DE102016209076B4

DE102016209076B4 - Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen

Info

Publication number: DE102016209076B4
Application number: DE102016209076.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Hachmann; Bernd Sitzmann; Yasuhito Oshima; Jun Yamanobe
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG; Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: US10252549B2; US20170341419A1; CN107433790A; JP6324589B2; CN107433790B; JP2017209993A; DE102016209076A1

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen (1), wobei ein Bedruckstoff (10) mit wenigstens einer farbigen und Wasser-enthaltenden Tinte (21) in Bildbereichen (20) per Drop-on-Demand bedruckt, mit einer im Wesentlichen farblosen und Wasser-enthaltenden Flüssigkeit (31) – a) in Nichtbildbereichen (30) und/oder b) in Bildbereichen (20) mit wenig Tinte – per Drop-on-Demand beaufschlagt und getrocknet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass der Bedruckstoff eine Beschichtung (11) aufweist (A), welche wenigstens eine Säure (11a) umfasst, dass der Bedruckstoff – nach dem Bedrucken (B) mit Tinte und Beaufschlagen (C) mit Flüssigkeit – sowohl in den Bildbereichen als auch in den Nichtbildbereichen mit einer Wasser-enthaltenden weiteren Flüssigkeit (41), z.B. einem Lack, beaufschlagt (E) wird, und dass die Flüssigkeit und/oder die weitere Flüssigkeit wenigstens eine Substanz (31a) enthält, welche die Säure zumindest teilweise neutralisiert. Unerwünschte Wellenbildung und Glanzunterschiede zwischen lackierten Bildstellen und lackierten Nichtbildstellen können so in vorteilhafter Weise verhindert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der graphischen Industrie und dort insbesondere im Bereich des Tintendrucks (Inkjet). Bei dem bekannten DoD-Tintendruckverfahren (Drop-on-Demand) wird ein Druckbild auf einem Bedruckstoff erzeugt, indem ein Druckkopf dem zu druckenden Bild entsprechend feinste Tintentropfen erzeugt und diese berührungslos auf einen Bedruckstoff überträgt. Der Bedruckstoff kann aus Papier, Karton oder Kunststoff bestehen und bogen- oder bahnförmig sein.
Aus der DE 10 2010 060 409 A1 ist bereits ein Verfahren zur Reduzierung der Wellenbildung eines Bedruckstoffs in einem Drucker und eine entsprechende Vorrichtung zum Bedrucken eines Bedruckstoffes bekannt. Dabei wird mindestens ein Druckbereich des Bedruckstoffs mit Tinte bedruckt und in mindestens einem nicht bedruckten Teilbereich des Bedruckstoffs die Feuchtigkeit des Bedruckstoffs erhöht. Dies kann durch Aufbringen einer transparenten Flüssigkeit erfolgen. Dabei kann in Bildbereichen Tinte und in Nicht-Bildbereichen transparente Flüssigkeit aufgebracht werden. Für das Aufbringen der transparenten Flüssigkeit kann ein separater Druckkopf vorgesehen sein.
Dieser Stand der Technik löst das bekannte Problem, dass Bedruckstoffe bei ungleichmäßigem Auftrag von Feuchtigkeit eine unerwünschte Wellenbildung zeigen. Daneben besteht jedoch das Problem, dass Druckerzeugnisse, welche nach dem Bedrucken lackiert werden, einen ungleichmäßigen Glanz aufweisen können: nicht bedruckte Bereiche können bei gleichem Lackauftrag weniger Glanz aufweisen, als bedruckte.
Die US 2010/0053236 A1 offenbart ein Tintendruckverfahren, bei welchem ein Substrat zunächst mit einem sogenannten Precoat beschichtet wird, welcher eine Säure aufweist. Anschließend wird eine Wasser-basierte Tinte aufgetragen, deren Tropfen durch die Säure agglomerieren und dadurch nur wenig verlaufen. Der Tintendruck wird abschließend getrocknet.
