DE2617407B2 - Druckfarbe fuer das strahldrucken - Google Patents
Druckfarbe fuer das strahldruckenInfo
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Description
Eine Druckfarbe für das Strahldrucken muß eine ganze Anzahl von Eigenschaften besitzen. Wegen der
mit der Druckfarbe beim Strahldrucken in Berührung kommenden Stoffe wurde es ursprünglich als notwendig
angesehen, bei wäßrigen Druckfarben eine ausreichende Stabilität während der Anwendung und der
Ruhezeiten des Druckverfahrens zu gewährleisten. Bei dem Strahldruckverfahren wird die nicht auf dem
Druckträger abgeschiedene Druckfarbe automatisch gesammelt und in ein Rückführgefäß befördert. Um
entsprechende Viskosität der Druckfarbe einzuhalten, wird eine verdünnte Druckfarbenlösung in den Rückführbehälter
zugeführt, um die Verdunstungsverluste auszugleichen und die Druckfarbenanteile, die aufgebraucht
worden sind, zu erneuern.
Ein besonderes Problem tritt ein, wenn Druckfarben auf Glasuren von keramischen Oberflächen, wie Glas
oder Keramik, angewandt werden sollen, da die für die Anwendung für das Strahlspritzen ausreichende Stabilität
ein hohes Ausmaß an Löslichkeit und vorzugsweise Verträglichkeit mit einem wäßrigen System erforderlich
macht. Darüber hinaus soll aber die Druckschrift relativ unlöslich oder feuchtigkeitsbeständig sein, um ein hohes
Ausmab der Lesbarkeit zu gewährleisten nach zumindest 30 min bei 2050C, 2 h in siedendem Wasser, 2 h in
Dampf mit einer Temperatur von 127° C und 7 h in
einem »Atlas Fadometer«. Die Druckschrift soll s wasserbeständig sein innerhalb von 5 s und klebfrei
' trocknen innerhalb von 5 bis 10 s, und darüber hinaus sollen die Zeichen weitgehend beständig sein gegenüber
mäßigem Reiben im trockenen und nassen Zustand nach dem Trocknen.
,ο Diese Summe von Eigenschaften konnte bisher nur
schwierig für Druckfarben erreicht werden, die sich für das Beschriften von Glas oder anderen glasierten
Flächen eignen. An solchen glasierten Flächen erhält man nur schwer eine feste und wirksame Bindung, die
is den Forderungen der Beständigkeit gegenüber sieden-'
dem Wasser, Dampf und Abrieb entsprechen. Die Forderung nach Stabilität und Feuchtigkeitsverträglichkeit
im flüssigen Zustand ist etwas konträr zu der Forderung der Unlöslichkeit gegenüber Dampf und
siedendem Wasser im trockenen Zustand.
Aus der US-PS 25 40 633 ist die Harzgrundlage für
Schreibtinten, Druckfarben und Textilfarben bekannt, die man erhält durch Oxidieren einer wäßrig-ammoniakalischen
Lösung eines wasserlöslichen
1S Resorzin-Formaldehyd-Kondensationsprodukts. Die
" dabei erhaltene dunkelbau bis schwarz durchscheinende Farblösung kann direkt als Tinte oder Druckfarbe, je
nach Konzentration, angewandt werden. Aus der FR-PS 13 98 521 ist eine Tinte für Filzstifte bekannt, die neben
einem Alkanol und einem Glykol noch ein nicht näher charakterisiertes Phenolformaldehydharz enthält. Alle
diese Produkte sind jedoch für das Strahldrucken nicht geeignet, weil sie mehrere der oben aufgeführten
Forderungen nicht erfüllen. Schließlich ist aus der DT-AS 12 39 046 ein Mittel zur Verbesserung der
Haftung von Phenolharzen an Glas bekannt, bei dem es sich um ein nichthydrolysierbares Mercaptoalkylsilan
handelt, dessen Siliciumatom unter anderem mit Alkyl-
oder Alkoxygruppen substituiert sein kann. Nach diesem Stand der Technik wird zusammen mit dem Silan
ein härtbares Phenolformaldehydharz angewandt, welches unter Druck und erhöhter Temperatur härtet. Ein
solches Material ist jedoch für den erfindungsgemäßen Zweck unbrauchbar.
Aufgabe der Erfindung ist nun eine Druckfarbe für das Strahldrucken, die eine absolute Viskosität bei 200C
von 1 bis 6cP, eine elektrische Leitfähigkeit von 1000Ω-cm, eine Oberflächenspannung zwischen 22,5
und 60 dyn/cm, eine Schallgeschwindigkeit zwischen 1200 und 1800 m/s und eine Dichte von 0,82 bis
1,045 g/cm3 aufweist.
