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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Druckgerät, insbesondere zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers aus Kunststoff mit einer wasserbasierten Druckfarbe, wie wasserbasierter Tinte.
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Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers können digitale Druckgeräte, wie Tintendruckgeräte eingesetzt werden. Der Aufbau solcher Tintendruckgeräte ist hinreichend bekannt. Insbesondere sind digitale Hochgeschwindigkeits-Tintendruckgeräte bekannt, bei denen Tintentropfen zum Erzeugen eines Druckbilds aus Düsen eines Druckkopfs auf einen schnell bewegten, bahnförmigen Aufzeichnungsträger ausgestoßen werden.
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Insbesondere bei mehrfarbigen Tintenstrahldruckern sind in der Regel mehrere Druckköpfe für unterschiedliche Farben vorgesehen. Da meist auf Papier als Aufzeichnungsträger gedruckt wird, werden vornehmlich wasserbasierte Tinten dafür verwendet, da die Tinte auf dem Papier gut getrocknet werden kann. Solche wasserbasierte Tinten können verschiedene Tintenstrukturen (Basis, Dye, Basis Pigment, Basis Polymer, Latex, etc.) aufweisen.
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Die aufgebrachte Tinte wird in einer Trocken- oder Fixiereinrichtung getrocknet, so dass die Tinte fest mit dem Aufzeichnungsträger verbunden ist, wodurch das fertige Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger fixiert wird.
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Bei bisherigen Tintendrucksystemen wird typischerweise mit wasserbasierten Tinten auf Papier gedruckt. Soll beispielsweise auf Kunststofffolie aus Polymermaterial gedruckt werden, so werden derzeit UV-härtbare Tinten verwendet. Denn wasserbasierte Tinte haftet nicht ohne weiteres auf Polymeren, hat aber dagegen den Vorteil, dass sie auch für Druckgüter im Lebensmittelbereich verwendet werden können.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102017124115 A1 ist eine Druckvorrichtung mit einer Auftragseinheit bekannt. Um das Bedrucken, d.h. das Aufbringen eines Druckbildes vorzubereiten, wird eine Reaktionsflüssigkeit, insbesondere ein Primer auf den Aufzeichnungsträger digital oder großflächig aufgetragen. Die Reaktionsflüssigkeit ist dabei typischerweise ein Stoff, der mit der Tinte und/oder der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums reagiert bzw. interagiert.
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Insbesondere polymere Aufzeichnungsträger sind häufig an ihren Oberflächen hydrophob und apolar. Der Druck auf solchen Oberflächen ist damit insbesondere für wasserbasierte Druckfarben ohne vorherige, entsprechende Behandlung der Oberfläche und ggfs. ohne entsprechende Nachbehandlung unmöglich. Werden Polymer-Aufzeichnungsträger zum Bedrucken mit wasserbasierten Druckfarben verwendet, so kann durch Auftragen einer Reaktionsflüssigkeit die Haftung der Druckfarbe mit dem Aufzeichnungsträger zwar verbessert werden, aber ein Trocknen des Druckbildes wird schwierig, da sich auf der Oberfläche ein Wasserfilm bildet, der bei schnell transportierten Aufzeichnungsträgern nicht schnell genug getrocknet werden kann. Wird ein solcher Aufzeichnungsträger zu lange thermisch belastet, kann er Schaden nehmen. Auch eine mechanische/physische Behandlung bei der Vor- oder Nachbearbeitung des Aufzeichnungsträgers ist kaum möglich, da solche Aufzeichnungsträger sehr dünn und anfällig gegen Zerstörung sind.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Druckgerät zu schaffen, mit dem auch Aufzeichnungsträger beispielsweise aus Kunststoff (Polymeren) sicher und zuverlässig mit wasserbasierter Druckfarbe bedruckt werden können.