In Versuchen zum Lackieren solcher durch Säure agglomerierter Tintendrucke wurde festgestellt, dass das obengenannte Problem unterschiedlicher Glanzwerte auftreten und erheblich stören kann. Zur Lösung dieses Problems wurden Untersuchungen durchgeführt, wobei die nachfolgend beschriebene Erfindung entstanden ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen zu schaffen, mit welchem sowohl das Problem der Wellenbildung als auch das Problem der Glanzunterschiede gelöst wird. Es ist somit auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem bessere, d.h. im Glanz homogenere Druckerzeugnisse hergestellt werden können, als nach den Verfahren des Standes der Technik.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen, wobei ein Bedruckstoff mit wenigstens einer farbigen und Wasser-enthaltenden Tinte in Bildbereichen per Drop-on-Demand bedruckt wird, mit einer im Wesentlichen farblosen und Wasser-enthaltenden Flüssigkeit – a) in Nicht-Bildbereichen und/oder b) in Bildbereichen mit wenig Tinte – per Drop-on-Demand beaufschlagt und getrocknet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass der Bedruckstoff eine Beschichtung aufweist, welche wenigstens eine Säure umfasst, dass der Bedruckstoff – nach dem Bedrucken mit Tinte und Beaufschlagen mit Flüssigkeit – sowohl in den Bildbereichen als auch in den Nicht-Bildbereichen mit einer Wasser-enthaltenden weiteren Flüssigkeit beaufschlagt wird, und dass die Flüssigkeit und/oder die weitere Flüssigkeit wenigstens eine Substanz enthält, welche die Säure zumindest teilweise neutralisiert.
Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren löst die oben genannten Aufgaben und ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Druckerzeugnisse herzustellen, welche weder eine unerwünschte Wellenbildung noch unerwünschte Glanzunterschiede aufweisen.
Erfindungswesentlich ist, dass die Flüssigkeit und/oder die weitere Flüssigkeit wenigstens eine Substanz enthält, welche die in der Beschichtung vorgesehene Säure zumindest teilweise neutralisiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Säure mit der weiteren Flüssigkeit, zum Beispiel einem Wasser-basierten Lack, reagiert und dessen Glanzeigenschaft verändert. Bevorzugt erfolgt der Auftrag der neutralisierenden Substanz daher derart, dass durch das Neutralisieren der Säure Glanzunterschiede auf dem Bedruckstoff beseitigt oder unter ein vorgegebenes Maß reduziert werden.
Die neutralisierende Substanz ist bevorzugt eine Substanz, welche den pH-Wert des Bedruckstoffs und/oder der Beschichtung erhöht, vorzugsweise auf etwa 5 oder einen Wert größer als 5.
Der Begriff „Bildbereiche mit wenig Tinte“ kann im Sinne der Erfindung z.B. so verstanden werden, dass solche Bildbereiche weniger als 100% Flächendeckung, insbesondere weniger als 95% oder 90% oder 75% oder 50% Flächendeckung, aufweisen, d.h. dass in solchen Bereichen Papierweiß durchscheint.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Flüssigkeit eine farblose, insbesondere unpigmentierte oder farbstofffreie, im Wesentlichen bindemittelfreie und Wasser-basierte Tinte ist. Durch den Verzicht von Pigmenten oder Farbstoffen wird bei Auftrag der Flüssigkeit der optische Eindruck des herzustellenden Druckerzeugnisses nicht wahrnehmbar verändert. Die Verwendung einer Tinte als Flüssigkeit hat zudem den Vorteil, dass die Flüssigkeit problemlos mit einem Tintendruckkopf auf den Bedruckstoff übertragen werden kann. Die Tinte kann sonst übliche Zusätze wie Tenside, Biozide, Feuchthaltemittel oder Entschäumungsmittel enthalten. Diese Zusätze bzw. ihre Mengen in der Tinte können in vorteilhafter Weise genutzt werden, um die Verdruckbarkeit der Tinte mit einem konventionellen Druckkopf und/oder die Fähigkeit, den Bedruckstoff – für ein gutes Druckergebnis – ausreichend zu benetzen, einzustellen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Konzentration der neutralisierenden Substanz im Wesentlichen einem vorgegebenen Konzentrationswert entspricht und dass der vorgegebene Konzentrationswert von der Konzentration der Säure oder der Mischung aus mehreren Säuren in der Beschichtung abhängt. Die Konzentration der neutralisierenden Substanz, insbesondere der neutralisierten Säuregruppen in der neutralisierenden Substanz, kann bevorzugt genauso hoch gewählt werden, wie die Konzentration der Säure oder neutralisierten Säuregruppen in der Beschichtung.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der vorgegebene Konzentrationswert derart gewählt ist, dass eine im Wesentlichen vollständige Neutralisation der Säure erfolgt. Die Konzentration der Protonen in der Beschichtung, die aus dem pH-Wert der Beschichtung berechnet werden kann, kann bevorzugt genauso hoch gewählt werden, wie die Konzentration der neutralisierenden Substanz, insbesondere der neutralisierten Säuregruppe in der neutralisierenden Substanz, bzw. umgekehrt.
