DE60201823T2

DE60201823T2 - Grundierte substrate,die strahlungsgehärtete tintenstrahlbilder umfassen

Info

Publication number: DE60201823T2
Application number: DE60201823T
Authority: DE
Inventors: M. Caroline YLITALO; L. Jennifer LEE; L. Richard SEVERANCE; Oh Sang Woo; P. Eugene JANULIS
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP2004532144A; CN1518504A; EP1381519A1; BR0208909A; EP1381519B1; WO2002085638A1; ATE281312T1; KR100896494B1; JP2007237733A; MXPA03009492A; CA2444572A1; US6720042B2; CN1280110C; KR20030092081A; US20030021961A1; JP2009034995A; DE60201823D1; AU2002247025B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft grundierte Substrate, die strahlungsgehärtete Tintenstrahlbilder und Verfahren zum Tintenstrahldrucken von strahlungsgehärteten Tinten, welche das Auftragen einer Grundierung anwenden, umfassen. Die bebilderten Gegenstände sind langlebig für einen Außengebrauch. Eine Vielfalt von polymeren Flächengebilden, einschließlich verschiedener Flächengebilde für signalisierende Gegenstände und gewerbliche, graphische Folien für Werbung und Werbungsauslagen, kann grundiert werden.
Eine Vielfalt von Druckverfahren sind für die Bebilderung verschiedener flächenförmiger Materialien verwendet worden. Üblicherweise verwendete Druckverfahren enthalten Gravüre, Off-set, Anilingummidruck, Lithographie, Elektrographie, Elektrofotographie (einschließlich Laserdruck und Xerographie), Ionenablagerung (auch als Elektronenstrahlbildgebung bezeichnet [EBI]), Magnetographie, Tintenstrahldruck, Siebdruck und thermischen Massenaustausch. Solche Verfahren betreffende, detailliertere Information ist in standardmäßigen Drucklehrbüchern erhältlich.
Ein Durchschnittsfachmann weiß die Unterschiede dieser verschiedenen Druckverfahren zu würdigen und erkennt, dass eine Kombination von Tinte und Annahmesubstrat, die in einem Druckverfahren hohe Bildqualität ergibt, oft eine gänzlich unterschiedliche Bildqualität mit einem anderen Druckverfahren zeigt. Zum Beispiel, bei Kontaktdruckverfahren wie Siebdruck zwingt eine Klinge die Tinte vorzurücken und das Annahmesubstrat zu benetzen. Bilddefekte beruhen typischerweise auf einem nachfolgenden Zurückweichen des Kontaktwinkels der Tinte mit dem Substrat. Im Fall von Nicht-Kontaktdruckverfahren, wie Tintenstrahldruck, werden die individuellen Tintentropfen nur auf der Oberfläche abgelegt. Um eine gute Bildqualität zu erreichen, müssen die Tinten tropfen sich verbreiten, sich zusammenfügen, und eine im Wesentlichen einheitliche, ebene Folie bilden.
Dieser Prozess erfordert einen geringen, Kontaktwinkel zwischen der Tinte und dem Substrat beim Vorrücken. Für irgendeine, vorgegebene Tinte/Substrat-Kombination, ist der Kontaktwinkel beim Vorrücken typischerweise merklich größer als der Kontaktwinkel beim Zurückweichen.
Dementsprechend zeigen Tinte/Substrat-Kombinationen, die gute Bildqualität ergeben, wenn sie mit Kontaktverfahren wie Siebdruck gedruckt werden, oft eine nicht ausreichende Benetzung, wenn sie mit Nicht-Kontaktdruckverfahren, wie Tintenstrahldruck abgebildet werden. Nicht ausreichende Benetzung ergibt eine geringe radiale Diffusion der individuellen Tintentropfen auf der Oberfläche des Substrats (auch als "Punktzunahme" bezeichnet), geringe Farbdichte, und Bandenmusterwirkungen (z. B. Lücken zwischen Reihen von Tropfen).