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Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Druckgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Druckgerät weist eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Aufzeichnungsträgers durch das Druckgerät auf. Durch eine Vorbehandlungseinrichtung wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers vor dem Bedrucken mit Corona- und/oder Plasmabehandlung präpariert. Eine Druckeinrichtung bedruckt den Aufzeichnungsträger mit einer wasserbasierter Druckfarbe. Anschließend wird das Druckbild zumindest teilweise getrocknet oder fixiert. Eine Nachbehandlungseinrichtung mit einer Wasserentferneinrichtung weist zumindest eine Auftragseinrichtung auf, die einen hydrophilen Beschichtungsstoff auf den Aufzeichnungsträger aufträgt, um restliches, noch auf der Oberfläche des Druckbildes verbliebenes Wasser zu entfernen/binden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Druckgerät wird die zu bedruckende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zunächst mittels Corona- oder Plasmabehandlung vorbehandelt. Danach wird der Aufzeichnungsträger mit wasserbasierter Druckfarbe bedruckt und anschließend wird die Druckfarbe durch einen Trocken- und Fixiereinrichtung transportiert, damit das Druckbild zumindest teilweise trocknet und auf den Aufzeichnungsträger fixiert ist. Ein gegebenenfalls noch auf der Oberfläche verbleibender Wasserfilm wird durch Beschichten des Aufzeichnungsträgers mit einem hydrophilen Beschichtungsstoff komplett gebunden.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass polymere Aufzeichnungsträger (wie Kunststofffolie) mit wasserbasierter Druckfarbe einfach und sicher bedruckt werden können. Der Aufbau eines solchen Druckgeräts ist nicht aufwändig und daher kostengünstig. Der Polymer-Aufzeichnungsträger braucht beim Trocknen/Fixieren nicht zu stark thermisch beansprucht zu werden und dennoch haftet die Druckfarbe am Ende fest auf dem Aufzeichnungsträger und das Material des Aufzeichnungsträgers wird thermisch geschont. In der Nachbehandlung wird das Druckbild chemisch und/oder mechanisch komplett getrocknet, indem Wasser friktionsfrei von der Oberfläche des Druckbildes entfernt oder gebunden wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet. So ist es vorteilhaft, wenn ein Primer als Reaktionsflüssigkeit zur Interaktion mit der Druckfarbe auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht wird, damit die Druckfarbe auf dem Aufzeichnungsträger besser haften kann. Somit wird ein höherqualitatives Druckbild erzielt.
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Der Aufzeichnungsträger ist vorteilhafterweise bahnförmig und aus Kunststoff ausgebildet. Da mit wasserbasierter Tinte bedruckt wird, lässt sich somit der polymere Aufzeichnungsträger gut bedrucken und das Druckbild auch fixieren. Damit kann das Druckgut im Lebensmittelbereich z.B. als Verpackung, verwendet werden. So können auch Labels ((Klebe-)Etiketten) gedruckt werden.
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Das Druckbild wird vorzugsweise von restlichem Wasser befreit, indem der Aufzeichnungsträger mit einem hydrophilen Lack als Beschichtungsstoff beschichtet wird, der zumindest Celluloseether und/oder Saccharide als Bestandteil aufweist. Ein solcher Lack gilt zusammen mit der wasserbasierten Druckfarbe als lebensmittelecht, so dass unter den normalen oder vorhersehbaren Verwendungsbedingungen keine Bestandteile später auf Lebensmittel in Mengen abgeben werden, die geeignet sind, die menschliche Gesundheit zu gefährden.
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Falls ein transparenter Beschichtungsstoff, wie insbesondere ein transparenter, hydrophiler Lack auf den bedruckten Aufzeichnungsträger aufgetragen wird, so wird auch das Druckbild optisch und farblich nicht oder nur wenig beeinträchtigt.
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Es ist vorteilhaft, vor dem Auftragen von einem hydrophilen Beschichtungsstoff eine kontaktbehaftete Wasserentfernung vorzusehen, die einen Vliesroller aufweist, der nur in Kontakt mit dem Wasserfilm steht. Dadurch kann der Wasserfilm zumindest teilweise kontaktbehaftet und für das Druckbild friktionslos entfernt werden, ohne das Druckbild zu beeinträchtigen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht eines Tintendruckgeräts, das zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers dient,
- 2 ein Schnitt durch eine kontaktbehaftete Wasserentferneinrichtung für das Tintendruckgerät nach 1 und
- 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einem Tintendruckgerät.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Druckgeräts als digitales Druckgerät beispielhaft erläutert, bei dem als Druckfarbe Tinte verwendet wird. Es können jedoch auch andere Arten von Druckgeräten und Druckfarben verwendet werden. In den folgenden Figuren sind funktional gleiche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein Tintendruckgerät 10 zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 11 dargestellt. Das Tintendruckgerät 10 weist einen Abwickler 12 auf, auf dem ein Vorrat des Aufzeichnungsträgers 11 - hier in Rollenform - gespeichert ist. Der Aufzeichnungsträger 11 wird dem Tintendruckgerät 10 vom Abwickler 12 aus zugeführt und zum vollständigen Bedrucken durch dieses mit Hilfe von Transportwalzen/Umlenkwalzen 14 hindurchtransportiert.
