umgewandelt werden.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, die eine Vielzahl des mindestens einen härtenden Monomers umfasst, wobei das mindestens eine härtende Monomer eine niedrige Molekularmasse aufweist, wobei weniger als 20% des mindestens einen Monomers mit niedriger Molekularmasse der Vielzahl von Monomeren bei UV-Exposition zu Monomeren mit hoher Molekularmasse umgewandelt werden.