DE102015119134A1

DE102015119134A1 - Polymerization reaction as a chemical crosslinking reaction of two monomers to thermoset to optimize the abrasion resistance of inkjet inks

Info

Publication number: DE102015119134A1
Application number: DE102015119134.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Stadler
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers, wobei der zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Monomer bedruckt wird und das mindestens eine Monomer durch eine Polymerisationsreaktion vernetzt wird, eine Druckanordnung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for printing a cellulosic recording medium, wherein the cellulosic recording medium is printed with an ink comprising at least one monomer and the at least one monomer is crosslinked by a polymerization reaction, a pressure arrangement for performing the method.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers, wobei der zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Monomer bedruckt wird und das mindestens eine Monomer durch eine Polymerisationsreaktion vernetzt wird, eine Druckanordnung zur Durchführung des Verfahrens. The present invention relates to a method for printing a cellulosic recording medium, wherein the cellulosic recording medium is printed with an ink comprising at least one monomer and the at least one monomer is crosslinked by a polymerization reaction, a pressure arrangement for performing the method.

TECHNISCHER HINTERGRUND TECHNICAL BACKGROUND

Beim heutigen Bedrucken von zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgern wie Papier besteht eine Schwierigkeit darin, dass eine ausreichende Haftung einer Tinte auf dem Aufzeichnungsträger gewährleistet werden muss, um eine Beschädigung des bedruckten Aufzeichnungsträgers, insbesondere des Druckbilds, während (beispielsweise bei einem beidseitigen Bedrucken) und nach dem Bedrucken (beispielsweise bei einer Nachbearbeitung wie im Buchdruck) zu vermeiden. Dies wird dadurch erzielt, dass dem Druckbild eine gewisse Abriebbeständigkeit verliehen wird. One problem in the present printing of cellulosic recording media, such as paper, is that sufficient adhesion of an ink to the record carrier must be ensured in order to prevent damage to the printed record carrier, in particular the printed image, during (for example, two-sided printing) and after printing ( For example, in a post-processing as in book printing) to avoid. This is achieved by giving the printed image a certain abrasion resistance.

Die Abriebbeständigkeit beim Drucken, insbesondere im Inkjet Druck, wird unter Verwendung wasserbasierter Tinten durch physikalische Vorgänge wie Trocknung/Verdampfung oder Wegschlagen/Penetration von Wasser zusammen mit diversen Lösungsmitteln in das Papier erzielt. Abrasion resistance in printing, especially in inkjet printing, is achieved using water-based inks through physical processes such as drying / evaporation or dissolution / penetration of water along with various solvents in the paper.

Dieser Vorgang wird durch einen ebenfalls physikalischen Schmelzvorgang von Polymeren unterstützt. Hierbei wird ein Schutzfilm gegen Abrieb durch gegenseitigen Kontakt der Polymere (Vorgang des Aufkonzentrierens) aufgebaut, indem diese als Thermoplaste interagieren. Wirkt auf den Schutzfilm dieselbe Temperatur wie beim Entstehungsprozess ein, wird der Polymerfilm wieder aufgeschmolzen (wie üblich für Thermoplaste) und ist in dieser Phase nicht mehr stabil vor Abrieb. This process is assisted by a likewise physical melting process of polymers. Here, a protective film against abrasion by mutual contact of the polymers (process of concentration) is constructed by these interact as thermoplastics. If the protective film has the same temperature as during the formation process, the polymer film is remelted (as usual for thermoplastics) and is no longer stable to abrasion in this phase.

So beschreiben beispielsweise die JP 2004010815 A und die JP 2004352884 A , wie durch Verdunstung der Trägerflüssigkeit ein Schutzfilm in Form eines Thermoplasts entsteht, welcher mechanisch stabil ist und nicht mehr durch Wasser in Lösung gebracht werden kann, jedoch nicht über eine ausreichende Abriebbeständigkeit verfügt, da die Thermoplaste leicht wieder aufgeschmolzen werden können. For example, describe the JP 2004010815 A and the JP 2004352884 A in that, as a result of evaporation of the carrier liquid, a protective film in the form of a thermoplastic is produced, which is mechanically stable and can no longer be dissolved by water, but does not have sufficient abrasion resistance, since the thermoplastics can easily be remelted.

Daneben besteht auch die Möglichkeit, UV-trocknende Tinten für das Bedrucken von zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgern zu verwenden. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass zur Polymerisation der Bestandteile die Kettenreaktion mit Umwelt- und gesundheitsschädlichen Radikalen (Photoinitiatoren) gestartet wird. Zudem ist generell hierbei das Dispersionsmittel nicht Wasser, sondern ein Lösungsmittel, was besondere Schutzmaßnahmen beim Bedrucken erforderlich macht. Im Hinblick hierauf ist ein Bedrucken mit wasserbasierten Tinten vorteilhaft. In addition, it is also possible to use UV-drying inks for printing cellulosic recording media. However, these have the disadvantage that the chain reaction with environmental and harmful radicals (photoinitiators) is started for the polymerization of the constituents. In addition, in general here, the dispersant is not water, but a solvent, which makes special protective measures when printing required. In view of this, printing with water-based inks is advantageous.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers bereitzustellen, bei dem eine genügend hohe Abriebbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit unter Verwendung von Tinten, welche nicht zu umwelt- und gesundheitsschädlich sind – beispielsweise unter Vermeidung von Lösungsmitteln und/oder Photoinitiatoren wie bei UV-vernetzenden Tinten, erzielt werden kann. Starting from the prior art, it is thus an object of the present invention to provide a method for printing a cellulosic recording medium in which a sufficiently high abrasion resistance and temperature resistance using inks which are not harmful to the environment and to health - for example, avoiding solvents and / or photoinitiators as in UV-curable inks can be achieved.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Es wurde nunmehr herausgefunden, dass durch eine starke Vernetzungsreaktion von Monomeren im Bedruckprozess durch Polyaddition oder Polykondensation ein temperaturstabiler Kunststoff mit verbesserter Abriebbeständigkeit, insbesondere bei der Ausbildung eines Duroplasten wie z.B. Bakelit, entstehen kann. Dies ist insbesondere bei der Verwendung wasserbasierter Tinten von Vorteil, bei der eine sehr hohe Temperaturstabilität des Drucks im Vordergrund steht. Ersetzt man also den physikalischen Vorgang, der bei bisherigen Tinten Verwendung findet, also einen Schmelzvorgang zum Vernetzen von Polymeren in der Tinte, wie etwa bei „Latex“-Tinten, durch einen chemischen, also die Polykondensation oder Polyaddition von Monomeren, lässt sich ein temperaturstabiles Polymer, insbesondere ein Duroplast erzielen, das bzw. der eine weitaus höhere Temperaturbeständigkeit und somit Robustheit des Drucks gegenüber dem Drucksystem und der Nachverarbeitung aufweist. Der durch chemische Reaktion entstandene Polymerfilm lässt sich in den folgenden Prozessschritten nicht mehr durch einen physikalischen Vorgang aufschmelzen. It has now been found that by a strong crosslinking reaction of monomers in the printing process by polyaddition or polycondensation, a temperature-stable plastic with improved abrasion resistance, especially in the formation of a thermoset such. Bakelite, can arise. This is particularly advantageous when using water-based inks, in which a very high temperature stability of the pressure is in the foreground. Thus, replacing the physical process used in prior art inks, that is, a melt process for crosslinking polymers in the ink, such as "latex" inks, by a chemical, that is polycondensation or polyaddition of monomers, can be a temperature stable Polymer, in particular a thermosetting achieve that or has a much higher temperature resistance and thus robustness of the pressure compared to the printing system and post-processing. The polymer film formed by chemical reaction can no longer be melted by a physical process in the following process steps.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers,
wobei der zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Monomer bedruckt wird und das mindestens eine Monomer durch eine Polymerisationsreaktion vernetzt wird, wobei die Polymerisationsreaktion eine Polyaddition oder eine Polykondensation ist. According to a first aspect, the present invention relates to a method for printing a cellulosic recording medium,
wherein the cellulosic recording medium is printed with an ink comprising at least one monomer and the at least one monomer is crosslinked by a polymerization reaction, wherein the polymerization reaction is a polyaddition or a polycondensation.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Druckanordnung zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers,
mit mindestens einer Druckstrecke zum Bedrucken des zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers, die dazu ausgebildet ist, dass der zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger innerhalb der Druckstrecke bedruckt wird;
mindestens einer ersten Auftragungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf den zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger eine Tinte umfassend mindestens ein Monomer innerhalb der Druckstrecke aufzutragen; und
mindestens einer Reaktionsstrecke, innerhalb derer eine Vernetzung durch eine Polymerisationsreaktion erfolgt und die sich in Druckrichtung bei und/oder nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung befindet, die dazu ausgebildet ist, dass die Tinte auf dem Aufzeichnungsträger durch eine Polymerisationsreaktion innerhalb der Druckstrecke vernetzt. According to a further aspect, the present invention relates to a printing arrangement for printing on a cellulose-containing recording medium,
with at least one printing line for printing the cellulosic recording medium, which is designed so that the cellulosic recording medium is printed within the printing section;
at least one first application device, which is designed to apply to the cellulose-containing recording medium an ink comprising at least one monomer within the printing line; and
at least one reaction zone, within which crosslinking takes place by means of a polymerization reaction and which is located in the printing direction at and / or after the at least one first application device, which is designed to crosslink the ink on the recording medium by a polymerization reaction within the printing zone.

Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Druckanordnung das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers durchgeführt werden. In particular, the inventive method for printing a cellulosic recording medium can be carried out by a printing arrangement according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung. Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the other dependent claims and from the description with reference to the figures of the drawing.

Die Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den Patentansprüchen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. The embodiments and further developments in the claims can, if appropriate, combine with each other arbitrarily. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN CONTENTS OF THE DRAWINGS

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei: The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:

1 einen schematische Darstellung einer Polymerisationsreaktion in einem beispielhaften erfindungsgemäßen Druckverfahren; 1 a schematic representation of a polymerization reaction in an exemplary printing process according to the invention;

Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures of the drawings are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.

BESCHREIBUNG VON KONKRETEN UND ALLGEMEINEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DESCRIPTION OF CONCRETE AND GENERAL EMBODIMENTS

Zunächst sollen im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung die folgenden Begriffe wie folgt verstanden werden:
Als Aufzeichnungsträger kommen erfindungsgemäß zellstoff-haltige Aufzeichnungsträger in Frage. Zellstoff ist im Rahmen der Erfindung die beim Aufschluss von Holz oder anderen Pflanzenfasern anfallende, faserige, zumeist vorwiegend aus Cellulose bestehende Masse. Auch rein auf Cellulose basierende Aufzeichnungsträger sind erfindungsgemäß als zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger zu verstehen. Als zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger sind somit beispielsweise solche auf Basis von zellstoffhaltigem Papier, beispielsweise Papier, aber auch Altpapier, Pappe und/oder Karton bzw. Kartonagen zu nennen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Aufzeichnungsträger Papier, Pappe und/oder Karton, beispielsweise Papier und/oder Karton. Neben Zellstoff kann der Aufzeichnungsträger auch weitere Bestandteile umfassen, beispielsweise neben einer Papierschicht weitere Schichten umfassen, beispielsweise eine Beschichtungsschicht, wie sie üblicherweise bei Druckverfahren zur Anwendung kommt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Aufzeichnungsträger Paper und/oder Pappe. First of all, in the context of the present patent application, the following terms are to be understood as follows:
As a record carrier come according to the invention pulp-containing recording media in question. For the purposes of the invention, pulp is the fibrous mass, predominantly composed of cellulose, resulting from the decomposition of wood or other plant fibers. Pure cellulose-based recording media are also to be understood as cellulose-containing recording media. As a pulp-containing recording medium are thus for example those based on cellulose-containing paper, such as paper, but also waste paper, cardboard and / or cardboard or cardboard to call. According to certain embodiments, the recording medium comprises paper, cardboard and / or cardboard, for example paper and / or cardboard. In addition to pulp, the recording medium may also comprise further constituents, for example comprising, in addition to a paper layer, further layers, for example a coating layer, as is customarily used in printing processes. According to certain embodiments, the record carrier is paper and / or cardboard.

Eine Tinte, welche in beispielsweise Inkjet-Verfahren verwendet wird, kann erfindungsgemäß als Suspension von Pigmenten oder in Form gelöster Farbstoffe vorliegen, umfasst jedoch keinen Toner. Anordnung ist gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Inkjet-Drucker. Entsprechend ist das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Inkjet-Druckverfahren, und die erfindungsgemäße Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die Tinte, die im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Druckanordnung zur Anwendung kommt, eine wasserbasierte Tinte, umfasst also neben den Pigmenten und/oder den gelösten Farbstoffen zumindest Wasser als Lösungsmittel. Daneben kann die Tinte jedoch alle weiteren Bestandteile umfassen, welche gewöhnlich in Tinten vorhanden sind, wie sie in Tintendruckern, beispielsweise Inkjet-Druckern verwendet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst eine Tinte, insbesondere eine wasserbasierte Tinte, jedoch keine Zusatzstoffe bzw. Additive, die mit dem zugegebenen Monomer bzw. den zugegebenen Monomeren reagieren. An ink which is used in, for example, inkjet processes can be present according to the invention as a suspension of pigments or in the form of dissolved dyes, but comprises no toner. Arrangement is an inkjet printer according to certain embodiments. Accordingly, according to certain embodiments, the present inventive method is an inkjet printing method, and the preferred embodiments according to the invention, the ink used in the inventive method or the printing assembly according to the invention is a water-based ink, so in addition to the pigments and / or dissolved dyes at least water as a solvent. In addition, however, the ink may include any other ingredients that are commonly present in inks used in inkjet printers, such as inkjet printers. However, according to certain embodiments, an ink, especially a water-based ink, does not comprise additives that react with the added monomer (s).

