DE102016201033A1

DE102016201033A1 - Opferbeschichtungszusammensetzungen umfassend Polyvinylalkohol und Wachsstärke

Info

Publication number: DE102016201033A1
Application number: DE102016201033.6A
Authority: DE
Inventors: Guiqin Song; Chu-heng Liu; Marcel P. Breton
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2016-08-18
Also published as: US20160237296A1; US9458341B2; JP6596344B2; US20160340537A1; JP2016155369A; US9752042B2

Abstract

Hierin offenbart sind Opferbeschichtungszusammensetzungen, die mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser umfassen, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens zwei zu eins beträgt. In bestimmten Ausführungsformen weist der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % wie mindestens etwa 98 % oder mindestens etwa 99,3 % auf. In bestimmten Ausführungsformen liegt die Viskosität des mindestens einen Polyvinylalkohols in einer entionisierten Wasserlösung bei 20 °C im Bereich von etwa 30 Centipoise bis etwa 80 Centipoise, wobei die Lösung 4 Gew.-% Polyvinylalkohol in Bezug auf das Gesamtgewicht von Polyvinylalkohol und entionisiertem Wasser in der Lösung enthält. Ebenfalls offenbart hierin sind Verfahren zur Herstellung einer Opferbeschichtungszusammensetzung.

Description

Beim indirekten Drucken mit wässriger Druckfarbe wird eine wässrige Druckfarbe auf eine Bildgebungszwischenoberfläche gespritzt, die in Form eines Tuchs vorliegen kann. Die Druckfarbe kann vor dem Transfixieren des Bildes auf einem Mediensubstrat wie einem Papierbogen auf dem Tuch getrocknet oder teilweise getrocknet werden. Um eine hervorragende Druckqualität sicherzustellen, ist es wünschenswert, dass sich die Druckfarbentropfen, die auf das Tuch gespritzt werden, verteilen und vor dem Trocknen gut zusammenlaufen. Anderenfalls können die Druckfarbenbilder körnig erscheinen und/oder Löschungen aufweisen. Eine mangelnde Verteilung kann auch dazu führen, dass ein Versagen von Tintenstrahlen in den Druckköpfen viel deutlicher wird, wobei breitere Streifen in dem Druckfarbenbild erzeugt werden. Die Verteilung von wässriger Druckfarbe kann durch Materialien ermöglicht werden, die eine hohe Oberflächenenergie aufweisen, weshalb es wünschenswert sein kann, ein Tuch mit einer hohen Oberflächenenergie zu verwenden, um die Druckfarbenverteilung zu verbessern.
Zur Ermöglichung der Übertragung des Druckfarbenbildes von dem Tuch auf das Mediensubstrat, nachdem die Druckfarbe auf der Bildgebungszwischenoberfläche getrocknet oder teilweise getrocknet wurde, wird ein Tuch bevorzugt, das eine Oberfläche mit einer relativ geringen Oberflächenenergie aufweist. Anstatt die gewünschte Druckfarbenverteilung bereitzustellen, fördern Materialien mit niedriger Oberflächenenergie eine Tropfenbildung („beading“) einzelner Druckfarbentropfen auf der Bildaufnahmeoberfläche.
Daher sollte ein optimales Tuch für einen indirekten Bildübertragungsprozess alle Herausforderungen hinsichtlich der Qualität des nassen Bildes, einschließlich der gewünschten Verteilung und Koaleszenz der nassen Druckfarbe, sowie der Bildübertragung der getrockneten oder teilweise getrockneten Druckfarbe in Angriff nehmen. Bezüglich der ersten Herausforderung – Qualität des nassen Bildes – wird ein Tuch mit hoher Oberflächenenergie bevorzugt, das bewirkt, dass sich die wässrige Druckfarbe verteilt und die Oberfläche benetzt. Bezüglich der zweiten Herausforderung – Bildübertragung – wird ein Tuch mit niedriger Oberflächenenergie bevorzugt, sodass die Druckfarbe nach dem Trocknen eine minimale Anziehungskraft an die Tuchoberfläche aufweist und auf das Mediensubstrat übertragen werden kann. Diese beiden widersprüchlichen Anforderungen können den gesamten Prozess des Benetzens, der Abgabe und der Übertragung in indirekten Druckprozessen überaus problematisch machen.
Neben dem indirekten Tintenstrahldruck ist die Offset-Lithographie heutzutage ein gängiges Druckverfahren und wird für die hierin offenbarten Prozesse und Zusammensetzungen in Betracht gezogen, wenngleich es ähnliche Herausforderungen hat. In einem typischen lithographischen Prozess wird eine Druckplatte, die eine flache Platte, die Oberfläche eines Zylinders oder eines Bandes usw. sein kann, derart gebildet, dass sie „Bildbereiche“, die aus hydrophobem und oleophilem Material gebildet sind, und „Nicht-Bildbereiche“ aufweist, die aus einem hydrophilen Material gebildet sind. Die Bildbereiche sind Bereiche, die den Bereichen auf dem endgültigen Druck (d. h. dem Zielsubstrat) entsprechen, die von einem Druck- oder Markierungsmaterial wie Druckfarbe ausgefüllt sind, wohingegen die Nicht-Bild-Bereiche diejenigen Bereiche sind, die den Bereichen auf dem endgültigen Druck entsprechen, die nicht von dem Markierungsmaterial ausgefüllt sind. Die hydrophilen Bereiche nehmen ein Fluid auf Wasserbasis auf, das allgemein als ein Feuchtmittel bezeichnet wird (das zum Beispiel Wasser und eine geringe Menge Alkohol sowie andere Zusatzstoffe und/oder Tenside zur Verringerung der Oberflächenspannung umfasst) und werden davon ohne Weiteres benetzt. Die hydrophoben Bereiche weisen Feuchtmittel ab und nehmen Druckfarbe auf, wohingegen das Feuchtmittel, das über den hydrophilen Bereichen gebildet ist, eine Fluid-„Ablöseschicht“ zum Abweisen von Druckfarbe bildet. Die hydrophilen Bereiche der Druckplatte entsprechen also den unbedruckten Bereichen oder „Nicht-Bild-Bereichen“ des endgültigen Drucks.
Die Druckfarbe kann direkt auf ein Substrat wie Papier übertragen werden oder kann auf eine Zwischenoberfläche wie einen Offset-(oder Tuch-)Zylinder in einem Offset-Drucksystem aufgetragen werden. Der Offset-Zylinder kann mit einer anpassbaren Beschichtung oder Hülse mit einer Oberfläche abgedeckt sein, die sich an die Textur des Substrats anpassen kann, die eine Oberflächenrautiefe aufweisen kann, die etwas größer ist als die Oberflächenrautiefe der Bildgebungsplatte. Ferner trägt die Oberflächenrauheit des Offset-Tuchzylinders zur Bereitstellung einer gleichmäßigeren Druckmaterialschicht, die frei von Defekten wie Wolkigkeit ist, für das Substrat bei. Ein ausreichender Druck wird angewendet, um das Bild von dem Offset-Zylinder auf das Substrat zu übertragen. Das Zusammendrücken des Substrats zwischen dem Offset-Zylinder und einem Druckzylinder kann diesen Druck bereitstellen.
Die oben beschriebenen Tintenstrahl- und lithographischen Drucktechniken können bestimmte Nachteile haben. Zum Beispiel ist ein Nachteil, der bei dem Versuch der Modifizierung herkömmlicher lithographischer Systeme für den variablen Druck auftritt, eine relativ niedrige Übertragungseffizienz der Druckfarben von der Bildgebungsplatte oder dem -band. Zum Beispiel wird in manchen Fällen etwa die Hälfte der Druckfarbe, die auf die „wiederbebilderbare“ Oberfläche aufgebracht wird, tatsächlich auf das Bildaufnahmemediensubstrat übertragen, sodass die andere Hälfte der Druckfarbe von der Oberfläche der Platte oder des Bandes gereinigt und entfernt werden muss. Diese relativ geringe Effizienz stellt insofern ein Reinigungsproblem dar, als ein erheblicher Reinigungsaufwand erforderlich ist, um die Oberfläche der Platte oder des Bandes vollständig von Druckfarbe zu befreien, um so die Bildung von Geisterbildern („Ghosting“) von einem Bild auf ein anderes beim variablen Datendruck mittels einer Modifikation herkömmlicher lithographischer Techniken zu vermeiden.
Ferner werden die effektiven Kosten der Druckfarbe erhöht, sofern die Druckfarbe nicht ohne Kontamination recycelt werden kann. Herkömmlicherweise ist es jedoch sehr schwierig, die hochviskose Druckfarbe zu recyceln, sodass die effektiven Kosten des Druckens erhöht werden und die Kosten im Zusammenhang mit der Druckfarbenentsorgung steigen. Die vorgeschlagenen Systeme erfüllen die Erwartungen bei der Bereitstellung ausreichend hoher Übertragungsverhältnisse zur Verringerung von Druckfarbenabfall und den damit in Zusammenhang stehenden Kosten nicht. Daher muss ein Mittelweg im Hinblick auf die Zusammensetzung der Druckfarbe gefunden werden, um eine optimale Verteilung auf einer Platten- oder Bandoberfläche bereitzustellen, einschließlich einer angemessenen Trennung zwischen Druck- und Nicht-Druckbereichen und einer erhöhten Fähigkeit zur Übertragung auf ein Substrat.
Verschiedene Ansätze wurden untersucht, um potenzielle Lösungen für die oben erwähnten Herausforderungen bereitzustellen. Diese Ansätze schließen zum Beispiel die Tuchmaterialauswahl, das Druckfarbendesign und Hilfsfluidverfahren ein. Im Hinblick auf die Tuchmaterialauswahl schließen Materialien, die bekanntermaßen optimale Abgabeeigenschaften bereitstellen, die Klassen von Silikon, Fluorsilikon, ein Fluorpolymer wie Teflon^®, Viton^® und bestimmte Mischmaterialien ein. Diese Materialien können zwar eine relativ niedrige Oberflächenenergie aufweisen, jedoch eine schlechte Benetzung bereitstellen. Als Alternative wurden Polyurethan und Polyimid verwendet, um die Benetzung zu verbessern, jedoch auf Kosten der Druckfarbenabgabeeigenschaften. Eine Verbesserung von Druckfarbenzusammensetzungen, um diese Herausforderungen in Angriff zu nehmen, hat sich als sehr schwierig erwiesen, da das Hauptleistungsmerkmal der Druckfarbe die Leistung in dem Druckkopf ist. Falls zum Beispiel die Druckfarbenoberflächenspannung zu hoch ist, kann der Strahlausstoß ungeeignet sein. Falls jedoch die Druckfarbenoberflächenspannung zu gering ist, läuft sie aus der Stirnplatte des Druckkopfes aus.