Die erfindungsgemäße Druckfarbe für das Strahldrucken auf Glasuren mit den oben angegebenen
Eigenschaften enthält nun erfindungsgemäß 2 bis 30 Gew.-% löslichen, linearen, niedermolekularen Novolak,
0,5 bis 5 Gew.-% in Wasser und Alkohol löslichen Farbstoff, 0,04 bis 5 Gew.-% einer Organosiliciumverbindung
in Form eines Silans oder dessen Hydrolysat der allgemeinen Formel RnSiXin, worin X ein
Halogenatom, eine Amino- oder Ci bis Gt-Alkoxygruppe,
π 1 bis 3 und R eine Organogruppe ist und zumindest eine dieser Gruppen eine hochfunktionelle Gruppe
trägt Der Rest ist ein Verdünnungsmittel in Form eines niedersiedenden Alkohols oder eines Gemisches von
Alkohol und Wasser. Als Novolak bevorzugt man ein durch Säure katalytisch erhaltenes Phenolaldehydharz
mit einem Molekulargewicht von 200 bis 2500, insbesondere 400 bis 1000.
Bei dem Novolak handelt es sich um ein säurekatalysiertes
PhenGl-Aldehyd-Kondensationsprodukt. Durch diese sauer katalysierte Reaktion erhält man ein
niedermolekulares Polymerisat, welches durch seine lineare Struktur und die fehlende Vernetzung löslich
bleibt. Solche niedermolkulare Novolake sind relativ gut wasserlöslich und sehr gut im Alkohol oder Alkohol-Wasser-Systemen
löslich.
Bei der Phenolkomponenie kann es sich um ein Kresol oder ein ähnliches Phenolderivat handeln,
Bevorzugt wird jedoch Phenol selbst. Als Aldehyd bevorzugt man Formaldehyd, jedoch können grundsätzlich
auch andere Aldehyde angewandt werden. Für die erfindungsgemäße Druckfarbe geeignete Novolake sind
bekannt und im Handel erhältlich. Der Anteil an Novolak in der Druckfarbe liegt zwischen 2 und 30
Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%.
Als Farbstoffe kommen Triarylmethan-Farbstoffe (Kristallviolett C.J.42555, Viktoria Blau B C.J.44045) und
ähnliche alkohol- und wasserlösliche Farbstoffe in Frage. Sie werden in ausreichender Menge für die
angestrebte Farbintensität angewandt. Die Konzentration liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,5 bis 5,
vorzugsweise 0,8 bis 3 Gew.-%, bezogen auf Druckfarbe.
In dem erfindungsgemäß angewandten Silan ist R
vorzugsweise eine Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen, insbesondere zumindest einer der Substituenten R eine
C]- bis Ce-Alkyl- oder -Alkarylgruppe, deren Alkylgruppe
eine hochfunktionelle Gruppe, wie eine Olefingruppe, Glycidylgruppe, Mercaptogruppe enthält, wie
y-Methacryloxypropyl-trimethoxy-silan, Vinyltriäthoxysilan.
Diaminosilane, wie y-Aminopropyl-triäthoxysilan,
N-Aniinoäthylaminopropyl-trimethoxysilan, N-bis(j?-
Hydroxyäthyl)j9-aminopropyltriäthoxysilane, werden bevorzugt. Solche Silane und deren entsprechende
Silanole bilden stabile Lösungen in Alkohol bzw. Alkohol/Wasser und lassen sich in Mengen vor, 0,04 bis
5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf Druckfarbe, erfindungsgemäß anwenden.
Die Organosiliciumverbindung und Novolak sind verträglich und bilden eine stabile Lösung in Alkohol
oder Alkohol/Wasser. Man erhält nach dem Trocknen einen wasserbeständigen Druck, der fest auf der Glasur
haftet. Den Prüfvorschriften gegenüber siedendem Wasser oder Dampf und auch in sehr feuchten
Umgebungsbedingungen den Abriebprüfungen in trokkenem oder feuchtem Zustand wird voll entsprochen.
Liegt in der Druckfarbe keine Organosiliciumverbindung vor, so ist das Produkt nicht unlöslich und haftet
nicht an der Glasur. Es wird angenommen, daß beim Trocknen die Aminogruppe oder die andere funktionel-Ie
Gruppe der Organosiliciumverbindung oder die Hydroxylgruppe des Hydrolysats mit den solubilisierten
Hydroxylgruppen des Novolaks reagieren, wodurch die Organosiliciumverbindung ein Bestandteil des Phenolaldehydharzes
wird und sich ein silanisiertes Phenolaldehyd bildet, welches ausreichend vernetzt wird, um
wasserbeständig zu sein, und bevorzugt von den anorganischen Siliciumoxidgruppen der Glasur angezogen
wird. Dadurch erreicht man eine feste und dauerhafte Bindung zwischen den Druckzeichen und
ίο der Oberfläche der Substrate und somit ein dauerhaftes
Bild hervorragender Qualität an sonst nur schwierig zu bedruckenden Oberflächen.
