DE20315540U1

DE20315540U1 - Tinte oder Tintensatz

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Publication number: DE20315540U1
Application number: DE20315540U
Authority: DE
Original assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Current assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2013-10-10

Abstract

Pigmentierte Tinte zur Bedruckung von unbehandelten Vinylfolien oder mit Vinyl beschichteten Untergründen mittels Ink-Jet Drucksystemen mit mindestens einer Heizvorrichtung in Form einer Heizplatte und/oder einer Infrarotheizung, bestehend aus einer flüssigen Trägersubstanz, wasserunlöslichen Farbmitteln, polymerem Bindemittel sowie weiteren Zusatzstoffen, wobei sich die flüssige Trägersubstanz aus Wasser und wassermischbaren Trocknungsverzögerer zusammensetzt dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Trägersubstanz einen Gehalt von mindestens 75 Gew.%, vorzugsweise 80 Gew.% Wasser aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine wässrige Tinte oder einen Tintensatz für die Bedruckung unbeschichteter Vinylfolien oder mit Vinyl beschichteten Untergründen.
Tinten für die Bedruckung von Folien sind prinzipiell bekannt.
Bei der Bedruckung von Vinylfolien gilt es die Beschichtung beschichteter und unbeschichteter Folien zu unterscheiden.
Für die Bedruckung unbeschichteter Folien sind Spezialtinten auf nicht wässriger Basis bekannt, die auch als sogenannte Solvent-Tinten bezeichnet werden.
Nachteilig bei derartigen Tinten ist, dass diese Tinten stark und unangenehm riechen, gesundheitsschädlich und entflammbar sind. Dies gilt auch teilweise für sogenannte ECO-Solvent oder Light-Solvent-Tinten. Weiter ist es als nachteilig anzusehen, dass Solvent- Tinten nur auf sogenannten Solvent-Druckern verarbeitet werden kann, welche sehr teuer sind. Unstrittig ist, dass die beschriebenen Solvent-Tinten den Untergrund anlösen, diesen an- bzw. aufrauen, was zur Folge hat, dass der getrocknete Abstrich eine gute Kratzfestigkeit aufweist.
Nachteilig ist beim Einsatz von Solvent-Druckern, dass diese Drucker groß gebaut sind, da aufgrund der Verwendung von organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Butylglykolacetat, Absauganlagen oder Kapselungen zum Schutz des Bedienpersonals vorgesehen sein müssen. Zudem sind Solvent Drucker teurer als Drucker für wässrige Systeme, da die verbauten Komponenten, wie beispielsweise das Schlauchsystem gegen organische Lösungsmittel beständig sein müssen.
Des weiteren können Spezialfolien mit konventionellen wässrigen Tinten bedruckt werden , falls die Vinylfolien mit Beschichtung oder einer rauen Oberfläche versehen sind oder anderweitig aufgeraut wurden.
Der entscheidende Nachteil ist jedoch, dass Folien mit speziellen Beschichtungen immens teuer sind. Die Spezialbeschichtungen weisen eine raue Oberfläche, eine definierte Porosität auf, um den mit den wässrigen Tinten erzeugten Druckbildern oder Abstrichen, auf derartigen Folien eine gute Kratzfestigkeit zu verleihen.
