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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, wobei der Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Polymer bedruckt wird und das mindestens eine Polymer durch eine Vulkanisation mit mindestens einem Vulkanisationsmittel vernetzt wird, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, sowie eine Tinte zum Durchführen des Verfahrens.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Beim heutigen Bedrucken von Aufzeichnungsträgern wie Papier besteht eine Schwierigkeit darin, dass eine Tinte nach dem Bedrucken auf dem Aufzeichnungsträger über eine ausreichende Robustheit verfügen muss, insbesondere in feuchter Umgebung, um eine Beschädigung, beispielsweise des Druckbilds, während (beispielsweise bei einem beidseitigen Bedrucken) und nach dem Bedrucken und auch beispielsweise dem Trocknen (beispielsweise bei einer Nachbearbeitung wie Schneiden, Falten, Konvertieren, etc., z.B. im Buchdruck) zu vermeiden. Dies wird dadurch erzielt, dass dem Druckbild eine gewisse Abriebbeständigkeit verliehen wird. Dies kann üblicherweise durch Verwendung von Lackbeschichtungen erfolgen.
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Daneben kann ein Schutzfilm gegen Abrieb durch gegenseitigen Kontakt von Polymeren (Vorgang des Aufkonzentrierens) aufgebaut werden, indem diese beispielsweise als Thermoplaste interagieren. Hierbei können van der Waals-Kräfte aufgebaut werden. Diese sind jedoch anfällig gegenüber Feuchtigkeit, da sich Wassermoleküle zwischen die Polymere schieben können. Durch die Aufnahme von Feuchtigkeit werden nach derzeitigem Erkenntnisstand die Abstände der Polymere vergrößert, wodurch unter anderem die van der Waals-Kräfte abnehmen.
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Eine Vernetzung aufgrund von Polymerisationsreaktionen ist auf der anderen Seite jedoch schwieriger zu steuern hinsichtlich der Vernetzungsreaktion.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Bedrucken eines, bevorzugt im Wesentlichen flachen, Aufzeichnungsträgers bereitzustellen, bei dem eine genügend hohe Abriebbeständigkeit und Robustheit erzielt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine einfache Vernetzung der Tinte durch eine Vulkanisationsreaktion auf dem Aufzeichnungsträger erfolgen kann, welche auf einfache Weise durch Zugabe der Tinte und eines Vulkanisationsmittels in entsprechenden Mengen gesteuert werden kann. Durch eine durch die Vulkanisation resultierende kovalente Bindung entsteht eine nicht durch Feuchtigkeitsaufnahme reversible chemische Verbindung. Entsprechend kann keine Verminderung der Kohäsion und Adhäsion durch Feuchtigkeitspenetration in eine entstehende Filmschicht mehr auftreten und eine Robustheit der Filmschicht ist dauerhaft gegeben. Insbesondere kann durch Steuerung des Vernetzungsgrades auch Einfluss auf die Witterungsbeständigkeit eines erzeugten Druckguts genommen werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, wobei der Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Polymer bedruckt wird und das mindestens eine Polymer durch eine Vulkanisation mit mindestens einem Vulkanisationsmittel vernetzt wird.
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Weiterhin ist eine Druckanordnung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers offenbart,
mit mindestens einer Druckstrecke zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers, die dazu ausgebildet ist, dass der Aufzeichnungsträger innerhalb der Druckstrecke bedruckt wird; mindestens einer ersten Auftragungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf den Aufzeichnungsträger eine Tinte umfassend mindestens ein Polymer innerhalb der Druckstrecke aufzutragen;
mindestens eine Zuführeinheit für mindestens ein Vulkanisationsmittel, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Vulkanisationsmittel der Tinte umfassend mindestens ein Polymer zuzuführen und/oder mindestens ein Vulkanisationsmittel auf den Aufzeichnungsträger vor und/oder nach dem Auftrag der Tinte aufzubringen; und
mindestens einer Reaktionsstrecke, innerhalb derer eine Vernetzung durch eine Vulkanisation erfolgt und die sich in Druckrichtung bei und/oder nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung und/oder der Zuführeinheit für das mindestens eine Vulkanisationsmittel befindet, die dazu ausgebildet ist, dass die Tinte mit dem mindestens einen Vulkanisationsmittel auf dem Aufzeichnungsträger durch eine Vulkanisation innerhalb der Druckstrecke vernetzt wird.