Eine Lösung, die vorgeschlagen wurde, besteht in der Aufbringung einer benetzungsverbessernden Opferbeschichtung wie einer Opferbeschichtungszusammensetzung auf das Tuch. Die Opferbeschichtungszusammensetzung kann auf das Übertragungszwischenelement (Tuch) aufgebracht werden, wo sie trocknet, um einen getrockneten oder halbgetrockneten Film zu bilden. Die Beschichtung kann eine höhere Oberflächenenergie aufweisen oder hydrophiler sein als das Basis-Übertragungszwischenelement. Druckfarbentropfen können in einem bildartigen Muster auf die Opferbeschichtungszusammensetzung ausgestoßen werden und danach kann die Druckfarbe mindestens teilweise getrocknet werden, um ein Druckfarbenmuster auf dem Tuch zu bilden. Schließlich können das Druckfarbenmuster und die Opferbeschichtungszusammensetzung von dem Tuch auf ein Substrat wie Papier übertragen werden.
Polyvinylalkohol und Stärken werden als Filmbildner verwendet, die in Klebstoffformulierungen besonders nützlich sind. Sie können auch in Opferbeschichtungszusammensetzungen verwendet werden, falls bei der Auswahl der am meisten geeigneten Polyvinylalkohole und/oder Stärken entsprechende Bedingungen erfüllt sind, wobei das Ziel die Minimierung oder Beseitigung von negativen Auswirkungen auf den Druckprozess ist, der mit ihrer Verwendung in Zusammenhang steht. Zum Beispiel können die Opferbeschichtungszusammensetzungen, die Polyvinylalkohole und/oder Stärken umfassen, beim Beschichten auf ein Tuch eine unerwünscht hohe Abgabekraft aufweisen. Diese hohe Abgabekraft kann zu Papierstaus und/oder Abziehen der Druckfarbe während des Druckprozesses führen, da die auf Polyvinylalkohol und/oder Stärke basierende Opferbeschichtungszusammensetzung an dem Tuch haften kann. Allerdings kann die Abgabekraft durch die Auswahl von Stärken und Polyvinylalkoholen, die sehr spezifische Eigenschaften wie Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung und/oder Hydrolysegrad aufweisen, für die Formulierung von Opferbeschichtungszusammensetzungen verringert werden.
Die Verwendung nur von Stärke in einer Opferbeschichtungszusammensetzung kann verschiedene Nachteile haben. Erstens kann die physikalische Robustheit des Stärkefilms mangelhaft sein. Daher besteht ein potenzielles Kontaminationsproblem nach dem Übertragen des Stärkefilms auf die Drucke. Zweitens kann die Haltbarkeit der Stärke kurz sein. Die Stärkelösung zersetzt sich schnell und kann sich bereits nach wenigen Tagen zersetzen. Selbst unter Verwendung von Biozid kann die Lebenszeit der Stärkelösung nur wenige Wochen betragen. Infolgedessen können Opferbeschichtungslösungen, die nur auf Stärke basieren, eine begrenzte Anwendbarkeit und eine kurze Haltbarkeit aufweisen, was zu einer mangelhaften Verdruckbarkeit und/oder höheren laufenden Kosten führt. Es ist daher wünschenswert, neue Polymere oder Harze und Mischungen davon, die benutzt werden können, um Opferbeschichtungszusammensetzungen für indirekte Druckprozesse zu formulieren, zu entwickeln und zu identifizieren.
Zur Implementierung einer auf Polyvinylalkohol oder Stärke basierenden Opferbeschichtungszusammensetzung, die nicht unerwünschterweise an dem Tuch haftet, kann es wünschenswert sein, die hohe Abgabekraft, die in solchen Opferbeschichtungszusammensetzungen zu beobachten ist, zu senken und gleichzeitig ihre vorteilhaften Eigenschaften wie eine gute Druckfarbenbenetzung und -verteilung beizubehalten.
Hierin offenbart sind Opferbeschichtungszusammensetzungen, die mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsstärke wie eine Wachsmaisstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser umfassen, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens zwei zu eins beträgt.
In bestimmten Ausführungsbeispielen weist der mindestens eine Polyvinylalkohol ein durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von etwa 85.000 bis etwa 186.000 auf. In bestimmten Ausführungsformen weist der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % wie mindestens etwa 98 %, mindestens etwa 98,8 %, mindestens etwa 99,3 % oder im Bereich von mindestens etwa 95 % bis etwa 99,9 % auf. Die Viskosität der Polyvinylalkohollösung in einer entionisierten Wasserlösung bei 20 °C beträgt zum Beispiel mindestens etwa 30 cP wie mindestens etwa 45 cP oder mindestens etwa 60 cP oder liegt im Bereich von etwa 30 cP bis etwa 80 cP, wobei die Lösung etwa 4 Gew.-% Polyvinylalkohol in Bezug auf das Gesamtgewicht von Polyvinylalkohol und entionisiertem Wasser in der Lösung enthalten kann.
In anderen Ausführungsbeispielen beträgt das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsstärke wie Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens drei zu eins wie mindestens vier zu eins oder liegt im Bereich von etwa zwei zu eins bis etwa vier zu eins.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen ist das mindestens eine hygroskopische Mittel aus Glycerol, Glycolen, Sorbit und Mischungen davon ausgewählt. In bestimmten Ausführungsbeispielen ist das mindestens eine Tensid aus anionischen Tensiden wie zum Beispiel Natriumlaurylsulfat oder nichtionischen Tensiden mit einem HLB-Wert im Bereich von 4 bis 14 oder einer Mischung von mindestens einem anionischen Tensid und mindestens einem nichtionischen Tensid ausgewählt.
Auch sind hierin Verfahren zur Herstellung einer Opferbeschichtungszusammensetzung offenbart, die das Mischen mindestens eines Polyvinylalkohols mit einem Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 %, mindestens einer Wachsmaisstärke und mindestens eines hygroskopischen Mittels in Wasser; Erwärmen auf eine Temperatur von mindestens etwa 90 °C und Halten der Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten umfassen; wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol in der Opferbeschichtungszusammensetzung mindestens zwei zu eins beträgt. In bestimmten hierin offenbarten beispielhaften Verfahren kann der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % wie mindestens etwa 98 %, mindestens etwa 98,8 %, mindestens etwa 99,3 % aufweisen oder im Bereich von mindestens etwa 95 % bis etwa 99,9 % liegen. In bestimmten Ausführungsformen kann das mindestens eine hygroskopische Mittel Glycerin sein und in bestimmten Ausführungsformen kann das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol im Bereich von mindestens drei zu eins bis mindestens vier zu eins liegt. In bestimmten hierin offenbarten beispielhaften Verfahren kann die Mischung ferner mindestens ein Tensid wie mindestens ein Tensid umfassen, das ausgewählt ist aus anionischen Tensiden wie zum Beispiel Natriumlaurylsulfat und nichtionischen Tensiden mit einem HLB-Wert im Bereich von 4 bis 14.
Ferner sind hierin Verfahren zur Herstellung einer Opferbeschichtungszusammensetzung offenbart, die das Mischen mindestens eines Polyvinylalkohols mit einem Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % und Wasser bei einer Temperatur von etwa 20 °c zur Bildung einer ersten Lösung; Erwärmen der ersten Lösung auf eine erste Temperatur von mindestens etwa 90 °C und Halten der ersten Lösung bei der ersten Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten; Mischen mindestens einer Wachsmaisstärke und von Wasser bei etwa 20 °C zur Bildung einer zweiten Lösung; Erwärmen der zweiten Lösung auf eine zweite Temperatur von mindestens etwa 90 °C und Halten der zweiten Lösung bei der zweiten Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten; und Kombinieren der ersten Lösung und der zweiten Lösung zur Bildung einer Opferbeschichtungszusammensetzung umfassen, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke und des mindestens einen Polyvinylalkohols in der Opferbeschichtungszusammensetzung im Bereich von mindestens zwei zu eins bis mindestens vier zu eins liegt.
In bestimmten hierin offenbarten Verfahren kann die erste Lösung ferner mindestens ein hygroskopisches Mittel umfassen, die zweite Lösung kann ferner mindestens ein hygroskopisches Mittel umfassen oder sowohl die erste Lösung als auch die zweite Lösung können ferner mindestens ein hygroskopisches Mittel umfassen. In bestimmten hierin offenbarten beispielhaften Verfahren kann der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % wie mindestens etwa 98 %, mindestens etwa 98,8 %, mindestens etwa 99,3 % aufweisen oder im Bereich von mindestens etwa 95 % bis etwa 99,9 % liegen, wobei der mindestens eine Polyvinylalkohol ein durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel) im Bereich von etwa 85.000 bis etwa 186.000 aufweisen kann. In bestimmten hierin offenbarten beispielhaften Verfahren kann die Opferbeschichtungszusammensetzung ferner mindestens ein Tensid wie mindestens ein Tensid umfassen, das ausgewählt ist aus anionischen Tensiden wie zum Beispiel Natriumlaurylsulfat und nichtionischen Tensiden mit einem HLB-Wert im Bereich von 4 bis 14.
In bestimmten Ausführungsbeispielen der hierin offenbarten Verfahren liegt die Viskosität des mindestens einen Polyvinylalkohols in einer entionisierten Wasserlösung bei 20 °C im Bereich von etwa 30 Centipoise bis etwa 80 Centipoise, wobei die Lösung etwa 4 Gew.-% Polyvinylalkohol in Bezug auf das Gesamtgewicht von Polyvinylalkohol und entionisiertem Wasser in der Lösung enthält. In anderen hierin offenbarten beispielhaften Verfahren kann die Opferbeschichtungszusammensetzung ferner mindestens ein Lösungsmittel umfassen, das ausgewählt ist aus Isopropanol, Methylethylketon, 2-Pyrollidinon, Terpineol, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidinon, Dimethylpropylenharnstoff und Mischungen davon.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Kurzdarstellung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die Erfindung wie beansprucht nicht einschränken.
Die beiliegenden Zeichnungen, die in der Patentschrift enthalten sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Lehren.
1 ist eine schematische Zeichnung eines wässrigen indirekten Tintenstrahldruckers, der Blattmedien bedruckt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Schaubild, das die Übertragungsleistung bei verschiedenen Trocknungskapazitäten für eine standardmäßige Opferbeschichtungszusammensetzung und eine Opferbeschichtungszusammensetzung darstellt, die gemäß Beispiel 1B hergestellt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass einige Details der Figuren vereinfacht und derart gezeichnet sind, dass sie die Ausführungsformen leichter verständlich machen und nicht, um eine strikte strukturelle Präzision, Details und einen Maßstab einzuhalten.
Hierin offenbart sind Opferbeschichtungszusammensetzungen, die mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsstärke wie mindestens eine Wachsmaisstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser umfassen, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens zwei zu eins beträgt.
Nachstehend wird ausführlich auf Ausführungsformen der vorliegenden Lehren Bezug genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen wurden durchweg ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche oder identische Elemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die Teil davon sind und in denen beispielhaft ein spezifisches Ausführungsbeispiel dargestellt ist, in dem die vorliegenden Lehren in die Praxis umgesetzt werden können. Die folgende Beschreibung ist daher rein beispielhaft.
Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „Drucker“, „Druckvorrichtung“ oder „Bildgebungsvorrichtung“ im Allgemeinen auf eine Vorrichtung, die ein Bild auf Druckmedien mit wässriger Druckfarbe erzeugt, und kann eine beliebige Vorrichtung wie einen Digitalkopierer, eine Bucherstellungsmaschine, ein Faxgerät, ein Multifunktionsgerät oder dergleichen umfassen, das gedruckte Bilder für einen beliebigen Zweck erstellen kann. Bilddaten schließen im Allgemeinen Information in elektronischer Form ein, die berechnet, ausgegeben und benutzt werden, um die Tintenstrahlejektoren zur Bildung eines Druckfarbenbildes auf den Druckmedien zu betätigen. Diese Daten können Text, Grafiken, Bilder und dergleichen einschließen. Der Arbeitsablauf des Erzeugens von Bildern mit Farbmitteln auf Druckmedien, zum Beispiel Grafiken, Texte, Fotografien und dergleichen wird hierin im Allgemeinen als Drucken oder Markieren bezeichnet. Wässrige Tintenstrahldrucker verwenden Druckfarben mit einem hohen Wassergehalt in Bezug auf die Menge an Farbmittel und/oder Lösungsmittel in der Druckfarbe.
Der Ausdruck „Druckkopf“ wie hier verwendet bezieht sich auf eine Komponente in dem Drucker, die mit Tintenstrahlejektoren zum Auswerfen von Druckfarbentropfen auf eine Bildaufnahmeoberfläche konfiguriert ist. Ein typischer Druckkopf weist mehrere Tintenstrahlejektoren auf, die Druckfarbentropfen einer oder mehrerer Druckfarben auf die Bildaufnahmeoberfläche als Reaktion auf Auslösesignale, die Aktoren in den Tintenstrahlejektoren betätigen, ausstoßen. Die Tintenstrahle sind in einer Anordnung aus einer oder mehreren Reihen und Spalten angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die Tintenstrahle in gestaffelten diagonalen Reihen über eine Fläche des Druckkopfs angeordnet. Verschiedene Druckerausführungsformen weisen einen oder mehrere Druckköpfe auf, die Druckfarbenbilder auf einer Bildaufnahmeoberfläche formen. Einige Druckerausführungsformen weisen mehrere Druckköpfe auf, die in einem Druckbereich angeordnet sind. Eine Bildaufnahmeoberfläche wie eine Bildgebungszwischenoberfläche bewegt sich über die Druckköpfe hinaus in eine Verarbeitungsrichtung durch den Druckbereich. Die Tintenstrahle in den Druckköpfen stoßen Druckfarbentropfen in Reihen in einer Verarbeitungsquerrichtung aus, die senkrecht zu der Verarbeitungsrichtung über die Bildaufnahmeoberfläche verläuft.
Wie hier verwendet, schließt der Ausdruck „wässrige Druckfarbe“ flüssige Druckfarben ein, in denen Farbmittel in einer Lösung, Suspension oder Dispersion mit einem flüssigen Lösungsmittel vorhanden ist, das Wasser und/oder ein oder mehrere flüssige Lösungsmittel aufweist. Die Ausdrücke „flüssiges Lösungsmittel“ oder einfacher „Lösungsmittel“ werden im weiteren Sinne verwendet und schließen Verbindungen ein, die Farbmittel in einer Lösung auflösen können oder die eine Flüssigkeit sein können, die Farbmittelteilchen in einer Suspension oder Dispersion ohne Auflösen des Farbmittels hält.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „hydrophil“ auf eine beliebige Zusammensetzung oder Verbindung, die Wassermoleküle oder andere Lösungsmittel anzieht, die in wässriger Druckfarbe verwendet werden. Wie hier verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf eine hydrophile Zusammensetzung auf einen flüssigen Träger, der ein hydrophiles Mittel trägt. Beispiele von flüssigen Trägern schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf eine Flüssigkeit wie Wasser oder Alkohol, die eine Dispersion, Suspension oder Lösung trägt.
Wie hier verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf eine getrocknete Schicht oder eine getrocknete Beschichtung auf eine Anordnung einer hydrophilen Verbindung, nachdem der gesamte oder ein wesentlicher Anteil des flüssigen Trägers durch einen Trocknungsprozess aus der Zusammensetzung entfernt wurde. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, bildet ein indirekter Tintenstrahldrucker eine Schicht einer hydrophilen Zusammensetzung auf einer Oberfläche eines Übertragungszwischenelements unter Verwendung eines flüssigen Trägers wie Wasser, um eine Schicht der hydrophilen Zusammensetzung aufzutragen. Der flüssige Träger wird als ein Mechanismus zum Befördern der hydrophilen Zusammensetzung auf eine Bildaufnahmeoberfläche verwendet, um eine gleichförmige Schicht der hydrophilen Zusammensetzung auf der Bildaufnahmeoberfläche zu bilden.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Opferbeschichtung, die auf einem Übertragungszwischenelement einer indirekten Druckvorrichtung gebildet ist. Die Opferbeschichtungszusammensetzung umfasst mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsmaisstärke; mindestens ein hygroskopisches Material; mindestens ein Tensid; und Wasser.
Bekanntermaßen kann Polyvinylalkohol durch Hydrolyse von Polyvinylacetat in zum Beispiel teilweise hydrolysierten Formen 87–89 %), hydrolysierten Zwischenformen (91–95 %), voll hydrolysierten Formen (98–98,8 %) und superhydrolysierten Formen (mehr als 99,3 %) hergestellt werden. In einer Ausführungsform weist der Polyvinylalkohol, der in den Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung eingesetzt wird, einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % auf. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 %, mindestens etwa 98 %, mindestens etwa 98,8 %, mindestens etwa 98,9 % oder mindestens etwa 99,3 % aufweisen.
In einer Ausführungsform kann der Polyvinylalkohol eine geeignete Viskosität zur Bildung einer Opferbeschichtung auf einem Übertragungszwischenelement aufweisen. Zum Beispiel können 4 Gew.-% Polyvinylalkohol in einer Lösung von entionisiertem Wasser bei etwa 20 °C eine Viskosität im Bereich von etwa 30 cP bis etwa 80 cP wie etwa 35 cP bis etwa 75 cP, etwa 40 cP bis etwa 70 cP oder etwa 50 bis etwa 60 cP aufweisen, wobei sich der Gewichtsprozentanteil auf das Gesamtgewicht von Polyvinylalkohol und Wasser bezieht.
Der hierin offenbarte mindestens eine Polyvinylalkohol kann ein beliebiges geeignetes Molekulargewicht aufweisen. Für Polyvinylalkohole kann das Molekulargewicht im Hinblick auf die Lösungsviskosität ausgedrückt werden. Im Allgemeinen gilt: je höher die Viskosität der Polyvinylalkohollösung, desto höher das Molekulargewicht des Polyvinylalkohols. In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) im Bereich von etwa 85.000 bis etwa 186.000 wie von etwa 85.000 bis etwa 124.000 oder von etwa 146.000 bis etwa 186.000 liegen.
Polyvinylalkohol ist ein hydrophiles Polymer mit einer guten Wasserretentionseigenschaft und einer hervorragenden Filmbildungseigenschaft. Als ein hydrophiles Polymer kann eine Opferbeschichtungszusammensetzung, die aus Polyvinylalkohol gebildet ist, gute Wasserretentionseigenschaften aufweisen, die die Druckfarbenverteilung auf das Tuch unterstützen können. Aufgrund ihrer ausgezeichneten Festigkeit können die Beschichtungen, die mit Polyvinylalkohol formuliert sind, eine erhebliche Verringerung des Feststoffanteils insgesamt erzielen. Dies kann wesentliche Kosteneinsparungen bieten und gleichzeitig eine erhebliche Verbesserung der Beschichtungsfilmleistung bereitstellen.
Eine auf Polyvinylalkohol und Stärke basierende Opferbeschichtungszusammensetzung kann eine viel bessere Benetzbarkeit auf einem Tuch aufweisen und kann im Vergleich zu anderen bekannten Opferbeschichtungszusammensetzungen problemlos einen kontinuierlichen gleichmäßigen dünnen Film bilden, wenn sie getrocknet oder teilweise getrocknet ist. Die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen können auch die Druckfarbenverteilung gleichmäßiger kontrollieren und so zu einer verbesserten Bildqualität (wie zum Beispiel verbesserte Tropfengleichmäßigkeit, Linienschärfe usw.) führen. Darüber hinaus können auf Polyvinylalkohol und Stärke basierende Opferbeschichtungszusammensetzungen verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen und im Vergleich zu anderen bekannten Opferbeschichtungszusammensetzungen eine verbesserte Verdruckbarkeit wie zum Beispiel verbesserte Druckfarbenhaut-Übertragungseigenschaften, beispielsweise für lange Druckläufe bereitstellen. Darüber hinaus gelten auf Polyvinylalkohol und Stärke zur Verwendung in Opferbeschichtungszusammensetzungen als umweltfreundlich.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen können höhermolekulare und höher hydrolysierte Polyvinylalkohole zur Verwendung in den hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen derart ausgewählt sein, dass sie die Bildqualität und Übertragungseffizienz verbessern. Höhermolekulare Polyvinylalkohole können die Bildung von viel stärkeren Opferfilmen nach dem Trocknen unterstützen, was zu einer verbesserten Übertragungseffizienz beiträgt. Eine höhere Hydrolyse des Polyvinylalkohols kann auch zur Verringerung der Adhäsion des Opferfilms auf das Tuch beitragen, sodass die Abgabeeigenschaften verbessert werden. Allerdings kann zur Erzielung einer verbesserten Beschichtungsrheologie für die hierin offenbarten Beschichtungsprozesse sowie zur Erzielung einer verbesserten Beschichtungslösungsstabilität in bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen der Anteil des mindestens einen Polyvinylalkohols in der Opferbeschichtungszusammensetzung geringer als etwa 30 % wie geringer als etwa 20 %, geringer als etwa 15 %, geringer als etwa 10 % sein oder etwa 10 % betragen. In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann der Anteil des mindestens einen Polyvinylalkohols mehr als etwa 30 % wie etwa 45 % oder weniger als etwa 45 % betragen.

In bestimmten Ausführungsformen wird in Betracht gezogen, dass Polyvinylalkohole mit höheren Viskositätsklassen wie die Polyvinylalkohole Sekisui^® Selvol^® 125, 165, 325, 350, 825 und 443 verwendet werden können. Tabelle 1 unten führt bestimmte beispielhafte Polyvinylalkohole auf, die gemäß bestimmten Ausführungsformen der hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen verwendet werden können. Tabelle 1

Klasse	Hydrolyse (%)	Viskosität (cP) (4 %ige Lösung @ 20 oC)
Selvol^® 125	99,3+	28–32
Selvol^® 165	99,3+	62–72
Selvol^® 325	98,0–98,8	28–32
Selvol^® 350	98,0–98,9	62–72
Selvol^® 825	98,0–98,8	28–32
Selvol^® 443	92,0–94,0	53–63

Die chemische Struktur der mindestens einen Polyvinylalkohol enthaltenden Beschichtungszusammensetzung kann individuell angepasst werden, um die Benetzbarkeit und die Abgabeeigenschaften der Opferbeschichtung von der darunter liegenden Oberfläche des Übertragungszwischenelements abzustimmen. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz eines oder mehrerer hygroskopischer Materialien und/oder eines oder mehrerer Tenside in der Beschichtungszusammensetzung erreicht werden, wie unten erläutert.
