DE19744018A1

DE19744018A1 - Verfahren und Tinte zum Erzeugen von wasserfesten Markierungen auf Oberflächen aus Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE19744018A1
Application number: DE19744018A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Kaufmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-15
Also published as: US6602334B1; EP1023408A2; WO1999018163A2; WO1999018163A3; WO1999018163B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Tinte zum Erzeugen von wasserfesten Markierungen auf Oberflächen aus Kunststoffmaterial.

Für wasserfeste, widerstandsfähige Markierungen, insbesondere Bedruckungen, mittels Tinte besteht ein hoher Bedarf in vielen technischen Gebieten, insbesondere im graphischen Gewerbe. Mehr und mehr gewinnt dabei die computerunterstützte Bedruckung an Bedeutung, wobei sich Tintenstrahldrucker wegen ihrer Flexibilität im Einsatz und ihrer Wirtschaftlichkeit anbieten.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß herkömmliche Tinten, wie sie beispielsweise in Permanentmarkern verwendet werden, zur Erzeugung von wasserfesten Markierungen mittels Tintenstrahldruckern aus Gründen der geringen Oberflächenspannung und des schnellen Eintrocknens an den Druckdüsen nicht geeignet sind. Ebenso sind Tinten auf Pigmentbasis nicht geeignet, da zur Fixierung der Pigmente auf den Kunststoffoberflächen hohe Anteile von Bindemitteln in der Tinte benötigt werden, die ebenfalls zum schnellen Eintrocknen an den Duckdüsen führen. Die Verwendung von Flüssigkeiten bzw. Tinten mit geringer Flüchtigkeit zur Verhinderung des Eintrocknens führt zu nicht akzeptablen Trocknungszeiten der Markierungen auf den Kunststoffoberflächen.

Tintenstrahldrucker funktionieren nach dem Tintenstrahlverfahren, bei dem in einem Druckkopf Tintentröpfchen erzeugt werden, die mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen und gegen die zu bedruckende Unterlage gerichtet werden. Dabei haben sich Tinten durchgesetzt, die im wesentlichen aus Wasser und in Wasser löslichem Farbstoff bestehen. Beim Herstellen von Präsentationsgraphiken, bei denen durchsichtige Folien bedruckt werden, stellt sich bei solchen Tinten und dem Tintenstrahldruckverfahren das Problem, daß die Folien, wenn sie glänzende, d. h. sehr ebene Oberflächen haben, nicht bedruckt werden können, da die Oberfläche von den Tintentröpfchen nicht benetzt wird.

Entsprechend müssen sehr teuere durchsichtige Folien verwendet werden, deren Oberfläche in aufwendiger Weise aufgerauht oder beschichtet ist. Ähnliche Probleme stellen sich, wenn hochwertige, in Auflicht betrachtbare Präsentationsgraphiken auf Glanzpapier hergestellt werden sollen. Die Oberflächen solcher beschichteten Folien oder Glanzpapiere sind meistens nicht wasser- bzw. wetterfest, so daß dafür weitere aufwendige Maßnahmen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von wasserfesten Markierungen auf üblichen, ggfs. auch glänzenden Kunststoffoberflächen mittels einer Tinte zu schaffen, bei dem die Markierungen bzw. Bedruckungen nach dem Aufbringen rasch wisch- und wasserfest werden. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Tinte zu schaffen, die an den Düsen von Tintenstrahldruckern oder sonstigen Druckern sowie auch an den Spitzen von Schreibgeräten, wie Handschreibgeräten, nicht oder nur sehr langsam eintrocknet.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die das wenig flüchtige Lösungsmittel und den darin gelösten Farbstoff enthaltende Tinte auf das Kunststoffmaterial aufgebracht, wobei das Kunststoffmaterial das Lösungsmittel absorbiert bzw. von dem Lösungsmittel angelöst wird. Dabei dringt der in dem Lösungsmittel gelöste Farbstoff in die Kunststoff oberfläche ein, so daß er darin wasserfest und wischfest aufgenommen ist. Mit der Schwerflüchtigkeit des Lösungsmittels, die sich darin zeigt, daß das Lösungsmittel im wesentlichen in das Kunststoffmaterial eindringt und die Tinte dadurch trocknet und nicht dadurch, daß das Lösungsmittel sich in der Umgebungsluft verflüchtigt, wird erreicht, daß der Farbstoff tatsächlich in den Kunststoff eingebaut wird und sich nicht lediglich oberflächlich auf dem Kunststoff absetzt, was rein optisch ein schlechteres Aussehen und vor allem keine zufriedenstellende Wischfestigkeit und Wasserfestigkeit ergeben würde. Dadurch, daß der Farbstoff in das Kunststoffmaterial eingebettet ist, wird auch erreicht, daß das entstehende Erzeugnis gegenüber allen Materialien stabil ist, die die Kunststoffoberfläche nicht anlösen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist gewährleistet, daß ein möglichst geringer Teil des Lösungsmittels abdampft, so daß es wirksam in die Kunststoffoberfläche eindringen kann.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird ein besonders gutes Markierungs- bzw. Druckbild erzielt.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 ist das Verfahren besonders kostengünstig durchführbar, wobei gewährleistet ist, daß im wesentlichen nur das Wasser und nicht das Lösungsmittel verdampft.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 lassen sich mittels des Tintenstrahldruckverfahrens wasserfeste und wischfeste Druckerzeugnisse, Präsentationsgraphiken usw. herstellen, wodurch das Einsatzgebiet des kostengünstigen Tintenstrahldruckverfahrens ganz erheblich erweitert wird. Es kann mit üblichen Transparentfolien gearbeitet werden, ohne daß teure Aufrauhungen und/oder Beschichtungen erforderlich sind.