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Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Druckanordnung das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers durchgeführt werden.
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Darüber hinaus ist ein weiterer Aspekt der Erfindung auf eine Tinte zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, umfassend mindestens ein Polymer und mindestens ein Vulkanisationsmittel, gerichtet.
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Auch unter Verwendung der erfindungsgemäßen Tinte kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Die Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den Patentansprüchen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 und 2 schematisch eine Vernetzung von Polymeren einer Tinte durch Vulkanisation auf einem Aufzeichnungsträger.
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Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON KONKRETEN UND ALLGEMEINEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Zunächst sollen im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung die folgenden Begriffe wie folgt verstanden werden:
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines, bevorzugt im Wesentlichen flachen, Aufzeichnungsträgers, wobei der Aufzeichnungsträger mit einer Tinte umfassend mindestens ein Polymer bedruckt wird und das mindestens eine Polymer durch eine Vulkanisation mit mindestens einem Vulkanisationsmittel vernetzt wird.
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Eine Verbesserung der Robustheit beruht erfindungsgemäß insbesondere auf einer, beispielsweise im Fixierprozess, auftretenden Vernetzung der nach dem Druck in der Filmschicht befindlichen Polymere untereinander (Kohäsionsverbesserung) sowie außerdem gemäß bestimmten Ausführungsformen auf der Vernetzung der in der Tintenschicht und dem Strich des Aufzeichnungsträgers befindlichen Polymere untereinander.
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Der Aufzeichnungsträger, bevorzugt ein im Wesentlichen flacher Aufzeichnungsträger, ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Aufzeichnungsträger ein bahnförmiger oder blatt-/bogenförmiger Aufzeichnungsträger. Bevorzugt ist der Aufzeichnungsträger im Wesentlichen flach, weist also im Wesentlichen keine Erhebungen und Vertiefungen auf der Oberfläche auf, ist also im Wesentlichen auf der Oberfläche eben, und bevorzugt ist eine Ausdehnungsrichtung, z.B. die Tiefe, des Aufzeichnungsträgers im Vergleich zu den beiden anderen Ausdehnungsrichtungen, z.B. Länge und Breite, stark verkürzt. Insbesondere weist ein im Wesentlichen flacher Aufzeichnungsträger eine geringe Tiefe - insbesondere im Vergleich zur Länge und Breite - auf (ist also niedrig), beispielsweise von weniger als 5 cm, von weniger als 2 cm, von weniger als 1 cm, oder von weniger als 0,5 cm. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist ein im Wesentlichen flacher Aufzeichnungsträger ein Band, ein Blatt, eine Folie, ein Endlosband, eine Bahn, ein Bogen, eine Platte, eine Wellpappe, etc. Ein im Wesentlichen flacher Aufzeichnungsträger kann beispielsweise auch als im Wesentlichen zweidimensionaler Aufzeichnungsträger angesehen werden.
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Das Material des Aufzeichnungsträgers ist hierbei nicht besonders beschränkt, und der Aufzeichnungsträger kann auf Basis von Zellstoff, Plastik bzw. Polymer, Metall, etc. gebildet sein. Neben Papier, Pappe, Karton, etc. sind also beispielsweise auch Polymerfolien oder Metallfolien als Aufzeichnungsträger möglich.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Aufzeichnungsträger ein zellstoffhaltiger Aufzeichnungsträger wie Papier, Pappe, Karton, etc., bevorzugt Papier. Als Aufzeichnungsträger kommen somit erfindungsgemäß insbesondere zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger in Frage. Zellstoff ist im Rahmen der Erfindung die beim Aufschluss von Holz oder anderen Pflanzenfasern anfallende, faserige, zumeist vorwiegend aus Cellulose bestehende Masse. Auch rein auf Cellulose basierende Aufzeichnungsträger sind erfindungsgemäß als zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger zu verstehen. Als zellstoffhaltige Aufzeichnungsträger sind somit beispielsweise solche auf Basis von zellstoffhaltigem Papier, beispielsweise Papier, aber auch Altpapier, Pappe und/oder Karton bzw. Kartonagen zu nennen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Aufzeichnungsträger Papier, Pappe und/oder Karton, beispielsweise Papier und/oder Karton. Neben Zellstoff kann der Aufzeichnungsträger auch weitere Bestandteile umfassen, beispielsweise neben einer Papierschicht weitere Schichten umfassen, beispielsweise eine Beschichtungsschicht, wie sie üblicherweise bei Druckverfahren zur Anwendung kommt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Aufzeichnungsträger Papier und/oder Pappe.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Aufzeichnungsträger ein zellstoffhaltiger Aufzeichnungsträger, welcher auch beidseitig bedruckt werden kann. Bei einem beidseitigen Bedrucken eines zellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgers ist hierbei von Vorteil, dass das Vulkanisationsmittel, insbesondere ein auf Schwefel basierendes Vulkanisationsmittel, den Aufzeichnungsträger durchdringen kann, wodurch die Robustheit weiter verbessert werden kann. Bei beidseitigem Auftrag kann die Filmschicht zudem aufgrund von Diffusionsvorgängen schneller mit dem Vulkanisationsmittel durchsetzt werden.