Ein anderer, wichtiger Unterschied zwischen Siebdruck und Tintenstrahldruck sind die physikalischen Eigenschaften der Tinte. Siebdruck-Tintenzusammensetzungen enthalten typischerweise über 40% Festkörper und weisen eine Viskosität von mindestens zwei Größenordnungen höher als die Viskosität von Tintenstrahldruck-Tinten auf. Es ist im Allgemeinen nicht möglich, eine Siebdruck-Tinte zu verdünnen, um sie für Tintenstrahldruck geeignet zu machen. Der Zusatz von großen Mengen an Verdünnungsmitteln mit geringer Viskosität verschlechtert die Tintenleistung und -eigenschaften drastisch, besonders die Haltbarkeit. Des Weiteren weisen die in Siebdruck-Tinten verwendeten Polymere typischerweise ein hohes Molekulargewicht auf und zeigen bedeutende Elastizität. Im Gegensatz dazu sind Tintenstrahl-Tintenzusammensetzungen typischerweise newtonisch.
Tintenstrahldruck stellt sich als das digitale Druckverfahren der Wahl heraus, aufgrund seiner guten Auflösung, Flexibilität, hoher Geschwindigkeit, und Bezahlbarkeit. Tintenstrahldrucker arbeiten durch Auswerfen von kontrollierten Mustern von eng verteilten Tintentröpfchen auf ein Annahmesubstrat. Durch das selektive Einstellen des Musters von Tintentröpfchen, können Tintenstrahldrucker eine große Vielfalt von gedruckten Merkmalen, einschließlich Text, Graphiken, Hologramme, und dergleichen, erzeugen. Die üblicherweise am meisten in Tintenstrahldruckern verwendeten Tinten basieren auf Wasser oder Lösungsmittel. Tinten auf Wasserbasis benötigen poröse Substrate oder Substrate mit besonderen Beschichtungen, die Wasser absorbieren.
Andererseits enthalten Tinten auf Lösungsmittelbasis typischerweise über 90% organische Lösungsmittel. Da Hersteller es vorziehen, Lösungsmittel-Emissionen zu verringern, ist die Verdampfung von großen Mengen Lösungsmittel während des Trocknens der Tinte unerwünscht. Weiter kann der Trocknungsprozess der Geschwindigkeits-begrenzende Schritt für Tintenstrahldruck sein, was die Herstellungsleistung verringert. Um die Probleme, die mit Tinten auf Wasser- und Lösungsmittelbasis verbunden sind, zu vermeiden sind strahlungshärtbare Tintenzusammensetzungen entwickelt worden, welche polymerisationsfähige Bestandteile umfassen. Die polymerisationsfähigen Bestandteile fungieren nicht nur als ein Lösungsmittel, indem sie die Viskosität der Zusammensetzung vor dem Härten verringern, sondern fungieren beim Härten auch als ein Bindungsmittel, und gegebenenfalls als ein Vernetzungsmittel. Im nicht gehärteten Zustand weisen diese Zusammensetzungen geringe Viskositäten auf und können einfach Tinten-gestrahlt werden. Die polymerisationsfähigen Bestandteile reagieren leicht wenn sie einer geeigneten Strahlungsquelle (z. B. ultraviolettes Licht, Elektronenstrahl) ausgesetzt werden, um ein vernetztes Polymernetz zu bilden. Die Verwendung von Strahlungs härtung ermöglicht es den Tinten per se "sofort zu trocknen", angesichts der Schnelligkeit, in der die Zusammensetzung strahlungsgehärtet sein kann.
Ein Problem mit strahlungshärtbaren Tintenstrahl-Tinten besteht allerdings darin, dass Tintenzusammensetzungen nicht einheitlich an allen Substraten haften. Dementsprechend wird die Tintenzusammensetzung typischerweise für optimierte Haftung auf dem Substrat von Interesse verändert. Des Weiteren wird eine gute Benetzung und Fluss auf verschiedenen Substraten von der Tinte/Substrat-Wechselwirkung kontrolliert. Vorzugsweise ergibt die Wechselwirkung einen ausreichend geringen Kontaktwinkel beim Vorrücken der Tinte auf dem Substrat, wie vorher beschrieben. Dementsprechend tendiert die Bildqualität (z. B. Farbdichte und Punktzunahme) für die gleiche Tintenzusammensetzung dazu, sich abhängig vom Substrat, das bedruckt wird, zu verändern.
