DE102015224610A1

DE102015224610A1 - Mehrschichtige Beschichtung eines bildgebenden Drucktuchs

Info

Publication number: DE102015224610A1
Application number: DE102015224610.8A
Authority: DE
Inventors: David J. Gervasi; Phillip J. Wantuck; Xing Xin Liu; Mandakini Kanungo; Santokh S. Badesha; Anton GRIGORYEV; Kevin H. Taft
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2016-06-23
Also published as: US20160176185A1; JP2016117277A; JP6472372B2; US9956760B2

Abstract

Ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch umfasst ein nahtloses Band. Auf dem Band ist eine Silikonschicht angeordnet. Die Silikonschicht umfasst Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff. Auf der Silikonschicht ist eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht angeordnet. Außerdem werden Druckapparate offenbart, die das mehrschichtige bildgebende Drucktuch einsetzen.

Description

Verschiedene Drucksystemtypen setzen Drucktücher ein, auf denen vor Übertragung des Bildes auf das Endsubstrat ein Bild gebildet wird. Die kombinierten chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften dieser Drucktücher können für moderne Druckprozesse sehr anspruchsvoll sein.
Um eine hervorragende Druckqualität zu gewährleisten, ist es erwünscht, dass die Oberflächeneigenschaften (z.B. Benetzbarkeit und Oberflächenenergie) des Drucktuchs eine gute Bildbildung auf dem Drucktuch sowie Übertragung des Druckbildes von dem Drucktuch auf das Druckmediensubstrat (z.B. Papier) unterstützen. Die mechanischen Eigenschaften des Drucktuchs können auch eine gute Druckqualität unterstützen oder behindern. Ein mechanischer Faktor bei Bereitstellung guter Druckqualität ist die Anpassung, die das Drucktuch zwischen Drucktuchoberfläche und Druckmediensubstrat bereitstellt. Schlechte Anpassung kann zu schlechter Tintenübertragung und somit schlechter Bildqualität führen. Weiterhin kann die Unfähigkeit des Drucktuchs, Prozesswärme geeignet zu verwalten, wie durch Rückhalten von Wärme auf der Drucktuchoberfläche zum Trocknen der Tinte und Übertragen ausreichender Wärme weg vom Drucktuch für geeignete Kühlung zwischen den Zyklen, problematisch sein.
Daher wären neuartige Drucktuchkonfigurationen für Drucktücher, die ein oder mehrere der oben aufgeführten Probleme lösen helfen, ein willkommene Ergänzung auf dem Gebiet.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch. Das mehrschichtige bildgebende Drucktuch umfasst ein nahtloses Band. Auf dem Band ist eine Silikonschicht angeordnet. Die Silikonschicht umfasst Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff. Auf der Silikonschicht ist ein Fluorelastomer angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft einen indirekten Druckapparat. Der Apparat umfasst ein Bildübertragungselement, das ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch umfasst. Das mehrschichtige bildgebende Drucktuch umfasst ein nahtloses Band; eine auf dem Band angeordnete Silikonschicht, wobei die Silikonschicht Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff umfasst; und eine auf der Silikonschicht angeordnete Fluoreleastomer-Oberflächenschicht. Der Apparat umfasst weiterhin einen Beschichtungsmechanismus zur Bildung einer Opferschicht auf dem Bildübertragungselement; eine Trockenstation zum Trocknen der Opferschicht; mindestens eine Tintenstrahldüse, die in der Nähe zu dem Bildübertragungselement angeordnet und zum Sprühen von Tintentröpfchen auf die Opferschicht konstruiert ist, die auf dem Bildübertragungselement gebildet ist; eine Tintenverarbeitungsstation, die eine Strahlungsquelle zum mindestens teilweisen Trocknen der Tinte auf der Opferschicht umfasst, die auf dem Bildübertragungselement gebildet ist; und einen Substratübertragungsmechanismus zum Bewegen eines Substrats in Kontakt mit dem Bildübertragungselement.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Druckapparat. Der Druckapparat umfasst ein Bildübertragungselement, das ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch umfasst. Das mehrschichtige bildgebende Drucktuch umfasst ein nahtloses Band; eine Silikonschicht, die auf dem Band angeordnet ist, wobei die Silikonschicht Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff umfasst; und eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht, die auf der Silikonschicht angeordnet ist. Der Druckapparat umfasst weiterhin einen Beschichtungsmechanismus zum Auftragen eines Benetzungsfluids auf dem Bildübertragungselement; ein optisches Musterungs-Untersystem, das konstruiert ist, selektiv Teile der Schicht mit Energie zu beaufschlagen, um das Dämpfungsfluid bildweise zu verdampfen und ein latentes Negativ des Tintenbildes der Schicht zu erzeugen, das auf das aufnehmende Substrat zu drucken ist; ein Tintenauftragsuntersystem zum Auftragen einer Tintenzusammensetzung auf Bildbereiche, um ein Tintenbild zu bilden; ein Rheologie-Steuerungsuntersystem zum teilweisen Härten des Tintenbildes; und einen Substratübertragungsmechanismus zum Bewegen eines Substrats in Kontakt mit dem Tintenbild.
Es versteht sich, dass sowohl die voranstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erklärend und nicht die vorliegenden Lehren, wie beansprucht, beschränkend sind.
Die begleitenden Zeichnungen, die eingefügt und Bestandteil dieser Beschreibung sind, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren und dienen zusammen mit der Beschreibung, die Prinzipien der vorliegenden Lehren zu erklären.
1 zeigt eine schematische Ansicht im Querschnitt eines veranschaulichenden, mehrschichtigen, bildgebenden Drucktuchs für einen Drucker gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 stellt einen Tintenstrahldrucker für wässrige Tinte, umfassend ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3 stellt eine schematische Ansicht eines Lithographiedruckapparats dar, in dem die mehrschichtigen bildgebenden Drucktücher der vorliegenden Offenbarung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können.
Es ist anzumerken, dass einige Details der Figur vereinfacht und gezeichnet sind, um vielmehr das Verständnis der Ausführungsformen zu erleichtern, als strikte strukturelle Genauigkeit, Details und Maßstäbe einzuhalten.
Im Folgenden wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen der vorliegenden Lehren eingegangen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen wurden durchgehend ähnliche Zahlen verwendet, um identische Elemente zu kennzeichnen. In der folgenden Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die einen Teil davon bilden, in denen veranschaulichend eine bestimmte beispielhafte Ausführungsform gezeigt ist, in der die vorliegenden Lehren angewendet werden können. Die folgende Beschreibung ist daher rein beispielhaft.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch
1 zeigt eine schematische Ansicht im Querschnitt eines veranschaulichenden mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 für einen Drucker gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Ein möglicher Vorteil einer mehrschichtigen Drucktuchkonfiguration ist die Möglichkeit, die Eigenschaften der oberen Beschichtung und darunter liegenden Silikonschicht feineinzustellen und die Funktionen für eine verbesserte Gesamtleistung des Drucktuchs auf die Schichten zu verteilen.
Substrat
Das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 kann ein Substrat 110 umfassen, das einen Träger für die weiteren Schichten des Drucktuchs bereitstellt. Das Substrat kann ein nahtloses Band nach dem Stand der Technik sein. Nahtlose Bänder können Vorteile bereitstellen, wie z.B. verbesserte Bewegungsqualität des Drucktuchs. Das Substrat 110 kann aus beliebigen geeigneten Materialien hergestellt werden. Beispiele umfassen Polymere, wie Polyimid, Silikon oder biaxial orientiertes Polyethylenterephthalat (z.B. MYLAR), gewebtes Gewebe oder Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist das nahtlose Band ein freistehender Polyimidfilm. Das Substrat 110 kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen, und die geeignete Dicke kann u.a. von dem eingesetzten Substratmaterial abhängen. Beispielhafte Dicken liegen im Bereich von ca. 10 µm bis ca. 1.000 µm, wie ca. 20 oder 30 µm bis ca. 80, 100 oder 200 µm.