In bestimmten Ausführungsformen können die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen neben dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens ein zusätzliches Bindemittel, das aus Stärken ausgewählt ist; mindestens ein Tensid; mindestens ein hygroskopisches Material; und Wasser umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stärke Wachsstärke wie eine Wachsmaisstärke, eine Wachsreisstärke, eine Wachscassavastärke, eine Wachskartoffelstärke, eine Wachsweizenstärke oder eine Wachsgerstenstärke sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Wachsstärke mindestens 90 % Amylopektin umfassen. Die Viskosität der mindestens einen Wachsstärke wie einer Wachsmaisstärke kann bei etwa 25 °C weniger als etwa 1000 cP bei einer Feststoffkonzentration von Stärke von etwa 4 % wie weniger als etwa 500 cP betragen.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann die mindestens eine Wachsstärke geliert sein. Die Stärkegelierung ist ein Prozess, der die intermolekularen Bindungen von Stärkemolekülen in Gegenwart von Wasser und Wärme zerlegt, sodass die Wasserstoffbindungsstellen (der Hydroxylwasserstoff und Sauerstoff) mehr Wasser binden können. Daher löst die Erwärmung der mindestens einen Wachsmaisstärke in Gegenwart von Wasser den Stärkekorn irreversibel auf. Wie weiter unten erläutert, kann die mindestens eine Wachsstärke wie eine Wachsmaisstärke in bestimmten Ausführungsformen zusammen mit dem mindestens einen Polyvinylalkohol geliert werden, um eine Opferbeschichtungszusammensetzung zu erzeugen, oder in bestimmten Ausführungsformen können die mindestens eine Wachsstärke wie Wachsmaisstärke und der mindestens eine Polyvinylalkohol separat erwärmt werden, bevor sie zur Bildung einer Opferbeschichtungszusammensetzung kombiniert werden.
Die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen können ferner mindestens ein hygroskopisches Mittel umfassen. Ein beliebiges geeignetes hygroskopisches Mittel kann eingesetzt werden. Hygroskopische Mittel können Stoffe enthalten, die Wasser aus ihrer Umgebung absorbieren können, wie Feuchthaltemittel. In einer Ausführungsform kann das hygroskopische Mittel eine Verbindung sein, die auch als ein Weichmacher funktionalisiert ist. Dementsprechend bezieht sich der Ausdruck „hygroskopischer Weichmacher“ wie hier verwendet auf ein hygroskopisches Mittel, das funktionalisiert wurde und als ein Weichmacher gekennzeichnet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das mindestens eine hygroskopische Mittel ein hygroskopischer Weichmacher sein, der ausgewählt ist aus Glycerol/Glycerin, Sorbit, Xylit, Maltit, polymeren Polyolen wie Polydextrose, Glyceryltriacetat, Vinylalkohol, Glycolen wie Propylenglycol, Hexylenglycol, Butylenglycol, Harnstoff und alpha-Hydroxysäuren (AHA). In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann das mindestens eine hygroskopische Mittel ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Glycerol, Glycerin, Sorbit, Glycolen wie Polyethylenglycol und Mischungen davon. In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen ist das mindestens eine hygroskopische Mittel Glycerol. Ein einziges hygroskopisches Mittel kann verwendet werden. Als Alternative können mehrere hygroskopische Mittel wie zwei, drei oder mehrere hygroskopische Mittel verwendet werden.
Die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen können ferner mindestens ein Tensid umfassen. Beliebige geeignete hygroskopische Tenside können eingesetzt werden. Beispiele von geeigneten Tensiden schließen anionische Tenside, kationische Tenside, nichtionische Tenside und Mischungen davon ein. Die nichtionischen Tenside können einen HLB-Wert im Bereich von etwa 4 bis etwa 14 aufweisen. Ein einziges Tensid kann verwendet werden. Als Alternative können mehrere Tenside wie zwei, drei oder mehrere Tenside verwendet werden. Zum Beispiel weist eine Mischung eines nichtionischen Tensids mit niedrigem HLB mit einem Wert von etwa 4 bis etwa 8 und eines nichtionischen Tensids mit einem Wert von etwa 10 bis etwa 14 eine gute Benetzbarkeit auf und kann verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann mindestens ein anionisches Tensid wie Natriumlaurylsulfat (SLS), Dextrol OC-40, Strodex tredox PK 90, Ammoniumlaurylsulfat, Kaliumlaurylsulfat, Natriummyrethsulfat und Natriumdioctylsulfosuccinat verwendet werden. Wie hierin offenbart, kann das mindestens eine Tensid aus sekundärem Alkoholethoxylat und verzweigtem sekundären Alkoholethoxylat ausgewählt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann mindestens ein nichtionisches Tensid wie Surfynol 104er Serie, Surfynol 400er Serie, Dynol 604, Dynol 810, Envirogem^® 360, sekundäre Alkoholethoxylatserien wie Tergitol^® 15-s-7 (mit einem HLB-Wert von etwa 12), Tergitol^® 15-s-9, TMN-6 (mit einem HLB-Wert von etwa 13), TMN-100x und Tergitol^® NP-9 und Triton X-100 usw. verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen können kationische Tenside wie Chemguard S-106A, Chemguard S-208M und Chemguard S-216M verwendet werden. Fluorierte Silikontenside können in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden, wie zum Beispiel PolyFox^® TMPF-136A, 156A und 151N, Chemguard S-761p und S-764p, Silsurf^® A008, Siltec C-408, BYK 345, 346, 347, 348 und 349 und Polyethersiloxancopolymere wie TEGO Wet-260, 270 und 500 usw. Einige amphotere fluorierte Tenside werden in bestimmten Ausführungsformen ebenfalls in Betracht gezogen, wie zum Beispiel Alkylbetainfluortenside und Alkylaminoxidfluortenside wie Chemguard S-500 und Chemguard S-111.
Die hierin offenbarten Ausführungsformen weisen gute Benetzbarkeits- und Verteilungseigenschaften und eine gute Druckbildqualität sowie weiter verbesserte Übertragungseigenschaften auf.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann die Opferbeschichtungszusammensetzung durch Mischen der Bestandteile hergestellt werden, die mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsstärke wie Wachsmaisstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser umfassen. In bestimmten Ausführungsformen können die Bestandteile bei Raumtemperatur liegen, wenn sie gemischt werden. Wie hier verwendet, ist die Raumtemperatur bei etwa 20 °C definiert. In bestimmten Ausführungsbeispielen können der mindestens eine Polyvinylalkohol und die mindestens eine Wachsstärke separat erwärmt und danach kombiniert werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Polyvinylalkohol in bestimmten Ausführungsformen mit Wasser gemischt und für eine ausreichende Zeitdauer wie eine Zeitdauer im Bereich von etwa 15 Minuten bis etwa 90 Minuten, etwa 30 Minuten bis etwa 60 Minuten oder etwa 60 Minuten erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen können der mindestens eine Polyvinylalkohol und Wasser bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C wie etwa 93 °C bis etwa 98 °C oder etwa 93 °C +/– 1 °C erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der mindestens eine Polyvinylalkohol mit Wasser und wahlweise mindestens einem hygroskopischen Mittel wie Glycerol gemischt sein und für eine ausreichende Zeitdauer wie eine Zeitdauer im Bereich von etwa 15 Minuten bis etwa 90 Minuten erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Mischung mindestens eines Polyvinylalkohols, wahlweise mindestens eines hygroskopischen Mittels und von Wasser bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C wie etwa 93 °C bis etwa 98 °C oder etwa 93 °C +/– 1 °C erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die mindestens eine Wachsmaisstärke in bestimmten Ausführungsformen mit Wasser gemischt und für eine ausreichende Zeitdauer wie eine Zeitdauer im Bereich von etwa 10 Minuten bis etwa 60 Minuten, etwa 15 Minuten bis etwa 30 Minuten oder etwa 15 Minuten erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen können die mindestens eine Wachsmaisstärke und Wasser bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C wie etwa 93 °C bis etwa 98 °C oder etwa 93 °C +/– 1 °C erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die mindestens eine Wachsmaisstärke mit einem hygroskopischen Mittel wie Glycerol und mit Wasser gemischt und für eine ausreichende Zeitdauer wie eine Zeitdauer im Bereich von etwa 10 Minuten bis etwa 60 Minuten, etwa 15 Minuten bis etwa 30 Minuten oder etwa 15 Minuten erwärmt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Mischung mindestens einer Wachsmaisstärke, des mindestens einen hygroskopischen Mittels und von Wasser bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C wie etwa 93 °C bis etwa 98 °C oder etwa 93 °C +/– 1 °C erwärmt werden. Nachdem der mindestens eine Polyvinylalkohol bzw. die mindestens eine Wachsmaisstärke für die entsprechenden Zeiträume geliert wurden, können sie kombiniert werden, um eine Opferbeschichtungszusammensetzung zu bilden.
In anderen Ausführungsbeispielen können der mindestens eine Polyvinylalkohol und die mindestens eine Wachsmaisstärke zusammen geliert werden. In solchen Ausführungsformen kann das mindestens eine hygroskopische Mittel zuerst Wasser zugesetzt werden. Danach können der mindestens eine Polyvinylalkohol und die mindestens eine Wachsmaisstärke unter Rühren zu der Lösung aus hygroskopischem Mittel und Wasser gegeben werden, um eine Mischung zu erzeugen. Die Mischung, die mindestens einen Polyvinylalkohol und mindestens eine Wachsmaisstärke umfasst, kann dann für eine ausreichende Zeitdauer wie eine Zeitdauer im Bereich von etwa 15 Minuten bis etwa 90 Minuten, etwa 30 Minuten bis etwa 60 Minuten oder etwa 60 Minuten geliert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Mischung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 100 °C wie etwa 93 °C bis et wa 96 °C oder etwa 93 °C +/– 1 °C erwärmt werden.
Ferner sind hierin Prozesse zur Beschichtung eines Tuchs mit einer Opferbeschichtungszusammensetzung, die mindestens einen Polyvinylalkohol; mindestens eine Wachsstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens zwei zu eins beträgt, wie zum Beispiel Transfixierdruckprozesse unter Verwendung eines Tuchs offenbart. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Herstellung von Opferbeschichtungszusammensetzungen wie hierin offenbart mindestens zwei Schritte, nämlich das Herstellen der Opferbeschichtungszusammensetzung und Beschichten der Opferbeschichtungszusammensetzung auf ein Tuch wie ein Fluorsilikontuch.