Monomere sind im Rahmen der Erfindung niedermolekulare, reaktionsfähige Moleküle, die sich zu unverzweigten oder verzweigten, bevorzugt verzweigten, Polymeren zusammenschließen können. Monomere können Einzelsubstanzen, aber auch Gemische unterschiedlicher Verbindungen sein. Erfindungsgemäß haben die Monomere bevorzugt eine molare Masse von weniger als 1000 g/mol, bevorzugt weniger als 800 g/mol, bevorzugt weniger als 500 g/mol. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die Monomere erfindungsgemäße multifunktionelle Moleküle, also Moleküle mit 2 und/oder mehr funktionellen Gruppen, wobei die funktionellen Gruppen nicht eingeschränkt sind und solche umfassen, die in Polyadditionsreaktionen und Polykondensationsreaktionen üblich sind, wie Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen, Cyanatgruppen, etc. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die Monomere zumindest Moleküle mit 3, 4 oder mehr funktionellen Gruppen, um eine Vernetzung der Monomere bei der Polykondensation oder Polyaddition zu erzielen, so dass Duroplaste gebildet werden können. Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass mono- und difunktionelle Monomere enthalten sind, um eine gute und dicht vernetzte Beschichtung bzw. einen guten Druck beim Bedrucken mit guter Abriebbeständigkeit zu erzielen. Im Rahmen der Erfindung kann eine Art Monomer oder mehrere verschiedene Monomere zur Vernetzungsreaktion dienen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Monomer bzw. sind die Monomere, bei Verwendung von mehr als einem Monomer, wasserlöslich. In the context of the invention, monomers are low molecular weight, reactive molecules which can combine to form unbranched or branched, preferably branched, polymers. Monomers may be single substances, but also mixtures of different compounds. According to the invention, the monomers preferably have one molar mass of less than 1000 g / mol, preferably less than 800 g / mol, preferably less than 500 g / mol. According to certain embodiments, the monomers comprise multifunctional molecules according to the invention, ie molecules with 2 and / or more functional groups, wherein the functional groups are not restricted and include those which are customary in polyaddition reactions and polycondensation reactions, such as hydroxyl groups, carboxylic acid groups, cyanate groups, etc. In certain embodiments, the monomers comprise at least molecules having 3, 4 or more functional groups in order to achieve crosslinking of the monomers in the polycondensation or polyaddition, so that thermosetting plastics can be formed. However, it is not excluded that mono- and difunctional monomers are included in order to achieve a good and densely crosslinked coating or a good printing pressure with good abrasion resistance. Within the scope of the invention one type of monomer or several different monomers can serve for the crosslinking reaction. According to certain embodiments, the monomer (s), when using more than one monomer, is water-soluble.

Neben den Monomeren kann die Tinte gemäß bestimmten Ausführungsformen auch einen oder mehrere Katalysator(en) enthalten, um die Polymerisationsreaktion zu unterstützen, etwa zu beschleunigen. Geeignete Katalysatoren können je nach Monomer geeignet ausgewählt werden uns sind nicht besonders beschränkt, wobei sie gemäß bestimmten Ausführungsformen das Druckbild nicht beeinträchtigen sollen, also entsprechend transparent erscheinen und/oder wenig oder nicht lichtstreuend sind und/oder in entsprechend geringer Menge vorhanden sind. In addition to the monomers, according to certain embodiments, the ink may also contain one or more catalyst (s) to assist, such as accelerate, the polymerization reaction. Suitable catalysts may be suitably selected depending on the monomer and are not particularly limited and, according to certain embodiments, should not affect the printed image, thus appear correspondingly transparent and / or have little or no light scattering and / or are present in a correspondingly small amount.

Eine Polykondensation ist eine vielfach ablaufende Kondensationsreaktion, die die Monomere in Polymere (Kunststoffe) überführt, wobei mindestens ein Nebenprodukt, beispielsweise Wasser, frei wird. Erfindungsgemäß ist die Polykondensationsreaktion nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Nebenprodukt Wasser, was beispielsweise durch Verwendung von OH- und/oder COOH-funktionellen Monomeren erreicht werden kann. Das entstehende Wasser kann zusammen mit dem Wasser der Tinte dann wie üblich beim Bedrucken abgetrennt werden, beispielsweise durch Verdunsten. Zudem kann das Wasser auch durch Verdunstung zur Kühlung bei einer exotherm ablaufenden Polykondensation beitragen. A polycondensation is a multiple-pass condensation reaction that converts the monomers into polymers (plastics), leaving at least one by-product, such as water, free. According to the invention, the polycondensation reaction is not particularly limited. According to certain embodiments, the at least one by-product is water, which can be achieved, for example, by using OH and / or COOH-functional monomers. The resulting water can then be separated as usual during printing together with the water of the ink, for example by evaporation. In addition, the water can also contribute by evaporation to cooling in an exothermic polycondensation.

Eine Polyaddition ist dagegen eine Polyreaktion, die über einzelne voneinander unabhängige Additionsreaktionen Polymere (Kunststoffe) bildet, wobei kein Nebenprodukt entsteht. Erfindungsgemäß ist die Art der Polyadditionsreaktion nicht besonders beschränkt. In contrast, a polyaddition is a polyreaction that forms polymers (plastics) via individual, independent addition reactions, with no by-product being formed. According to the invention, the nature of the polyaddition reaction is not particularly limited.

Duroplaste, auch Duromere genannt, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können und sich bei übermäßigem Erhitzen zersetzen, im Gegensatz zu Thermoplasten, die wieder Aufschmelzen und dadurch wieder verformbar werden. Duroplaste sind harte Polymerwerkstoffe, die über chemische Hauptvalenzbindungen dreidimensional fest vernetzt sind. Die Vernetzung erfolgt beim Mischen von Vorprodukten mit Verzweigungsstellen, wie oben dargestellt beispielsweise durch multifunktionelle Monomere mit 3 oder mehr funktionellen Gruppen, und kann beispielsweise bei Raumtemperatur mit Hilfe von Katalysatoren chemisch oder bei hohen Temperaturen thermisch aktiviert werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Vernetzung beim erfindungsgemäßen Verfahren durch thermische Aktivierung. Auch kann gemäß bestimmten Ausführungsformen eine exotherme Vernetzungsreaktion auch dadurch erreicht werden, dass zwei oder mehr Monomere, die selbständig miteinander exotherm reagieren, nacheinander auf den Aufzeichnungsträger aufgegeben werden, wobei eines davon beispielsweise mit der Tinte aufgetragen werden kann. Duroplastics, also called thermosets, in the context of the present invention are plastics which, once they have hardened, can no longer be deformed and decompose on excessive heating, in contrast to thermoplastics which reflow and are therefore deformable again. Thermosets are hard polymer materials that are firmly cross-linked by chemical valence bonds in three dimensions. The crosslinking takes place when mixing precursors with branching points, as shown above, for example, by multifunctional monomers having 3 or more functional groups, and can be thermally activated, for example, at room temperature with the aid of catalysts chemically or at high temperatures. According to certain embodiments, the crosslinking in the process according to the invention is carried out by thermal activation. Also, according to certain embodiments, an exothermic crosslinking reaction can also be achieved by sequentially adding two or more monomers, which react independently with each other exothermically, to the recording medium, one of which can be applied with the ink, for example.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers,
wobei der zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger mit einer Tinte, insbesondere einer wasserbasierten Tinte, umfassend mindestens ein Monomer bedruckt wird und das mindestens eine Monomer durch eine Polymerisationsreaktion vernetzt wird,
wobei die Polymerisationsreaktion eine Polyaddition oder eine Polykondensation ist. According to a first aspect, the present invention relates to a method for printing a cellulosic recording medium,
wherein the cellulose-containing recording medium is printed with an ink, in particular a water-based ink, comprising at least one monomer and the at least one monomer is crosslinked by a polymerization reaction,
wherein the polymerization reaction is a polyaddition or a polycondensation.