Die aufzutragende Menge kann z.B. dadurch berechnet werden, dass die relevanten und daher zu beschichtenden Stellen des Bedruckstoffs, d.h. solche mit Papierweiß, summiert werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Trocknen durch Beaufschlagen des Bedruckstoffs mit IR-Strahlung erfolgt und dass die Flüssigkeit einen IR-Absorber als eine zweite Substanz enthält. Dadurch, dass erfindungsgemäß außer der Wasser-enthaltenden Tinte auch die Wasser-enthaltende Flüssigkeit aufgetragen wird, erhöht sich die Wassermenge und dadurch die Anforderung an die Trocknung. Es ist daher von Vorteil, zugleich die Trocknungseigenschaft der Flüssigkeit zu verbessern. Durch den Einsatz eines IR-Absorbers kann dies in vorteilhafter Weise erreicht werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass nicht ausreichend getrocknete Druckerzeugnisse aneinander haften bleiben, z.B. in einem Auslagestapel.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Flüssigkeit einen optischen Aufheller als eine dritte Substanz enthält. Diese Maßnahme ist dann von Vorteil, wenn ansonsten durch den Auftrag der Säure enthaltenden Beschichtung und/oder durch den Auftrag der Flüssigkeit ein Absenken des Helligkeitswertes des Druckerzeugnisses zumindest in den mit der Flüssigkeit beaufschlagten Bereichen zu erwarten wäre.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass im Fall a) der für den Bedruckstoff gebildete Mittelwert der pro Flächeneinheit beaufschlagten Menge der Flüssigkeit im Wesentlichen den für den Bedruckstoff gebildeten Mittelwert der pro Flächeneinheit aufgedruckten Menge der Tinte entspricht. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Befeuchtung des Bedruckstoffs durch Wasser in der Tinte und Wasser in der Flüssigkeit im Mittel auf der gesamten behandelten Oberfläche des Bedruckstoffs in etwa gleich ist. Auch durch diese Maßnahme kann eine unerwünschte Wellenbildung vermieden werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Substanz eine Base ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Substanz ein Amin, insbesondere ein wasserlösliches Amin, 2-Amino-2-Methyl-1-Propanol, ein Alkalihydroxid, insbesondere NaOH oder KOH ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die weitere Flüssigkeit farblos, insbesondere ein farbloser und wasserbasierter Lack ist.
Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt:
1: einen Ablaufplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie vorrichtungstechnische Maßnahmen zur Durchführung des Verfahrens.
In 1 sind die Verfahrensschritte A bis E bzw. E' einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufplan gezeigt. Neben jedem Verfahrensschritt ist ebenfalls schematisch gezeigt, welche vorrichtungstechnischen Maßnahmen jeweils ergriffen werden können und wie das Druckerzeugnis sukzessive hergestellt werden kann.