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Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Tinte ist nicht besonders beschränkt und kann solche umfassen, welche üblicherweise in Druckverfahren zur Anwendung kommen, insofern mindestens ein Polymer enthalten ist. Eine Tinte, welche auch beispielsweise in Inkjet-Verfahren verwendet werden kann, kann erfindungsgemäß als Suspension von Pigmenten oder in Form gelöster Farbstoffe oder als Toner vorliegen, umfasst gemäß bestimmten Ausführungsformen jedoch keinen Toner. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist somit die erfindungsgemäße Anordnung ein Inkjet-Drucker. Entsprechend ist das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Inkjet-Druckverfahren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Tinte, die im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Druckanordnung zur Anwendung kommt, eine lösungsmittelbasierte, insbesondere wasserbasierte, Tinte, umfasst also neben Pigmenten und/oder gelösten Farbstoffen zumindest ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser. Daneben kann die Tinte jedoch alle weiteren Bestandteile umfassen, welche gewöhnlich in Tinten vorhanden sind, wie sie in Tintendruckern, beispielsweise Inkjet-Druckern verwendet werden. Die Tinten umfassen also beispielsweise Latex-Tinten, aber auch Pigmenttinten ohne Latexanteile. Es ist beim erfindungsgemäßen Verfahren hierbei nicht ausgeschlossen, dass das mindestens eine Polymer auch verschmilzt.
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Das in der Tinte umfasste Polymer enthält gemäß bestimmten Ausführungsformen Doppelbindungen, insbesondere Doppelbindungen, welche einer Vulkanisation einfach zugänglich sind, also beispielsweise oberflächliche Doppelbindungen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer ausgewählt aus Styrol-Butadien-Polymeren (SB), Isopren-Polymeren, Poly(meth)acrylaten, Polystyrolacrylaten (Styrolacrylaten (SA) bzw. Styrol-Acryl-Copolymere), Polyvinylacrylaten, Polyvinylalkylaten, beispielsweise mit einem Alkylrest mit 1 bis 20, z.B. 1 - 10, z.B. 1 - 4 Kohlenstoffatomen, Polyestern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), z.B. biaxial orientiertes PET, Polyvinylacetaten (PVAC), Acrylnitril, Butyl(meth)aclyrat, und/oder Polyamiden, und/oder weiteren Polymeren auf Basis Styrol oder Butadien. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer zumindest difunktionell, wobei die funktionellen Gruppen nicht eingeschränkt sind und gleich oder verschieden sein können und beispielsweise eine Carboxylgruppe, eine Halogengruppe, eine Nitrilgruppe, eine Hydroxygruppe und/oder eine Aminogruppe sein können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer hydrophob oder im Wesentlichen hydrophob, also wasserabweisend, um ein späteres Eindringen von Wasser unterbinden zu können, beispielsweise ins Druckbild.