Zuerst kann die Opferbeschichtungszusammensetzung auf ein Übertragungszwischenelement aufgetragen werden, wo sie getrocknet oder halbgetrocknet wird, um einen Film zu bilden. Der gebildete Film kann eine höhere Oberflächenenergie aufweisen oder hydrophiler sein als das Basis-Übertragungszwischenelement, das üblicherweise ein Material mit einer niedrigen Oberflächenenergie wie zum Beispiel ein Polysiloxan wie Polydimethylsiloxan oder ein anderes Silikonkautschukmaterial, Fluorsilikon, Teflon^®, Polyimid oder Kombinationen davon ist.
Der Trocknungsprozess kann die Viskosität der wässrigen Druckfarbe erhöhen, sodass die Konsistenz der wässrigen Druckfarbe von einer niederviskosen Flüssigkeit in ein höherviskoses klebriges Material verändert wird. Der Trocknungsprozess kann auch die Dicke der Druckfarbe verringern. In bestimmten Ausführungsformen kann der Trocknungsprozess ausreichend Wasser entfernen, sodass die Druckfarbe weniger als etwa 5 Gew.-% Wasser oder ein anderes Lösungsmittel wie weniger als etwa 2 Gew.-% Wasser oder sogar weniger als etwa 1 Gew.-% Wasser oder ein anderes Lösungsmittel bezogen auf das Gewicht der Druckfarbe enthält.
Neben den oben erläuterten Bestandteilen können die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen andere Bestandteile wie Lösungsmittel und Biozide umfassen. Beispielhafte Biozide können Acticides^® CT, Acticides^® LA 1209 und Acticides^® MBS in einer beliebigen geeigneten Konzentration wie von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent einschließen. Zu Beispielen von geeigneten Lösungsmitteln gehören Wasser, Isopropanol, MEK (Methylethylketon), 2-Pyrollidinon, Terpineol, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidinon, Dimethylpropylenharnstoff und Mischungen davon.
Die Bestandteile können in beliebigen geeigneten Mengen gemischt werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Polyvinylalkohol in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 % bis etwa 5 Gew.-% wie von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% oder von etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmischung zugegeben werden. Das mindestens eine Tensid kann in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% oder von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% oder von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmischung zugegeben werden. Das mindestens eine hygroskopische Mittel kann in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% oder von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% oder von etwa 10 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmischung zugegeben werden. Die mindestens eine Wachsmaisstärke kann in einer Menge im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% wie etwa 2 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% oder von etwa 5 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmischung zugegeben werden.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen ist das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol in der Opferbeschichtungszusammensetzung größer als eins zu eins wie zum Beispiel mindestens zwei zu ein, mindestens drei zu eins oder mindestens vier zu eins. Man geht davon aus, dass ein Gewichtsverhältnis von eins zu eins zu einer Zusammensetzung führen kann, die keine ausreichende Stabilität zur Verwendung als eine Opferbeschichtungszusammensetzung gemäß den hierin offenbarten Ausführungsformen aufweist.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung können verwendet werden, um eine Opferbeschichtung über einem beliebigen geeigneten Substrat zu bilden. Ein beliebiges geeignetes Beschichtungsverfahren kann eingesetzt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Rasterwalzenbeschichtung, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Rotationsbeschichtung, Fließbeschichtung, Prägedruck, Düsenextrusionsbeschichtung, Flexo- oder Tiefdruckbeschichtung und/oder Rakeltechniken. In Ausführungsbeispielen können geeignete Verfahren zur Beschichtung der flüssigen Opferbeschichtungszusammensetzung auf ein Übertragungszwischenelement wie zum Beispiel mittels einer Rasterwalze; oder einer Luftzerstäubungsvorrichtung wie einer Luftbürste oder eines automatisierten Luft-/Flüssigkeitssprühers für die Sprühbeschichtung verwendet werden. In einem anderen Beispiel kann zur Ausführung einer Fließbeschichtung ein programmierbarer Spender verwendet werden, um das Beschichtungsmaterial aufzutragen.
In bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen kann die Opferbeschichtungszusammensetzung zuerst als eine nasse Beschichtung auf das Übertragungszwischenelement aufgetragen oder darauf angeordnet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die nasse Beschichtung je nach dem verwendeten Material oder Prozess bei einer geeigneten Temperatur zum Trocknen und Härten erwärmt werden. Zum Beispiel kann die nasse Beschichtung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 30 °C bis etwa 180 °C für etwa 0,01 Sekunden bis etwa 10 Sekunden wie von etwa 0,05 Sekunden bis etwa 5 Sekunden erwärmt werden.
In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Opferbeschichtung nach dem Trocknungs- und Härtungsprozess eine Dicke im Bereich von etwa 0,01 Mikrometern bis etwa 10 Mikrometern wie von etwa 0,02 Mikrometern bis etwa 5 Mikrometern oder von etwa 0,05 Mikrometern bis etwa 1 Mikrometer aufweisen.
In einer Ausführungsform kann die Opferbeschichtung einen Abschnitt einer Hauptoberfläche des Übertragungszwischenelements abdecken. Die äußere Hauptoberfläche des Übertragungszwischenelements kann zum Beispiel Polysiloxane, Fluorsilikone, Fluorpolymere wie Viton^®, Teflon^® und dergleichen umfassen.
1 zeigt eine Hochgeschwindigkeitsmaschine zur Bilderzeugung mittels wässriger Druckfarbe oder einen Drucker 10. Wie dargestellt, ist der Drucker 10 ein indirekter Drucker, der ein Druckfarbenbild auf einer Oberfläche eines Tuchs 21 bildet, das um ein Drehzwischenelement 12 befestigt ist und danach das Druckfarbenbild auf Medien überträgt, die durch einen Walzenspalt 18 laufen, der zwischen dem Tuch 21 und der Transfixierwalze 19 ausgebildet ist. Die Oberfläche 14 des Tuchs 21 wird als die Bildaufnahmeoberfläche des Tuchs 21 und das Rotationselement 12 bezeichnet, da die Oberfläche 14 eine hydrophile Zusammensetzung und die wässrigen Druckfarbenbilder aufnimmt, die transfixiert werden, um Medien während eines Druckprozesses zu bedrucken. Nachstehend wird ein Druckzyklus unter Bezugnahme auf den Drucker 10 beschrieben. Wie in diesem Dokument verwendet, bezieht sich „Druckzyklus“ auf die Arbeitsabläufe eines Druckers, um eine Bildgebungsoberfläche für den Druck vorzubereiten, die Ausstoßung der Druckfarbe auf die vorbereitete Oberfläche, die Behandlung der Druckfarbe auf der Bildgebungsoberfläche zur Stabilisierung und Vorbereitung des Bildes für die Übertragung auf Medien und die Übertragung des Bildes von der Bildgebungsoberfläche auf die Medien.
Der Drucker 10 weist einen Rahmen 11 auf, der unten beschriebene Betriebsuntersysteme und Komponenten direkt oder indirekt stützt. Der Drucker 10 weist ein Übertragungszwischenelement auf, das als eine Bildgebungsdrehtrommel 12 in 1 dargestellt ist, kann jedoch auch andere geeignete Konfigurationen wie die eines gestützten Endlosbandes aufweisen. Die Bildgebungstrommel 12 weist ein äußeres Tuch 21 auf, das um den Umfang der Trommel 12 befestigt ist. Das Tuch bewegt sich in einer Richtung 16, während sich das Element 12 dreht. Eine Transfixierwalze 19, die in die Richtung 17 drehbar ist, ist gegen die Oberfläche 21 des Tuchs 21 vorgespannt, um einen Transfixierwalzenspalt 18 zu bilden, in dem Druckfarbenbilder, die auf der Oberfläche des Tuchs 21 gebildet sind, auf ein Druckmedium 49 transfixiert werden. In einigen Ausführungsformen erwärmt ein Heizelement in der Trommel 12 (nicht dargestellt) oder in einer anderen Stelle des Druckers die Bildaufnahmeoberfläche 14 auf dem Tuch 21 auf eine Temperatur in einem Bereich von zum Beispiel etwa 50 °C bis ungefähr 70 °C. Die erhöhte Temperatur fördert eine Teiltrocknung des flüssigen Trägers, der verwendet wird, um die hydrophile Zusammensetzung abzuscheiden, und des Wassers in den wässrigen Druckfarbentropfen, die auf der Bildaufnahmeoberfläche 14 abgeschieden werden.
Das Tuch ist aus einem Material mit einer relativ niedrigen Oberflächenenergie gebildet, um die Übertragung des Druckfarbenbildes von der Oberfläche des Tuchs 21 auf das Medienblatt 49 in dem Walzenspalt 18 zu ermöglichen. Solche Materialien schließen Polysiloxane, Fluorsilikone, Fluorpolymere wie VITON^® oder Teflon^® und dergleichen ein. Eine Oberflächenwartungseinheit (SMU) 92 entfernt auf der Oberfläche des Tuchs 21 zurückgebliebene Druckfarbenreste, nachdem die Druckfarbenbilder auf das Druckmedium 49 übertragen wurden. Die Oberfläche mit niedriger Energie des Tuchs muss nicht unbedingt zur Unterstützung der Bildung von qualitativ hochwertigen Druckfarbenbildern konzipiert sein, da solche Oberflächen zumindest keine Druckfarbentropfen verteilen, sowie Oberflächen mit hoher Energie.
Die SMU 92 scheidet die Opferbeschichtungszusammensetzung auf der Bildaufnahmeoberfläche 14 ab. Nach einem Trocknungsprozess deckt die getrocknete Opferbeschichtung die Bildaufnahmeoberfläche 14 im Wesentlichen ab, bevor der Drucker während eines Druckprozesses Druckfarbentropfen ausstößt. Die SMU 92 kann betriebswirksam mit einer Steuerung 80 verbunden sein, die nachstehend ausführlicher beschrieben wird, um zu bewirken, dass die Steuerung die Abgabewalze sowie eine Dosierrakel und eine Reinigungsrakel zu betätigen, die auch fungieren können, das Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Tuchs abzuscheiden und zu verteilen und nicht übertragene Druckfarbe und etwaige Opferbeschichtungsreste von der Oberfläche des Tuchs 21 zu entfernen.
Der Drucker 10 weist einen Trockner 96 auf, der Wärme abgibt und wahlweise eine Luftströmung zu der Opferbeschichtungszusammensetzung lenkt, die auf die Bildaufnahmeoberfläche 14 aufgetragen wird. Der Trockner 96 ermöglicht die Verdampfung mindestens eines Abschnitts des flüssigen Trägers von der Opferbeschichtungszusammensetzung, um eine getrocknete Schicht auf der Bildaufnahmeoberfläche 14 zurückzulassen, bevor das Übertragungszwischenelement die Druckkopfmodule 34A bis 34D passiert, um das wässrige gedruckte Bild aufzunehmen.