Anpassungsschicht
Auf dem Substrat 110 kann eine Anpassungsschicht 120 angeordnet sein. Die Anpassungsschicht 120 umfasst einen Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff 152. Das Silikon kann zusätzlich ausreichende Anpassungsfähigkeit für die Druckoberfläche des Drucktuchs für verbesserte Übertragung des Tintenbildes auf das Medium bereitstellen. Die Menge des Metalloxids kann angepasst werden, um die Anpassung des Drucktuchs einzustellen.
Die Isoliereigenschaften des Silikons können auch ermöglichen, dass die Oberflächenschicht Wärmeenergie zum Trocknen der Tinte wirksam absorbiert und hält. Wenn in dem Druckprozess ein Feuchtmittel eingesetzt wird, wie sie in einem Offsetdruckprozess verwendet wird, kann die Wärmeenergie an der Oberfläche des Drucktuchs das Ableiten des Feuchtmittels von den Bildbereichen unterstützen, in die Tinte aufzutragen ist. Die Kombination von Silikon und Metalloxid-Füllstoff kann ausreichende Wärmeübertragungseigenschaften bereitstellen, um ausreichende Kühlung des Drucktuchs zwischen den Zyklen zu ermöglichen. Metalloxid kann auch zugegeben werden, um die Wärmeisolationseigenschaften des Drucktuchs einzustellen. Silica kann z.B. die Wärmeisolationsfähigkeit der Silikonschicht erhöhen, welches eine erwünschte Eigenschaft des Drucktuchs z.B. bei wässrigen Tintenstrahlprozessen sein kann.
Der Begriff "Silikon" ist in dem Gebiet gut bekannt und betrifft Polyorganosiloxane mit einem Rückgrat, das aus Silicium- und Sauerstoffatomen gebildet wird und Seitenketten mit Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. In einer Ausführungsform enthält das Silikon keine Fluoratome. In dem Silikonkautschuk können weitere funktionelle Gruppen vorliegen, wie z.B. Vinyl-, stickstoffhaltige, Marcapto-, Hydrid- und Silanolgruppen, die verwendet werden, um Siloxanketten bei der Vernetzung zu verknüpfen. Die Seitenketten des Polyorganosiloxans können Alkyl oder Aryl sein.
Der Begriff "Alkyl", wie hier verwendet, betrifft ein Radikal, das vollständig aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen aufgebaut ist und vollständig gesättigt ist. Das Alkylradikal kann unverzweigt, verzweigt oder zyklisch sein. Unverzweigte Alkylradikale besitzen die allgemeine Formel -C_nH_2n+1.
Der Begriff "Aryl" betrifft ein aromatisches Radikal, das vollständig aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen aufgebaut ist. Wenn Aryl im Zusammenhang mit einem Zahlenbereich von Kohlenstoffatomen beschrieben wird, versteht sich dies nicht als substituierte aromatische Radikale umfassend. Der Begriff "Aryl mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen" versteht sich nur als eine Phenylgruppe (6 Kohlenstoffatome) oder eine Naphthylgruppe (10 Kohlenstoffatome) betreffend und versteht sich nicht als eine Methylphenylgruppe (7 Kohlenstoffatome) umfassend.
In einer Ausführungsform ist der Silikonkautschuk aus Lösung oder Dispersion beschichtbar, so dass eine einfache Herstellung der Silikonschicht ermöglicht wird. Zusätzlich kann der Silikonkautschuk bei Raumtemperatur vulkanisierbar sein, was z.B. durch Verwendung eines Platin-Katalysators oder eines anderen zum Härten geeigneten Katalysators erzielt werden kann. In einem Beispiel wird der Silikonkautschuk aus einem Polydimethylsiloxan gebildet, das funktionelle Gruppen enthält, wie Vinyl oder Hydrid, welche Additionsvernetzung ermöglichen. Solche Silikonkautschuke sind kommerziell erhältlich, z.B. als ELASTOSIL RT 622 von Wacker. Wie oben diskutiert, kann der Silikonkautschuk einen oder mehrere Metalloxid-Füllstoffe 152 umfassen, wie Eisenoxid (FeO) oder Silica. Zu Zwecken dieser Offenbarung ist Metalloxid definiert als Oxide von sowohl Metallen und Halbmetallen, wie Silica, umfassend. Wie ebenfalls oben diskutiert, kann die Menge Metalloxid-Füllstoff angepasst werden, um mindestens eins aus Anpassungseigenschaft des Drucktuchs oder Isoliereigenschaften des Drucktuchs einzustellen. Es kann eine geeignete Menge Metalloxid-Füllstoff eingesetzt werden, die gewünschte Anpassungs- und/oder Wärmeeigenschaften bereitstellt. Der Metalloxid-Füllstoff kann ca. 5 bis ca. 20 Gew.-% der Anpassungsschicht ausmachen, wie ca. 7 bis ca. 15 Gew.-%. Der Silikonkautschuk kann ca. 80 bis ca. 95 Gew.-% der Anpassungsschicht ausmachen, wie z.B. 85 bis. 93 Gew.-%.
Die Anpassungsschicht 120 kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen. Beispielhafte Dicken 122 liegen im Bereich von ca. 200 µm bis ca. 6.000 µm, von ca. 500 µm bis ca. 4.000 µm oder von ca. 500 µm bis ca. 2.000 µm.
Optionale Haftschicht
Auf der Anpassungsschicht 120 kann eine optionale Haftschicht 130 angeordnet sein. Die Haftschicht 130 kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen, wie z.B. eine Dicke 132 im Bereich von ca. 0,05 µm bis ca. 10 µm, von ca. 0,25 µm bis ca. 5 µm oder von ca. 0,5 µm bis ca. 2 µm. Die Haftschicht 130 kann aus einem Silan, einem Epoxysilan, einem Aminosilan-Haftmittel oder einer Kombination davon hergestellt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Haftschicht 130 aus einem Verbundmaterial hergestellt sein. Insbesondere kann die Haftschicht 130 aus einer Polymermatrix hergestellt sein oder diese umfassen. Die Polymermatrix kann Silikon, ein vernetztes Silan oder eine Kombination davon umfassen.
Deckschicht
Auf der optionalen Haftschicht 130 und/oder der Anpassungsschicht 120 kann eine Deckschicht (hier auch als "Oberflächenschicht" bezeichnet) 140 angeordnet sein. Die Deckschicht 140 kann ein Fluorelastomer sein, wie eine Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropte Polymerzusammensetzung oder ein Fluorsilikon.
Deckschicht aus Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropftes Polymer
Die Deckschicht 140 kann eine oder mehrere der folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen: geeignete Benetzung und/oder Verteilung der Tinte oder Haut (im Fall eines wässrigen Tintenübertragungsprozesses); geeignete Trocknung der Tinte oder Haut bei relativ geringer Leistung; und gute Übertragungseigenschaften des Tintenbildes und/oder der Haut auf das Druckmedium.
In einer Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht 140 eine Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropfte Polymerzusammensetzung. Die Zusammensetzung wird hergestellt durch (i) Mischen der Inhaltsstoffe, umfassend ein Fluorelastomer; ein Aminosilan; ein Lösungsmittel; und ein Infrarot-absorbierendes Füllmaterial zur Bildung einer Beschichtungszusammensetzung, (ii) Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat und (iii) Härten der Beschichtungszusammensetzung.
