DE19525079C2 - Digital-Farbdruckverfahren zum Bedrucken von Polyesterfolien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Digital-Farbdruckverfahren zum Bedrucken von Polyesterfolien gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei dem aus der Praxis bekannten Digital-Farbdruckver­ fahren werden die einzelnen Farbkomponenten in unmit­ telbar aufeinanderfolgenden Druckzonen mittels elek­ trischer Transferspannungen aufgebracht. Als Bedruck­ stoff findet dabei üblicherweise Papier Verwendung.

Bei der Herstellung von Druckerzeugnissen, die unter schwierigen Bedingungen oder Umwelteinflüssen zum Ein­ satz kommen, wie beispielsweise Kataloge von Außen­ dienstmitarbeitern oder Betriebsanleitungen für Maschi­ nen, wird bisher ein erheblicher Aufwand betrieben. Zum Schutz derartiger Druckerzeugnisse wird das Papier nach dem Bedrucken beispielsweise zellophaniert oder lac­ kiert. Derartige Druckerzeugnisse weisen zwar eine re­ lativ hohe Haltbarkeit auf, ihr Einsatz bei hoher Feuchtigkeit ist jedoch eingeschränkt.

Die Herstellung dieser Druckerzeugnisse mit den spe­ ziellen Nachbehandlungsverfahren ist zudem kostspielig, langwierig und nicht flexibel genug, um sich einem Markt mit wechselnden Anforderungen schnell anpassen zu können.

Ein weiterer Nachteil ist in dem großen Volumen und Ge­ wicht derartiger Druckerzeugnisse zu sehen. Schließlich ist auch das Recycling von zellophaniertem bzw. mit Speziallacken versehenem Papier für den Nutzer proble­ matisch.

In der US-PS 5,380,302 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Polyesterfolie mit einer gleichmäßigen To­ nerschicht bedeckt wird und die Bildherstellung darauf mittels Hitze (lasererzeugt) erfolgt. Die Entfernung der nicht gebrauchten Tonerpartikel wird elektrostatisch bewirkt. Bei diesem Verfahren muß die Oberfläche der Polyesterfolie hochleitend sein, um bei der gleichmäßi­ gen Tonerbeschichtung vor der Bildherstellung keine elektrostatischen Störungen zu bewirken.

Die US-PS 3,328,193 beschreibt eine Kontaktübertragung von einem Original auf einen Bedruckstoff mittels elek­ trischer Spannung. Die Leitfähigkeit des Bedruckstoffes spielt hier eine untergeordnete Rolle. Wesentlich ist hier nur das Isolierverhalten des Materials.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bedrucken einer Polyesterfolie in einem Digital-Farbdruckverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzugeben, das eine wesentlich schnellere Herstellung von umweltresistenten Druckerzeugnissen er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf Nachbe­ handlungsverfahren wie Zellophanierung oder Lackierung verzichtet werden.

Erfindungsgemäß wird die Polyesterfolie beidseitig be­ druckt, indem die einzelnen Farbkomponenten in unmit­ telbar aufeinanderfolgenden Druckzonen abwechselnd auf unterschiedliche Seiten aufgebracht werden, wobei das Aufbringen der Farbkomponenten mittels elektrischer Transferspannungen erfolgt. Dabei findet eine beidsei­ tig mit einer elektrisch leitfähigen Außenschicht ver­ sehene Polyesterfolie Verwendung und in den einzelnen Druckzonen werden Transferspannungen von mehr als 300 V angelegt, so daß eine ausreichende Haftung einer aufge­ brachten Farbkomponente gegenüber der in der folgenden Druckzone gegensinnig wirksamen Transferspannung gege­ ben ist.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nach­ folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläu­ tert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum beidseitigen Bedrucken einer Polyesterfolie gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Druckzone innerhalb der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum beidseitigen Bedrucken einer Polyesterfolie in einem Digital-Farb­ druckverfahren besteht im wesentlichen aus einer Poly­ esterfolienzufuhr- und Konditioniereinheit 1, einer Druckeinheit 2, einer Fixier- und Kühleinheit 3 sowie einer Ausgabeeinheit 4.