In Verfahrensschritt A wird zunächst ein Bedruckstoff 10 mit einer Oberfläche 10' bereitgestellt. Bei dem Bedruckstoff kann es sich um einen Bogen oder um eine Bahn handeln. Der Bedruckstoff kann aus Papier, Karton oder Kunststoff sein. Auf den Bedruckstoff wird eine Beschichtung 11 aufgebracht, welche eine Säure 11a umfasst. Das Aufbringen der Beschichtung kann zum Beispiel mittels einer Walze 13 erfolgen. Alternativ zu dem dargestellten Verfahrensschritt A kann auch vorgesehen sein, dass ein bereits sauer beschichteter Bedruckstoff bereitgestellt wird.
Im Verfahrensschritt B wird der Bedruckstoff 10 bzw. dessen Oberfläche 10' in einem Bildbereich 20 mit wasserbasierter Tinte 21 bedruckt bzw. es wird eine Tintenschicht 21 erzeugt. Der Bildbereich kann zum Beispiel ein Muster, ein Bild oder einen Text darstellen. Zur Erzeugung der Tintenschicht 21 werden Tintentropfen 22 mittels eines Druckkopfs 23 berührungslos auf den Bedruckstoff bzw. dessen Oberfläche übertragen. Hierbei wird der Druckkopf in bekannter Weise unter Verwendung der für das Bild benötigten Druckdaten angesteuert. In der Regel ist es hierbei erforderlich, zwischen dem Druckkopf und dem Bedruckstoff eine Relativbewegung zu erzeugen. Es kann auch mehr als nur eine Tinte aufgedruckt werden, z.B. vier (CMYK) oder mehr als vier (CMYK plus Sonderfarbe/-farben). Die Tinte kann zur Färbung Pigmente oder Farbstoffe aufweisen.
In Verfahrensschritt C wird in einem Nichtbildbereich 30 eine Flüssigkeit 31 aufgebracht bzw. eine Flüssigkeitsschicht 31 erzeugt. Die Flüssigkeit enthält zumindest eine sie Säure 11a neutralisierende Substanz 31a, bevorzugt eine Base, wie z.B. NaOH oder KOH.
Weiterhin kann die Flüssigkeit auch eine zweite Substanz 31b, vorzugsweise einen IR-Absorber enthalten. Weiterhin kann die Flüssigkeit eine dritte Substanz 31c, vorzugsweise einen optischen Aufheller, enthalten. In dem Nichtbildbereich der Oberfläche 10' des Bedruckstoffs 10 wird durch den Auftrag der Flüssigkeit 31 und der darin enthaltenen neutralisierenden Substanz 31a die Säure 11a neutralisiert. Das Beaufschlagen mit der Flüssigkeit 31 erfolgt, indem Flüssigkeitstropfen 32 mittels eines weiteren Druckkopfs 33 berührungslos auf die Oberfläche des Bedruckstoffs übertragen werden. Durch den Einsatz eines Druckkopfs ist die Menge der applizierten Flüssigkeit leicht zu steuern.
Im Verfahrensschritt D wird der Bedruckstoff 10 bzw. dessen Oberfläche 10' mit einer weiteren Flüssigkeit 41 beaufschlagt bzw. es wird eine weitere Flüssigkeitsschicht 41 erzeugt. Der Auftrag kann bevorzugt mittels einer Walze 43 erfolgen. Bei der weiteren Flüssigkeit kann es sich um einen farblosen oder transparenten, wasserbasierten Lack handeln. Eine solche Lackschicht kann den Bedruckstoff im Wesentlichen vollflächig bedecken, das heißt, sowohl die Bildbereiche 20 als auch die Nichtbildbereiche 30. Die Lackschicht wird erfindungsgemäß durch die neutralisierte Säure nicht oder nur unwesentlich (chemisch) beeinflusst und zeigt daher global (über den gesamten Bedruckstoff, d.h. in Bildbereichen und Nichtbildbereichen) einen im Wesentlichen homogenen Glanz.
Im Verfahrensschritt E wird der Bedruckstoff 10 bzw. dessen Oberfläche 10' und insbesondere die darauf aufgebrachte Tinte 21 und Flüssigkeiten 31 und 41 vorzugsweise thermisch getrocknet. Hierzu kann IR-Strahlung 52 mittels eines IR-Trockners 53, z.B. ein LED-Trockner oder LED-Laser-Trockner, erzeugt und auf die Bedruckstoff-Oberfläche gerichtet werden. Auch hier kann es erforderlich sein, eine Relativbewegung zwischen dem Trockner und dem Bedruckstoff auszuführen. Die Intensität der Strahlung kann gesteuert werden.