In der Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropften Polymerzusammensetzung kann ein beliebiges geeignetes Fluorelastomer eingesetzt werden. In einer Ausführungsform ist das Fluorelastomer ein Co-Monomer, das eine Vinylidenfluorid-Monomereinheit umfasst und in der Polymerkette als Substituenten Fluor-, Alkyl-, Perfluoralkyl- und/oder Perfluoralkoxygruppen besitzt. Der Begriff Copolymer betrifft hier Polymere, die aus zwei oder mehr Monomeren hergestellt sind. In einer Ausführungsform sind die Fluorelastomere unter ASTM C1418 gelistet und besitzen die ISO 1629-Bezeichnung FKM. Diese Elastomer-Klasse ist eine Familie, die Copolymere umfasst, die Monomereinheiten enthalten, die ausschließlich aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Hexafluorpropylen (HFP), Tetrafluorethylen (TFE), Vinylidenfluorid (VDF), Perfluormethylvinylether (PMVE) und Ethylen (ET) besteht. In einer Ausführungsform können die Fluorelastomere zwei oder drei oder mehr dieser Monomere enthalten und weisen einen Fluorgehalt von ca. 60 Gew.-% bis ca. 70 Gew.-% auf.
In einer Ausführungsform ist das Fluorelastomer in der Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropften Polymerzusammensetzung ein Copolymer aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen. Beispielhafte, kommerziell erhältliche Fluorelastomere umfassen die TECNOFLON-Marke P959 von Solvay America, Inc. (Houston, TX) oder als ein VDF-TFE-HFP-Terpolymer unter der DAI-EL-Marke G621 von Daikin Industries (Houston, TX).
Das Aminosilan wird als ein Vernetzer verwendet. Es kann ein beliebiges Aminosilan eingesetzt werden, das die gewünschte Vernetzung des Fluorelastomers bereitstellen kann. Eine beispielhafte Aminosilanverbindung, die mit dem Fluorelastomer umsetzbar ist, ist ein Oxyaminosilan. Der Begriff "Oxyaminosilan" betrifft eine Verbindung, die mindestens ein Siliciumatom besitzt, das kovalent an ein Sauerstoffatom gebunden ist, und mindestens eine Aminogruppe (-NH₂) besitzt. Das Sauerstoffatom kann Teil einer hydrolysierbaren Gruppe sein, wie einer Alkoxy- oder Hydroxylgruppe. Die Aminogruppe ist nicht zwingend an das Siliciumatom gebunden, sondern kann über eine Linkergruppe verknüpft sein. Eine allgemeine Formel für ein Oxyaminosilan wird in Formel (1) bereitgestellt: Si(OR)_pR’_q(-L-NH₂)_4-p-q Formel (1) wobei R und R´ gleich oder verschieden sein können und aus Wasserstoff oder einem Alkyl ausgewählt ist; p eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; q eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist; und L eine Linkergruppe ist, wie eine Alkylamin- oder eine Alkyl-Linkergruppe. Vorzugsweise steht p für 2 oder 3. Die Summe von 4 – p – q ist mindestens 1. Der Begriff "Alkoxy" betrifft ein Alkylradikal (üblicherweise unverzweigt oder verzweigt), das an ein Sauerstoffatom gebunden ist, z.B. mit der Formel -OC_nH_2n+1.
In einer Ausführungsform ist das Oxyaminosilan ein aminosubstituiertes Trialkoxysilan, wie ein Trimethoxysilan oder ein Triethoxysilan. In einer Ausführungsform kann das Oxyaminosilan ein aminosubstituiertes Dialkoxyalkylsilan sein, wie ein aminosubstituiertes Dimethoxymethylsilan. Beispielhafte Oxyaminosilane umfassen [3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilan und 3-Aminopropyltrimethoxysilan. Bei 3-Aminopropyltrimethoxysilan ist die Propylkette die Linkergruppe. Solche Silane sind kommerziell erhältlich, z.B. von Sigma-Aldrich oder UCT (angeboten als AO700). Die funktionelle Amingruppe kann ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin sein. Das Stickstoffatom der Aminogruppe kann mit dem Fluorelastomer eine Bindung eingehen, und somit geht das Sauerstoffatom mindestens in einigen Fällen keine Bindung mit dem Fluorelastomer ein.
Zusätzlich zu dem Aminosilan-Vernetzer können ein oder mehrere optionale weitere Co-Vernetzer eingesetzt werden, um ggf. die Oberflächeneigenschaften des Fluorelastomers einzustellen. Das Fluorelastomer kann z.B. optional mit einem aminofunktionalisierten Silan vernetzt werden, das einen oder mehrere Fluoralkylsubstituenten besitzt. Beispiele für geeignete aminofunktionalisierte Silan-Co-Vernetzer sind in der US-Patentanmeldung Nr. 14/250,482, eingereicht am 11. April 2014 von Anthony Condello et al., offenbart.
In der Deckschicht 140 sind ein oder mehrere Infrarot-absorbierende Füllmaterialien 160 enthalten, wie Carbon Black, Graphen, Kohlenstoff-Nanofasern, Eisenoxid oder Kombinationen davon. Die Infrarot-absorbierenden Füllmaterialien können u.a. eine Temperaturdifferenz verringern, die bei Trocknung durch Strahlung zwischen verschiedenfarbigen Tinten auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 bestehen kann.
Die Infrarot-absorbierenden Füllmaterialien können in der Deckschicht 140 in einer Menge von ca. 0,1 Gew.-% bis ca. 20 Gew.-%, von ca. 1 Gew.-% bis ca. 15 Gew.-% oder von ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% im Verhältnis zum Gesamtgewicht der Deckschicht vorliegen. Weitere Beispiele umfassen Bereiche von ca. 1 Gew.-% bis ca. 5 Gew.-% oder ca. 3 Gew.-% im Verhältnis zum Gesamtgewicht der Deckschicht 140.
Die Deckschicht 140 kann weiterhin ein oder mehrere Infrarot-reflektierende Pigmente 150 umfassen. In einer weiteren Ausführungsform können die Anpassungsschicht 120, die Haftschicht 130, die Deckschicht 140 oder Kombinationen davon die reflektierenden Pigmente 150 umfassen. Die reflektierenden Pigmente 150 in der Deckschicht 130 können dieselben wie die reflektierenden Pigmente 150 in der Anpassungsschicht 120 und/oder der Haftschicht 130 sein, oder sie können verschieden sein. Die reflektierenden Pigmente 150 in der Deckschicht 140 können Titandioxid, Silica-Nickel-Rutil, Chrom-Rutil, Cobalt-basiertes Spinell, Chromoxide, Chrom-Eisen-Nickel Black-Spinell oder eine Kombination davon sein oder umfassen. Die reflektierenden Pigmente 150 können in der Deckschicht 140 in einer Menge im Bereich von ca. 0,1 Gew.-% bis ca. 20 Gew.-%, von ca. 1 Gew.-% bis ca. 15 Gew.-% oder von ca. 2 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% vorliegen. In einer Ausführungsform sind in der Anpassungsschicht keine reflektierenden Pigmente vorhanden. In einer weiteren Ausführungsform sind weder in der Anpassungsschicht, noch der Haftschicht, noch in der Deckschicht reflektierende Pigmente vorhanden.
Der Einbau der reflektierenden Pigmente 150 in die Deckschicht 140 kann die Reflektion von Strahlungsenergie zurück in die Tinte zur Absorption durch die Tintenbestandteile verbessern, um das Trocknen der Tinte zu verbessern und/oder zu verstärken. Wenn die reflektierenden Pigmente 150 in der Deckschicht 140 mit den absorbierenden Materialien 160, wie Carbon Black, kombiniert werden, kann die Wirksamkeit der fotothermischen Umwandlung im Vergleich zu Carbon Black alleine verstärkt werden. Weiterhin kann der Trocknungsunterschied verschiedener Tintenfarben verringert oder eliminiert werden. Die Menge überschüssiger Strahlungsenergie kann verringert und die Trocknungseffizienz der Tinte verbessert werden.
Die Deckschicht 140 kann eine beliebige gewünschte Dicke aufweisen. Die Deckschicht 140 kann z.B. eine Tiefe oder Dicke 142 im Bereich von ca. 5 µm bis ca. 500 µm, von ca. 20 µm bis ca. 200 µm, von ca. 30 µm bis ca. 100 µm oder von ca. 30 µm bis ca. 70 µm aufweisen.