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Ebenso ist das erfindungsgemäß verwendete Vulkanisationsmittel nicht besonders beschränkt und umfasst solche, welche üblicherweise für eine Vulkanisation verwendet werden. Eine Vulkanisation ist hierbei eine Reaktion, bei der kovalente Vernetzungen gebildet werden, wobei die Vernetzung insbesondere jedoch nicht nur durch die Polymere selbst erfolgt, wie bei Polymerisationsreaktionen, sondern durch das Vulkanisationsmittel.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Vulkanisationsmittel ausgewählt aus schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere Schwefel oder Dischwefelverbindungen wie Disulfan, Dischwefeldichlorid, z.B. Schwefel, Peroxiden, und/oder Metalloxiden wie MgO und/oder ZnO, etc., insbesondere ZnO. Zinkoxidkristalle sind hierbei farblos und somit unkritisch bezüglich einer Verfärbung, sodass sie ein Druckbild nicht beeinträchtigen. Insbesondere können Metalloxide bei Polymeren mit reaktiven Gruppen wie z.B. Halogengruppen und/oder Carboxylgruppen, etc., zum Einsatz kommen. Das Vulkanisationsmittel kann hierbei gemäß bestimmten Ausführungsformen auch in Lösung oder Suspension vorliegen, wobei das Lösungsmittel bzw. die Flüssigkeit zur Herstellung derselben nicht besonders beschränkt ist und an das mindestens eine Vulkanisationsmittel angepasst sein kann. Für Schwefel bzw. eine schwefelhaltige Verbindung eignet sich beispielsweise ein sulfidisches Lösungsmittel.
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Die Menge an Vulkanisationsmittel ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und kann insbesondere an die Menge an Polymer in der Tinte angepasst sein. Hierbei kann auf die Prinzipien der Vulkanisation zurückgegriffen werden. Beispielsweise ist das Vulkanisationsmittel in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.%, z.B. 0,2 bis 40 Gew.%, z.B. 0,3 bis 30 Gew.%, z.B. 0,4 bis 20 Gew.%, z.B. 0,5 bis 15 Gew.%, z.B. 0,6 bis 10 Gew.%, z.B. 0,7 bis 7,5 Gew.%, z.B. 0,8 bis 5 Gew.%, z.B. 0,9 bis 3,5 Gew.%, z.B. 1,0 bis 3,2 Gew.%, z.B. 1,1 bis 2,9 Gew.%, bezogen auf die Mischung von Tinte und Vulkanisationsmittel, enthalten.
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Die Vernetzung der Tinte 2 enthaltend das Polymer P auf einem Aufzeichnungsträger 1 ist beispielhaft in 1 und 2 gezeigt, wobei in 2 als Vulkanisationsmittel V Schwefel bzw. Dischwefeldichlorid angenommen wird, sodass sich Dischwefel-Brücken beim Vulkanisieren ausbilden.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird das mindestens eine Vulkanisationsmittel zusammen mit der Tinte auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht, vor der Tinte auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht oder nach der Tinte auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht. Bevorzugt wird das mindestens eine Vulkanisationsmittel vor der Tinte auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht. Hierdurch kann es bereits auf den Aufzeichnungsträger einwirken und ggf. auch eine Vernetzung zum Aufzeichnungsträger hin ermöglichen. Das Vulkanisationsmittel kann insbesondere, bei ausreichender Löslichkeit, beispielsweise mit einem Primer aufgebracht werden oder in einem zusätzlichen Prozessschritt auf das Substrat und/oder die Filmschicht aufgetragen werden.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Vulkanisation bei einer Temperatur von 80°C bis 180°C, bevorzugt 100°C bis 160°C. Insbesondere erfolgt die Vulkanisation bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des mindestens einen Polymeren. Dies kann beispielsweise durch ein Beheizen des Aufzeichnungsträgers, der Tinte und/oder das Vulkanisationsmittel erreicht werden.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die Tinte weiter mindestens einen Beschleuniger, wobei jedoch Verfahren ohne Beschleuniger nicht ausgeschlossen sind. So ein Beschleuniger in der Tinte vorhanden ist oder auf andere Weise dem Verfahren zugeführt wird, ist dieser nicht besonders beschränkt, und umfasst solche, welche üblicherweise bei einer Vulkanisation zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Carbamate, Thiuramdi- und/oder -monsulfide, Xanthogenate, Guanidinverbindungen, Urotropin, Dibenzothiazyldisulfid, Aldehydammoniak, Kondensationsprodukte aus aliphatischen Aldehyden und aromatischen Aminen, Zinkoxid (bei einer Vulkanisation mit einer schwefelhaltigen Verbindung, z.B. Schwefel), etc.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aktiviert, bevorzugt mittels UV-Strahlung, IR-Strahlung, ionisierender Strahlung, z.B. aus einem Corotron, einer Plasmabestrahlung, und/oder Elektronenstrahl, etc. Hierdurch kann eine bessere Anbindung der Tinte an den Aufzeichnungsträger erfolgen, beispielsweise auch bei nichtzellstoffhaltigen Aufzeichnungsträgern wie Polymerfolien oder Metallfolien, etc.