Substrat-Behandlungen wie Wischen mit Lösungsmittel, Blasen, Corona-, Flammen- und UV-Vorbehandlung sind in "Practical Considerations for Using UV Reactive Inks in Piezo DOD Print", IS&T NIP 15: 1999 International Conference on Digital Printing Technologies, vorgeschlagen worden. Weiter beschreibt WO 99/29788 im Fall des Tintenstrahldrucks auf polymere Materialien Vorbehandlung durch Flammen, Plasma-ätzen oder Coronabehandlung, um die Oberflächenenergie zu erhöhen. Aus praktischen Überlegungen werden allerdings viele Tintenstrahldruck-Arbeitsabläufe nicht ausgerüstet, um Substrate vor der Bildgebung in dieser Weise vorzubehandeln. Daher würde die Industrie einen Vorteil in Substraten und Tintenstrahl-Druckverfahren finden, die dieses Problem ansprechen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einem Gegenstand, umfassend ein Flächengebilde oder polymeres Material, das einen grundierten Oberflächenteil und ein strah lungsgehärtetes Tintenstrahlbild, welches auf dem grundierten Oberflächenteil angeordnet ist, aufweist.
Das Substrat, Grundierung und Tinte werden so gewählt, dass der Gegenstand für den Außengebrauch langlebig ist. Das polymere Material ist thermoplastisch oder wärmehärtbar. Bevorzugte polymere flächenförmige Materialien schließen Acryl-haltige Folien, Poly(vinylchlorid)-haltige Folien, Poly(vinylfluorid)-haltige Folien, Urethan-haltige Folien, Melamin-haltige Folien, Polyvinylbutyral-haltige Folien, Polyolefin-haltige Folien, Polyester-haltige Folien und Polycarbonat-haltige Folien ein. Ein bevorzugtes Flächengebilde umfasst eine retroreflektierende Betrachtungsoberfläche.
Das Bild zeigt eine Verbesserung in der Gesamtdruckqualität im Vergleich zu dem gleichen, bebilderten Flächengebilde, dem solch eine Grundierung fehlt. Die Tinte und Grundierung zeigen gemäß ASTM-D 3359-95A mindestens etwa 80% Haftung. Das Bild weist vorzugsweise eine schwarze Farbdichte von mindestens etwa 1,5 und eine Tintenpunkt-Endgröße von mindestens [(2)^1/2]/dpi auf, wobei dpi bei der Druckauflösung für Punkte pro 2,54 Zentimeter steht.
In einer Ausführungsform umfasst der grundierte Oberflächenteil mindestens ein filmbildendes Harz, das ein Acrylharz, ein Polyvinylharz, einen Polyester, ein Polyacrylat, ein Polyurethan, und Gemische davon umfasst. Acrylharze, Polyurethanharze und Gemische davon werden bevorzugt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der grundierte Oberflächenteil vernetztes Poly(meth)acrylat.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der grundierte Oberflächenteil mindestens ein Farbmittel.
Der Gegenstand ist als Zwischenprodukt oder als ein fertiges Produkt für signalisierende Gegenstände und gewerbliche Graphikfolien verwendbar.
In anderen Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren des Tintenstrahldruckens, welche die Verwendung einer Grundierung anwenden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Aufbringen mindestens einer von einer Grundierungszusammensetzung auf Wasserbasis oder einer Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats; Verdunstenlassen des Wassers oder des Lösungsmittels unter Bildung einer grundierten Oberfläche; Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche; und Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstands. Die Grundierungszusammensetzung ist vorzugsweise ein Acrylharz, ein Polyurethanharz oder Gemisch davon.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Aufbringen einer strahlungshärtbaren Grundierungszusammensetzung auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats, unter Bildung einer grundierten Oberfläche; Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche; und Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstands. Das Verfahren kann weiter das Härten der Grundierung vor dem Tintenstrahldrucken umfassen. Die Grundierungszusammensetzung umfasst vorzugsweise mindestens ein strahlungshärtbares Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder Gemisch davon.