Die Deckschicht 140 der vorliegenden Offenbarung kann durch einen beliebigen geeigneten Polymerisationsprozess hergestellt werden. Es kann z.B. eine gewünschte Menge eines Infrarot-absorbierenden Füllstoffs gut mit dem Fluorelastomer und einem geeigneten Lösungsmittel gemischt werden. Das in einem Lösungsmittel gelöste Aminosilan kann zu der Fluorelastomer-Füllstoff-Mischung in einer ausreichenden Menge zugegeben werden, um beim Härtungsprozess die geeignete Vernetzung bereitzustellen. Optional können Katalysatoren eingesetzt werden, um beim Härten Polymerisation und/oder Vernetzung zu unterstützen. In Ausführungsformen liegt eine Menge des aminofunktionalisierten Silans in einem Bereich von ca. 2 pph bis ca. 10 pph im Verhältnis zu dem Fluorelastomer vor. Nach dem Mischen des Aminosilans mit der Fluorelastomer-Füllstoff-Mischung kann die resultierende Flüssigbeschichtigungsformulierung auf ein geeignetes Substrat aufgetragen und gehärtet werden, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Die gemäß der vorliegenden Offenbarung vernetzte Beschichtung ist gegen hohe Temperaturen beständig, ohne zu schmelzen oder sich zu zersetzen, mechanisch unter solchen Bedingungen robust und stellt gute Benetzbarkeit bereit.
Lösungsmittel, die zur Verarbeitung von Vorstufen und zum Beschichten von Schichten verwendet werden, umfassen organische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und n-Butanol sowie fluorierte Lösungsmittel. Weitere Beispiele für Lösungsmittel umfassen Ketone, wie Methylethylketon und Methylisobutylketon ("MIBK"). Es können Mischungen von Lösungsmitteln verwendet werden. In Ausführungsformen kann das Lösungsmittel in einer Menge von mindestens 20 Gew.-% der Formulierungszusammensetzung vorliegen, wie von ca. 20 Gew.-% bis ca. 90 Gew.-% oder von ca. 50 Gew.-% bis ca. 80 Gew.-% der Formulierungszusammensetzung.
Die gebildeten Flüssigbeschichtungszusamensetzungen können beliebige geeignete Mengen Beschichtungsvorläufer und Lösungsmittel umfassen. In einer Ausführungsform kann die Feststoffbeladung der Zusammensetzung im Bereich von ca. 10 Gew.-% bis ca. 80 Gew.-% liegen, wie von ca. 18 oder 20 Gew.-% bis ca. 70 Gew.-% oder von ca. 40 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-%.
In Ausführungsformen kann die Flüssigbeschichtungsformulierung unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Flüssigauftragstechnik auf ein Substrat aufgetragen werden. Beispielhafte Verfahren zum Auftragen der Beschichtungslösung auf das Substrat umfassen Draw-Down-Beschichtung, Sprühbeschichtung, Rotationsbeschichtung, Fluten, Tauchen, Sprühen, wie mittels Mehrfachsprühanwendungen sehr feiner, dünner Filme, Gießen, Maschinenbeschichtung, Walzenbeschichtung, Strangpressen, Laminieren oder Ähnliche. Die Dicke der Beschichtungslösung kann ca. 1.000 nm bis ca. 200 µm betragen, wie ca. 5.000 nm bis ca. 100 µm oder ca. 30 µm bis ca. 100 µm.
Nach Beschichtung der Flüssigformulierung auf ein Substrat kann ein Film durch Stehenlassen oder durch Trocknen durch Wärmebehandlung gebildet werden. Der Härtungsprozess gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur ausgeführt werden, wie bei ca. 80 °C bis ca. 200 °C oder bei ca. 100 °C bis ca. 180 °C oder bei ca. 120 °C bis ca. 160 °C. Der Härtungsprozess kann für eine beliebige geeignete Zeitspanne durchgeführt werden, um die gewünschte Vernetzung und die gewünschte Entfernung von Lösungsmittel bereitzustellen.
Die Deckschicht 140 kann eingestellt werden, um die Anforderungen des wässrigen Übertragungsprozesses bestmöglich zu unterstützen, bei denen die Deckschicht eingesetzt wird. Die Deckschicht kann z.B. Eigenschaften besitzen, die sowohl gleichmäßige Benetzung (gute Verteilung) einer Opferschicht (gelegentlich als "Haut" bezeichnet) zu fördern, wie nachstehend ausführlich beschrieben, sowie ausreichende Trenneigenschaften zeigen, um sicherzustellen, dass Opferschicht/Tintenbild wirksam auf das endgültige Druckmedium übertragen werden. Weiterhin kann die Deckschicht die Strahlungsenergie der Trocknungslampen absorbieren, um Unterschiede der Tintenabsorption zu kompensieren. D.h. gleichförmiges Erwärmen der größeren thermischen Masse der Deckschicht kann die Unterschiede der Tintentemperatur ausgleichen. Verbesserungen einer einheitlichen Tintentemperatur kann verbesserte Farb-Farb-Übertragungskonsistenz in einem wässrigen Übertragungsdruckprozess bereitstellen.
Fluorsilikon-Deckschicht
Als Deckschicht 140 kann eine Fluorsilikon-Schicht eingesetzt werden. Eine Fluorsilikon-Deckschicht kann in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie z.B. für Offsetdruck, wie in US-Patent Nr. 2014/0060359 von Mandakini Kanungo, et al. beschrieben.
Bei Offsetdruckprozessen kann die Oberfläche der Deckschicht eine mikro-aufgerauhte Oberflächenstruktur besitzen, um zu unterstützen, das Feuchtmittel/Benetzungsfluid in den Nicht-Bildbereichen zurückzuhalten. Diese Hügel und Senken, die die Oberfläche bilden, erhöhen die statischen oder dynamischen Oberflächenenergie-Kräfte, die das Feuchtmittel an die Oberfläche ziehen. Dies verringert die Neigung des Feuchtmittels, durch die Aktion des Walzenspalts von der Oberfläche weg gedrängt zu werden. Das Bildgebungselement spielt bei dem Lithographiedruckprozess mit variablen Daten mehrere Rollen, umfassend: (1) Benetzen mit dem Feuchtmittel, (2) Erzeugen des latenten Bildes, (3) Tintenbehandlung mit der Offset-Tinte und (4) Ermöglichen, dass die Tinte abgehoben und auf das aufnehmende Substrat übertragen wird. Einige erwünschte Qualitäten des Bildgebungselements, insbesondere dessen Oberfläche, umfassen hohe Zugfestigkeit, um die Lebensdauer des Bildgebungselements zu erhöhen. Die Oberflächenschicht kann auch schwach an der Tinte haften, aber dennoch mit der Tinte benetzbar sein, um sowohl gleichförmige Tintenbehandlung von Bildbereichen zu fördern als auch die anschließende Übertragung der Tinte von der Oberfläche auf das aufnehmende Substrat zu fördern. Schließlich besitzen einige Lösungsmittel eine so geringe Molekularmasse, dass sie unausweichlich ein gewisses Schwellen der Oberflächenschicht des Bildgebungselements bewirken. Unter diesen Schwellungsbedingungen kann Verschleiß indirekt dadurch fortschreiten, dass NahinfrarotLaserenergie-absorbierende Partikel von der Bildgebungselement-Oberfläche freigesetzt werden. Wünschenswerterweise besitzt die Oberflächenschicht des Bildgebungselements eine geringe Neigung, von Lösungsmittel durchdrungen zu werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Deckschicht 140 der vorliegenden Offenbarung ein Fluorsilikon und einen Infrarot-absorbierenden Füllstoff. Der Begriff "Fluorsilikon", wie hier verwendet, betrifft Polyorganosiloxane mit einem Rückgrat, das aus Silicium- und Sauerstoffatomen und Seitenketten gebildet ist, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Fluoratome enthalten. In der Seitenkette ist mindestens ein Fluoratom enthalten. Die Seitenketten können unverzweigt, verzweigt, zyklisch oder aromatisch sein. Das Fluorsilikon kann auch funktionelle Gruppen enthalten, wie Aminogruppen, die Additionsvernetzung ermöglichen. Wenn die Vernetzung vollständig ist, werden solche Gruppen Teil des Rückgrats des gesamten Fluorsilikons. Geeignete Fluorsilikone sind kommerziell erhältlich, wie z.B. CF1-3510 von NuSil oder Vinyl-terminierte Trifluorpropylmethylsiloxan-Polymere, erhältlich von Wacker unter dem Markenzeichen SLM 50330, oder Fluorsilikon von Momentive.