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Es ist hierbei aber nicht ausgeschlossen, dass anstatt dessen oder zusätzlich auch die Tinte oder deren Bestandteile, beispielsweise das mindestens eine Polymer, enthaltene Pigmente, etc., aktiviert werden.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Druckanordnung zum Bedrucken eines, bevorzugt im Wesentlichen flachen, Aufzeichnungsträgers,
mit mindestens einer Druckstrecke zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers, die dazu ausgebildet ist, dass der Aufzeichnungsträger innerhalb der Druckstrecke bedruckt wird; mindestens einer ersten Auftragungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf den Aufzeichnungsträger eine Tinte umfassend mindestens ein Polymer innerhalb der Druckstrecke aufzutragen;
mindestens eine Zuführeinheit für mindestens ein Vulkanisationsmittel, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Vulkanisationsmittel der Tinte umfassend mindestens ein Polymer zuzuführen und/oder mindestens ein Vulkanisationsmittel auf den Aufzeichnungsträger vor und/oder nach dem Auftrag der Tinte aufzubringen; und
mindestens einer Reaktionsstrecke, innerhalb derer eine Vernetzung durch eine Vulkanisation erfolgt und die sich in Druckrichtung bei und/oder nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung und/oder der Zuführeinheit für das mindestens eine Vulkanisationsmittel befindet, die dazu ausgebildet ist, dass die Tinte mit dem mindestens einen Vulkanisationsmittel auf dem Aufzeichnungsträger durch eine Vulkanisation innerhalb der Druckstrecke vernetzt wird.
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Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Druckanordnung das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Druckanordnung kann also zum Bedrucken eines, bevorzugt im Wesentlichen flachen, Aufzeichnungsträgers, beispielsweise wie hierin beschrieben, verwendet werden.
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Die Art der Druckanordnung ist nicht besonders beschränkt, und es können übliche Druckanordnungen, wie sie üblicherweise für Tinten Anwendung finden, wie beispielsweise Inkjet-Drucker, verwendet werden.
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Auch ist die Art der Druckstrecke nicht besonders beschränkt, insofern gewährleistet werden kann, dass auf dieser der Aufzeichnungsträger relativ zur Druckanordnung bewegt wird, z.B. relativ zu der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung. Es kann also beispielsweise die Druckstrecke bewegt werden, beispielsweise indem der Aufzeichnungsträger auf Bändern und/oder Rollen bewegt wird, und/oder die mindestens eine erste Auftragungseinrichtung, beispielsweise ein Druckkopf, bewegt wird. Beispielsweise kann der Aufzeichnungsträger befördert werden, etwa durch ein umlaufendes Band, ggf. in Kombination mit einer oder mehreren Rollen, etc. Insbesondere ist die Druckstrecke dazu gedacht, den Aufzeichnungsträger an der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung zum Bedrucken vorbeizuführen. Die Beförderung des Aufzeichnungsträgers kann hierbei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
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Auch ist die mindestens eine erste Auftragungseinrichtung nicht besonders beschränkt und kann solche umfassen, die üblicherweise beim Druck mit Tinte Anwendung finden, beispielsweise Druckköpfe, Düsen bzw. eine Anordnung von Düsen, etc. Die Auftragung der Tinte kann unter Druck erfolgen. Zudem kann die Auftragungseinrichtung beheizt werden, um die Tinte zu erwärmen. Auch kann mehr als eine erste Auftragungseinrichtung vorgesehen sein, etwa bei einem Druck mit mehreren Farben.