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Über einen Einzug 15 wird der Aufzeichnungsträger 11 in Transportrichtung (siehe Pfeile) in das Tintendruckgerät 10 eingezogen. Über einen nicht dargestellten Drehrahmen wird die seitliche Ausrichtung des bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 11 beim Transport durch das Tintendruckgerät 10 geregelt.
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Anschließend folgt eine Vorbehandlungseinrichtung 16 in Vorbereitung auf das Bedrucken des Aufzeichnungsträgers 11. Die Vorbehandlungseinrichtung 16 kann eine Einrichtung zum Behandeln der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers 11 mit einer Korona und/oder mit Plasma PL/K aufweisen. Bei der Coronabehandlung wird die Oberseite des Aufzeichnungsträgers 11 einer elektrischen Hochspannungs-Entladung ausgesetzt, wodurch die Oberfläche elektrochemisch modifiziert und an die gewünschten Druckverhältnisse angepasst wird. Bei der Plasmabehandlung wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11 durch Einwirken von Plasma-Strahlung, die freie Ladungsträger enthält, vorbehandelt. Art und Dauer der Vorbehandlung hängen vom verwendeten Bedruckstoff, der verwendeten Druckfarbe und dem gewünschten Druckergebnis ab.
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Anschließend kann eine Primerauftragseinrichtung 17 angeordnet sein, die eine Reaktionsflüssigkeit, hier vorzugsweise einen Primer (der in 1 mit P gekennzeichnet ist), auf die Oberseite des Aufzeichnungsträgers 11 aufbringt. Der Primer ist ein Reaktionsstoff, der aufgetragen wird, damit die Druckfarbe besser auf dem Aufzeichnungsträger 11 haftet. Die Reaktionsflüssigkeit P kann die Benetzbarkeit und/oder das Haftvermögen von Kunststoffoberflächen verbessern, insbesondere zu Zwecken der erleichterten Bedruckbarkeit, Lackierbarkeit oder Verklebbarkeit. Die Zusammensetzung der Reaktionsflüssigkeit P hängt von den Eigenschaften der verwendeten Druckfarbe und des Bedruckstoffes ab. Der Primer kann durch einen oder mehrere Druckköpfe in einem Druckriegel 17 (in 1 mit P gekennzeichnet) auf den Aufzeichnungsträger 11 digital aufgebracht werden. Der Primer kann auch vollflächig, beispielsweise mit nicht dargestellten Auftragswalzen aufgebracht werden.
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Anschließend wird der Aufzeichnungsträger 11 auf einer Seite (hier die Oberseite) mit einem gewünschten Druckbild bedruckt. Für einen Mehrfarbendruck sind in der Druckeinheit mehrere Druckriegel 18 mit zumindest einem Druckkopf angeordnet, wobei jeder Druckriegel 18 eine andere Farbe/Tinte verdrucken kann. In 1 ist eine Druckeinheit mit vier Druckriegeln 18 für die Grundfarben YMCK - Gelb-Magenta-Cyan-Schwarz - und einem Druckriegel 17 für den Primer P dargestellt. Für den Druck auf einer transparenten Folie kann zusätzlich ein Druckriegel für die Druckfarbe Weiß verwendet werden.
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Mit den Druckköpfen wird wasserbasierte Tinte in einem gewünschten Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgetragen. Die Farbmittel in der Tinte haften dann auf der Primeroberfläche an und Wasser oder Lösungsmittel schwimmt in einer „Wasserphase“ oben auf (es bildet sich ein Wasser- oder Lösungsmittelfilm auf der Druckbild-Oberfläche).