Alternativ zu Verfahrensschritt E ist es möglich, eine Trocknung E' auszuführen. Diese erfolgt bevorzugt nach Verfahrensschritt C und vor Verfahrensschritt D. Weiter alternativ ist es ebenfalls möglich, beide Trockenschritte E und E' auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: Druckerzeugnis
10: Bedruckstoff
10': Oberfläche
11: Beschichtung
11a: Säure
13: Walze
20: Bildbereich
21: Tinte/Tintenschicht
22: Tintentropfen
23: Druckkopf
30: Nichtbildbereich
31: Flüssigkeit / Flüssigkeitsschicht
31a: neutralisierende Substanz / Base
31b: zweite Substanz / IR-Absorber
31c: dritte Substanz / optischer Aufheller
32: Flüssigkeitstropfen
33: weiterer Druckkopf
41: weitere Flüssigkeiten / weitere Flüssigkeitsschicht / Lackschicht
43: Walze
52: IR-Strahlung
53: IR-Trockner
A: Bereitstellen Bedruckstoff mit Beschichtung
B: Bedrucken mit Tinte
C: Beaufschlagen mit Flüssigkeit
D: Beaufschlagen mit weiterer Flüssigkeit/Lack
E, E': IR-Trocknen

Claims

Verfahren zum Herstellen von Druckerzeugnissen (1), wobei ein Bedruckstoff (10) mit wenigstens einer farbigen und Wasser-enthaltenden Tinte (21) in Bildbereichen (20) per Drop-on-Demand bedruckt, mit einer im Wesentlichen farblosen und Wasser-enthaltenden Flüssigkeit (31) – a) in Nichtbildbereichen (30) und/oder b) in Bildbereichen (20) mit wenig Tinte – per Drop-on-Demand beaufschlagt und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff eine Beschichtung (11) aufweist (A), welche wenigstens eine Säure (11a) umfasst, dass der Bedruckstoff – nach dem Bedrucken (B) mit Tinte und Beaufschlagen (C) mit Flüssigkeit – sowohl in den Bildbereichen als auch in den Nichtbildbereichen mit einer Wasser-enthaltenden weiteren Flüssigkeit (41) beaufschlagt (E) wird, und dass die Flüssigkeit und/oder die weitere Flüssigkeit wenigstens eine Substanz (31a) enthält, welche die Säure zumindest teilweise neutralisiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (31) eine farblose, insbesondere unpigmentierte oder farbstofffreie, im Wesentlichen bindemittelfreie und wasserbasierte Tinte (31) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der neutralisierenden Substanz (31a) im Wesentlichen einem vorgegebenen Konzentrationswert entspricht und dass der vorgegebene Konzentrationswert von der Konzentration der Säure (11a) in der Beschichtung abhängt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Konzentrationswert derart gewählt ist, dass eine im Wesentlichen vollständige Neutralisation der Säure (11a) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen (E) durch Beaufschlagen des Bedruckstoffs (10) mit IR-Strahlung (52) erfolgt und dass die Flüssigkeit (31) einen IR-Absorber (31b) als eine zweite Substanz enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (31) einen optischen Aufheller (31c) als eine dritte Substanz enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall a) der für den Bedruckstoff gebildete Mittelwert der pro Flächeneinheit beaufschlagten Menge der Flüssigkeit (31) im Wesentlichen dem für den Bedruckstoff gebildeten Mittelwert der pro Flächeneinheit aufgedruckten Menge der Tinte (21) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (31a) eine Base (31a) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (31a) ein Amin, insbesondere ein wasserlösliches Amin, 2-Amino-2-Methyl-1-Propanol, ein Alkalihydroxid, insbesondere NaOH oder KOH ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Flüssigkeit (41) farblos, insbesondere ein farbloser und wasserbasierter Lack (41) ist.