Der Drucker 10 kann einen optischen Sensor 94A aufweisen, der auch als ein „Image-On-Drum“-(IOD)-Sensor bekannt ist und konfiguriert ist, Licht zu erkennen, das von der Tuchoberfläche 14 und der Opferbeschichtung reflektiert wird, die auf die Tuchoberfläche aufgetragen wird, während sich das Element 12 an dem Sensor vorbei dreht. Der optische Sensor 94A weist eine lineare Anordnung einzelner optischer Detektoren auf, die quer zu der Verarbeitungsrichtung über das Tuch 21 angeordnet sind. Der optische Sensor 94A erzeugt digitale Bilddaten, die Licht entsprechen, das von der Tuchoberfläche 14 und der Opferbeschichtung reflektiert wird. Der optische Sensor 94A erzeugt eine Serie von Reihen von Bilddaten, die als „Scanlines“ (Abtastlinien) bezeichnet werden, während das Übertragungszwischenelement 12 das Tuch 21 in der Richtung 16 an dem optischen Sensor 94A vorbei dreht. In einer Ausführungsform umfasst jeder optische Detektor in dem optischen Sensor 94A ferner drei Abtastelemente, die gegenüber Wellenlängen von Licht empfindlich sind, die den roten, grünen und blauen (RGB) reflektierten Lichtfarben entsprechen. Als Alternative weist der optische Sensor 94A Beleuchtungsquellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht abstrahlen, oder der Sensor 94A weist in einer anderen Ausführungsform eine Beleuchtungsquelle auf, die Weißlicht auf die Oberfläche des Tuchs 21 abstrahlt, wobei Weißlichtdetektoren verwendet werden. Der optische Sensor 94A strahlt komplementäre Lichtfarben auf die Bildaufnahmeoberfläche ab, um die Erkennung unterschiedlicher Druckfarben mittels der Fotodetektoren zu ermöglichen. Die Bilddaten, die von dem optischen Sensor 94A erzeugt werden, werden von der Steuerung 80 oder einem anderen Prozessor in dem Druckern 10 analysiert, um die Dicke der Opferbeschichtung auf dem Tuch und die Flächenabdeckung zu identifizieren. Die Dicke und Abdeckung können entweder aus einer Spiegel- der einer diffusen Lichtreflexion von der Tuchoberfläche und/oder Beschichtung identifiziert werden. Andere optische Sensoren wie 94B, 94C und 94D sind ähnlich konfiguriert und können an verschiedenen Stellen um das Tuch 21 angeordnet sein, um andere Parameter in dem Druckprozess wie fehlende oder funktionsunfähige Tintenstrahle und die Druckfarbenbilderzeugung vor der Bildtrocknung (94B), die Druckfarbenbildbehandlung zur Bildübertragung (94C) und die Effizienz der Druckfarbenbildübertragung (94D) zu identifizieren. Als Alternative können einige Ausführungsformen einen optischen Sensor aufweisen, um zusätzliche Daten zu erzeugen, die zur Auswertung der Bildqualität auf den Medien (94E) verwendet werden können.
Der Drucker 10 weist ein Luftströmungs-Managementsystem 100 auf, das eine Luftströmung durch den Druckbereich erzeugt und steuert. Das Luftströmungs-Managementsystem 100 weist eine Druckkopf-Luftzufuhr 104 und eine Druckkopf-Luftrückführung 108 auf. Die Druckkopf-Luftzufuhr 104 und -rückführung 108 sind betriebswirksam mit der Steuerung 80 oder einem anderen Prozessor in dem Drucker 10 verbunden, um zu ermöglichen, dass die Steuerung die Luft regelt, die durch den Druckbereich strömt. Diese Regulierung der Luftströmung kann durch den gesamten Druckbereich oder um eine oder mehrere Druckkopfanordnungen erfolgen. Die Regulierung der Luftströmung trägt dazu bei, dass die Kondensation verdampfter Lösungsmittel und von Wasser in der Druckfarbe auf dem Druckkopf verhindert wird, und unterstützt die Abschwächung von Wärme in dem Druckbereich, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Druckfarbe in den Tintenstrahldüsen trocknet, was die Tintenstrahldüsen verstopfen kann. Das Luftströmungs-Managementsystem 100 kann auch Sensoren zur Erkennung von Feuchtigkeit und Temperatur in dem Druckbereich aufweisen, um eine präzisere Steuerung der Temperatur, der Strömung und der Feuchtigkeit der Luftzufuhr 104 und -rückführung 108 zu ermöglichen und so optimale Bedingungen in dem Druckbereich zu gewährleisten. Die Steuerung 80 oder ein anderer Prozessor in dem Drucker 10 kann auch die Steuerung des Systems 100 mit Bezug auf die Druckfarbenabdeckung in einem Bildbereich oder sogar zur zeitlichen Abstimmung des Betriebs des Systems 100 ermöglichen, sodass Luft nur durch den Druckbereich strömt, wenn gerade kein Bild gedruckt wird.
Der Hochgeschwindigkeitsdrucker 10 für wässrige Druckfarbe weist ein Zufuhr- und Abgabeuntersystem 20 für wässrige Druckfarbe auf, das mindestens eine Quelle 22 einer Farbe von wässriger Druckfarbe aufweist. Da der dargestellte Drucker 10 eine Mehrfarben-Bilderzeugungsmaschine ist, weist das Druckfarbenabgabesystem 20 zum Beispiel vier (4) Quellen 22, 24, 26, 28 auf, die vier (4) unterschiedliche Farben CYMK (cyan, gelb, magenta, schwarz) von wässrigen Druckfarben repräsentieren. In der Ausführungsform aus 1 weist das Druckkopfsystem 30 einen Druckkopfträger 32 auf, der mehrere Druckkopfmodule stützt, die auch als „Printbox"-Einheiten 34A bis 34D bezeichneten werden. Jedes Druckkopfmodul 34A–34D erstreckt sich in der Tat über die Breite des Tuchs und stößt Druckfarbentropfen auf die Oberfläche 14 des Tuchs 21 aus. Ein Druckkopfmodul kann einen einzelnen Druckkopf oder mehrere Druckköpfe aufweisen, die in einer gestaffelten Anordnung angeordnet sind. Jedes Druckkopfmodul ist betriebswirksam mit einem Rahmen (nicht dargestellt) verbunden und ausgerichtet, die Druckfarbentropfen derart auszustoßen, dass ein Druckfarbenbild auf der Beschichtung der Tuchoberfläche 14 gebildet wird. Die Druckkopfmodule 34A bis 34D können eine zugehörige Elektronik, Druckfarbenbehälter und Druckfarbenleitungen zum Zuführen von Druckfarbe zu dem einen oder den mehreren Druckköpfen aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform verbinden Leitungen (nicht dargestellt) die Quellen 22, 24, 26 und 28 betriebswirksam mit den Druckkopfmodulen 34A bis 34D, um eine Druckfarbenzufuhr zu dem einen oder den mehreren Druckköpfen in den Modulen bereitzustellen. Wie allgemein bekannt, kann jeder des einen oder der mehreren Druckköpfe in einem Druckkopfmodul eine einzige Druckfarbe ausstoßen. In anderen Ausführungsformen können die Druckköpfe konfiguriert sein, zwei oder mehrere Druckfarben auszustoßen. Zum Beispiel könne Druckköpfe in den Modulen 34A und 34B cyan- und magentafarbene Druckfarbe ausstoßen, während Druckköpfe in den Modulen 34C und 34D gelbe und schwarze Druckfarbe ausstoßen können. Die Druckköpfe in den dargestellten Modulen sind in zwei Anordnungen angeordnet, die zueinander versetzt oder gestaffelt sind, um die Auflösung jeder von einem Modul gedruckten Farbtrennung zu erhöhen. Eine solche Anordnung ermöglicht den Druck bei einer erhöhten Auflösung im Vergleich zu einem Drucksystem, das nur eine einzige Anordnung von Druckköpfen aufweist, die nur eine Druckfarbe ausstoßen. Wenngleich der Drucker 10 vier Druckkopfmodule 34A bis 34D aufweist, von denen jedes zwei Anordnungen von Druckköpfen aufweist, schließen alternative Konfigurationen eine andere Anzahl von Druckkopfmodulen oder Anordnungen in einem Modul ein.
Nachdem das Druckbild auf der Oberfläche 14 den Druckbereich verlässt, wird das Bild unter einem Bildtrockner 130 durchgeleitet. Der Bildtrockner 130 weist ein Heizelement wie ein Infrarot- oder Nahinfrarot- und/oder Heißluft-Zwangskonvektionsheizelement 134, einen Trockner 136, der als eine erwärmte Luftquelle 136 dargestellt ist, und Luftrückführungen 138A und 138B auf. Das Infrarotheizelement 134 bringt Infrarotwärme auf das Druckbild auf die Oberfläche 14 des Tuchs 21 auf, um Wasser oder Lösungsmittel in der Druckfarbe zu verdampfen. Die erwärmte Luftquelle 136 richtet erwärmte Luft über die Druckfarbe, um die Verdampfung des Wassers oder Lösungsmittels aus der Druckfarbe zu unterstützen. In einer Ausführungsform ist der Trockner 136 eine erwärmte Luftquelle mit der gleichen Ausführung wie der Trockner 96. Während der Trockner 96 entlang der Verarbeitungsrichtung angeordnet ist, um die hydrophile Zusammensetzung zu trocknen, ist der Trockner 136 entlang der Verarbeitungsrichtung nach den Druckkopfmodulen 34A bis 34D angeordnet, um die wässrige Druckfarbe auf der Bildaufnahmeoberfläche 14 mindestens teilweise zu trocknen. Die Luft wird dann gesammelt und durch die Luftrückführungen 138A und 138B abgelassen, um Störungen der Luftströmung mit anderen Komponenten in dem Druckbereich zu verringern.
Wie weiter dargestellt, weist der Drucker 10 ein Druckmedienzufuhr- und -handhabungssystem 40 auf, das zum Beispiel einen oder mehrere Stapel von Papierdruckmedien unterschiedlicher Größe lagert. Das Druckmedienzufuhr- und -handhabungssystem 40 weist zum Beispiel Blatt- oder Substratzufuhrquellen 42, 44, 46 und 48 auf. In der Ausführungsform des Druckers 10 ist die Zufuhrquelle 48 eine Papierzufuhr oder -einzug von hoher Kapazität zum Speichern und Zuführen von Bildaufnahmesubstraten in Form von beispielsweise geschnittenen Druckmedien 49. Das Druckmedienzufuhr- und -handhabungssystem 40 weist auch ein Substrathandhabungs- und -transportsystem 50 auf, das eine Medienvorkonditionierer-Baugruppe 52 und eine Mediennachkonditionier-Baugruppe 54 aufweist. Der Drucker 10 weist eine fakultative Fixiervorrichtung 60 auf, um zusätzliche Wärme und Druck auf das Druckmedium aufzubringen, nachdem das Druckmedium durch den Transfixierwalzenspalt 18 geleitet wurde. In der Ausführungsform aus 1 weist der Drucker 10 einen Originaldokumenteneinzug 70 auf, der eine Dokumentenhalteablage 72, Dokumentenblattzufuhr- und -entnahmevorrichtungen 74 und ein Dokumentenbelichtungs- und -scansystem 76 aufweist.