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In einer angrenzenden Trockeneinrichtung 20 und/oder Fixiereinrichtung wird die Tinte und damit das Druckbild zumindest teilweise getrocknet und je nach Kombination aus Druckfarbe und Aufzeichnungsmedium auch auf den Aufzeichnungsträger 11 fixiert. Wenn der Aufzeichnungsträger 11 ein wärmeempfindlicher Bedruckstoff ist, so darf er nicht zu sehr thermisch durch die Trockeneinrichtung 20 belastet werden, da er möglicherweise in seiner Größe zu sehr schrumpft/dehnt oder gar zerstört wird. In einem solchen Fall wird das Druckbild nicht vollständig getrocknet, infolgedessen noch ein Wasserfilm auf dem Druckbild verbleibt, der in nachfolgenden Einrichtungen weitestgehend entfernt oder gebunden werden muss. Ebenso kann es vorkommen, dass das Wasser dann durch die Trockeneinrichtung 20 nicht vollständig getrocknet wird, wenn die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers sehr hoch ist, wie es im schnellen Produktionsdruck der Fall sein kann.
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Daher ist nach der Trockeneinrichtung 20 eine Nachbehandlungseinrichtung 21 vorgesehen, die zumindest eine Wasserentferneinrichtung 22 zum Auftragen eines hydrophilem Beschichtungsstoffs (insbesondere Lack, daher in 1 mit L bezeichnet) aufweist. Aufgrund des hydrophilen Charakters des Beschichtungsstoffes wird noch auf dem Aufzeichnungsträger 11 verbliebenes Wasser angezogen, gebunden und somit „entfernt“.
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Vor dem Auftrag des Beschichtungsstoffes kann eine optionale kontaktbehaftete Wasserentfernung stattfinden, durch die Wasser kontaktbehaftet und möglichst friktionsfrei (bzgl. des Druckbildes) zumindest teilweise entfernt wird. Dabei wird der Wasser- oder Lösungsmittelfilm in seiner Dicke beispielsweise durch eine aufgebrachte Vliesroller 23 mit einem saugfähigen Vliesstoff 27 auf seiner Mantelfläche reduziert, wie es später im Zusammenhang mit 2 noch näher erläutert wird.
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Das nach dem Vliesroller 23 noch verbliebene Wasser wird mit dem speziellen hydrophilen Beschichtungsstoff L, insbesondere einem transparenten, hydrophilen Lack gebunden. Der hydrophile Lack enthält einen Stoff (typischerweise ein Bindemittel, das zumindest Celluloseether und/oder Saccharide enthält), der in erster Linie in der Lage ist, Wasser zu binden.
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Sobald das Wasser weitgehend gebunden und/oder entfernt ist, kann das Druckbild und damit die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11 final beschichtet werden. Hierzu kann nach dem Auftrag des Beschichtungsstoffes L eine optionale Schutzstoffauftragseinrichtung 25 angeordnet sein, die einen finalen Schutzstoff F, wie einem transparenten Schutzlack, zumindest über dem Druckbild aufbringt. Dadurch wird das Druckbild vor mechanischen oder chemischen Einwirkungen geschützt. Mit einer finalen Lackschicht werden die gewünschten Oberflächeneigenschaftes des Druckbildes eingestellt. So kann die Oberfläche so versiegelt werden, dass das Druckbild nicht oder nur schwer zerkratzt werden kann. Es kann auch die gewünschte Härte der Oberflächenschicht, beispielsweise durch zusätzliche Bestrahlung des Schutzstoffes F eingestellt werden.
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Über einen Abzug 26 wird der Aufzeichnungsträger 11 aus dem Tintendruckgerät 10 herausgeführt und kann entsprechend weiter verarbeitet werden.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer kontaktbehafteten Wasserentferneinrichtung 22 dargestellt. Diese weist den Vliesroller 23 auf, dessen Mantelfläche ein saugfähiges Material, wie beispielsweise ein Vliesstoff 27, umgibt. Der Vliesroller 23 dreht sich im Betrieb und steht mit dem Wasserfilm physisch in Kontakt. Der Vliesstoff 27 sollte also nur mit dem Wasserfilm in Kontakt kommen, aber nicht mit dem Druckbild. Dadurch wird zumindest ein Teil des Wassers in den Vliesstoff 27 gesaugt und das Druckbild nicht beschädigt und der Vliesroller 23 entfernt das Wasser möglichst friktionsfrei.
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Damit der Vliesstoff 27 immer genug Wasser aufnehmen kann und nicht in die Sättigung kommt, muss aufgenommenes Wasser ständig nach außen abgeführt werden. Ein Unterdruck im Inneren des Vliesrollers 23 saugt die vom Vliesstoff 27 aufgenommene Flüssigkeit (Wasser oder sonstige Lösemittel) nach innen hin ab. Hierzu kann der Vliesroller 23 beispielsweise nach innen hin eine oder mehrere Saugöffnungen 28 mit anschließenden Saugkanälen 29 aufweisen. Die Mantelfläche des Vliesrollers 23 kann auch porös ausgebildet sein, damit das Wasser nach innen und von dort axial nach außen zu einem nicht dargestellten Auffangreservoir abgeleitet werden kann.