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Ebenso ist die mindestens eine Zuführeinheit für mindestens ein Vulkanisationsmittel, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Vulkanisationsmittel der Tinte umfassend mindestens ein Polymer zuzuführen und/oder mindestens ein Vulkanisationsmittel auf den Aufzeichnungsträger vor und/oder nach dem Auftrag der Tinte aufzubringen, nicht besonders beschränkt, insofern damit das mindestens eine Vulkanisationsmittel aufgebracht werden kann, und sie kann beispielsweise in Form von Düsen bzw. einer Anordnung von Düsen, Walzen (so das Vulkanisationsmittel ggf. in Lösung oder Suspension vorliegt), etc. ausgeführt sein.
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Auch ist es möglich, dass der Aufzeichnungsträger auf mehr als einer Seite bedruckt wird, also beidseitig, und entsprechend Auftragungseinrichtungen für beide Seiten vorhanden sind, sowie weitere Bestandteile einer Druckanordnung zum beidseitigen Bedrucken wie etwa beispielsweise eine Wendeeinrichtung mit Umlenkeinrichtung, wie eine oder mehrere Umlenkwalzen.
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Die mindestens eine Reaktionsstrecke ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, insofern hier die Vernetzungsreaktion durch die Vulkanisation erfolgen kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kommt die aufgedruckte Tinte während der Vulkanisation nicht mit Bestandteilen der Druckanordnung in Kontakt, um ein Verschmutzen dieser Bestandteile zu vermeiden. Eine Reaktionsstrecke geeigneter Länge kann einfach anhand der Reaktionszeit der Vulkanisation und der Druckgeschwindigkeit bestimmt werden.
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Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Druckanordnung eine oder mehrere Fixiereinrichtungen und ggf. Zwischenfixiereinrichtungen, Wendevorrichtungen, sowie Kühl- und/oder Heizeinrichtungen zur Einstellung einer gewünschten Drucktemperatur umfassen. Auch kann eine Vorrichtung zur Rückbefeuchtung des Aufzeichnungsträgers vorgesehen sein, um etwaigen Flüssigkeitsverlust des Aufzeichnungsträgers bei der Vulkanisation auszugleichen, oder weitere Einrichtungen zur Vor- und/oder Nachbehandlung des unbedruckten bzw. bedruckten Aufzeichnungsträgers. Zudem können entsprechende Walzen zum Behandeln und/oder Führen des Aufzeichnungsträgers, Vorratsbehälter für Druckfarben, die Tinte, und/oder das mindestens eine Vulkanisationsmittel, etc. in der erfindungsgemäßen Druckvorrichtungen vorhanden sein. Darüber hinaus können üblicherweise in bestehenden Druckvorrichtungen enthaltene Einrichtungen in einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung enthalten sein, und diese wie auch die oben genannten Einrichtungen können auf geeignete Weise je nach Druckvorgang, gewünschtem Produkt bzw. verwendetem Aufzeichnungsträger angeordnet werden.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist weiter mindestens eine Heizeinrichtung innerhalb der Druckstrecke enthalten, die sich in Druckrichtung bei und/oder nach der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung und/oder der Zuführeinheit für das mindestens eine Vulkanisationsmittel befindet und die dazu ausgebildet ist, die Vulkanisation durchzuführen. Die Art der Heizeinrichtung ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise Heizungen, Strahlungseinrichtungen wie IR-Strahler, etc. umfassen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Druckanordnung mindestens einen Trockner, der dazu ausgebildet ist, die aufgebrachte Tinte zu trocknen.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Druckanordnung weiter eine Einheit zum Aktivieren der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, welche sich in Druckrichtung vor der mindestens einen ersten Auftragungseinrichtung und vor der Zuführeinheit für das mindestens eine Vulkanisationsmittel befindet und die dazu ausgebildet ist, die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu aktivieren, bevorzugt wobei die Einheit zum Aktivieren der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eine UV-Einheit, IR-Einheit, ein Corotron, eine Einheit zur Plasmabestrahlung, und/oder eine Elektronenstrahleinheit ist, welche dazu ausgebildet ist, die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers mit UV-Strahlung, IR-Strahlung, ionisierender Strahlung, z.B. aus einem Corotron, einer Plasmabestrahlung, und/oder Elektronenstrahl zu bestrahlen. Eine entsprechende Einheit ist hierbei nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise solche umfassen, welche in üblichen Druckanordnungen zum Einsatz kommen.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Druckanordnung weiter innerhalb der Druckstrecke mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Vulkanisationsreaktion, die derart ausgestaltet wird, dass die Vulkanisationstemperatur bei der Vernetzung auf dem Aufzeichnungsträger durch Kühlung auf eine Temperatur von 180°C oder weniger, bevorzugt von 160°C oder weniger beschränkt wird. Die Art der Kühleinrichtung ist hierbei nicht besonders beschränkt.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Druckanordnung weiter mindestens einen Entlüfter, mit dem bei der Vulkanisation entstehende Abluft entlüftet wird.