Weiter ist aus EP 0 974 626 A1 eine wässrige Pigmenttinte zum Bedrucken unbeschichteter Vinyl-Untergründe bekannt. Diese Tinte setzt sich aus einem wässrigen Trägermedium, Trocknungsverzögerer, einem darin unlöslichen Farbmittel, einem Dispergiermittel und Netzmittel zusammen. Nachteilig bei einer derartigen Tinte ist es, dass die Tinten aufgrund eines hohen Anteils an Trocknungsverzögerer auf der Basis von Glykolen sehr schlecht trocknen und nach dem Druck zum verwischen oder gar verschmieren neigen. Die Druckbilder müssen nach dem Druckvorgang bei hohen Temperaturen getrocknet werden. Weiter hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass diese Tinten nur nach aufwändigem Trocknungsvorgang, Temperaturen um 200 Grad Celsius, kratzfest sind.
Zum Trocknen der vorbeschriebenen erzeugten Druckbilder sind Drucker mit Heizvorrichtungen bekannt. Die Heizvorrichtungen sind im wesentlichen plattenförmig ausgebildet und derart angeordnet, dass das zu bedruckende Substrat über diese Flächen gleitet um das Substrat anzuwärmen. Dem Druckvorgang ist örtlich und zeitlich eine weitere Heizzone nachgeschaltet, die die verdruckte Tinte trocknet. Nachteilig ist es bei derartig aufgebauten Druckern, dass zwei Heizzonen zur sicheren Trocknung der Tinte auf dem Substrat von Nöten ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine wässrige Tinte zur Bedruckung unbeschichteter bzw. unbehandelter Vinyluntergründe zu schaffen, die die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist und die nach dem Druck schnell trocknet und eine hohe Kratzfestigkeit gewährleistet. Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, eine Tinte zu schaffen, die nach dem Trocknen wasserfest ist.
Diese Aufgabe, eine Tinte der eingangs genannten Art zu schaffen, wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen und Anwendungen sind in den ergänzenden Ansprüchen umfasst.
Die erfindungsgemäße Tinte zur Bedruckung von unbehandelten Vinylfolien oder mit Vinyl beschichteten Untergründen mittels Ink-Jet Drucksystemen besteht aus einer flüssigen Trägersubstanz, wasserunlöslichen Farbmitteln, polymerem Bindemittel sowie weiteren Zusatzstoffen, wobei sich die flüssige Trägersubstanz aus Wasser und wassermischbaren Trocknungsverzögerer zusammensetzt, wobei die flüssige Trägersubstanz einen Gehalt von mindestens 75 Gew.%, vorzugsweise 80 Gew.% Wasser aufweist. Als Zusatzstoff beinhaltet die Tinte einen pH-Regulator oder Einstellmittel, eine aminhaltige Substanz, die einen Gehalt zwischen 0,5 bis 10 Gew. % an der Tintenzusammensetzung ausmacht.
Das in der Tinte eingesetzte Bindemittel, beispielweise ein Acrylatharz, liegt im basischen Bereich in gelöster Form vor, während das Acrylatharz im sauerem oder neutralen Bereich unlöslich ist.
Zum Zeitpunkt des Druckvorgangs weist die erfindungsgemäße Tinte einen pH-Wert größer 7,5, vorzugsweise größer 8,5 auf, was dazu führt, dass das Bindemittel in der Tinte in gelöster Form vorliegt. Durch einen gewünschten und über die Menge des pH-Einstellmittels gezielt gesteuerten Umschlag des ph-Wertes vom basischen Bereich in Richtung saueren Bereich, härtet das Bindemittel aus. Da das Amin, eine flüchtige Substanz, nach dem Druckvorgang verdunstet, führt dies aufgrund des geringer werdenden Anteils an Aminen zu einer pH-Wert Änderung in Richtung sauer, wodurch sich das Bindemittel verfestigt und auf dem Druckmedium eine kratzfeste getrocknete Tintenschicht erzeugt.
Derartige Tinten finden in Ink-Jet Drucksystemen Verwendung, speziell bei Verwendung der Piezo-Technik.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Tintenbeispiele näher beschrieben werden.
Beispiel 1 (Rahmenbeispiel):