Durch die Polymerisierung der Monomere in einer Polyaddition oder eine Polykondensation kann eine verbesserte Abriebbeständigkeit beim Drucken erzielt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen startet die Polyaddition oder Polykondensation auf dem Aufzeichnungsträger, um zu verhindern, dass Aggregate des Druckers (Druckkopf, Tintenmanagement, etc.) Schaden nehmen. By polymerizing the monomers in a polyaddition or a polycondensation, improved abrasion resistance in printing can be achieved. According to certain embodiments, polyaddition or polycondensation starts on the record carrier to prevent aggregates of the printer (printhead, ink management, etc.) from being damaged.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen, wie auch im Weiteren beschrieben, erfolgt die Polymerisationsreaktion erst auf dem Aufzeichnungsträger, um eine Schädigung, beispielsweise Verschmutzung, von Bestandteilen der Druckanordnung, wie etwa Aggregaten des Druckers (Auftragungseinrichtungen wie Druckköpfe, Tintenbehälter und/oder -leitungen bzw. Tintenmanagement, etc.) zu verhindern. According to certain embodiments, as also described below, the polymerization reaction first takes place on the recording medium in order to prevent damage, for example soiling, of components of the printing arrangement, such as aggregates of the printer (application devices such as print heads, ink containers and / or lines or ink management, etc.).

Gemäß bestimmten Ausführungsformen reagieren die Monomere in der Tinte nicht oder im Wesentlichen nicht bei Raumtemperatur (z.B. 20–25°C). Um den Start der Polymerisationsreaktion in der Tinte zu verhindern, können auch gemäß bestimmten Ausführungsformen Zusätze zur Tinte zugegeben werden, die die Polymerisationsreaktion in der Tinte bei Raumtemperatur verhindern oder im Wesentlichen verhindern. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann hierbei dann die Polymerisation durch Temperaturerhöhung gestartet werden, wobei die Zusätze dann die Polymerisationsreaktion nicht mehr verhindern. Geeignete Zusätze können abhängig vom Monomer bzw. den Monomeren und/oder abhängig vom gewünschten Polymerisationsprodukt, beispielsweise einem Duroplast, bestimmt werden. According to certain embodiments, the monomers in the ink do not react or react in the ink Essentially not at room temperature (eg 20-25 ° C). In order to prevent the initiation of the polymerization reaction in the ink, according to certain embodiments, additives may also be added to the ink which prevent or substantially prevent the polymerization reaction in the ink at room temperature. According to certain embodiments, in this case the polymerization can then be started by increasing the temperature, in which case the additives no longer prevent the polymerization reaction. Suitable additives can be determined depending on the monomer or monomers and / or depending on the desired polymerization product, for example a thermoset.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird durch die Polymerisationsreaktion ein Duroplast gebildet. Hierdurch kann ein temperaturstabiler Druck erzielt werden. Der Duroplast ist hierbei erfindungsgemäß bevorzugt transparent, um den Farbeindruck der Tinte nicht zu verändern, kann aber auch dazu verwendet werden, den Farbeindruck gezielt zu verändern, ist erfindungsgemäß jedoch bevorzugt transparent. Darüber hinaus ist die Art des Duroplasten erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und kann jegliche Art von Duroplasten umfassen, die durch Polykondensation oder Polyaddition herstellbar sind. According to certain embodiments, a thermoset is formed by the polymerization reaction. As a result, a temperature-stable pressure can be achieved. The thermoset according to the invention is preferably transparent in order not to change the color impression of the ink, but can also be used to specifically change the color impression, but is preferably transparent according to the invention. In addition, the nature of the thermoset according to the invention is not particularly limited and may include any type of thermosets that can be produced by polycondensation or polyaddition.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die Monomere, die insbesondere den Duroplast bilden, funktionelle Gruppen, die mit dem Aufzeichnungsträger wechselwirken können, beispielsweise mit dem Zellstoff, beispielsweise also OH-Gruppen, damit eine gute Haftung des Drucks, beispielsweise des Duroplasten, auf dem Aufzeichnungsträger gewährleistet werden kann. Auch kann zudem eine gute Haftung des polymerisierten Films auf dem Aufzeichnungsträger, beispielsweise Papier, über eine ionische Bindung erfolgen, indem beispielsweise negativ geladene funktionelle Gruppen eines Monomers mit positiven Ionen des Aufzeichnungsträgers, etwa Ca²⁺-Ionen bei Papier und ähnlichen Aufzeichnungsträgern, wechselwirken. Durch die Polymerisation kann zudem eine gute Verankerung des Polymers in der obersten Substratschicht bzw. obersten Schicht des Aufzeichnungsträgers (beispielsweise Papierfasern oder eine Beschichtung eines Papiers) durch Penetration in die oberste Schicht, beispielsweise Rauheiten bzw. Poren, mit anschließender Aushärtung erfolgen. According to certain embodiments, the monomers which form, in particular, the duroplastic, comprise functional groups which can interact with the recording medium, for example with the pulp, for example OH groups, in order to ensure good adhesion of the print, for example the thermoset, to the record carrier can. In addition, good adhesion of the polymerized film to the recording medium, for example paper, can be achieved by ionic bonding, for example by interacting negatively charged functional groups of a monomer with positive ions of the recording medium, such as Ca ²⁺ ions in paper and similar recording media. In addition, good polymerization of the polymer in the uppermost substrate layer or uppermost layer of the recording medium (for example paper fibers or a coating of a paper) can be achieved by penetration into the uppermost layer, for example roughnesses or pores, with subsequent curing.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Polymerisationsreaktion innerhalb eines Zeitraums von 2s, bevorzugt 1s, und weiter bevorzugt 0,8s im Wesentlichen beendet, bevorzugt beendet. Die Beendigung der Polymerisationsreaktion kann hierbei bei Polykondensationen bzw. Polyadditionen geeignet und auf einfache Weise anhand einfacher Versuche durch Reaktion der Monomere festgestellt werden. Durch eine schnelle Beendigung der Polymerisationsreaktion kann gewährleistet werden, dass keine Monomere mit Bestandteilen, beispielsweise Aggregaten, der Anordnung zum Bedrucken in Berührung kommen und diese verunreinigen. According to certain embodiments, the polymerization reaction is substantially complete within a period of 2 seconds, preferably 1 second, and more preferably 0.8 second, preferably terminated. The completion of the polymerization reaction can be determined in this case in polycondensations or polyadditions and in a simple manner by simple experiments by reaction of the monomers. By rapidly completing the polymerization reaction, it can be ensured that no monomers come into contact with and contaminate constituents, for example aggregates, of the printing arrangement.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die Polymerisationsreaktion durch Einwirkung von Wärme gestartet. Die Wärme stellt also hierbei die Startenergie für die Kettenreaktion bei der Polymerisierung bereit. Je nach Monomer kann sich hierbei die Temperatur der Wärmeeinwirkung unterscheiden und auch mehr als 50°C, mehr als 80°C oder mehr als 100°C betragen. Durch die Wärmeeinwirkung kann der Start der Polymerisationsreaktion gezielt gesteuert werden, so dass diese beispielsweise direkt oder kurz nach dem Auftragen der Tinte auf den Aufzeichnungsträger gestartet wird. Auch kann hier durch die Höhe der Temperatur die Polymerisation gezielt gesteuert werden. Es ist hierbei jedoch nicht ausgeschlossen, dass im Anschluss an die Einwirkung von Wärme der Aufzeichnungsträger wieder gekühlt wird, um ein übermäßiges Erwärmen des Aufzeichnungsträgers bei der Polymerisation zu vermeiden, was zu Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers, beispielsweise des Zellstoffs, führen könnte. According to certain embodiments, the polymerization reaction is initiated by the action of heat. The heat thus provides the starting energy for the chain reaction in the polymerization. Depending on the monomer, the temperature of the effect of heat may differ and may also be more than 50 ° C, more than 80 ° C or more than 100 ° C. By the action of heat, the start of the polymerization reaction can be selectively controlled so that it is started, for example, directly or shortly after the application of the ink to the recording medium. Also can be controlled by the height of the temperature, the polymerization targeted. However, it is not excluded in this case that, following the action of heat, the recording medium is cooled again in order to avoid excessive heating of the recording medium during the polymerization, which could lead to damage of the recording medium, for example of the pulp.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Polymerisation jedoch derart, dass eine übermäßige Erwärmung des Aufzeichnungsträgers nicht erfolgt, was durch eine entsprechende Auswahl des Monomers bzw. der Monomere und ihrer jeweiligen Mengenanteile in der Tinte geeignet eingestellt werden kann. Auch hier kann die Erwärmung beim Polymerisieren anhand einfacher Versuche auf Basis der Monomere geeignet bestimmt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird bei der Polymerisationsreaktion eine Temperatur von 160°C, bevorzugt von 150°C, weiter bevorzugt von 140°C nicht überschritten. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Aufzeichnungsträger beim Bedrucken nicht beschädigt wird. However, according to certain embodiments, the polymerization is such that excessive heating of the recording medium does not occur, which can be suitably adjusted by appropriate selection of the monomer (s) and their respective proportions in the ink. Again, the heating in the polymerization can be determined by simple experiments based on the monomers suitable. According to certain embodiments, in the polymerization reaction a temperature of 160 ° C, preferably of 150 ° C, more preferably of 140 ° C is not exceeded. This can be achieved that the recording medium is not damaged during printing.