In der Polyesterfolienzufuhr- und Konditioniereinheit 1 werden insbesondere die auf der Polyesterfolie vorhan­ denen Feuchtigkeitspartikel entfernt. Dabei wird Poly­ esterfolie 5 zunächst in einer Heizeinrichtung 1a er­ wärmt, um anschließend in einer Kühleinrichtung 1c wie­ der abgekühlt zu werden. Vor dem Verlassen der Poly­ esterfolienzuführ- und Konditioniereinheit 1 wird in einer Meßeinrichtung 1b eine Feuchtigkeitsmessung durchgeführt, um ggf. die Heizeinrichtung 1a nachzure­ geln. Vor Zuführung der Polyesterfolie in die Druckein­ heit 2 wird er in einer Kühleinrichtung 1c wieder abge­ kühlt.

In der Druckeinheit 2 durchläuft die Polyesterfolie 5 eine Vielzahl von unmittelbar aufeinanderfolgenden Druckzonen 2a, 2b in denen einzelne Farbkomponenten ab­ wechselnd auf unterschiedlichen Seiten der Polyesterfo­ lie aufgebracht werden. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind für jede Seite jeweils fünf Druckzonen vorgesehen, beispielsweise für die Farbkom­ ponenten Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz sowie eine Son­ derfarbe.

In der Fixier- und Kühleinheit 3 werden der Farbauftrag und die Materialoberfläche der Polyesterfolie durch Er­ hitzung miteinander verschmolzen, d. h. in einem Ar­ beitsgang thermisch fixiert. Nach anschließender Abküh­ lung gelangt die Polyesterfolie in die Ausgabeeinheit, in der sie beispielsweise noch geschnitten wird.

Erfindungsgemäß findet als Bedruckstoff eine mit wenig­ stens einer elektrisch leitfähigen Außenschicht verse­ hene Polyesterfolie (Polyäthylenterephtalat) Verwen­ dung, die sowohl klar als auch in der Masse pigmentiert ausgebildet sein kann. Die Dicke der Polyesterfolie be­ trägt beispielsweise zwischen 30 und 250 µm, vorzugs­ weise zwischen 36 und 125 µm.

Die elektrisch leitfähige Außenschicht besteht wiederum auf einer gehärteten Schicht sowie einer Antistatik- Schicht. Die Härtung der ersten Schicht kann beispiels­ weise chemisch mit Hilfe eines Zweikomponentenlacks oder durch Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung er­ folgen. Diese erste Schicht kann wiederum weiß oder farbig pigmentiert sein, wobei die Opazität durch den Pigmentierungsgrad eingestellt wird. Die Dicke der er­ sten, gehärteten Schicht liegt zwischen 4 und 25 µm, vorzugsweise zwischen 6 und 15 µm.

Die zweite Schicht, d. h. die Antistatikschicht, dient zur Einstellung des elektrischen Oberflächenwiderstan­ des von 10⁸ bis 10¹² Ohm, vorzugsweise von 10⁹ bis 10¹⁰ Ohm. Diese Antistatikschicht wird vorzugsweise als dünne, monomolekulare Schicht aufgebracht.

Alternativ kann die antistatische Wirkung auch in der ersten Schicht direkt eingebaut werden, indem geeignete Zusätze von leitfähigen Bindemitteln oder Pigmente ver­ wendet werden. Anstatt der ersten, gehärteten Schicht könnte auch eine in der Masse pigmentierte Polyesterfo­ lie eingesetzt werden, die nur eine spezielle Antista­ tikbeschichtung erhält.

Derartige Folien zeichnen sich dadurch aus, daß sie wasserfest, lösungsmittelbeständig, insbesondere gegen Alkohole, Ketone, Kohlenwasserstoffe, witterungsbestän­ dig und klimaunabhängig sind. Ferner sind sie mit Blei­ stift, Tusche, lösungsmittelhaltigen oder wäßrigen Fa­ serstiften, Kugelschreiber usw. beschriftbar.

Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch Folien bedruckbar, die nicht jede der oben genannten Eigenschaften aufweisen.