20 bis 90 Gew.-% Wasser als Lösungsmittel (LM),
5 bis 40 Gew.-% Trocknungsverzögerer (TV),
0,5 bis 20 Gew.-% Bindemittel (BM),
1 bis 50 Gew.-% Farbmittel (FM),
0,5 bis 10 Gew.-% pH-Einstellmittel (PH),
0,01 bis 1 Gew.-% Konservierungsmittel (KM)
0,05 bis 2 Gew.-% Netzmittel (NM),
0 bis 5 Gew.-% weitere Zusätze (Z)

Beispiel 2: Schwarz

51,9 Gew.-% Wasser als Lösungsmittel (LM),
12,0 Gew.-% Trocknungsverzögerer (TV),
5,0 Gew.-% Bindemittel (BM),
25,0 Gew.-% Pigment Black 7 (FM),
5,0 Gew.-% pH-Regulator (PH),
0,1 Gew.-% Konservierungsmittel (KM)
1,0 Gew.-% Netzmittel (NM),

Beispiel 3: Magenta

60,5 Gew.-% Wasser als Lösungsmittel (LM),
13,0 Gew.-% Trocknungsverzögerer (TV),
7,4 Gew.-% Bindemittel (BM),
16,0 Gew.-% Pigment Red 122 (FM),
2,0 Gew.-% pH-Regulator (PH),
0,1 Gew.-% Konservierungsmittel (KM)
1,0 Gew.-% Netzmittel (NM),

Beispiel 4 Magenta light

73,6 Gew.-% Entionisiertes Wasser (LM),
13,0 Gew.-% Butyldiglykol + Solvenon (TV),
5,0 Gew.-% Bindemittel (BM),
5,3 Gew.-% Chinacridon Komplex (FM),
2,0 Gew.-% Ammoniaklösung 25% (PH),
0,1 Gew.-% Grotan Bk (KM)
1,0 Gew.-% Silikontensid (NM),

Beispiel 5 Cyan

64,9 Gew.-% Entionisiertes Wasser (LM),
13,0 Gew.-% Butyldiglykol + Solvenon (TV),
5,0 Gew.-% Bindemittel (BM),
11,0 Gew.-% Pigment Blue 15 (FM),
5,0 Gew.-% Dimethylethanolamin (PH),
0,1 Gew.-% Proxel G (KM)
1,0 Gew.-% Fettalkoholpolyglycolether (NM),

Beispiel 6: Cyan light

72,3 Gew.-% Entionisiertes Wasser (LM),
13,0 Gew.-% Butyldiglykol + Solvenon (TV),
5,0 Gew.-% Bindemittel (BM),
3,6 Gew.-% Phlalocyanin Komplex (FM),
5,0 Gew.-% Dimethylethanolamin (PH),
0,1 Gew.-% Grotan Bk (KM)
1,0 Gew.-% Silikontensid (NM),

Beispiel 7: Gelb

53,4 Gew.-% Entionisiertes Wasser (LM),
13,0 Gew.-% Butyldiglykol + Solvenon (TV),
5,0 Gew.-% Bindemittel (BM),
22,5 Gew.-% Pigment Yellow 155 (FM),
5,0 Gew.-% Dimethylethanolamin (PH),
0,1 Gew.-% Grotan Bk (KM)
1,0 Gew.-% Fettalkoholpolyglycolether (NM),