Es kann eine beliebige geeignete Menge Fluor eingesetzt werden, die die gewünschten Trenneigenschaften und/oder Oberflächenenergie-Eigenschaften bereitstellen. In einer Ausführungsform sind mindestens 25%, wie mindestens 35% oder mindestens 40% oder mindestens 75%, der Siloxaneinheiten des Fluorsilikons fluoriert. Der Prozentsatz der fluorierten Siloxaneinheiten kann durch Berücksichtigung bestimmt werden, dass jedes Siliciumatom zwei mögliche Seitenketten besitzt. Der Prozentsatz errechnet sich als die Anzahl der Seitenketten mit mindestens einem Fluoratom dividiert durch die Gesamtzahl der Seitenketten (d.h. der doppelten Anzahl der Siliciumatome). In einer Ausführungsform können die Fluorsilikone unter Verwendung eines Fluorsilikon-Reaktanten und eines Vernetzers gebildet werden. Der Fluorsilikon-Reaktant kann eine Mischung aus Alkyl- und Fluoralkylseitenketten umfassen. Der Fluorsilikon-Reaktant kann z.B. zu einem Teil Methyl-Seitenketten und zu einem Teil Trifluorpropyl-Seitenketten besitzen. Ein Beispiel für einen solchen Fluorsilikon-Reaktanten ist ein Vinyl-terminiertes Trifluorpropylmethylsiloxan-Polymer, wie die kommerziell erhältlichen Vinyl-terminierten Trifluorpropylmethylsiloxan-Polymere, erhältlich von Wacker unter dem Markenzeichen SLM, wie oben erwähnt. Ein Beispiel der SLM-Verbindung wird durch nachstehende Formel 2 dargestellt, wobei X für eine beliebige geeignete Anzahl von Siloxan-Repeat-Einheiten stehen kann. In einer Ausführungsform kann X im Bereich von ca. 20 bis ca. 40 liegen, wie von ca. 25 bis ca. 35 oder ca. 27.
Es kann eine Vielzahl von Vernetzermolekülen eingesetzt werden, umfassend substituierte oder unsubstituierte Verbindungen mit einem Polysiloxan-Rückgrat, umfassend ein oder mehrere Wasserstoffatome, die an die Siliciumatome der Polysiloxankette gebunden sind. Substituenten können Alkylgruppen und Fluoralkylgruppen umfassen, die an die Siliciumatome des Polysiloxan-Rückgrats gebunden sind. Ein Beispiel ist ein Polysiloxan, umfassend mindestens eine, wie zwei bis zehn, Fluoralkyl-substituierte Siloxan-Repeat-Einheit und mindestens eine, wie zwei bis zehn, interne Siloxan-Repeat-Einheit mit einer Si-H-Bindung, wie die Vernetzungsverbindung der nachstehenden Formel 3.
Der Fluorsilikon-Reaktant und der Vernetzer können gemischt und gehärtet werden. Das Härten kann durch eine beliebige geeignete Technik ausgeführt werden, wie mit Feuchtigkeit und/oder mit einem Katalysator. Ein Beispiel sind Additionsvernetzungstechniken unter Verwendung eines Platinkatalysators, wobei die Vinylgruppen des Fluorsilikon-Reaktanten kovalent an Si-H-Gruppen des Vernetzers binden. Als Katalysator können Salze und Komplexe von Platin dienen. Ein Beispiel für einen Komplex aus Platinkatalysator und zyklischem Siloxan ist nachstehend als Formel 4 gezeigt. Verschiedene weitere Platinkatalysator-Komplexe und -Salze sind Stand der Technik.
In der Fluorsilikon-Deckschicht können verschiedene Füllstoffe eingesetzt werden. In einer Ausführungsform wird ein Infrarot-absorbierender Füllstoff verwendet. Der Infrarot-absorbierende Füllstoff kann Energie des Infrarotanteils des Spektrums (mit einer Wellenlänge von ca. 750 nm bis ca. 1.000 nm) absorbieren. Dies führt zu wirksamer Verdampfung des bei Offsetdruckprozessen verwendeten Feuchtmittels. In Ausführungsformen kann der Infrarot-absorbierende Füllstoff einer oder mehrere aus Carbon Black, einem Metalloxid, wie Eisenoxid (FeO), Kohlenstoff-Nanofasern, Graphen, Graphit oder Carbonfasern sein. Der Füllstoff kann eine beliebige geeignete mittlere Partikelgröße aufweisen, wie von ca. 2 nm bis ca. 10 µm.
In einer Ausführungsform kann der Infrarot-absorbierende Füllstoff bis zu ca. 5 bis ca. 30 Gew.-% der Oberflächenschicht ausmachen, umfassend ca. 10 bis ca. 25 Gew.-%. In einer Ausführungsform kann das Fluorelastomer ca. 70 bis ca. 95 Gew.-% der Oberflächenschicht ausmachen, umfassend ca. 75 bis ca. 90 Gew.-%.
Wenn erwünscht, kann die Oberflächenschicht auch weitere Füllstoffe, wie Silica, umfassen. Silica kann helfen, die Zugfestigkeit der Oberflächenschicht und die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Silica kann auch zugegeben werden, um die Fließfähigkeit der Lösung zum Fluten zu verbessern, und es wurde ebenfalls gezeigt, dass es die Dispersion von Carbon Black unterstützt. In einer Ausführungsform werden 5 Gew.-% oder weniger des Silica eingesetzt, wie ca. 1% bis ca. 5% oder ca. 2% bis ca. 4 Gew.-%. In weiteren Ausführungsformen, wenn z.B. Silica zum Erhöhen der Zugfestigkeit oder der Verschleißfestigkeit verwendet wird, kann Silica in einer Menge von ca. 2 bis ca. 30 Gew.-% der Oberflächenschicht vorliegen, umfassend ca. 5 bis ca. 30 Gew.-%.
Die Fluorsilikon-Deckschicht kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen. Die Dicke der Beschichtungslösung kann z.B. ca. 100 nm bis ca. 5.000 µm betragen, wie ca. 500 nm bis ca. 500 µm oder ca. 30 µm bis ca. 100 µm. In einer Ausführungsform liegt die Dicke im Bereich von ca. 0,5 µm bis ca. 4 mm, abhängig von den Anforderungen des gesamten Drucksystems.
Drucker mit mehrschichtigem bildgebendem Drucktuch
Tintenstrahldrucker mit Übertragung wässriger Tinte
2 zeigt einen Drucker 200, umfassend das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Drucker 200 kann ein indirekter Tintenstrahldrucker für wässrige Tinte sein, der ein Tintenbild auf einer Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 bildet. Beispiele für Tintenstrahldrucker für wässrige Tinte sind ausführlicher beschrieben in US-Patentanmeldung 14/032,945, angemeldet am 20. September 2013, und in US-Patentanmeldung 14/105,498, angemeldet am 13 Dezember 2013.
