DE1671644B2 - Verfahren zur Fixierung trockener pulverförmiger Druckfarben auf Papier - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fixierung trockener pulverförmiger Druckfarben auf Papier.

Bei verschiedenen Druckverfahren, insbesondere Siebdruck und elektrostatischem Druck, werden trockene pulverförmige Druckfarben angewandt. Solche Druckfarben haften nach dem Verdrucken nur sehr lose auf dem Druckpapier. Im Gegensatz zum Drucken mit flüssigen Farben oder Pasten muß das Druckbild beim Druck mit trockenen Farben immer in einem separaten Arbeitsgang fixiert werden.

Mehrere Methoden zur Fixierung sind bekannt. Weil verbreitet ist die Fixierung durch Wärme (R. Schaffen, Electrophotography (1965), S. 24, 25 und 40; Carl |. Claus, Electrophotographic Processes and Materials - 1967, in »Advance Priming, Soc. of Photographic Scientists and Engineers, Unconventional Photographic Systems«, 2nd Symposium, Oct. 26-28, 1967, Washing-Ion, D.C., S. 66 bis 67). Die Druckfarbe enthält außer dem eigentlichen Farbmaterial eine thermoplastische Kornponente oder/und das Druckpapier ist mit einem in der Wärme erweichenden Material beschichtet. Farbmaterial und Papier werden somit nach Erweichen dauerhaft miteinander verklebt. Üblicherweise wird die Wärme dem Druckerzeugnis durch Heißluft, Infrarotstrahler, beheizte Platten oder Trommeln zugeführt. Bei einer anderen Methode wird der bedruckten Papieroberfläche durch Sprühen, Walzen oder Tauchen ein Film aus einem niedrigsiedenden Lösungsmittel zugeführt. Dieses Lösungsmittel löst eine bestimmte Komponente der Druckfarbe und/oder der Papieroberfläche, verklebt somit Papier und Farbe und verdunstet anschließend. Geeignete Lösungsmittel sind entweder brennbar (z. B. Toluol), giftig (z. B. Trichloräthylen) oder lösen und verdunsten sehr langsam (z. B. Wasser). (,₀

Sind weder Druckfarbe noch Papierbeschichtung in der Wärme erweichend oder in geeigneten Lösungsmitteln löslich, dann kann man auch das bedruckte Papier mit einer Lösung einer in festem Zustand filmbildenden durchsichtigen Substanz beschichten (Schaffen, ^₅ a. a. O., S. 40). Das Lösungsmittel muß ebenfalls durch Wärmezufuhr verdampft werden. Bekannt für diesen Zweck ist z. B. eine handelsüblich als Fixativ bezeichnete Schellacklösung. Allen anwendbaren Lösungsmitteln haften die oben bereits beschriebenen Nachteile an.

Andere Methoden der Fixierung, z. B. Kaschieren des bedruckten Papiers mit einer Folie, sind extrem aufwendig, besonders bei Massendrucksachen.

Den angeführten Methoden der Fixierung haften große Nachteile an, die insbesondere ihre Anwendung bei elektrostatischen Schnelldruckern, die mit datenverarbeitenden Maschinen zusammenarbeiten sollen, erschweren. Bei der Wärmefixierung müssen Temperaturen über 100° C angewandt werden. Der Wärmebedarf beträgt daher 10 bis k] pro qm Papier wobei gleichzeitig bis zu 5 g Wasser pro qm Papier verdampft werden. Bei Druckleistungen von 0,5 bis 1.0 qm pro Sekunde wird daher der Arbeitsraum unzulässig hoch durch Abwärme und Wasserdämpfe mit Zersetzungsprodukten der Papierleimung belastet. Gesonderte Einrichtungen zur Abfuhr der Belästigung bedingen zusätzliche Investitionen. Die Fixierung durch Lösungsmittel oder lösungsmittelhaltige Produkte verlangt, bedingt durch die poröse Struktur des Druckpapiers. Aufträge von 10 bis 20 g Lösung pro qm Papier. Praktisch kommen nur giftige oder feuergefährliche organische Lösungsmittel niedrigerer Verdampfungswärme in Frage. Auch hierbei stellt sich das Problem der Verdampfungswärme und der ungefährlichen Beseitigung der Dämpfe.

Die vorliegende Erfindung gibt ein einfaches Verfahren zur Fixierung pulverförmiger Druckfarben auf Papier an, das die angeführten Nachteile vermeidet und in der Regel keine besonderen Vorrichtungen zur Beseitigung etwaiger Abfallprodukte benötigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet daß das bedruckte Papier mit einer Dispersion eines Kunststoffes in Wasser in Mengen von 4 bis 8 g Dispersion pro qm Papier (entsprechend 2 bis 4 g Feststoff pro qm Papier) beschichtet, die Mindestverfilmungstemperatur der Dispersion unter der Verarbeitungs- bzw. Raumtemperatur gewählt und nicht nachgetrocknet wird.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Fixierung ähnlich der Herstellung gestrichener Papiere vorzunehmen.