Ungeachtet des Verfahrens, ist der Gegenstand langlebig für einen Außengebrauch. Die Tintenzusammensetzung umfasst mindestens ein strahlungshärtbares Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder Gemisch davon. Die Tinte weist bei der Temperatur des Druckkopfes eine Viskosität von etwa 3 Centipoise bis etwa 30 Centipoise auf. Die Tinte umfasst eine flüssige Komponente, die in die Grundierungsoberfläche eindiffundiert. Die Grundierungszusammensetzung ist entweder mit der Tinte reaktionsfähig oder nicht reaktionsfähig. Die gesamte Oberfläche des Substrat kann grundiert werden oder nur ein Teil. Vorzugsweise entspricht die grundierte Oberfläche, im Wesentlichen identisch in Größe und Form, dem Bild.
Eine bevorzugte Tinte umfasst eine Oligo/Harz-Komponente und ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, umfassend 0,1 bis 50 Gewichtsprozent einer die Haftung fördernden, strahlungshärtbaren Komponente, welche ein heterocyclisches Monomer mit geringer Tg und/oder ein Monomer umfasst, das anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfasst, mit der Maßgabe, dass weniger als etwa 10 Gewichtsprozent des reaktionsfähigen Verdünnungsmittels ein Monomer umfassen, das alkoxylierte Hauptkettenfunktionalität umfasst. Die Tinte kann weiter mindestens eines aus einer Komponente mit hoher Tg, einem multifunktionellen Monomer, einer Komponente mit niedriger Oberflächenspannung, einer Glanzkomponente und Gemischen davon umfassen. Die Tinte ist vorzugsweise im Wesentlichen Lösungsmittel-frei.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand, der ein strahlungsgehärtetes Tintenstrahlbild umfasst.
Wie hierin verwendet, betrifft sowohl "Tintenstrahlbild" als auch "Tintenstrahldruck" ein Bild, das mit einem Tintenstrahldruckprozess geschaffen wurde, der eine strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung verwendet hat. Das Bild kann Text, Graphiken, Codierung (z. B. Barcodierung), usw. sein, bestehend aus einer einzelnen Farbe, vielfarbig oder im sichtbaren Lichtspektrum nicht sichtbar sein.
Der Gegenstand umfasst ein Substrat, wobei mindestens ein Teil der Oberfläche eine Grundierungszusammensetzung umfasst, die einen grundierten Oberflächenteil bildet. Für eine leichte Herstellbarkeit kann die ganze Oberfläche des Substrates die Grundierungszusammensetzung umfassen. Eine strahlungshärtbare Tinte wird auf die grundierte Oberfläche Tinten-gestrahlt oder Tintenstrahl-gedruckt und gehärtet, unter Bildung eines strahlungsgehärteten Tintenstrahlbilds. In der einfachsten Konstruktion wird die Grundierung direkt auf dem Substrat angeordnet. In anderen Ausführungsformen, wobei zusätzliche Beschichtungen verwendet werden, wird die Tintenstrahl-gedruckte Grundierung zwischen dem Substrat und der Betrachtungsoberfläche des Gegenstands angeordnet. Zum Beispiel kann der Gegenstand eine zusätzliche Deckbeschichtung oder Deckfolie umfassen, welche über der bebilderten Grundierungsschicht angeordnet ist. Alternativ kann die Grundierung auf der Deckfolie aufgebracht werden. Der grundierte Teil kann dann umgekehrt bebildert und an ein zweites Substrat gebunden werden. In bevorzugten Ausführungsformen zeigen sowohl die Grundierung, Tintenzusammensetzung, als auch der ganze Gegenstand gute Witterungsbeständigkeit, so dass sie langlebig für den Außengebrauch sind.