Daneben kann durch eine gezielte Steuerung der Temperatur bei der Polymerisation auch zudem erreicht werden, dass über die eingekoppelte Energie der Polymerisation im Falle einer exothermen Reaktion auch die Temperatur der Trocknung geregelt werden kann, so dass man diese Energie auch zum aktiven Trocknen der Tinte verwenden kann und entsprechend weniger Energie zum Trocknen braucht. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird daher bei der Polymerisationsreaktion eine Temperatur von mindestens 70°C, bevorzugt von mindestens 80°C, weiter bevorzugt von mindestens 90°C und noch weiter bevorzugt von mindestens 100°C oder mehr als 100°C erreicht. In addition, by targeted control of the temperature during the polymerization, it is also possible to control the temperature of the drying by means of the coupled-in energy of the polymerization in the case of an exothermic reaction, so that this energy can also be used to actively dry the ink and needs less energy to dry. According to certain embodiments, therefore, in the polymerization reaction, a temperature of at least 70 ° C, preferably of at least 80 ° C, more preferably of at least 90 ° C and even more preferably of at least 100 ° C or more than 100 ° C is achieved.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die Polymerisationsreaktion gestartet, indem zunächst ein erstes Monomer als reaktive Komponente mit der Tinte aufgetragen wird und im Anschluss mindestens ein zweites Monomer aufgetragen wird, das mit dem ersten Monomer reagiert. Auch hier kann die Reaktion ggf. durch Erwärmen gestartet wird. Bei dieser Lösung kann die Startenergie für die Polymerisationsreaktion ggf. geringer ausfallen oder gar komplett fehlen, da die Reaktion über das Aufeinandertreffen beider Komponenten auf dem Papier geregelt werden kann. Durch das getrennte Aufbringen der Monomere, die reagieren, kann zudem gewährleistet werden, dass diese nicht in der Tinte polymerisieren, nicht einmal in geringstem Umfang bei einer erforderlichen thermischen Aktivierung, sondern erst auf dem Aufzeichnungsträger. Dies kann beispielsweise bei einem Mehrfarbdruck (beispielsweise mit den Grundfarben YMCK (Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz) und/oder kundenspezifischen Farben) bzw. einem Drucken mit mehr als einer Auftragung auf einer Seite des Aufzeichnungsträgers vorteilhaft sein, wo es beispielsweise auch möglich sein kann, alle Farben zunächst aufzutragen bzw. alle Auftragungen vorzunehmen, wobei nur ein Monomer vorhanden ist, und abschließend das zweite Monomer aufgetragen wird, dass die Tinte bzw. die bedruckte Schicht insgesamt polymerisiert wird und aushärtet, so dass zwischen den verschiedenen aufgetragenen Schichten eine gute Haftung besteht und auch insgesamt eine gute Haftung zum Aufzeichnungsträger. According to certain embodiments, the polymerization reaction is started by First, a first monomer is applied as a reactive component with the ink and then at least a second monomer is applied, which reacts with the first monomer. Again, the reaction may be started by heating if necessary. In this solution, the starting energy for the polymerization reaction may be lower or even completely absent, since the reaction can be controlled by the meeting of both components on the paper. By separately applying the reacting monomers, it is also possible to ensure that they do not polymerize in the ink, not even to the slightest extent with a required thermal activation, but only on the recording medium. This may be advantageous, for example, in a multi-color printing (for example, with the primary colors YMCK (yellow, magenta, cyan and black) and / or custom colors) or printing with more than one application on one side of the recording medium, where possible, for example It is possible to apply all the inks first or to apply all applications, with only one monomer present, and finally the second monomer is applied, that the ink or the printed layer is polymerized and cured as a whole, so that between the different layers applied a good Liability exists and also overall good adhesion to the recording medium.