Der Drucker 200 umfasst einen Rahmen 211, der Betriebsuntersysteme und Komponenten trägt, die nachstehend beschrieben werden. Der Drucker 200 umfasst ein Bildübertragungselement, das als eine rotierende Bildgebungswalze 212 und ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch 100 umfassend dargestellt ist. Es kann ein beliebiges der hier beschriebenen mehrschichtigen bildgebenden Drucktücher eingesetzt werden. In einer Ausführungsform liegt das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 in Form eines Drucktuchs vor, das gesondert gefertigt und dann um den Umfang der Walze 212 montiert wird.
Das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 wird in eine Richtung 216 bewegt, wenn die Walze 212 rotiert. Die Übertragungswalze 219 kann in die Richtung 217 rotieren gegen die Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 druckbeaufschlagt werden, um einen Übertragungsspalt 218 zu bilden, in dem auf der Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 gebildete Bilder auf ein Druckmedium 249 übertragen werden. In einigen Ausführungsformen erwärmt ein Heizelement (nicht gezeigt) in der Walze 212 oder an einem anderen Ort des Druckers das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 auf eine Temperatur im Bereich von z.B. ca. 50 °C bis ca. 120 °C. Die erhöhte Temperatur fördert das partielle Trocknen des flüssigen Trägers, der verwendet wird, um die hydrophile Opferbeschichtungszusammensetzung und das Wasser in den wässrigen Tintentropfen aufzutragen, die auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch aufgetragen sind.
Eine Reinigungseinheit, wie eine Klinge 295, kann auf der Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 zurückgebliebene Tintenrückstände entfernen, wenn die Tintenbilder auf das Druckmedium 249 übertragen wurden. Eine Oberflächenwartungseinheit 292 kann einen Beschichtungsauftrag, wie eine Geberwalze (nicht gezeigt) umfassen, die teilweise in einem Vorrat (nicht gezeigt) eingetaucht ist, der die hydrophile Opferbeschichtungszusammensetzung in einem flüssigen Träger enthält. Die Geberwalze kann die flüssige Opferbeschichtungszusammensetzung aus dem Vorrat ziehen und eine Schicht der Opferbeschichtungszusammensetzung auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 auftragen. Nach einem Trocknungsprozess, der z.B. durch einen Trockner 296 ausgeführt werden kann, kann die getrocknete Opferbeschichtung im Wesentlichen eine Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 bedecken, bevor der Drucker 200 während des Druckprozesses Tintentropfen ausstößt.
Der Drucker 200 kann auch einen Vorrat für wässrige Tinte sowie ein Versorgungsuntersystem 220 umfassen, der mindestens eine Quelle 222 einer Farbe einer wässrigen Tinte besitzt. In einer Ausführungsform ist der Drucker 200 eine mehrfarbige Bilder herstellende Maschine, wobei das Tintenauftragesystem 220 z.B. vier (4) Quellen 222, 224, 226 und 228 umfasst, die vier (4) verschiedene Farben CYMK (Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) der wässrigen Tinten darstellen.
Ein Druckkopfsystem 230 kann eine Druckkopfaufnahme umfassen, die eine Mehrzahl von Druckkopfmodulen, auch bekannt als Druckbox-Einheiten, 234A–234D aufnimmt. Jedes Druckkopfmodul 234A–234D erstreckt sich im Wesentlichen über eine Breite des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 und stößt Tintentropfen auf das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 aus. Ein Druckkopfmodul 234A–234D kann einen einzigen Druckkopf oder eine Mehrzahl von Druckköpfen umfassen, die gestaffelt angeordnet sind. Die Druckkopfmodule 234A–234D können mit Elektronik, Tintenvorräten und Tintenleitungen verknüpft sein, um den einen oder die mehreren Druckköpfe mit Tinte zu versorgen, wie dies der Fachmann versteht.
Wenn das gedruckte Bild auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 die Druckzone verlassen hat, wird das Bild unter einem Bildtrockner 204 durchgeführt. Der Bildtrockner 204 kann ein Heizelement 205 umfassen, wie einen Infrarot-Heizstrahler, einen Nahinfrarot-Heizstrahler und/oder ein Heißluft-Konvektionsheizgebläse. Der Bildtrockner 204 kann auch einen Trockner 206, der als eine Warmluftquelle dargestellt ist, sowie Luftrückführungen 207A und 207B umfassen. Das Heizelement kann das gedruckte Bild auf der Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 z.B. mit Infrarot-Wärme beaufschlagen, um Wasser und/oder Lösungsmittel in der Tinte zu verdampfen. Die Warmluftquelle 206 kann erwärmte Luft über die Tinte leiten, um die Verdampfung des Wassers und/oder Lösungsmittels aus der Tinte zu unterstützen. In einer Ausführungsform kann der Trockner 206 eine Warmluftquelle mit dem gleichen Design wie der Trockner 296 sein. Während der Trockner 296 längs der Prozessrichtung angeordnet sein kann, um die hydrophile Opferbeschichtung zu trocknen, kann der Trockner 206 auch längs der Prozessrichtung hinter den Druckkopfmodulen 234A–234D angeordnet sein, um mindestens teilweise die wässrige Tinte auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 zu trocknen. Die Luft kann dann gesammelt und über Luftrückführungen 207A und 207B abgeführt werden, um Störungen anderer Komponenten im Druckbereich durch den Luftstrom zu verringern.
Der Drucker 200 kann weiterhin einen Druckmedienvorrat und ein Handlingsystem 240 umfassen, das z.B. einen oder mehrere Stapel Papier-Druckmedium verschiedener Größe sowie verschiedene weitere Komponenten aufnimmt, die zum Handling und Übertragen des Druckmediums geeignet sind. Obwohl beispielhafte Handling- und Übertragungskomponenten unter 242, 244, 246, 250 und 264 dargestellt sind, kann ein beliebiges geeignetes Vorrats- und Handling-System eingesetzt werden, wie der Fachmann versteht. Betrieb und Steuerung der verschiedenen Untereinheiten, Komponenten und Funktionen des Druckers 200 können mit Unterstützung des Controllers 280 ausgeführt werden. In einer Ausführungsform kann der Controller 280 der Merhfunktionshauptprozessor für Betrieb und Steuerung aller weiteren Maschinenuntersysteme und -funktionen sein.
Wenn ein Bild oder mehrere Bilder auf dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 und der Opferbeschichtung gebildet wurden, können Komponenten in dem Drucker 200 arbeiten, um einen Prozess zur Übertragung und Fixierung des Bildes oder der Bilder von dem mehrschichtigen bildgebenden Drucktuch 100 auf Medien auszuführen. Z.B. kann durch die Übertragungswalze 219 die Rückseite des erwärmten Druckmediums 249 mit Wärme und/oder Druck beaufschlagt werden, um die Übertragung (Übertragung und Fixierung) des Bildes von dem Bildübertragungselement auf das Druckmedium 249 zu erleichtern. In einer Ausführungsform wird auch die Opferbeschichtung als Teil des Übertragungsprozesses von dem Bildübertragungselement auf das Druckmedium 249 übertragen.
Wenn das Bildübertragungselement durch den Übertragungsspalt 218 bewegt wurde, wird die bildaufnehmende Oberfläche durch eine Reinigungseinheit geführt, die jegliche Rückstände der Opferbeschichtung und geringe Mengen Tintenrückstände von der bildaufnehmenden Oberfläche des mehrschichtigen bildgebenden Drucktuchs 100 zu entfernen kann.
Drucker für digitale (variable) Offsetdruckprozesse
3 stellt einen Drucker 410 für variable Lithographie dar, in der ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Der Drucker 410 umfasst ein Bildübertragungselement, das als eine rotierende Walze 412 und ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch 100 umfassend dargestellt ist. In einer Ausführungsform umfasst das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 ein nahtloses Band 110 (gezeigt in 1); eine Silikonschicht 120, die auf dem Band angeordnet ist, und eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht 140, die auf der Silikonschicht angeordnet ist. In dem Drucker 410 ist die Fluorelastomer-Deckschicht 140 eine wiederverwendbare bildgebende Oberflächenschicht. In einer Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht 140 ein Fluorsilikon. Die Oberflächenschicht ist die äußerste Schicht des Bildgebungselements, d.h. die Schicht des Bildgebungselements, die am weitesten von dem Bandsubstrat entfernt angeordnet ist.