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Alternativ kann das Wasser im Vliesstoff 27 auch von einer außen auf den Vliesstoff 27 aufsetzenden Einheit (beispielsweise einem Abzieher, einer Quetschwalze oder ähnlichem) nach außen abgeführt werden. Somit bleibt der Vliesstoff 27 immer saugfähig und kann mehr oder weniger Wasser von der Druckbildoberfläche kontaktbehaftet abnehmen.
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Der Vliesstoff 27 darf nicht reibend auf dem Druckbild abrollen, da ansonsten das Druckbild zerstört werden könnte. Es reicht daher aus, wenn der Vliesstoff 27 lediglich in Kontakt mit dem Wasserfilm auf dem Druckbild steht. Vorteilhafterweise dreht sich der Vliesroller synchron (bzgl. Geschwindigkeit und Richtung im Berührungsbereich) mit dem Transport des Aufzeichnungsträgers 11 in dieselbe Richtung. Dann steht der Vliesstoff 27 in weitgehend friktionsfreiem Kontakt mit dem Wasser und nur durch den Kapillareffekt wird Wasser in den Vliesstoff 27 gesaugt. Der Vliesstoff 27 wird somit ohne relative Geschwindigkeit zum Wasserfilm durch diesen geführt und der Wasserfilm wird in seiner Dicke reduziert, da Wasser durch den Vliesstoff 27 auf- und abgesaugt wird. Sicherheitshalber verbleibt immer noch etwas Wasser auf der Oberfläche stehen, da der Vliesstoff 27 nicht mit dem Druckbild in Berührung kommen sollte. Somit wird das noch nicht komplett getrocknete Druckbild geschont.
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Das restliche, noch verbleibende Wasser wird anschließend mit Hilfe des hydrophilen Lacks entfernt/gebunden.
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Wenn der Aufzeichnungsträger 11 bei der Trocknung thermisch stärker belastet wird, so verbleibt nach der Trocknung weniger oder kaum noch Wasser auf der Druckbildoberfläche stehen. In einem solchen Fall kann auf die kontaktbehaftete Wasserentfernung durch den Vliesroller 23 verzichtet werden. Die Wasserentferneinrichtung 22 mit der Auftragseinrichtung für den Beschichtungsstoff L wird in jedem Fall benötigt, um sicher zu gehen, dass kein restliches Wasser mehr auf dem Aufzeichnungsträger 11 am Ende vorhanden ist.
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In 3 ist ein Verfahren zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 11 mit einem digitalen Druckgerät 10 dargestellt. Dabei wird die Oberseite des Aufzeichnungsträgers 11 im Schritt S1 mit einer Korona oder mit Plasma (durch PL/K in 1 gekennzeichnet) vorbehandelt, um die Oberfläche polar zu machen. Die Coronabehandlung ist ein elektrochemisches Verfahren zur Oberflächenmodifikation, insbesondere von Aufzeichnungsträgern 11 aus Polymeren (Kunststoffen), bei der der Aufzeichnungsträger 11 einer elektrischen Hochspannungs-Entladung ausgesetzt wird. Dadurch wird die Polarität der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11 erhöht, wodurch Benetzbarkeit und chemische Affinität deutlich verbessert werden. Somit wird bewerkstelligt, dass Aufzeichnungsträger 11 z.B. aus Kunststoffen überhaupt mit wasserbasierter Tinte bedruckt werden können. Einen sehr ähnlichen Effekt hat die Plasmabehandlung, bei der die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11 durch Einwirken von Plasma-Strahlung, die freie Ladungsträger enthält, vorbehandelt wird. Mit der Plasmabehandlung lassen sich bessere Effekte erzielen, deshalb wird diese oftmals bevorzugt verwendet.