Auch ist es gemäß bestimmten Ausführungsformen möglich, dass das zweite Monomer vor dem ersten Monomer auf den Aufzeichnungsträger aufgetragen wird, etwas in einer Primer-Lösung zum Behandeln des Aufzeichnungsträger, wobei dann hier die Polymerisationsreaktion durch die Auftragung des ersten Monomers gestartet wird. Hierbei sollte gemäß bestimmten Ausführungsformen jedoch sichergestellt werden, dass bei der Auftragung des zweiten Monomers auf den Aufzeichnungsträgers dieses noch in aktiver Form vorhanden ist, wenn das erste Monomer aufgetragen wird, beispielweise bei einer Auftragung mit einem Primer. Auch bei dieser Lösung kann die Startenergie für die Polymerisationsreaktion ggf. geringer ausfallen oder gar komplett fehlen, da die Reaktion über das Aufeinandertreffen beider Komponenten auf dem Papier geregelt werden kann. Also, according to certain embodiments, it is possible for the second monomer to be applied to the record carrier prior to the first monomer, slightly in a primer solution for treating the record carrier, in which case the polymerization reaction is started by the application of the first monomer. However, according to certain embodiments, it should be ensured that when the second monomer is applied to the recording medium, it is still present in active form when the first monomer is applied, for example when applied with a primer. Even with this solution, the starting energy for the polymerization reaction may possibly be lower or even completely absent, since the reaction can be controlled by the meeting of the two components on the paper.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Tinte wasserbasiert. Hierdurch kann ein umweltfreundlicheres Drucken gewährleistet werden und eine Gesundheitsgefährdung beim Drucken, beispielsweise durch Lösemittel, vermindert bzw. verhindert werden. According to certain embodiments, the ink is water-based. As a result, a more environmentally friendly printing can be guaranteed and a health hazard during printing, for example by solvents, reduced or prevented.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen enthält die Tinte keinen Initiator. Solche Initiatoren sind beispielsweise in UV-aktivierten Tinten enthalten und in der Regel gesundheits- und/oder umweltschädlich und können selbst bei einer weitgehend vollständigen Polymerisation im Druck verbleiben und das Druckbild auch nach Fertigstellung verändern. Dies ist insbesondere bei wasserbasierten Tinten vorteilhaft, die dann im Rahmen der „Green Technology“ entsprechend vermarktet werden können. According to certain embodiments, the ink does not contain an initiator. Such initiators are contained, for example, in UV-activated inks and are generally harmful to health and / or the environment, and may even remain in printing for a substantially complete polymerization and may change the printed image even after completion. This is particularly advantageous in water-based inks, which can then be marketed accordingly in the context of "green technology".

Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Druckanordnung das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Druckanordnung kann also zum Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers, beispielsweise wie hierin beschrieben, verwendet werden. In particular, the inventive method for printing a cellulosic recording medium can be carried out by a printing arrangement according to the invention. The printing arrangement according to the invention can therefore be used for printing on a cellulose-containing recording medium, for example as described herein.

Die Art der Druckanordnung ist nicht besonders beschränkt, und es können übliche Druckanordnungen, wie sie üblicherweise für Tinten Anwendung finden, wie beispielsweise Inkjet-Drucker, verwendet werden. The type of printing arrangement is not particularly limited, and conventional printing arrangements commonly used for inks, such as inkjet printers, can be used.

Auch ist die Art der Druckstrecke nicht besonders beschränkt, insofern gewährleistet werden kann, dass auf dieser der Aufzeichnungsträger befördert wird, etwa durch ein umlaufendes Band, ggf. in Kombination mit einer oder mehreren Rollen, etc. Insbesondere ist die Druckstrecke dazu gedacht, den Aufzeichnungsträger an der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung zum Bedrucken vorbeizuführen. Die Beförderung des Aufzeichnungsträgers kann hierbei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Also, the nature of the printing line is not particularly limited insofar as it can be ensured that the recording medium is conveyed there, for example by a circulating belt, possibly in combination with one or more rollers, etc. In particular, the printing line is intended to be the recording medium to pass the at least one first application device for printing. The carriage of the recording medium can be carried out continuously or discontinuously.

Auch ist die mindestens eine erste Auftragungseinrichtung nicht besonders beschränkt und kann solche umfassen, die üblicherweise beim Druck mit Tinte Anwendung finden, beispielsweise Druckköpfe, Düsen bzw. eine Anordnung von Düsen, etc. Die Auftragung der Tinte kann unter Druck erfolgen. Zudem kann die Auftragungseinrichtung beheizt werden, um die Tinte zu erwärmen und somit auch beispielsweise die Polymerisationsreaktion zu aktivieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Aktivierung der Polymerisation jedoch erst auf dem Aufzeichnungsträger, beispielsweise durch eine oder mehrere Heizeinrichtung(en). Auch kann mehr als eine erste Auftragungseinrichtung vorgesehen sein, etwa bei einem Druck mit mehreren Farben. Also, the at least one first application device is not particularly limited and may include those which are commonly used in printing with ink, for example Printheads, nozzles or an arrangement of nozzles, etc. The application of the ink can be done under pressure. In addition, the application device can be heated to heat the ink and thus, for example, to activate the polymerization reaction. According to certain embodiments, however, the activation of the polymerization takes place only on the recording medium, for example by one or more heating devices. Also, more than one first application device may be provided, such as a multi-color printing.

Auch ist es möglich, dass der Aufzeichnungsträger auf mehr als einer Seite bedruckt wird, also beidseitig, und entsprechend Auftragungseinrichtungen für beide Seiten vorhanden sind, sowie weitere Bestandteile einer Druckanordnung zum beidseitigen Bedrucken wie etwa beispielsweise eine Umlenkeinrichtung wie eine oder mehrere Umlenkwalzen. It is also possible for the recording medium to be printed on more than one side, that is to say on both sides, and corresponding application devices for both sides, as well as further components of a printing arrangement for double-sided printing, such as, for example, a deflection device such as one or more deflection rollers.

Die mindestens eine Reaktionsstrecke ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, insofern hier die Vernetzungsreaktion erfolgen kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kommt die aufgedruckte Tinte während der Polymerisationsreaktion nicht mit Bestandteilen der Druckanordnung in Kontakt, um ein Verschmutzen dieser Bestandteile zu vermeiden. Eine Reaktionsstrecke geeigneter Länge kann einfach anhand der Reaktionszeit der Polymerisation und der Druckgeschwindigkeit bestimmt werden. Wie oben erwähnt ist die Polymerisationsreaktion gemäß bestimmten Ausführungsformen innerhalb eines Zeitraums von 2s, bevorzugt 1s, und weiter bevorzugt 0,8s im Wesentlichen beendet, bevorzugt beendet. The at least one reaction zone is likewise not particularly limited insofar as the crosslinking reaction can take place here. According to certain embodiments, during the polymerization reaction, the printed ink does not come into contact with components of the printing assembly to avoid fouling of these components. A reaction distance of suitable length can be easily determined by the reaction time of the polymerization and the printing speed. As mentioned above, according to certain embodiments, the polymerization reaction is substantially completed within a period of 2 seconds, preferably 1 second, and more preferably 0.8 second, preferably terminated.

Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Druckanordnung eine oder mehrere Fixiereinrichtungen und ggf. Zwischenfixiereinrichtungen, Wendevorrichtungen, sowie Kühl- und/oder Heizeinrichtungen zur Einstellung einer gewünschten Drucktemperatur umfassen. Auch kann eine Vorrichtung zur Rückbefeuchtung des Aufzeichnungsträgers vorgesehen sein, um etwaigen Flüssigkeitsverlust des Aufzeichnungsträgers bei der Polymerisation auszugleichen, oder weitere Einrichtungen zur Vor- und/oder Nachbehandlung des unbedruckten bzw. bedruckten Aufzeichnungsträgers. Zudem können entsprechende Walzen zum Behandeln und/oder Führen des Aufzeichnungsträgers, Vorratsbehälter für Druckfarben, etc. in erfindungsgemäßen Druckvorrichtungen vorhanden sein. Darüber hinaus können üblicherweise in bestehenden Druckvorrichtungen enthaltene Einrichtungen in einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung enthalten sein, und diese wie auch die oben genannten Einrichtungen können auf geeignete Weise je nach Druckvorgang, gewünschtem Produkt bzw. verwendetem Aufzeichnungsträger angeordnet werden. Furthermore, a pressure arrangement according to the invention can comprise one or more fixing devices and optionally intermediate fixing devices, turning devices, as well as cooling and / or heating devices for setting a desired pressure temperature. Also, a device for rewetting the recording medium may be provided to compensate for any loss of liquid of the recording medium in the polymerization, or other means for pre- and / or post-treatment of the unprinted or printed recording medium. In addition, corresponding rollers for treating and / or guiding the recording medium, reservoir for printing inks, etc. may be present in printing devices according to the invention. Moreover, devices commonly included in existing printing devices may be included in a printing device according to the present invention, and these as well as the above-mentioned devices may be suitably arranged depending on the printing operation, the desired product or the recording medium used.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst eine erfindungsgemäße Druckanordnung weiter mindestens eine Heizeinrichtung innerhalb der Druckstrecke, die sich in Druckrichtung bei und/oder nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung befindet und die dazu ausgebildet ist, die Polymerisationsreaktion zu starten. Hierbei kann die Initiierung, wie oben erwähnt, auch durch mindestens einen Katalysator unterstützt und/oder beschleunigt werden. Die Art der Heizeinrichtung ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise Heizungen, Strahlungseinrichtungen wie IR-Strahler, etc. umfassen. Bevorzugt kommt die Heizeinrichtung nicht in Kontakt mit dem Monomer bzw. den Monomeren beim Starten der Polymerisation, kann also beispielsweise auf der Seite angeordnet sein, die der bedruckten Seite, die polymerisiert wird, gegenüberliegt, und/oder vom Aufzeichnungsträger beabstandet vorgesehen sein. According to certain embodiments, a pressure arrangement according to the invention further comprises at least one heating device within the pressure path, which is located in the printing direction at and / or after the at least one first application and which is adapted to start the polymerization reaction. In this case, the initiation, as mentioned above, can also be supported and / or accelerated by at least one catalyst. The type of the heater is not particularly limited, and may include, for example, heaters, radiation devices such as IR radiators, etc. Preferably, the heater does not come in contact with the monomer (s) at the start of the polymerization, and thus may be disposed, for example, on the side opposite the printed side being polymerized and / or spaced from the recording medium.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist mindestens eine zweite Auftragungseinrichtung für mindestens ein zweites Monomer innerhalb der Druckstrecke vorgesehen, die sich in Druckrichtung nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung befindet und die dazu ausgebildet ist, dass mit ihr mindestens ein zweites Monomer auf den zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger aufgetragen wird, auf den die Tinte umfassend mindestens ein Monomer aufgetragen wurde, wodurch die Polymerisationsreaktion gestartet wird. According to certain embodiments, at least one second application device is provided for at least one second monomer within the printing section, which is located downstream of the at least one first application device and which is designed so that at least one second monomer is applied to it with the cellulose-containing recording medium to which the ink comprising at least one monomer has been applied, whereby the polymerization reaction is started.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann auch alternativ mindestens eine zweite Auftragungseinrichtung für mindestens ein zweites Monomer innerhalb der Druckstrecke vorgesehen sein, die sich in Druckrichtung vor der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung befindet und die dazu ausgebildet ist, dass mit ihr mindestens ein zweites Monomer auf den zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger aufgetragen wird. Dies kann beispielsweise bei der Auftragung eines Primers für den Aufzeichnungsträger der Fall sein, in den das zweite Monomer integriert wird. Hierbei kann dann die Polymerisationsreaktion durch die Auftragung des mindestens einen ersten Monomers gestartet werden. According to certain embodiments, alternatively, at least one second application device may be provided for at least one second monomer within the printing line, which is located in the printing direction before the at least one first application device and which is designed so that at least one second monomer is applied to the cell-containing recording medium becomes. This may be the case, for example, for the application of a primer for the recording medium into which the second monomer is integrated. In this case, the polymerization reaction can then be started by the application of the at least one first monomer.

Die mindestens eine zweite Auftragungseinrichtung, beispielsweise eine zweite Auftragungseinrichtung, ist wie die mindestens eine erste Auftragungseinrichtung nicht besonders beschränkt und kann entsprechend beispielsweise als Düse bzw. Anordnung von Düsen, aber auch als Rakel, etc. vorgesehen sein. The at least one second application device, for example a second application device, like the at least one first application device, is not particularly limited and can accordingly be provided, for example, as a nozzle or arrangement of nozzles, but also as a doctor blade, etc.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen der Druckanordnung ist mindestens eine Umlenkwalze für den bedruckten Aufzeichnungsträger innerhalb der Druckstrecke in Druckrichtung nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung vorgesehen, wobei die Reaktionsstrecke derart ausgestaltet ist, dass die Polymerisationsreaktion im Wesentlichen beendet ist, bevor der bedruckte zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger die mindestens eine Umlenkwalze erreicht. Hierdurch kann eine Verschmutzung der Umlenkwalze, etwa bei einem beidseitigen Druck, verhindert werden. According to certain embodiments of the printing arrangement, at least one deflecting roller for the printed recording medium within the printing path in the printing direction after the at least one first application device provided, wherein the reaction path is configured such that the polymerization reaction is substantially completed before the printed pulp-containing recording medium reaches the at least one guide roller. As a result, contamination of the guide roller, such as at a two-sided pressure, can be prevented.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Druckanordnung weiter innerhalb der Druckstrecke mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Polymerisationsreaktion, die derart ausgestaltet wird, dass die Polymerisationstemperatur bei der Polymerisation auf dem zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger durch Kühlung auf eine Temperatur von 160°C oder weniger, bevorzugt von 150°C oder weniger, weiter bevorzugt von 140°C oder weniger beschränkt wird. Die Art der Kühleinrichtung ist hierbei nicht besonders beschränkt. Bevorzugt kommt die Kühleinrichtung nicht in Kontakt mit dem Monomer bzw. den Monomeren bei der Polymerisation, kann also beispielsweise auf der Seite angeordnet sein, die der bedruckten Seite, die polymerisiert wird, gegenüberliegt, und/oder vom Aufzeichnungsträger beabstandet vorgesehen sein. According to certain embodiments, the pressure arrangement according to the invention further contains within the pressure line at least one cooling device for cooling the polymerization reaction, which is designed such that the polymerization temperature in the polymerization on the cellulosic recording medium by cooling to a temperature of 160 ° C or less, preferably of 150 ° C or less, more preferably limited to 140 ° C or less. The type of the cooling device is not particularly limited here. Preferably, the cooling device does not come into contact with the monomer or monomers in the polymerization, that is, it may be disposed, for example, on the side opposite to the printed side being polymerized, and / or spaced apart from the recording medium.

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren ist schematisch in 1 dargestellt, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. An exemplary method according to the invention is shown schematically in FIG 1 but the invention is not limited thereto.