Die Menge an Verdünnungsmittel kann weitgehend schwanken und wird im Hinblick auf die gewünschte
Viskosität der Druckfarbe ausgewählt. Als Verdünnungsmittel bevorzugt man einen niedersiedenden,
schnell trocknenden Alkohol, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol oder andere Cr bis Cs-Alkohole allein oder
zusammen mit Wasser, wobei letzteres in einer Menge bis zu 50 Gew.-% vorliegen kann.
Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert.
2 Gew.-% Novolak
0,04 Gew.-% y-Aminopropyl-triäthoxy-silan 2 Gew.-% Kristallviolett
94 Gew.-% Methylalkohol
0,04 Gew.-% y-Aminopropyl-triäthoxy-silan 2 Gew.-% Kristallviolett
94 Gew.-% Methylalkohol
5 Gew.-% Novolak
0,1 Gew.-% N-Aminoäthyl-aminopropyltrimethoxy-silan
2,0 Gew.-% Viktoria Blau B
61 Gew.-% Methanol
30,5 Gew.-% Wasser
61 Gew.-% Methanol
30,5 Gew.-% Wasser
| B | Novolak | e 1 s ρ 1 e I 3 | 2-20% |
| Organosilicium | 2-30% | 0,1-0,3% | |
| verbindung | 0,04-5% | ||
| Lösliche Farbstoffe | 2-3% | ||
| Alkohol | 1-5% | Rest | |
| Wasser | Rest | bis 50% des | |
| bis 50% des | Alkohols | ||
| Alkohols | |||
Die Reihenfolge, in der die Bestandteile zu der erfindungsgemäßen Druckfarbe zusammengebracht
werden, ist nicht kritisch, jedoch bevorzugt man, zuerst eine Lösung von Novolak, Farbstoff und Verdünnungsmittel
herzustellen und dann die Organosiliciumverbindung in alkoholischer Lösung einzubringen.
Claims (7)
1. Druckfarbe für das Strahldrucken auf Glasuren mit einer absoluten Viskosität bei 20°C von 1 —6 cP,
einer elektrischen Leitfähigkeit von 1000 Ω cm, einer Oberflächenspannung von 22,5 bis 60 dyn/cm,
einer Schallgeschwindigkeit von 5200 bis 1800 m/s und einer Dichte von 0,82 bis 1,045 g/cm3, enthaltend
2 bis 30 Gew.-% löslichen linearen niedermolekularen Novolak, 0,5 bis 5 Gew.-% in Wasser und
Alkohol löslichen Farbstoff, 0,04 bis 5 Gew.-% Organosiliciumverbindung in Form eines Silans oder
dessen Hydrolysats der allgemeinen Formel RnSiX.).n, worin X ein Halogenatom, eine Amino-
oder Ci-C4-Alkoxygruppe, η 1 bis 3, R eine
Organogruppe ist und zumindest eine dieser Gruppen eine hochfunktionelle Gruppe trägt, und
als Rest ein Verdünnungsmittel in Form eines niedersiedenden Alkohols oder eines Gemisches von
Alkohol und Wasser.
2. Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Novolak ein säurekatalysiertes
Phenolaldehydharz ist.
3. Druckfarbe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolformaldehydharz ein
Molekulargewicht von 200 bis 25000 hat.
4. Druckfarbe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in der Druckfarbe
in einer Menge von 0,8 bis 3 Gew.-% vorliegt.
5. Druckfarbe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein alkohollöslicher
Triarylmethan-Farbstoff ist.
6. Druckfarbe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckfarbe der Anteil an
Organosiliciumverbindung 0,1 bis 3 Gew.-% beträgt.
7. Druckfarbe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Organosiliciumverbindung
y-Aminopropyl-triäthoxy-silan, N-Aminoäthyl-,
Aminopropyl-triäthoxy-silan oder N-bis(/?-Hydroxyäthyl-trimethoxysilan
ist.
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VIDEOJET SYSTEMS INTERNATIONAL, INC., WOOD DALE, I |
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| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: FRHR. VON PECHMANN, E., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. BEHRENS, D., DR.-ING. BRANDES, J., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. GOETZ, R., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. VON HELLFELD, A., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANWAELTE WUERTENBERGER, G., RECHTSANW., 81541 MUENCHEN |