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Die Robustheit des entstehenden Drucks in der erfindungsgemäßen Druckanordnung kann sowohl inline als auch offline festgestellt werden, beispielsweise durch einfaches Abtasten der bedruckten Oberfläche, aber auch durch Ziehen eines Referenzmediums über den Aufzeichnungsträger unter definierter Anpresskraft. Das Referenzmedium kann hierbei auch inline in der Druckanordnung in einer entsprechenden Testvorrichtung angebracht sein.
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Darüber hinaus können auch optisch etwaige Verschmutzungen, etwa an Papierumlenkwalzen und/oder Trocknern, und/oder Druckbildbeschädigungen durch Betrachtung festgestellt werden, wodurch ebenfalls die Robustheit bewertet werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tinte zum Bedrucken eines, bevorzugt im Wesentlichen flachen, Aufzeichnungsträgers gerichtet, umfassend mindestens ein Polymer und mindestens ein Vulkanisationsmittel. Diese Tinte kann im erfindungsgemäßen Verfahren derart angewendet werden, dass das Vulkanisationsmittel und die Tinte nicht getrennt auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht werden müssen. Da die erfindungsgemäße Tinte im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen kann, sind entsprechende Ausführungen zur Tinte beim Verfahren auch auf die erfindungsgemäße Tinte übertragbar.
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Die verwendete Tinte ist nicht besonders beschränkt und kann solche umfassen, welche üblicherweise in Druckverfahren zur Anwendung kommen, insofern mindestens ein Polymer enthalten ist. Eine Tinte, welche auch beispielsweise in Inkjet-Verfahren verwendet werden kann, kann erfindungsgemäß als Suspension von Pigmenten oder in Form gelöster Farbstoffe oder als Toner vorliegen, umfasst gemäß bestimmten Ausführungsformen jedoch keinen Toner. Entsprechend ist die Tinte beispielsweise eine Inkjet-Tinte. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Tinte eine lösungsmittelbasierte, insbesondere wasserbasierte, Tinte, umfasst also neben Pigmenten und/oder gelösten Farbstoffen zumindest ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser. Daneben kann die Tinte jedoch alle weiteren Bestandteile umfassen, welche gewöhnlich in Tinten vorhanden sind, wie sie in Tintendruckern, beispielsweise Inkjet-Druckern verwendet werden. Die Tinten umfassen also beispielsweise Latex-Tinten, aber auch Pigmenttinten ohne Latexanteile.
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Das in der Tinte umfasste Polymer enthält gemäß bestimmten Ausführungsformen Doppelbindungen, insbesondere Doppelbindungen, welche einer Vulkanisation einfach zugänglich sind, also beispielsweise oberflächliche Doppelbindungen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer ausgewählt aus Styrol-Butadien-Polymeren (SB), Isopren-Polymeren, Poly(meth)acrylaten, Polystyrolacrylaten (Styrolacrylaten (SA) bzw. Styrol-Acryl-Copolymere), Polyvinylacrylaten, Polyvinylalkylaten, beispielsweise mit einem Alkylrest mit 1 bis 20, z.B. 1 - 10, z.B. 1 - 4 Kohlenstoffatomen, Polyestern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), z.B. biaxial orientiertes PET, Polyvinylacetaten (PVAC), Acrylnitril, Butyl(meth)aclyrat, und/oder Polyamiden, und oder weiteren Polymeren auf Basis Styrol oder Butadien. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer zumindest difunktionell, wobei die funktionellen Gruppen nicht eingeschränkt sind und gleich oder verschieden sein können und beispielsweise eine Carboxylgruppe, eine Halogengruppe, eine Nitrilgruppe, eine Hydroxygruppe und/oder eine Aminogruppe sein können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer hydrophob oder im Wesentlichen hydrophob, also wasserabweisend, um ein späteres Eindringen von Wasser unterbinden zu können, beispielsweise ins Druckbild.