Vorzugsweise sind die Tinte und Grundierungszusammensetzung ausreichend langlebig, so dass zusätzliche Schutzschichten nicht benötigt werden.
"langlebig für den Außengebrauch" betrifft die Fähigkeit des Gegenstands, Temperaturextremen, Ausgesetzt sein gegenüber Feuchtigkeit, die von Tau bis zu heftigen Regengüssen reicht, zu widerstehen und Farbechtheits-Stabilität unter der Ultraviolettstrahlung des Sonnenlichtes. Die Schwelle der Haltbarkeit ist abhängig von den Bedingungen, denen der Gegenstand wahrscheinlich ausgesetzt wird, und kann sich daher verändern. Mindestens jedoch delaminieren die Gegenstände der vorliegenden Erfindung oder verschlechtern sich nicht, wenn sie für 24 Stunden in Wasser mit Umgebungstemperatur (25°C) eingetaucht werden, noch wenn sie Temperaturen (nass oder trocken) ausgesetzt werden, die von etwa –40°C bis etwa (140°F) 60°C reichen.
Im Fall eines signalisierenden Gegenstands für Verkehrsüberwachung, sind die Gegenstände vorzugsweise ausreichend langlebig, so dass die Gegenstände in der Lage sind, mindestens ein Jahr und weiter bevorzugt mindestens drei Jahre einer Bewitterung zu widerstehen.
Dies kann mit Standardvorschrift ASTM D4956-99 für retroreflektierende Flächengebilde für Verkehrsüberwachung, welche die Anwendungs-abhängigen Mindestleistungsanforderungen beschreibt, bestimmt werden, sowohl anfänglich als auch nach beschleunigter Außenbewitterung, von mehreren Arten von retroreflektierenden Flächengebilden. Anfänglich entspricht oder überschreitet das reflektierende Substrat den minimalen Koeffizienten der Retroreflexion. Für weiße Flächengebilde vom Typ I ("Technik-Qualität"), beträgt der minimale Koeffizient der Retroreflexion 70 cd/fc/ft² bei einem Beobachtungswinkel von 0,2° und einem Eintrittswinkel von –4°, während für weiße Flächengebilde vom Typ III ("hohe Intensität") der minimale Koeffizient der Retroreflexion 250 cd/fc/ft² bei einem Beobachtungswinkel von 0,2° und einem Eintrittswinkel von –4° beträgt. Außerdem werden vorzugsweise minimale Vorschriften für Schrumpfung, Flexibilitätshaftung, Wirkungswiderstand und Glanz erfüllt. Nach beschleunigter Außenbewitterung für 12, 24 oder 36 Monate zeigt das retroreflektierende Flächengebilde, abhängig von dem Typ und der Anwendung des Flächengebildes, nach dem spezifizierten Prüfungszeitraum nun vorzugsweise nennenswertes Brechen, Abblättern, Lochfraß, Blasenbildung, Abheben oder Einrollen des Rands, oder mehr als 0,8 Millimeter Schrumpfung oder Ausdehnung. Außerdem zeigen die verwitterten, retroreflektierenden Gegenstände vorzugsweise mindes tens den minimalen Koeffizienten der Retroreflexion und Farbechtheit. Zum Beispiel behält ein retroreflektierendes Flächengebilde vom Typ I "Technik-Qualität", das für ständige, signalisierende Verwendungen vorgesehen ist, mindestens 50% des anfänglichen, minimalen Koeffizienten der Retroreflexion nach 24 Monaten der Außenbewitterung und ein retroreflektierendes Flächengebilde vom Typ III mit hoher Intensität, das für ständige, signalisierende Verwendungen vorgesehen ist, behält mindestens 80% des anfänglichen, minimalen Koeffizienten nach 36 Monaten der Außenbewitterung, um die Vorschrift zu erfüllen. Der Koeffizient der Retroreflexionswerte, sowohl anfänglich als auch nach Außenbewitterung, ist typischerweise etwa 50% geringer, angesichts des Vorhandenseins des strahlungsgehärteten Tintenstrahlbildes auf den retroreflektierenden Substraten.