Es kann ein beliebiges hier beschriebenes mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch 100 eingesetzt werden. In einer Ausführungsform liegt das mehrschichtige bildgebende Drucktuch 100 in Form eines Drucktuchs vor, das gesondert gefertigt und dann um den Umfang der Walze 412 montiert wird.
In der dargestellten Ausführungsform rotiert das Bildgebungselement gegen den Uhrzeigersinn und startet mit einer sauberen Oberfläche. An einem ersten Ort ist ein Benetzungsfluid-Untersystem 430 angeordnet, das die Oberfläche gleichförmig mit Benetzungsfluid 432 benetzt, um eine Schicht mit einer gleichförmigen und kontrollierten Dicke zu bilden. Idealerweise besitzt die Benetzungsfluid-Schicht eine Dicke von ca. 0,15 µm bis ca. 1,0 µm, ist gleichförmig und besitzt keine Nadellöcher. Wie nachstehend weiter erklärt, unterstützt die Zusammensetzung des Benetzungsfluids die Nivellierung und Gleichförmigkeit der Schichtdicke. Ein Sensor 434, wie ein kontaktloser In-situ-Laser-Gloss-Sensor oder LaserKontrastsensor, wird verwendet, um die Gleichförmigkeit der Schicht zu bestätigen. Ein solcher Sensor kann verwendet werden, um das Benetzungsfluid-Untersystem 430 zu automatisieren.
Bei dem optischen Musterungsuntersystem 436 wird die Benetzungsfluidschicht einer Energiequelle (z.B. einem Laser) ausgesetzt, die Teile der Schicht selektiv mit Energie beaufschlagt, um das Benetzungsfluid bildweise zu verdampfen und ein latentes "Negativ" des Tintenbildes zu erzeugen, das auf das aufnehmende Substrat gedruckt werden soll. Es werden Bildbereiche erzeugt, wo Tinte erwünscht ist, und Nicht-Bildbereiche werden erzeugt, wo das Benetzungsfluid verbleibt. Es wird hier auch ein optionales Luftrakel 444 gezeigt, um den Luftstrom über der Oberflächenschicht 420 zu kontrollieren, um eine saubere, trockene Luftversorgung und eine kontrollierte Lufttemperatur aufrecht zu erhalten, sowie zur Reduktion der Staubkontamination vor der Tintenbehandlung. Als Nächstes wird unter Verwendung des Tintenauftragssystems 446 eine Tintenzusammensetzung auf das Bildgebungselement aufgetragen. Das Tintenauftragssystem 446 kann aus einem "schlüssellosen" System unter Verwendung einer Anilox-Walze bestehen, um eine Offset-Tintenzusammensetzung auf eine oder mehrere Bildungswalzen 446A, 446B abzumessen. Die Tintenzusammensetzung wird auf Bildbereich aufgetragen, um ein Tintenbild zu bilden.
Ein Rheologie-Steuerungsuntersystem 450 härtet oder festigt teilweise das Tintenbild. Diese Härtungsquelle kann z.B. eine Ultraviolett-Licht-emittierende Diode (UV-LED) 452 sein, die ggf. unter Verwendung von Optik 454 fokussierbar ist. Eine weitere Art, Kohäsion und Viskosität zu erhöhen, setzt Kühlen der Tintenzusammensetzung ein. Dies kann z.B. durch Verblasen kühler Luft über die wiederverwendbare bildgebende Oberfläche von Düse 458 erfolgen, nachdem die Tintenzusammensetzung aufgetragen aber bevor die Tintenzusammensetzung auf das Endsubstrat übertragen wurde. Alternativ kann ein Heizelement 459 in der Nähe des Tintenauftragsuntersystems 446 verwendet werden, um eine erste Temperatur aufrecht zu erhalten, und ein Kühlelement 457 kann verwendet werden, um eine kühlere zweite Temperatur in der Nähe des Spalts 416 aufrecht zu erhalten.
Das Tintenbild wird dann an dem Übertragungsuntersystem 470 auf das Ziel- oder aufnehmende Substrat 414 übertragen. Dies wird dadurch erzielt, dass ein Aufnahmemedium oder aufnehmendes Substrat 414, wie Papier, durch Spalt 416 zwischen der Andruckwalze 418 und dem Bildgebungselement 412 geführt wird. Schließlich sollte das Bildgebungselement von jeglichen Tintenrückständen und jeglichem Benetzungsfluid gereinigt werden. Die meisten Rückstände können leicht und schnell unter Verwendung der Luftrakel 477 mit einem ausreichenden Luftstrom entfernt werden. Die Entfernung von Tintenrückständen kann bei dem Reinigungsuntersystem 472 erzielt werden.
Wie hier verwendet, sofern nicht anders angegeben, umfasst das Wort "Drucker" einen beliebigen Apparat, der eine Druckausgabefunktion für einen beliebigen Zweck ausführt, wie ein Digitalkopierer, eine Buchmachermaschine, ein Faxgerät, ein Multifunktionsgerät, ein elektrostatografisches Gerät etc.
Im Folgenden werden bestimmte Beispiele ausführlich beschrieben. Diese Beispiele verstehen sich als veranschaulichend und nicht auf Materialien, Bedingungen oder Prozessparameter beschränkend, die in diesen Ausführungsformen ausgeführt werden. Alle Teile verstehen sich als Prozentsätze bezogen auf Festgewicht, sofern nicht anders vermerkt.
Beispiele
Beispiel 1. Mehrschichtiges Drucktuch für einen Tintenstrahldruck-Übertragungsprozess mit wässriger Tinte
Es wird ein 20 bis 100 µm dicker nahtloser Polyimid(PI)-Film auf einem Drehstift angebracht. Unter Verwendung eines Pinsels wird eine dünne Schicht Wacker G970-Primer(Vinyl-terminiertes Alkoxysilan) auf die Oberfläche des PI-Films aufgetragen. Es sind keine Vorbehandlung des PI-Films und kein Wischen von Primerüberschuss erforderlich. Der Primer wird für 1 bis 2 h bei Raumtemperatur und 40 bis 60% Feuchte aufgetragen.
Eine Pt-gehärtete Silloxan-RT622-Formulierung wird durch Kombination des Folgenden präpariert: 9 Massenteile RT622 zu einem Teil eines Silanvernetzers von Wacker Chemie AG, München, Deutschland (vorgemischt mit Pt-Katalysator und Eisenoxidpartikeln), und 2 Teilen MIBK. Die Endviskosität beträgt ca. 5.000 cPs. Die Formulierung von RT622 wird auf die Oberfläche des mit dem Primer funktionalisierten nahtlosen PI aufgetragen. Die Dicke des RT622-Silikons beträgt ca. 0,5 mm bis ca. 2 mm.
Die RT622-Oberfläche kann entweder aufgerauht, mit einem Primer behandelt sein oder eine Inline-Corona-Behandlung besitzen, die hilft, die Haftung des FKM-Deckschicht auf der darunter liegenden RT622-Silikon-Oberfläche zu verbessern. Die Formulierung der Deckschicht umfasst das Mischen von G621, Aminosilan (AO700)-Härtungsmittel und Carbon Black (N990) in MIBK. Die Dicke der Deckschicht beträgt ca. 30 µm bis ca. 100 µm.