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In einem Schritt S2, der optional ist, wird eine Reaktionsflüssigkeit P, wie Primer als Funktionsstoff auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgetragen. Der Primer hat einerseits funktionale Gruppen, die apolar sind (die eine Verbindung mit der apolaren Oberfläche eingehen können) und polare Anteile, die auf den polaren Teilen des Aufzeichnungsträgers 11 haften können. Auf der anderen Seite hat das Primermolekül eine Funktion, die eine Anlagerung der Farbmittel gestattet. Somit kann beispielsweise wasserbasierte Tinte auf einen apolaren Aufzeichnungsträger 11 (z.B. Kunststofffolie) gedruckt werden, wobei die Tinte auch auf dem Aufzeichnungsträger 11 mehr oder weniger stark haftet. Die Kunststofffolie kann dann wie Papier mit der wasserbasierten Tinte bedruckt werden. Wenn die Coronabehandlung oder die Plasmabehandlung bereits für einen hochwertiges Druckergebnis ausreicht, so wird ein Primerauftrag nicht unbedingt benötigt.
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Im dritten Schritt S3 wird eine wasserbasierte Tinte in Form eines gewünschten Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgetragen. Die Tinte kann eine herkömmliche Tinte sein, die bereits auf dem Aufzeichnungsträger 11 haftet, der nur mit einer Korona oder Plasma vorbehandelt wurde. Es kann aber auch eine andere Tinte sein, die mit einem entsprechenden Primer in der Weise zusammenarbeitet, dass der Farbstoff oder das Farbmittel koaguliert (flockt) und durch den Primer am „Wandern“, d.h. am Diffundieren gehindert wird. Damit verläuft die Tinte nicht mehr und sein Koagulieren bewirkt, dass der Punkt „schärfer“ wird, was einer erhöhten visuell wahrgenommenen Auflösung entspricht. Das in der wasserbasierten Tinte enthaltene Lösungsmittel/Wasser und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe verbleiben „über“ dem Druckbild (Tinten-/Primer-Schicht) als Wasserfilm stehen.
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Durch die Schritte S2 und S3 ist das verbliebene Wasser oberhalb der eigentlichen Farbschicht konzentriert als Wasserfilm. Vor einem Aufwickeln oder Weiterverarbeiten des bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 11 muss das verbliebene Wasser von der Oberfläche entfernt oder gebunden werden, da sonst die wassernasse Oberfläche den weiteren Prozess unmöglich machen kann.
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Zunächst ist in einem Schritt S4 zumindest ein Vortrocknen des Druckbildes in der Trockeneinrichtung 20 / Fixiereinrichtung vorgesehen. Dabei wird versucht, das Druckbild so weit wie möglich zu trocknen und auf den Aufzeichnungsträger 11 zu fixieren, ohne den Aufzeichnungsträger 11 durch zu starke thermische Belastung zu schädigen. So dürfen Kunststofffolien als Aufzeichnungsträger 11 nur relativ wenig thermisch belastet werden. Dann verbleibt nach der Trocknung immer noch Wasser auf dem Druckbild.
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In einem optionalen fünften Schritt S5 wird die Dicke des Wasserfilms durch physischen, nicht reibenden Kontakt verringert. So kann das überstehende Wasser zumindest zum Teil mit dem Vliesroller 23 - wie in 2 dargestellt - oder einem anderen geeigneten Saugelement (z.B. einem Saugroller oder einem Abzieher) abgezogen und damit zumindest teilweise entfernt werden.
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Dieser Verfahrensschritt S5 wird nur nötig, wenn einerseits nicht genügend Wasser bereits durch die Trockeneinrichtung 20 vom Druckbild entfernt wurde, wie es beispielsweise bei einem thermisch sensiblen Aufzeichnungsträger 11 der Fall ist, der nicht zu stark erwärmt und damit getrocknet werden darf. Oder wenn anderseits der im sechsten Schritt S6 beschriebene hydrophile Lack nicht in der Lage ist, einen dicken Wasserfilm komplett zu binden.
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Denn im sechsten Schritt S6 wird ein hydrophiler Lack als Beschichtungsstoff L auf die bedruckte Oberseite des Aufzeichnungsträgers 11 aufgetragen. Hierzu eigenen sich insbesondere Methylcelluloselacke und/oder Saccharid basierte Lacke. Dies insbesondere, wenn die Konzentration des Wassers in der Lösung etwas zu niedrig ist und damit beim Auftragen des Lacks auf die Oberfläche das Wasser unmittelbar in den Lack absorbiert wird. Für beide möglichen Lackklassen gibt es hinreichend ungiftige, lebensmittelverträgliche Varianten, die sich durch ungewöhnlich hohe Dehnbarkeit auszeichnen, so dass sie insbesondere für den Einsatz im Kunststofffolien- oder Labeldruck bevorzugt verwendet werden können.