Zur Fixierung ist ein Kunststoff-Film von etwa 2 bis 4 um Dicke auf dem Papier voll ausreichend. Der Feststoffgehalt geeigneter Dispersionen beträgt in der Regel mehr als 40 %. Da der Kunststoff in der Dispersion in Form kleiner Kügelchen von mindestens 0,2 μχη Durchmesser vorliegt, ist die Viskosität selbst einer sehr hochkonzentrierten Dispersion mit der von reinem Wasser vergleichbar. Andererseits wird das Papier nicht wie bei einer Lösung von der Dispersion durchtränkt, deswegen steht nicht nur ein Bruchteil, sondern der gesamte Feststoffgehalt des Auftrages zur Filmbildung zur Verfugung. Auftragsstärken von 4 bis 8 g Dispersion pro qm Papier sind daher voll ausreichend. Bei diesen geringen Auftragen dauert der Prozeß der Fixierung einige Zehntel Sekunden und wild durch die poröse Struktur des Papiers stark unterstützt. Unmittelbar nach dem Auftragen schlägt das Dispersionsmittel Wasser aufgrund der Kapillarkräfte ins Papier weg. Die dispergierten Teilchen werden abfiltriert, d. h. die Dispersion bricht. Die Teilchen bilden auf dem Papier in den oberflächlichen Spalten und über dem aufgedruckten Farbmaterial ein lockeres Netzwerk, das aber zu einem zusammenhängenden durchsichtigen Film zusammenfließt, wenn die Mindestverfilmungstemperatur der Dispersion unter der Verarbei-

tungstemperatur liegt. Die Mindesiverfilmungstemperatur ist abhängig von der Art des Polymeren, läßt sich aber durch geeignete Mischpolymerisate zwischen + 3⁰C und 100⁰C nahezu beliebig einstellen.

Die Beschichtung mit Dispersionen ist bei der Herstellung von Kunstdruckpapieren zur Veredelung der Papieroberfläche weit verbreitet. Man arbeitet dabei in der Regel mit Auftragen bis zu 20 g Feststoff pro qm Papier: dabei hat der Wasseranteil etwa die gleiche Größe. Zur Veredelung von Papieroberflächen enthält die streichbare Mischung außer dem dispergierten Polymerisat meistens noch Weißpigmente und wasserlösliche Bindemittel. Bei so starken Auftragen und den üblichen hohen Streichgeschwindigkeiten von 100 bis 600 m pro Minute läßt sich selbstverständlich eine Wärmetrocknung zur Vertreibung des Wasseranteils nicht umgehen.

Bei den erfindungsgemäßen geringen Aufträgen zur Fixierung pulvriger Druckfarben beträgt der Wasserzusatz nur etwa 2 bis 4 g pro qm Papierfläche, d. h. 5 bis 10% der Papiermasse. Diese Wassermenge ist etwa gleich groß wie die, die sich bei üblichen Luftfeuchtigkeiten normalerweise im Papier befindet. Die durch die Fixierung gegebene zusätzliche Belastung des Papieres mit Wasser ist daher ohne weitere Trocknungsmaßnahmen hinzunehmen. Sollte trotzdem ein sofort trockenes Druckerzeugnis gewünscht werden, besteht die Möglichkeit, vorgetrocknetes Papier zu verwenden, das erst durch die Fixierung seine Gleichgewichisfeuchtigkeit erhält.

Die Dispersionen werden zweckmäßig durch eine mitlaufende Walze aufgetragen. Durch Hilfswalzen sollte dabei der Übergabewalze die geeignete Menge zugeteilt werden. Ein Aufsprühen der Dispersionen ist nur bei großer mechanischer Stabilität möglich, sonst S bricht die Dispersion in den Sprühdosen. Der Auftrag wird durch die nahezu wassergleiche Viskosität der Dispersionen sehr erleichtert. Im ganzen hat der Auftrag bei sehr geringer Scherbeanspruchung zu geschehen, damit das Pulverbild nicht verwischt. Eine Egalisierung der aufgetragenen Filme ist dagegen nicht notwendig, da Porenfreiheit nicht verlangt wird und die Dicke sowieso sehr gering ist. Bei der Auswahl der Dispersionen ist noch auf einen genügend hohen Blockpunkt zu achten, damit abgelegte Druckblätter nicht miteinander verkleben. Als geeignet haben sich bei Versuchen Dispersionen aus Polymerisaten und/oder Mischpolymerisaten von Butadien/Styrol (mehr als 35% Butadien), Acrylsäureestern und Vinylchlorid erwiesen. Solche Produkte sind unter verschiedenen Bezeichnun-

J₀ gen im Handel.

Durch Abmischungen der Dispersionen mit mineralischen Füllstoffen etwa gleichen Brechungsindexes wie der Kunststoff bzw. von wasserlöslichen Farben lassen sich die Eigenschaften der durchsichtigen Schichten

hinsichtlich Farbton, Glanz, Beschreibbarkeit und Glätte einstellen.

Nach bekannten Rezepten der Papierbeschichtung kann man den Dispersionen noch Hilfsstoffe wie Entschäumer, Netzmittel und Verdickungsmittel beige-

ben.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fixierung trockener pulverförmiger Druckfarben auf Papier, dadurch gekennzeichnet, daß das bedruckte Papier mit einer Dispersion eines Kunststoffes in Wasser in Mengen von 4 bis 8 g Dispersion pro qm Papier (entsprechend 2 bis 4 g Feststoff pro qm Papier) beschichtet, die Mindestverfilmungstemperatur der Dispersion unter der Verarbeitungs- bzw. Raumtemperatur gewählt und nicht nachgetrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorgetrocknetes Papier verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersion Füllstoffe und Farbstoffe beigegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch ), dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion durch eine mitlaufende Walze mit an sich bekannter Zuteileinrichtung aufgetragen wird.