Beispiel 2. Mehrschichtiges Drucktuch für variable Lithographie-Druckprozesse
Auf einem Drehstift wird ein 20 bis 80 µm dicker, nahtloser Polyimid(PI)-Film aufgetragen. Eine dünne Schicht eines Wacker G790-Primers (Vinyl-terminiertes Alkoxysilan) wird auf die Oberfläche des PI-Films unter Verwendung eines Pinsels aufgetragen. Es sind keine Vorbehandlung des PI-Films und kein Wischen von Primerüberschuss erforderlich. Der Primer wird für 1 bis 2 h bei Raumtemperatur und ca. 40 bis 60% Feuchte aufgetragen.
Eine Pt-gehärtete Siloxan-RT622-Formulierung wird durch Kombination von 9 Massenteilen RT622 mit 1 Teil Vernetzer (vorgemischt mit Pt-Katalysator und Eisenoxidpartikeln) und 4,5 Teilen MIBK präpariert. Die Endviskosität beträgt ca. 15.000 bis 20.000 cPs. Die Formulierung von RT622 wird auf die Oberfläche des mit Primer funktionalisierten nahtlosen PI geflutet.
Die RT622-Oberfläche kann entweder mit einem Primer behandelt werden oder eine Inline-Corona-Behandlung besitzen, die hilft, die Haftung eines Fluorsilikon-Deckschicht auf der darunter liegenden RT622-Silikonoberfläche zu verbessern. Die Deckschicht-Fluorsilikon-Formulierung wird unter Kombination des Folgenden präpariert: 5 Massenteile SLM-Fluorsilikon von Wacker (welche ein Vinyl-terminiertes Trifluorpropylmethylsiloxan-Polymer ist, wobei n = 27); 1 Teil Vernetzer XL-150 von Nusil; 12,5 Teile Trifluortoluol(TFT)-Lösungsmittel; 20% Carbon Black (Emperor 1600 von Cabot); 1,15% Fumed Silica; 4,2 ml Pt-Katalysator (14,3% in TFT) pro 100 g FS.
Insbesondere wird das Vinyl-terminierte Trifluorpropylmethylsiloxan-Polymer mit Carbon Black, Silica und Trifluortoluol(TFT)-Lösungsmittel in einem Farbmischer für 3 Stunden mit Edelstahl-Kugeln gemischt. Das Mischen in einem Farbmischer hilft, das Carbon Black fein in dem Fluorsilikon zu dispergieren. Nach dem Mischen wird Pt-Katalysator zugegeben und gut vermischt. Dann wird der Vernetzer (XL-150) von Nusil zugegeben und gut vermischt. Die Viskosität der Formulierung wird durch Zugabe von TFT auf ca. 250 cP eingestellt. Die Formulierung wird unter Vakuum entgast, um Luftblasen vor dem Fluten zu entfernen. Nach dem Fluten wird das geflutete Drucktuch für 4 h bei 160 °C nachgehärtet. Alle Materialien sind kommerziell erhältlich. Die Zusammensetzung einer beispielhaften Formulierung ist wie folgt:
SLM (n = 27) – 100 g
Carbon Black (20 Gew.-%) – 30,4 g
Silica (1,15 Gew.-%) – 1,75 g
TFT – 250 g
Pt-Katalysator (14,3 Gew.-% in TFT) – 4200 µl
Teil B (XL150-Vernetzer) – 20 g
Viskosität: eingestellt auf einen Bereich von ca. 250 cP bis ca. 280 cP Unabhängig davon, dass die numerischen Bereiche und Parametereinstellungen, die den breiten Umfang der Offenbarung ausführen, Näherungen darstellen, sind die in den bestimmten Beispielen ausgeführten numerischen Werte so präzise wie möglich. Jeder numerische Wert enthält jedoch inhärent bestimmte Fehler, die zwangsläufig aus der Standardabweichung resultiert, die sich in den entsprechenden Testmessungen findet. Weiterhin verstehen sich jegliche hier offenbarten Bereiche als jegliche darin summierten Unterbereiche enthaltend.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM C1418 [0027]
ISO 1629-Bezeichnung FKM [0027]

Claims

Mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch, umfassend: ein nahtloses Band; eine Silikonschicht, die auf dem Band angeordnet ist, wobei die Silikonschicht einen Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Füllstoff umfasst; und eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht, die auf der Silikonschicht angeordnet ist.
Drucktuch nach Anspruch 1, wobei das Band Polyimid umfasst.
Drucktuch Anspruch 1, wobei die Fluorelastomer-Schicht ein Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropftes Polymer und Infrarot-absorbierende Füllmaterialien umfasst.
Drucktuch nach Anspruch 1, wobei die Fluorelastomer-Gruppe des Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropften Polymers zwei oder mehr Monomereinheiten enthält, die ausschließlich aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Hexafluorpropylen (HFP), Tetrafluorethylen (TFE), Vinylidenfluorid (VDF), Perfluormethylvinylether (PMVE) und Ethylen (ET) besteht.
Indirekter Druckapparat, umfassend: ein Bildübertragungselement, umfassend ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch, wobei das mehrschichtige bildgebende Drucktuch Folgendes umfasst: ein nahtloses Band; eine Silikonschicht, die auf dem Band angeordnet ist, wobei die Silikonschicht einen Silikonkautschuk und ein Metalloxid-Füllstoff umfasst; und eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht, die auf der Silikonschicht angeordnet ist; einen Beschichtungsmechanismus zum Bilden einer Opferbeschichtung auf dem Bildübertragungselement; eine Trocknungsstation zum Trocknen der Opferbeschichtung; mindestens eine Tintenstrahldüse, die in der Nähe des Bildübertragungselements angeordnet und dazu konfiguriert ist, Tintentröpfchen auf die Opferbeschichtung auszustoßen, die auf dem Bildübertragungselement gebildet ist; eine Tintenverarbeitungsstation, die eine Strahlenquelle zum mindestens teilweisen Trocknen der Tinte auf der Opferbeschichtung umfasst, die auf dem Bildübertragungselement gebildet ist; und einen Substratübertragungsmechanismus zum Bewegen eines Substrats in Kontakt mit dem Bildübertragungselement.
Druckapparat nach Anspruch 5, wobei der Silikonkautschuk in der Silikonschicht in einer Menge im Bereich von ca. 80 bis ca. 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Silikonschicht vorliegt.
Druckapparat nach Anspruch 5, wobei die Fluorelastomer-Schicht ein Fluorelastomer-Aminosilan-gepfropftes Polymer und Infrarot-absorbierende Füllmaterialien umfasst.
Druckapparat, umfassend: ein Bildübertragungselement, umfassend ein mehrschichtiges bildgebendes Drucktuch, wobei das mehrschichtige bildgebende Drucktuch Folgendes umfasst: ein nahtloses Band; eine Silikonschicht, die auf dem Band angeordnet ist, wobei die Silikonschicht Silikonkautschuk und einen Metalloxid-Fülllstoff umfasst; und eine Fluorelastomer-Oberflächenschicht, die auf der Silikonschicht angeordnet ist; einen Beschichtungsmechanismus zum Auftragen eines Benetzungsfluids auf dem Bildübertragungselement; ein optisches Musterungsuntersystem, das konfiguriert ist, selektiv Energie an Teile der Schicht zu beaufschlagen, um bildweise das Benetzungsfluid zu verdampfen und ein latentes Negativ des Tintenbildes zu erzeugen, das auf das aufnehmende Substrat gedruckt werden soll; ein Tintenauftragsuntersystem zum Auftragen der Tintenzusammensetzung auf Bildbereiche, um ein Tintenbild zu bilden; ein Rheologie-Steuerungsuntersystem zum teilweisen Härten des Tintenbildes; und einen Substratübertragungsmechanismus zum Bewegen eines Substrats in Kontakt mit dem Tintenbild.
Druckapparat nach Anspruch 8, wobei die Silikonschicht ein Platin-gehärtetes Siloxan umfasst.
Druckapparat nach Anspruch 8, wobei die Fluoreleastomerschicht Fluorsilikon umfasst.