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Da die dann vorhandene Lackschicht mit dem hydrophilen Lack zwar stabil ist, aber etwas hygroskopisch (d.h. sie hat die Eigenschaft, Feuchtigkeit aus der Umgebung - meist in Form von Wasserdampf aus der Luftfeuchtigkeit - zu binden) ist, sollte in einem weiteren optionalen Schritt S7 noch ein finaler Schutzstoff F, wie ein Schutzlack auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgebracht werden (oder auch eine Laminierung), die die Oberfläche zusätzlich gegen Umwelteinflüsse und das Eindringen von Feuchtigkeit schützt. Auf diese Weise können auch die Oberflächeneigenschaften des Druckbildes eingestellt werden und/oder eine migrationshemmende Schicht gebildet werden.
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Durch den Einsatz und das Aufbringen von hydrophilen Lacken kann der Einsatz von wasserbasierten Druckfarben, wie wasserbasierten Tinten zum Bedrucken von Polymer-Folien (Kunststofffolien) erst ermöglicht werden. Dadurch wird das noch auf dem Druckbild stehende Wasser oder Lösungsmittel reduziert, ohne das Drucksubstrat oder die Farbpigmente beim Trocknen/Erhitzen des Druckbildes/Aufzeichnungsträgers 11 zu schädigen. Denn bei solchen Bedruckstoffen kann das Wasser oder Lösungsmittel nicht in den Aufzeichnungsträger 11 wegschlagen und bleibt an der Oberfläche stehen und bildet einen Wasserfilm über dem Druckbild aus.
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Die Erfindung wurde anhand eines Tintendruckgeräts 10 näher erläutert. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei anderen Druckgeräten verwendet werden, die mit anderen Druckfarben betrieben werden, die wasserbasiert sind oder lebensmittelechte Lösungsmittel als Basisstoff aufweisen.
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Unter dem Begriff „Druckfarbe“ sind farbmittelhaltige Gemische zu verstehen, mit dem der Aufzeichnungsträger 11 zum Erzeugen des Druckbilds und damit eines Druckguts bedruckt wird. Dies kann Tinte, Toner oder sonstige Druckfarbe beispielsweise aus dem Offsetdruck oder Flexodruck sein. Druckfarben enthalten neben einem üblichen Trägermaterial/Lösungsmittel, wie Öl oder Wasser zusätzliche Bindemittel, Pigmente sowie gegebenenfalls weitere Lösemittel für eine gute Druckqualität. Die Tinten für Tintendruckgeräte 10 sind zwar keine Druckfarben nach der üblichen Definition, werden hier jedoch auch als Druckfarben bezeichnet.
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Die Begriffe „Aufzeichnungsträger“, „Substrat“ und „Bedruckstoff“ werden hier synonym benutzt und bezeichnen alle das Grundmaterial, auf das gedruckt wird. Der Aufzeichnungsträger 11 kann aus Papier, Kunststoffen (Polymeren) oder sonstigen geeigneten Materialen oder Mischmaterialien bestehen. Vorzugsweise werden solche Aufzeichnungsträger 11 in bahnförmiger Form und aus transparentem Kunststoff verwendet, um Label oder (Klebe-)Etiketten im Hochgeschwindigkeitsdruck (Produktionsdruck) herzustellen. Statt in bahnförmiger Form kann der Aufzeichnungsträger 11 auch blatt- oder bogenförmig ausgebildet sein.
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Der Aufzeichnungsträger 11 wird hier mit wasserbasierter Druckfarbe, vorzugsweise wasserbasierter Tinte bedruckt. Somit können die Druckprodukte auch im Lebensmittelbereich, z.B. für Verpackungen, verwendet werden.
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Die „Coronabehandlung“ ist ein elektrochemisches Verfahren zur Oberflächenmodifikation des Aufzeichnungsträgers 11. Der Aufzeichnungsträger 11 wird dabei einer elektrischen Hochspannungs-Entladung ausgesetzt. Die „Plasmabehandlung“ ist auch ein Behandlung der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11, bei der dieser mittels freier Ladungsträger bestrahlt wird. Coronabehandlung und Plasmabehandlung sind in der Drucktechnik hinreichend bekannt. Deshalb braucht hier nicht näher darauf eingegangen zu werden.