Je nach Anwendungsfall kann die Opazität, d. h. die vi­ suelle Dichte, zwischen 0,6 und 1, vorzugsweise zwi­ schen 0,85 und 0,95 eingestellt werden.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, daß Bedruckstoffe mit einem Trägerma­ terial aus Polyesterfolie nicht mit den im Handel er­ hältlichen Digital-Druckmaschinen, wie beispielsweise der unter dem Markennamen XEIKON DCP-1 bekannten Druck­ maschine, bedruckt werden können. Dabei hat sich insbe­ sondere das Problem ergeben, daß sich die in einer Druckzone aufgebrachte Farbkomponente durch die Umla­ dung der Polyesterfolie in der nächsten Druckzone wie­ der ablöst. Im folgenden wird nun anhand der Fig. 2 auf­ gezeigt, wie dieses Problem erfindungsgemäß gelöst wor­ den ist:
In Fig. 2 ist eine der Druckzonen 2a, 2b der Druckein­ heit 2 gemäß Fig. 1 vergrößert dargestellt. Die Druck­ zone 2a weist eine Druckrolle 6 auf, die zunächst von einer Hauptladeeinrichtung 7 aufgeladen wird, um an­ schließend von einem Leuchtdiodenanordnung 8 belichtet zu werden. Die sich um ihre Achse 6a in Pfeilrichtung 6b drehende Druckrolle gelangt dann mit ihrem belichteten Teil zur Entwicklereinheit 9, wo Entwickler und Toner durch elektromagnetische Aufladung auf die Druckrolle aufgebracht werden.

Bevor nun die Polyesterfolie mit der auf die Druck­ rolle 6 aufgebrachten Farbkomponente in Berührung kommt, wird er mit einer Negativ-Duplexkorona 10 auf­ geladen. Im Kontaktbereich der Polyesterfolie 5 mit der Druckrolle 6 wird über ein Transferskorotron 11 eine Transferspannung angelegt, die die Farbkomponente von der Druckrolle 6 ablöst und an die Polyesterfolie zieht. Durch das unmittelbar nachgeordnete Löschskoro­ tron 12 wird derjenige Farbkomponententeil, der nicht ausreichend an der Polyesterfolie 5 haftet, zurück auf die Druckrolle 6 gelegt. Die auf die Druckrolle 6 zu­ rückgelegte Farbkomponente wird in einer nachfolgenden Vorladeeinheit 13 nochmals gleichmäßig aufgeladen, um in der dann folgenden Reinigungseinheit 14 entfernt zu werden.

Währenddessen läuft die Polyesterfolie 5 zur nächsten Druckzone weiter, die eine Farbkomponente auf seine an­ dere Seite aufbringt. Zu diesem Zweck wird die Poly­ esterfolie 5 mit Hilfe einer Positiv-Duplexkorona 15 umgeladen.

Die nachfolgende Druckzone 2b ist auf der anderen Seite der Polyesterfolie angeordnet, um dort eine Farbkompo­ nente aufzubringen (siehe Fig. 1). Die in der nachfol­ genden Druckzone wirksame Transferspannung ist somit zur Transferspannung der ersten Druckzone 2a gegensin­ nig wirksam.

Um nun eine Polyesterfolie mit beidseitig aufgebrach­ ten, elektrisch leitfähigen Außenschichten in einer derartigen Druckmaschine zufriedenstellend bedrucken zu können, müssen in den einzelnen Druckzonen Transfer­ spannungen von mehr als 300 V angelegt werden, so daß eine ausreichende Haftung einer aufgebrachten Farbkom­ ponente gegenüber der in der folgenden Druckzone gegen­ sinnig wirksamen Transferspannung gegeben ist. Beim Be­ drucken von Folien sind dabei in den einzelnen Druckzo­ nen insbesondere Transferspannungen von mehr als 300 V anzulegen. Im Vergleich dazu liegen die Transferspan­ nungen für Papier bei etwa 190 V.

Je nach verwendeter Folie ist eine Transferspannung in den einzelnen Druckzonen zwischen 300 und 400 V einzu­ stellen, so daß eine ausreichende Haftung der aufge­ brachten Farbkomponente gegenüber der in der folgenden Druckzone gegensinnig wirksamen Transferspannung gege­ ben ist.

In der Fixiereinheit werden die Farbkomponenten und die Materialoberfläche mit Oberflächentemperaturen zwischen 140°C und 160°C thermisch fixiert.