Der Betrieb und die Steuerung der verschiedenen Untersysteme, Komponenten und Funktionen der Maschine oder des Druckers 10 erfolgen mithilfe einer Steuerung oder eines elektronischen Untersystems (ESS) 80. Das ESS oder die Steuerung 80 ist zum Beispiel betriebswirksam mit dem Übertragungszwischenelement 12, den Druckkopfmodulen 34A bis 34D (und somit den Druckköpfen), dem Substratzufuhr- und -handhabungssystem 40, dem Substrathandhabungs- und -transportsystem 50 und in einigen Ausführungsformen dem einen oder den mehreren optischen Sensoren 94A bis 94E verbunden. Das ESS oder die Steuerung 80 ist beispielsweise ein unabhängiger spezieller Minicomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 82 mit einem elektronischen Speicher 84 und einer Anzeige oder Benutzeroberfläche (UI) 86. Das ESS oder die Steuerung 80 weist zum Beispiel eine Sensoreingabe- und -steuerschaltung 88 sowie eine Pixelanordnungs- und -steuerschaltung 89 auf. Außerdem liest, erfasst, bereitet vor und verwaltet die CPU 82 den Bilddatenfluss zwischen Bildeingabequellen wie dem Scansystem 76 oder einer Online- oder einer Arbeitsplatzverbindung 90 und den Druckkopfmodulen 34A bis 34D. Dementsprechend ist das ESS oder die Steuerung 80 der wichtigste Multitasking-Prozessor zum Betreiben und Steuern aller anderen Maschinenuntersysteme und Funktionen, einschließlich des unten erläuterten Druckprozesses.
Die Steuerung 80 kann mit allgemeinen oder speziell programmierbaren Prozessoren implementiert sein, die programmierte Anweisungen ausführen. Die Anweisungen und Daten, die zur Ausführung der programmierten Funktionen erforderlich sind, können im Speicher gespeichert werden, der mit den Prozessoren oder Steuerungen assoziiert ist. Die Prozessoren, ihre Speicher und Schnittstellenschaltungen konfigurieren die Steuerungen, um die nachstehend beschriebenen Vorgänge auszuführen. Diese Komponenten können auf einer Leiterplatte bereitgestellt sein oder als eine Schaltung in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) bereitgestellt sein. Jede der Schaltungen kann mit einem separaten Prozessor implementiert sein oder mehrere Schaltungen können an dem gleichen Prozessor implementiert sein. Als Alternative können die Schaltungen mit diskreten Komponenten oder Schaltungen implementiert sein, die in VLSI-(Very Large Scale Integrated)-Schaltungen bereitgestellt sind. Ferner können die hierin beschriebenen Schaltungen mit einer Kombination von Prozessoren, ASIC, diskreten Komponenten oder VLSI-Schaltungen implementiert sein.
Wenngleich der Drucker 10 in 1 mit einem Tuch 21 beschrieben ist, das um ein sich drehendes Zwischenelement 12 befestigt ist, können andere Konfigurationen einer Bildaufnahmeoberfläche verwendet werden. Zum Beispiel kann das sich drehende Zwischenelement eine Oberfläche aufweisen, die in ihren Umfang integriert ist und ermöglicht, dass ein wässriges Druckfarbenbild auf der Oberfläche gebildet wird. Als Alternative ist ein Tuch als ein sich drehendes Endlosband zur Bildung eines wässrigen Bildes konfiguriert. Andere Variationen dieser Strukturen können für diesen Zweck konfiguriert sein. Wie in diesem Dokument verwendet, schließt der Ausdruck „Bildgebungszwischenoberfläche“ diese verschiedenen Konfigurationen ein.
Nach der Erzeugung eines Bildes oder von Bildern auf dem Tuch und Beschichtung unter der Kontrolle der Steuerung 80 betreibt der dargestellte Tintenstrahldrucker 10 Komponenten in dem Drucker, um einen Prozess zum Übertragen und Fixieren des Bildes oder der Bilder von der Tuchoberfläche 14 auf Medien auszuführen. In dem Drucker 10 betätigt die Steuerung 80 Aktoren, um eine oder mehrere der Walzen 64 in dem Medientransportsystem 50 anzutreiben, um das Druckmedium 49 in der Verarbeitungsrichtung P an eine Position benachbart der Transfixierwalze 19 und dann durch den Transfixierwalzenspalt 18 zwischen der Transfixierwalze 19 und dem Tuch 21 zu bewegen. Die Transfixierwalze 19 übt Druck gegen die Rückseite des Druckmediums 49 aus, um die Vorderseite des Druckmediums 49 gegen das Tuch 21 zu pressen. Wenngleich die Transfixierwalze 19 ebenfalls erwärmt werden kann, ist in dem Ausführungsbeispiel aus 1 die Transfixierwalze 19 nicht erwärmt. Stattdessen ist die Vorheizer-Baugruppe 52 für das Druckmedium 49 in dem Medienweg bereitgestellt, der zu dem Walzenspalt führt. Die Vorkonditionierer-Baugruppe 52 konditioniert das Druckmedium 49 auf eine vorbestimmte Temperatur, die zur Übertragung des Bildes auf die Medien beiträgt, sodass die Gestaltung der Transfixierwalze vereinfacht wird. Der Druck, der von der Transfixierwalze 19 auf der Rückseite des erwärmten Druckmediums 49 erzeugt wird, ermöglicht die Transfixierung (Übertragung und Fixierung) des Bildes von dem Übertragungszwischenelement 12 auf das Druckmedium 49. Die Drehung oder das Rollen sowohl des Übertragungszwischenelements 12 als auch der Transfixierwalze 19 transfixiert nicht nur die Bilder auf das Druckmedium 49, sondern unterstützt auch den Transport des Druckmediums 49 durch den Walzenspalt. Das Übertragungszwischenelement 12 dreht sich weiter, um zu bewirken, dass der Druckprozess wiederholt wird.
Nachdem sich das Übertragungszwischenelement 12 durch den Transfixierwalzenspalt 18 bewegt, passiert die Bildaufnahmeoberfläche eine Reinigungseinheit, die Restanteile der Opferbeschichtung und geringe Mengen von Druckfarbenresten von der Bildaufnahmeoberfläche 14 entfernt. In dem Drucker 10 ist die Reinigungseinheit als eine Reinigungsrakel 95 ausgeführt, die die Bildaufnahmeoberfläche 14 in Eingriff bringt. Die Rakel 95 ist aus einem Material gebildet, das die Bildaufnahmeoberfläche 14 abwischt, ohne Schäden an dem Tuch 21 zu verursachen. Zum Beispiel ist die Reinigungsrakel 95 aus einem flexiblen Polymermaterial in dem Drucker 10 gebildet. Wie unten in 1 dargestellt, weist eine andere Ausführungsform eine Reinigungseinheit auf, die eine Walze oder ein anderes Element aufweist, das eine Mischung aus Wasser und Waschmittel aufträgt, um Materialreste von der Bildaufnahmeoberfläche 14 zu entfernen, nachdem sich das Bildaufnahmeelement durch den Transfixierwalzenspalt 18 bewegt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Waschmittel“ oder Reinigungsmittel auf ein beliebiges Tensid, Lösungsmittel oder eine andere chemische Verbindung, die zur Entfernung von Opferbeschichtung und von Druckfarbenresten, die an der Bildaufnahmeoberfläche zurückbleiben können, von der Bildaufnahmeoberfläche geeignet ist. Ein Beispiel eines geeigneten Waschmittels ist Natriumstearat, das eine Verbindung ist, die üblicherweise in Seife verwendet wird. Ein anderes Beispiel ist IPA, das ein handelsübliches Lösungsmittel ist, das zur Entfernung von Druckfarbenresten von der Bildaufnahmeoberfläche überaus wirksam ist. In einer Ausführungsform bleibt nach der Übertragung der Druckfarbe und Opferschicht kein Rest der Opferbeschichtungsschicht auf dem ITM zurück, in welchem Fall eine Reinigung des ITM zur Entfernung von Opferbeschichtungsresten unproblematisch ist.
Wie hierin offenbart, können gegenüber Prozessen gemäß dem Stand der Technik durch hierin offenbarte Ausführungsformen bestimmte Vorteile erzielt werden. Zum Beispiel können die hierin offenbarten beispielhaften Opferbeschichtungszusammensetzungen eine große Bandbreite an Formulierungen bereitstellen und dennoch gleichzeitig wünschenswerte Eigenschaften wie eine verbesserte Übertragungseffizienz und Bildqualität verleihen. Außerdem können die hierin offenbarten Opferbeschichtungszusammensetzungen eine große Übertragungsbandbreite aufweisen, sodass eine gleichmäßige Bildübertragung unter vielen verschiedenen Bedingungen und auf vielen verschiedenen Gebieten möglich ist. Die hierin offenbarten Verfahren zur Herstellung von Opferbeschichtungszusammensetzungen können auch zu einer robusteren Zusammensetzung führen, die sowohl eine verbesserte Bildqualität als auch Übertragungseffizienz ermöglicht.
Sofern nicht anderweitig angegeben, sind alle in der Spezifikation und den Ansprüchen verwendeten Zahlen in allen Fällen durch den Ausdruck „etwa“ modifiziert zu verstehen, und zwar ganz gleich, ob dies so angegeben ist oder nicht. Es versteht sich auch, dass die genauen numerischen Werte, die in der Spezifikation und den Ansprüchen verwendet werden, sowie alle Bereiche und Teilbereiche innerhalb spezifizierter Endpunkte zusätzliche Ausführungsformen der Offenbarung bilden. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Genauigkeit der in den Beispielen offenbarten numerischen Werte sicherzustellen. Jeder gemessene numerische Wert kann jedoch inhärent gewisse Fehler enthalten, die aus der Standardabweichung resultieren, die in ihrer jeweiligen Messtechnik auftritt.
Wie hier verwendet, bezieht sich die Verwendung der Begriffe „der“, „die“, „das“ oder „ein“, „einer“, „eine“ auf „mindestens einen/eine“ und ist nicht auf „nur einen/eine“ einzuschränken, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „ein/eine oder mehrere“ in Bezug auf eine Auflistung beispielsweise der Elemente A und B auf nur A, nur B oder A und B. Der Ausdruck „mindestens ein/einer/eine“ soll sich auf ein oder mehrere der aufgeführten Elemente beziehen.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende Beschreibung als auch die folgenden Beispiele rein beispielhaft und erläuternd sind und nicht einschränkend sein sollen. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass an den Stellen, an denen Schritte offenbart sind, die Schritte nicht in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen, sofern nicht ausdrücklich angegeben.