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Die „Reaktionsflüssigkeit P“ ist typischerweise eine Funktionsflüssigkeit, die mit der Druckfarbe reagiert oder interagiert, um das Verfließverhalten, das Absorptionsverhalten und/oder das Benetzungsverhalten der Druckfarbe auf dem Aufzeichnungsträger 11 zu steuern. Die Reaktionsflüssigkeit P kann zumindest einen Wirkstoff (z.B. ein Salz, etwa ein (mehrwertiges) Salz) enthalten, der in einem Lösungsmittel (z.B. Wasser) gelöst ist. Die Reaktionsflüssigkeit P kann digital mit einem Druckkopf nur auf vorbestimmte Positionen oder auch vollflächig mit Hilfe von Auftragswalzen auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgebracht werden. Die Reaktionsflüssigkeit P verhindert oder steuert das Verlaufen und/oder Eindringen der Druckfarbe/Farbpigmente auf dem Aufzeichnungsträger 11. Durch die Reaktionsflüssigkeit P kann auch bewirkt werden, dass ein Ineinanderlaufen von Druckfarben oder Tinten unterschiedlicher Farben reduziert werden kann. Dabei hängt die Effektivität, mit der bestimmte Effekte vermieden werden können, typischerweise von der Zusammensetzung und der Menge an aufgebrachter Reaktionsflüssigkeit P ab, die vor dem eigentlichen Bedrucken auf den Aufzeichnungsträger 11 aufgebracht wird.
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„Trockeneinrichtungen“ und „Fixiereinrichtungen“ sind hinlänglich bekannt. Der Aufzeichnungsträger 11 kann dabei durch Zufuhr von Energie (von heißer Luft, durch direkten Wärmekontakt, durch energiereiche Bestrahlung, etc.) zum Teil auch mehrstufig und/oder mit variabler Energie getrocknet werden. Solche Einrichtungen sind in der Drucktechnik ebenfalls hinreichend bekannt.
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„Farbmittel“ ist der Oberbegriff für alle farbgebenden Substanzen, die in der Druckfarbe enthalten sind.
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Bei der obigen Beschreibung wurde die Erfindung anhand eines Tintendruckgeräts 10 als digitales Druckgerät beispielhaft erläutert, bei dem als Druckfarbe Tinte verwendet wird und bei der ein bahnförmiger Aufzeichnungsträger 11 bedruckt wird. Je nach verwendetem Aufzeichnungsträger 11 kann das Druckgerät 10 noch weitere Einrichtungen aufweisen. Wenn beispielsweise Klebeetiketten gedruckt werden sollen, so wird eine mindestens zweilagige Kunststofffolienbahn verwendet. Zum Bedrucken können die zwei Lagen voneinander entfernt (engl. delamination), bedruckt und wieder laminiert (engl. relamination) werden. Auch werden dann entsprechende Stanzeinrichtungen benötigt, um die Etiketten zu vereinzeln.
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Selbstverständlich können auch andere (analoge) Druckgeräte oder auch zusätzlich zu einem Digitaldruckgerät verwendet werden, die gegebenenfalls auch andere wasserbasierte Druckfarben verwenden. Ebenso sind andere Formen von Aufzeichnungsträgern 11 möglich, wie blatt- oder bogenförmige Aufzeichnungsträger.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Druckgerät
- 11
- Aufzeichnungsträger
- 12
- Abwickler
- 14
- Transportwalzen/Umlenkwalzen
- 15
- Einzug
- 16
- Vorbehandlungseinrichtung
- 17
- Primerauftragseinrichtung/Druckriegel für Primer
- 18
- Druckriegel
- 20
- Trockeneinrichtung
- 21
- Nachbehandlungseinrichtung
- 22
- Wasserentferneinrichtung
- 23
- Vliesroller
- 25
- Schutzstoffauftragseinrichtung
- 26
- Abzug
- 27
- Vliesstoff
- 28
- Saugöffnung
- 29
- Saugkanal
- C
- Cyan
- F
- finaler Schutzstoff
- K
- Black/schwarz
- L
- hydrophiler Beschichtungsstoff / Lack
- M
- Magenta
- P
- Reaktionsflüssigkeit / Primer
- PL/K
- Plasma/Korona-Vorbehandlung
- S1-S7
- Verfahrensschritte
- Y
- Yellow/gelb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017124115 A1 [0006]