Die erfindungsgemäß auf Polyesterfolie hergestellten Druckerzeugnisse zeichnen sich neben einer hohen Bild­ qualität auch insbesondere dadurch aus, daß sie nicht zerreißbar, gut schneidbar, wasserfest und abwischbar sind. Verwendet man beispielsweise eine Polyesterfolie mit einer Stärke von 72 µm, so ergibt sich bei Herstel­ lung von Katalogen eine Volumenreduzierung von mehr als 50% gegenüber den herkömmlich auf Papier hergestellten Druckerzeugnissen, die anschließend zellophaniert oder lackiert worden sind. Gleichzeitig wird dadurch auch eine Gewichtsreduzierung und eine Materialeinsparung erreicht.

Ein weiterer Vorteil im Zusammenhang mit dem Digital­ druck besteht darin, daß die Druckerzeugnisse nur noch auf Bedarf angefordert und bedruckt werden müssen, so daß eine Bevorratung von Druckerzeugnissen nicht mehr erforderlich ist. Dadurch bedingt wird auch die Mate­ rialeinsparung erreicht, indem beim Austausch von Pro­ dukten keine bevorrateten Druckerzeugnisse vernichtet werden müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Polyesterfolie ist die Ober­ flächenfeuchtigkeit üblicherweise bereits so gering, daß eine Erwärmung in der Konditioniereinheit 1 in den meisten Fällen entbehrlich ist. Demgegenüber ist bei der Herstellung von Digitaldrucken auf Papier immer ein gewisser Durchlauf an Papier notwendig, um eine be­ stimmte Konditionierung zu erreichen. Ein derartiger Vorlauf bedingt eine bestimmte Anzahl an Makulatursei­ ten, die bei einer kleinen Auflage von etwa 300 Blatt, durchschnittlich 10 bis 15% des Volumens betragen kön­ nen. Dieser Vorlauf ist bei der erfindungsgemäßen Folie nicht notwendig, da mit dem ersten Druck sofort die Qualität des Fortdruckes erstellt werden kann.

Um eine hohe Druckstabilität zu gewährleisten, kann man die Aufwärmung in der Konditionierstufe fest auf einen Wert zwischen 20 und 60°C, insbesondere 40°C einstel­ len.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen wurde die oben näher beschriebene Polyesterfolie 5 mit einer unter dem Markennamen XEIKON DCP-1® bekannten Druckma­ schine bedruckt. Dabei wurden als Transferspannungen für Cyan, Magenta und Gelb 360 V und für die Transfer­ spannung für Schwarz 380 V oder 390 V eingestellt. Die Fixiertemperatur lag hierbei bei 140°C.

Claims (6)

1. Verfahren zum Bedrucken einer beidseitig mit einer elektrisch leitfähigen Außenschicht versehenen Poly­ esterfolie (5) in einem Digital-Farbdruckverfahren, wobei eine elektrisch leitfähige Außenschicht mit einem elektrischen Oberflächenwiderstand von 10⁸ bis 10¹² Ohm, vorzugsweise von 10⁹ bis 10¹⁰ Ohm verwen­ det wird und wobei ferner die Polyesterfolie (5) beidseitig bedruckt wird, indem die einzelnen Farb­ komponenten in unmittelbar aufeinanderfolgenden Druckzonen (2a, 2b) abwechselnd auf beiden Seiten aufgebracht werden und in den einzelnen Druckzonen (2a, 2b) Transferspannungen von mehr als 300 V ange­ legt werden, so daß eine ausreichende Haftung einer aufgebrachten Farbkomponente gegenüber der in der folgenden Druckzone gegensinnig wirksamen Transfer­ spannung gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Druckzonen (2a, 2b) Transfer­ spannungen zwischen 300 und 400 V angelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie und die aufgebrachte Farbkom­ ponente bei einer Oberflächentemperatur zwischen 140°C und 160°C fixiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie mit einer Opazität zwischen 0,6 und 1, vorzugsweise zwischen 0,85 und 0,95 ver­ wendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie bei einer Temperatur zwischen 20°C und 60°C konditioniert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenschicht mit wenigstens einer gehärte­ ten Schicht Verwendung findet.