Jede der Tinten aus den Beispielen 1 bis 7 enthält als hauptsächliches Lösungsmittel (LM) Wasser. Als flüssige Trägersubstanz weist die Tinte Trocknungsverzögerer (TV) auf. Trocknungsverzögerer sind beispielsweise Glykole wie Butyldiglykole oder Diethylenglycole und Solvenone.
Die erfindungsgemäße Tinte weist mindestens ein Amine (PH) oder aminhaltige Substanz zum Einstellen des pH-Wertes auf. Durch die basischen Amine (PH) oder basischen aminhaltigen Substanzen wird die damit hergestellte Tinte basisch, wodurch zudem der Verschleiß am Druckkopf minimiert, sowie die Haltbarkeit der Tintenzuleitungssysteme verlängert wird. Die Tinte weist hierbei einen pH-Wert größer 7,5, vorzugsweise größer 8,5 auf.
Beispiele für Amine (PH) sind Ethanolamin, Triethanolamin, eine Ammoniaklösung, Dimethylethanolamin sowie Mischungen dieser genannten Amine (PH).
Die in der Tinte eingesetzten Amine (PH) können mit der allgemeinen Formel N(R1 R2 R3) beschrieben werden, wobei die freien Reste R1, R2 und R3 unabhängig voneinander eine Wasserstoffgruppe (H), eine Methylgruppe (CH₃, eine Ethylengruppe oder eine Ethanolgruppe (CH₂ CH₂ OH) sein können.
Als Farbmittel (FM) können Pigmente Verwendung finden. Beispiele für gelbe Pigmente sind Pigment Yellow 155, 150, 13 und 74. Als Vertreter für rote Pigmente seien Pigment Red 122 oder allgemein Pigmente mit einem Chinacridon Komplex genannt. Blaue Pigmente können Pigment Blue 15:3, 15 oder ein Pigment mit einem Phtalocyanin Komplex sein. Pigment Black 7 oder ganz allgemein Ruß-Dispersionen sind Beispiele für schwarze Tinten.
Dabei ist es unerheblich, ob die Pigmente als Farbmittel (FM) in trockener oder dispergierter Form vorliegen. Diese Dispersionen werden auch als Farbkonzentrate bezeichnet und sind in der Regel wässrige Pigmentdispersionen, deren Feststoffgehalt 40 Gew. % in der Regel nicht überschreitet.
In der Regel werden die erfindungsgemäßen Tinten als Tintensätze angeboten, um bei farbigen Drucken das gesamte Farbspektrum abbilden zu können. Ein derartiger Tintensatz besteht aus den Farbe cyan, magenta, gelb, schwarz und/oder den Light-Farben von cyan und magenta.
Konservierungsmittel können beispielsweise Triazine oder Lösungen von Isothiazolinon-Derivaten sein. Beispiele einiger Handelsprodukte sind Proxel G, Grotan BK, Parmetol K40 oder Parmetol A 28.
Als Netzmittel finden in den erfindungsgemäßen Tinten Fluortenside, Silikontenside und/oder Fettalkoholpolyglycolether Verwendung.
Verwendung findet eine derartige Tinte beim Bedrucken von unbehandelten Vinylfolien oder mit Vinyl beschichteten Untergründen mittels Ink-Jet-Druck-Systemen, die mindestens eine Heizvorrichtung in Form einer Heizplatte und/oder einer Infrarotheizung aufweisen.
Die Heizplatte kann hierbei direkt unterhalb vor und/oder nach dem Druckkopfes, angeordnet sein, wobei sich die Heizplatte über die gesamte Bahn, die der Druckkopf zurücklegt, erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizvorrichtung als ein Infrarotstrahler ausgebildet sein, welcher oberhalb der zu bedruckenden Oberfläche angeordnet ist.

Claims

Pigmentierte Tinte zur Bedruckung von unbehandelten Vinylfolien oder mit Vinyl beschichteten Untergründen mittels Ink-Jet Drucksystemen mit mindestens einer Heizvorrichtung in Form einer Heizplatte und/oder einer Infrarotheizung, bestehend aus einer flüssigen Trägersubstanz, wasserunlöslichen Farbmitteln, polymerem Bindemittel sowie weiteren Zusatzstoffen, wobei sich die flüssige Trägersubstanz aus Wasser und wassermischbaren Trocknungsverzögerer zusammensetzt dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Trägersubstanz einen Gehalt von mindestens 75 Gew.%, vorzugsweise 80 Gew.% Wasser aufweist.
Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte als weiteren Zusatzstoff ein pH-Einstellmittel aufweist, und dass die Tinte einen pH-Wert größer 7,5, vorzugsweise größer 8,5 aufweist.
Tinte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ph-Einstellmittel ein Amin oder aminhaltige Substanz ist und dass das Amin oder die aminhaltige Substanz basisch ist.
Tinte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin ein Dimethylethanolamin, ein Triethanolamin, eine Ammoniaklösung oder eine Mischung dieser Substanzen ist.
Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in der flüssigen Tinte in gelöster Form vorliegt.
Tinte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte 20 bis 90 Gew.-% Wasser als Lösungsmittel (LM), 5 bis 40 Gew.-% Trocknungsverzögerer (TV), 0,5 bis 20 Gew.-% Bindemittel (BM), 1 bis 50 Gew.-% Farbmittel (FM), 0,5 bis l0 Gew.-% pH-Regulator (PH), 0,01 bis 1 Gew.-% Konservierungsmittel (KM) 0,05 bis 2 Gew.-% Netzmittel (NM), 0 bis 5 Gew.-% weitere Zusätze (Z) enthält.
Tintensatz nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintensatz die Farben Cyan, magenta, gelb, schwarz und/oder die Light-Farben von cyan und magenta aufweist.