Der auf die Tinte gerichtete Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Der Anspruch 7 ist auf eine beispielhafte Auswahl von Lösungsmitteln gerichtet, die vorteilhafterweise in der Tinte enthalten sind.

Der Anspruch 8 gibt Beispiele von Kunstoffoberflächen an, für die das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Tinte vorteilhafterweise verwendbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Die einzige Figur zeigt die wesentlichen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ablaufende Verfahrensschritte, wenn mit einem Tintenstrahldrucker und einer dafür geeigneten, Wasser, ein Lösungsmittel und Farbstoff enthaltenen Tinte gearbeitet wird.

Gemäß (a) strahlt bzw. spritzt ein herkömmlicher Tintenstrahldruckkopf 2 Tintentröpfchen 4 in Richtung auf eine Folie 6 ab.

Im Schritt (b) bilden die auf die Folie 6 aufgeprallten Tintentröpfchen 4 eine Tintenschicht 8, die einen vorbestimmten Bereich der Folie 6 bedeckt bzw. benetzt. Der Farbstoff ist im Lösungsmittel und vorzugsweise auch im Wasser gelöst. Das Lösungsmittel, das die Oberfläche der Folie 6 benetzt und anlöst, sorgt für eine gleichmäßige Beschichtung der Folie 6. Die Beschichtung bzw. Benetzung wird ggf. durch oberflächenaktive Additive unterstützt. Dadurch, daß das Lösungsmittel weniger flüchtig als das Wasser ist, verdampft das Wasser (Pfeile gemäß B), wohingegen das Lösungsmittel zusammen mit dem darin gelösten Farbstoff gemäß (c) in die Folie 6 eindringt. Die zunehmend an Wasser verarmende Schicht 10 ((c)) ist im Schritt (d) in die Oberfläche der Folie 6 eingedrungen und bildet eine ggf. leicht über die Oberfläche der Folie 6 hinausstehende, mit dem Material der Folie 6 vernetzte Farbschicht 12.

Die Farbschicht bzw. bei Ausbildung eines vollständigen Bildes das Farbbild hat ein hochwertiges Aussehen, ist mechanisch stabil und wasserfest.

Ein Formulierungsbeispiel einer vorteilhafterweise für Oberflächen aus Celluloseacetat oder Weich-PVC geeigneten Tinte ist folgendes (alle Angaben in Gewichts %):
0-50% Methylpyrrolidon
0-50% Diethylglykolmonoethylester,
1-20% Farbstoff CI Solvent Black 29,
0,01-5% Netzmittel
0,1-5% Netzmittel
ad 100% Wasser.

Sehr gute Ergebnisse werden mit folgender Tinte erzielt:
20% Methylpyrrolidon,
20% Diethylenglykolmonoethylester,
5% Farbstoff CI Solvent Black 29,
weniger als 5% Netzmittel und Konservierungsstoffe,
ad 100% Wasser.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen von wasserfesten Markierungen auf Oberflächen aus Kunststoffmaterial mittels einer Tinte, die ein wenig flüchtiges Lösungsmittel mit einem Dampfdruck kleiner 20 mbar bei 20°C und einen darin gelösten Farbstoff enthält, wobei die Tinte auf das Kunststoffmaterial aufgebracht wird, welches das wenig flüchtige Lösungsmittel weitgehend absorbiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel einen Dampfdruck kleiner 10 mbar bei 20°C hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lösungsmittel vollständig von dem Kunststoffmaterial absorbiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Tinte Wasser enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Tinte mittels Tintenstrahldruckverfahren aufgebracht wird.

6. Tinte zum Erzeugen wasserfester Markierungen auf Kunststoffoberflächen, enthaltend ein vom Kunststoffmaterial absorbierbares, wenig flüchtiges Lösungsmittel mit einem Dampfdruck kleiner 20 mbar bei 20°C und in dem Lösungsmittel gelösten Farbstoff.

7. Tinte nach Anspruch 6, wobei das Lösungsmittel Methylpyrrolidon, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Ester von Carbonsäuren, Diole, Triole, Glykole, Ketone, Ether, Alkohole, Formamide, Alkane und/oder deren Derivate enthält.

8. Verwendung der Tinte nach einem der Ansprüche 6 oder 7 zum Aufbringen von Markierungen auf Oberflächen aus Celluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyacrylat, Polyamid, Polycarbonat, Polysulfon und/oder deren Derivate und Copolymere.