Wie in 1 dargestellt wird über eine erste Auftragungseinrichtung 1 eine Tinte 2, beispielsweise eine wasserbasierte Tinte, umfassend einen oder mehrere Farbstoff€ und ein oder mehrere Monomer(e) auf einen zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger 3, beispielsweise Papier, aufgetragen, der über eine Druckstrecke kontinuierlich (in der Figur nach rechts) bewegt wird. Nachdem sich die Tinte auf den Aufzeichnungsträger abgesetzt hat kann mittels einer Heizeinrichtung 4 die Polymerisation des Monomers bzw. der Monomere initiiert werden, woraufhin sich ein Polymerfilm 5 bildet, der den Farbstoff bzw. die Farbstoffe umfasst. Bevorzugt ist hierbei das Polymer ein Duroplast. Die Reaktionsstrecke umfasst hierbei die Strecke zwischen dem Initiieren durch die Heizeinrichtung 4 und der Fertigstellung des Polymerfilms. Durch die Polymerisation wird ein abriebbeständiger Film gebildet, der nicht wieder aufgeschmolzen werden kann. Ggf. verbleibendes Lösungsmittel, insbesondere Wasser, kann danach durch Verdampfen entfernt werden. As in 1 is represented by a first application device 1 an ink 2 For example, a water-based ink comprising one or more dyes and one or more monomers on a cellulosic recording medium 3 , For example, paper, which is moved over a pressure line continuously (in the figure to the right). After the ink has settled on the recording medium can by means of a heater 4 the polymerization of the monomer or monomers are initiated, whereupon a polymer film 5 forms, which comprises the dye or the dyes. In this case, the polymer is preferably a thermoset. The reaction path here comprises the distance between the initiation by the heating device 4 and the completion of the polymer film. The polymerization forms an abrasion-resistant film which can not be remelted. Possibly. remaining solvent, especially water, can then be removed by evaporation.

Die Abriebbeständigkeit des entstehenden Drucks, also beispielsweise des Polymerfilms, kann sowohl inline als auch offline festgestellt werden, beispielsweise durch einfaches Abtasten der bedruckten Oberfläche, aber auch durch Ziehen eines Referenzmediums über den Aufzeichnungsträger unter definierter Anpresskraft. Das Referenzmedium kann hierbei auch inline in der Druckanordnung in einer entsprechenden Testvorrichtung angebracht sein. The abrasion resistance of the resulting pressure, so for example, the polymer film can be determined both inline and offline, for example by simply scanning the printed surface, but also by pulling a reference medium on the recording medium under a defined contact force. The reference medium may in this case also be mounted inline in the pressure arrangement in a corresponding test device.

Darüber hinaus können auch optisch etwaige Verschmutzungen, etwa an Papierumlenkwalzen und/oder Trocknern, und/oder Druckbildbeschädigungen durch Betrachtung festgestellt werden, was ebenfalls auf eine geringere Abriebbeständigkeit hindeuten kann. In addition, visually any soiling, such as on Papierumlenkwalzen and / or dryers, and / or printed image damage can be determined by observation, which may also indicate a lower abrasion resistance.

Im Vergleich zu einem Druck mit einer Tinte, bei der thermoplastische Polymere durch Verdunstung vernetzt werden, konnte erfindungsgemäß ein bedruckter Aufzeichnungsträger erhalten werden, der – insbesondere bei der Bildung von Duroplasten – eine erhöhte Abriebbeständigkeit des Druckbildes aufweist. In comparison with printing with an ink in which thermoplastic polymers are crosslinked by evaporation, according to the invention it was possible to obtain a printed recording medium which has an increased abrasion resistance of the printed image, in particular in the formation of thermosetting plastics.

Durch die vorliegende Erfindung kann eine erhöhte Abriebbeständigkeit beim Drucken auf einen zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträger erzielt werden. Im Gegensatz zur Bildung von Polymeren auf Basis von Thermoplasten wird das bereits fixierte Druckbild bei Wiedererreichen der Starttemperatur für die Polymerisation nicht wieder aufgeschmolzen, was insbesondere bei einem Duplexdruck vorteilhaft ist. Gegenüber UV-Licht trocknenden Tinten, wo Photoinitiatoren als chemische Radikale verwendet werden und ggf. flüchtige organische Verbindungen wie Lösungsmittel und andere leicht migrierende Stoffe vorhanden sind und/oder gebildet werden kann zudem ein verbessertes Verfahren im Hinblick auf Gesundheitsschutz und Umweltverträglichkeit bereitgestellt werden. By the present invention, increased abrasion resistance can be achieved in printing on a cellulosic recording medium. In contrast to the formation of polymers based on thermoplastics, the already fixed printed image is not melted again when the starting temperature for the polymerization is reached, which is advantageous in particular in the case of a duplex printing. In addition to inks which dry UV light where photoinitiators are used as chemical radicals and, if necessary, volatile organic compounds such as solvents and other readily migrating substances are present and / or formed, an improved process with regard to health protection and environmental compatibility can be provided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2004010815 A [0005]
JP 2004352884 A [0005]

Claims

A method for printing a cellulosic recording medium, wherein the cellulosic recording medium is printed with an ink comprising at least one monomer and the at least one monomer is crosslinked by a polymerization reaction, wherein the polymerization reaction is a polyaddition or a polycondensation.

A method according to claim 1, characterized in that a thermoset is formed by the polymerization reaction.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the polymerization reaction is substantially completed within a period of 2s, preferably 1s, and more preferably 0.8s.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the polymerization reaction is started by the action of heat.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the polymerization reaction is started by first applying a first monomer with the ink and then applying at least one second monomer which reacts with the first monomer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the polymerization reaction, a temperature of 160 ° C, preferably of 150 ° C, more preferably of 140 ° C is not exceeded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ink is water-based.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ink contains no initiator.

Printing arrangement for printing on a cellulose-containing recording medium, with at least one printing line for printing the cellulosic recording medium, which is designed so that the cellulosic recording medium is printed within the printing section; at least one first application device, which is designed to apply to the cellulose-containing recording medium an ink comprising at least one monomer within the printing line; and at least one reaction zone, within which crosslinking takes place by means of a polymerization reaction and which is located in the printing direction at and / or after the at least one first application device, which is designed to crosslink the ink on the recording medium by a polymerization reaction within the printing zone.

Printing arrangement according to claim 9, characterized in that further at least one heating device is contained within the pressure section, which is located in the printing direction at and / or after the at least one first application device and which is adapted to start the polymerization reaction.

Printing arrangement according to one of the preceding device-related claims, characterized in that at least one second application device is provided for at least one second monomer within the printing line, which is located in the printing direction after the at least one first application device and which is designed so that at least a second Monomer is applied to the cellulosic recording medium on which the ink comprising at least one monomer has been applied, whereby the polymerization reaction is started.

Printing arrangement according to one of the preceding device-related claims, characterized in that at least one guide roller for the printed recording medium is provided within the printing line in the printing direction after the at least one first application, wherein the reaction path is configured such that the polymerization reaction is substantially completed before the printed cellulose-containing recording medium which reaches at least one deflection roller.

Printing arrangement according to one of the preceding device-related claims, characterized in that it further contains within the pressure line at least one cooling device for cooling the polymerization reaction, which is designed such that the polymerization temperature in the polymerization on the cellulosic recording medium by cooling to a temperature of 160 ° C. or less, preferably 150 ° C or less, more preferably 140 ° C or less.