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Ebenso ist das erfindungsgemäß verwendete Vulkanisationsmittel nicht besonders beschränkt und umfasst solche, welche üblicherweise für eine Vulkanisation verwendet werden. Eine Vulkanisation ist hierbei eine Reaktion, bei der kovalente Vernetzungen gebildet werden, wobei die Vernetzung insbesondere jedoch nicht nur durch die Polymere selbst erfolgt, wie bei Polymerisationsreaktionen, sondern durch das Vulkanisationsmittel.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Vulkanisationsmittel ausgewählt aus schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere Schwefel oder Dischwefelverbindungen wie Disulfan, Dischwefeldichlorid, z.B. Schwefel, Peroxiden, und/oder Metalloxiden wie MgO und/oder ZnO, etc., insbesondere ZnO. Zinkoxidkristalle sind hierbei farblos und somit unkritisch bezüglich einer Verfärbung, sodass sie ein Druckbild nicht beeinträchtigen. Insbesondere können Metalloxide bei Polymeren mit reaktiven Gruppen wie z.B. Halogengruppen und/oder Carboxylgruppen, etc., zum Einsatz kommen.
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Die Menge an Vulkanisationsmittel ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und kann insbesondere an die Menge an Polymer in der Tinte angepasst sein. Hierbei kann auf die Prinzipien der Vulkanisation zurückgegriffen werden. Beispielsweise ist das Vulkanisationsmittel in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.%, z.B. 0,2 bis 40 Gew.%, z.B. 0,3 bis 30 Gew.%, z.B. 0,4 bis 20 Gew.%, z.B. 0,5 bis 15 Gew.%, z.B. 0,6 bis 10 Gew.%, z.B. 0,7 bis 7,5 Gew.%, z.B. 0,8 bis 5 Gew.%, z.B. 0,9 bis 3,5 Gew.%, z.B. 1,0 bis 3,2 Gew.%, z.B. 1,1 bis 2,9 Gew.%,bezogen auf die Mischung von Tinte und Vulkanisationsmittel, enthalten.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Polymer ausgewählt aus Styrol-Butadien-Polymeren, Isopren-Polymeren, Poly(meth)acrylaten, Polystyrolacrylaten, Polyvinylacrylaten, Polyvinylalkylaten, Polyestern, Polyvinylacetaten, Acrylnitril, Butyl(meth)aclyrat, und/oder Polyamiden, und/oder ist das mindestens eine Vulkanisationsmittel ausgewählt aus schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere Schwefel, Peroxiden, und/oder Metalloxiden, insbesondere ZnO.
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Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die Tinte weiter mindestens einen Beschleuniger. So ein Beschleuniger in der Tinte vorhanden ist oder auf andere Weise dem Verfahren zugeführt wird, ist dieser nicht besonders beschränkt, und umfasst solche, welche üblicherweise bei einer Vulkanisation zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Carbamate, Thiuramdi- und/oder -monsulfide, Xanthogenate, Guanidinverbindungen, Urotropin, Dibenzothiazyldisulfid, Aldehydammoniak, Kondensationsprodukte aus aliphatischen Aldehyden und aromatischen Aminen, Zinkoxid (bei einer Vulkanisation mit einer schwefelhaltigen Verbindung, z.B. Schwefel), etc.
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Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Die Erfindung wird im Anschluss mit Bezug auf verschiedene Beispiele davon weiter im Detail erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Auf Papier als Aufzeichnungsträger wird Schwefel in einem Inkjet-Drucker in sulfidischer Lösung aufgetragen. Im Anschluss wird eine Latex-Tinte auf Basis von Styrol-Butadien-Kautschuk auf das Papier aufgebracht und bei einer Temperatur von 120°C fixiert. Die Menge an Schwefel betrug hierbei 1 Gew.%, bezogen auf die Menge an Tinte und Schwefel.
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Nach dem Fixieren oder auch nach einem Trocknen ergab sich ein robustes Druckbild, welches selbst unter Einwirkung von Feuchtigkeit bis zum Aufweichen des Papiers Bestand hatte.
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Durch die vorliegende Erfindung kann eine erhöhte Robustheit beim Drucken auf einen Aufzeichnungsträger erzielt werden.