Die beiliegenden Figuren, die in diese Spezifikation aufgenommen werden und einen Teil davon bilden, sollen nicht einschränkend sein, sondern Ausführungsformen der Offenbarung erläutern.
Andere Ausführungsformen sind für den Fachmann unter Berücksichtigung der Spezifikation und praktischen Ausführung der Offenbarung ersichtlich.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele sollen die Offenbarung nicht einschränken.
Beispiel 1
Beispiel 1A – Herstellung einer Polyvinylalkohol-Stärke-Bindemittel-Lösung
Eine Lösung wurde gemäß den folgenden Schritten hergestellt. Zuerst wurden 20 g Glycerol in 74 g Wasser geladen. Danach wurden 4,5 g Wachsmaisstärkepulver Cargill Caliber 180 mit 1,5 g Pulver SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 125 kombiniert und gemischt. Die Mischung von Stärke und Polyvinylalkohol wurde in die Glycerol-Wasser-Flüssigkeit geladen und dann 60 Minuten lang auf 93 °C +/– 1 °C erwärmt. Danach war eine 6%ige feste konzentrierte Bindemittel-(Polyvinylalkohol und Stärke)-Lösung für die Herstellung einer Opferbeschichtungslösung bereit.
Beispiel 1B – Herstellung von Opferbeschichtungszusammensetzung
Die Polyvinylalkohol- und Stärke-Bindemittel-Lösung, die in Beispiel 1A oben hergestellt wurde, wurde mit destilliertem Wasser von einem Feststoffgehalt von 6 % auf einen Feststoffgehalt von 2 % gebracht, wonach 0,1 % Natriumlaurylsulfat-(SLS)-Tensid zugegeben wurde. Das Verhältnis von Stärke zu Polyvinylalkohol betrug 75 % zu 25 % (d. h. drei zu eins). Die Opferbeschichtungszusammensetzung war ohne Phasentrennung nach wenigen Tagen stabil.
Vergleichsbeispiel 2
Eine 10 %ige Lösung von SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 125 wurde 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 93 °C gekocht. Eine 10 %ige Wachsmaisstärke Cargill Caliber 180 wurde 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 93 °C gekocht. Danach wurde Folgendes gemischt: 10 g gekochter 10 %iger SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 125; 10 g gelierte 10%ige Wachsmaisstärke Caliber 180; 6,7 g Glycerol; und 73,3 g entionisiertes Wasser.
Das Verhältnis von Stärke zu Polyvinylalkohol betrug 50 % zu 50 % (d. h. eins zu eins). Die Lösung war nicht stabil. Nach einem Tag wurde eine Phasentrennung beobachtet. Wenngleich kein Wunsch besteht, durch eine Theorie gebunden zu sein, wird vermutet, dass, je höher die Ladung von superhydrolysiertem SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 125, desto weniger stabil die Lösung. Es wurde herausgefunden, dass das Kochen von Polyvinylalkohol oder Stärke zusammen mit dem hygroskopischen Material Glycerol eine Opferbeschichtungslösung erzeugte, die gegenüber einer Phasentrennung stabiler war und die verbesserte rheologische Eigenschaften aufwies. Die Stabilität der Opferbeschichtungslösung wurde so durch Auswählen des hierin in Beispiel 1 offenbarten Herstellungsverfahrens weiter verbessert.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Standardkontrollformulierung wurde mit 2 %iger Wachsmaisstärke Cargill Caliber 180, 6,7 % Glycerol, 0,1 % Natriumlaurylsulfat und 91,2 % destilliertem Wasser hergestellt.
Beispiel 4
Eine 10 %ige Lösung von SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 825 wurde 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 93 °C +/– 1 °C gekocht und bei dieser Temperatur gehalten. Eine 10 %ige Wachsmaisstärke Cargill Caliber 180 wurde 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 93 °C +/– 1 °C geliert und 15 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten.
16 g einer gelierten 10%igen Wachsmaisstärkelösung Cargill Caliber 180 und 4 g der 10 %igen gekochten Lösung von SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol wurden dann mit 6,7 g Glycerol und 0,1 g Natriumlaurylsulfat-(SLS)-Tensid gemischt, um eine Opferbeschichtungszusammensetzung herzustellen. Das Verhältnis von Stärke zu Polyvinylalkohol betrug 80 % zu 20 % (d. h. vier zu eins). Nach wenigen Tagen war die Opferbeschichtungszusammensetzung ohne Phasentrennung stabil.
Beispiel 5
Eine Lösung wurde durch Kochen einer 10 %igen Lösung von SEKISUI Selvol^®-Polyvinylalkohol 825 bei einer Temperatur von 93 °C +/– 1 °C hergestellt und 60 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Eine 10%ige Wachsmaisstärke Cargill Caliber 180 wurde 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 93 °C +/– 1 °C geliert und 15 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten.
Danach wurde eine Opferbeschichtungslösung durch Mischen von Folgendem in einem Kolben hergestellt: 48 g 10 %ige Cargill Caliber 180-Wachsmaisstärke; 12 g 10 %ige Lösung von SEKISUI Selvol^® 10% Polyvinylalkohol 825; 15 g Glycerol; 1 g Natriumlaurylsulfattensid; und 24 g destilliertes Wasser.
Das Verhältnis von Stärke zu Polyvinylalkohol betrug 80 % zu 20 % (d. h. vier zu eins). Die Opferbeschichtungshautlösung wies einen hohen Feststoffgehalt auf und war ohne Phasentrennung nach einigen Tagen stabil.
Beispiel 6 – Übertragungseffizienz
Eine Leistungsbewertung der Opferbeschichtungszusammensetzung, die in Beispiel 1B hergestellt wurde, wurde vorgenommen. Die Haut wurde durch Hautlösungsabscheidung auf das Tuch aufgebracht und danach getrocknet. Dadurch wurde eine starke und robuste Filmschicht auf der Oberseite des Tuchs gebildet, die eine Dicke von rund 0,2 bis 0,5 Mikrometer aufwies. Danach wurde Druckfarbe auf die Oberseite der Haut ausgestoßen und halb getrocknet, bevor die gesamte Schicht von Druckfarbe und Haut auf das Substrat übertragen wurde. Trocknungsbedingungen wurden variiert, um die Systembandbreite zu prüfen, wobei die Bilder zur Bewertung der Systemleistung untersucht wurden. Im Vergleich zu der Kontrollformulierung, die in Vergleichsbeispiel 3 beschrieben wurde und nur Wachsmaisstärke ohne Polyvinylalkohol enthält, zeigte die Formulierung aus Beispiel 1B im Hinblick auf die Qualität des nassen Bildes die gleiche Leistung und im Hinblick auf die Übertragung eine erheblich bessere Leistung, wie unten erläutert.
Die Übertragungsleistung wurde durch den Druckfarbenrest auf dem Zwischentuch unter verschiedenen Druckfarbentrocknungsbedingungen (variierende Prozentanteile der vollen Trocknerleistung) bewertet. Der Rest wurde durch eine visuelle Bewertungsskala bewertet, die als Standardbildreferenz (SIR) bezeichnet wird. Die SIR verschiedener Drucke wurde auf einer Skala von 0 bis 5 bewertet, wobei galt, dass, je kleiner die Zahl, desto besser die Übertragungseffizienz. Dementsprechend galt eine Bewertung von 0 als das bestmögliche Resultat, das eine hervorragende Übertragungsleistung angab. Eine SIR-Bewertung von 5 galt als ein sehr schlechtes Resultat. SIR-Zwischenbewertungen von 1 bis 4 wiesen abnehmende Übertragungsleistungswerte auf. Neben einer niedrigen SIR kann eine gute Übertragungsleistung bei geringerer Trocknungsleistung bevorzugt werden.
2 ist ein Schaubild, das die Übertragungsleistung SIR gegenüber der prozentualen Trocknungsleistungseinstellung für zwei Opferbeschichtungszusammensetzungen zeigt: die Zusammensetzung, die in Beispiel 1B hergestellt wurde, und die Kontrollbeschichtungszusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 3 hergestellt wurde. Die vertikale Achse ist die SIR-Bewertung und die horizontale Achse ist die prozentuale Trocknungskapazität. Wie in 2 zu sehen ist, wies die Opferbeschichtungszusammensetzung, die in Beispiel 1B hergestellt wurde, eine bessere Übertragungsleistung auf und erforderte eine geringere Trocknungsleistung als die Kontrollformulierung.

Claims

Opferbeschichtungszusammensetzung, umfassend: mindestens einen Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 %; mindestens eine Wachsmaisstärke; mindestens ein hygroskopisches Mittel; mindestens ein Tensid; und Wasser, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol mindestens zwei zu eins beträgt.
Opferbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Polyvinylalkohol ein durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von etwa 85.000 bis etwa 186.000 aufweist.
Opferbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad im Bereich von etwa 95 % bis etwa 99,9 % aufweist.
Opferbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Viskosität des mindestens einen Polyvinylalkohols in einer entionisierten Wasserlösung bei 20 °C im Bereich von etwa 30 Centipoise bis etwa 80 Centipoise liegt und wobei die Lösung etwa 4 Gew.-% Polyvinylalkohol in Bezug auf das Gesamtgewicht von Polyvinylalkohol und entionisiertem Wasser in der Lösung enthält.
Opferbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol im Bereich von etwa zwei zu eins bis etwa vier zu eins liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Opferbeschichtungszusammensetzung, umfassend: Mischen von mindestens einem Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 %, mindestens einer Wachsmaisstärke und mindestens einem hygroskopischen Mittel in Wasser, um eine Mischung zu bilden; Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur von mindestens etwa 90 °C; und Halten der Mischung bei der Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol in der Mischung mindestens zwei zu eins beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad im Bereich von etwa 95 % bis etwa 99,9 % aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke zu dem mindestens einen Polyvinylalkohol im Bereich von mindestens etwa zwei zu eins bis mindestens vier zu eins liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Opferbeschichtungszusammensetzung, umfassend: Mischen mindestens eines Polyvinylalkohols mit einem Hydrolysegrad von mindestens etwa 95 % und von Wasser bei etwa 20 °C, um eine erste Mischung zu bilden; Erwärmen der ersten Mischung auf eine erste Temperatur von mindestens etwa 90 °C; Halten der ersten Mischung bei der ersten Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten; Mischen mindestens einer Wachsmaisstärke und von Wasser bei etwa 20 °C, um eine zweite Mischung zu bilden; Erwärmen der zweiten Mischung auf eine zweite Temperatur von mindestens etwa 90 °C; Halten der zweiten Mischung bei der zweiten Temperatur für mindestens etwa 15 Minuten; und Kombinieren der ersten Mischung und der zweiten Mischung, um eine Opferbeschichtungszusammensetzung zu bilden, wobei das Gewichtsverhältnis der mindestens einen Wachsmaisstärke und des mindestens einen Polyvinylalkohols in der Opferbeschichtungszusammensetzung im Bereich von mindestens etwa zwei zu eins bis mindestens vier zu eins liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Mischung ferner mindestens ein hygroskopisches Mittel umfasst.