Der Gegenstand oder das Substrat (z. B. Folie, Flächengebilde) weist zwei Hauptoberflächen auf. Die erste Oberfläche, hierin als die "Betrachtungsoberfläche" bezeichnet, umfasst die Grundierung und das strahlungsgehärtete Tintenstrahlbild. Die gegenüberliegende Oberfläche des Gegenstands kann auch ein gedrucktes Bild umfassen, das eine "zweite Betrachtungsoberfläche" bildet. In solchen Ausführungsformen kann die zweite Betrachtungsoberfläche auch eine Grundierungszusammensetzung und ein strahlungsgehärtetes Tintenstrahlbild umfassen. Alternativ, und allerdings am häufigsten, ist die gegenüberliegende Oberfläche eine Nicht-Betrachtungsoberfläche, die typischerweise einen Druckempfindlichen Klebstoff umfasst, welcher von einer abziehbaren Trägerfolie geschützt wird. Die abziehbare Trägerfolie wird anschließend entfernt und das bebilderte Substrat (z. B. Flächengebilde, Folie) wird an einer Zieloberfläche, wie einer Schilderrückverstärkung, Anschlagbrett, Auto, Lastwagen, Flugzeug, Gebäude, Markise, Fenster, Fußboden, usw, angeheftet.
Die Auswahl der Grundierung basiert sowohl auf der geplanten Tintenzusammensetzung als auch auf dem geplanten Substrat. Die Grundierung verändert die Oberflächeneigenschaften des Substrates derart, dass die Tinte/Substrat-Oberflächenwechselwirkung gleichmäßig ist, was eine gute Bildqualität ergibt. Die Grundierung wird so gewählt dass die flüssige Hauptkomponente der geplanten Tintenzusammensetzung (z. B. die UV-härtbaren Monomere) messbare Diffusion in die Grundierungsschicht zeigt. Für trockene und/oder gehärtete Grundierungszusammensetzungen kann dies qualitativ durch Drucken eines gefüllten Blocks der erwünschten, strahlungshärtbaren Tintenstrahl-Tinte auf eine 5 Mikrometer dicke Grundierungsschicht mit 200% Flächendeckung, gefolgt durch Halten des bedruckten Gegenstand für 5 Minuten in einer senkrechten Lage, bestimmt werden. Wenn die Tintenmonomere keine messbare Diffusion in die Grundierungsschicht zeigen, dann wird die gedruckte (ungehärtete) Tinte die Folie, über die Grenzen des gefüllten Blocks hinaus, hinunter laufen. Wenn die Tintenmonomere andererseits zu schnell in die Grundierung diffundieren, dann wird die Tinte die Grundierung auflösen und ein "Durchhängen" der Tintenschicht wird beobachtet, wenn man sie in der senkrechten Lage hält.
Sehr langsame oder nicht messbare Diffusion ergibt eine schlechte Tinte/Grundierungs-Wechselwirkung, die zu schlechter Haftung der Tinte an der Grundierung führt.
Andererseits ergibt eine schnelle Diffusion, eine schlechte Punktzunahme und verringerte Farbdichte, da eine schnelle, seitliche Diffusion die Fähigkeit der Tintentropfen einschränkt, in der radialen Richtung zu diffundieren, was eine geringe Punktzunahme bewirkt.
Wenn eine Tinte, angesichts der Monomerdiffusion, die auf dem nicht grundierten Substrat zu niedrig ist, nicht mit dem Substrat interagiert, wird typischerweise eine Grundierung gewählt, in welche die Tinte in einem größeren Umfang diffundiert, wodurch die Tintenhaftung verbessert wird. Andererseits, wenn die Tinte/Substrat-Wechselwirkung dergestalt ist, dass die Monomerdiffusion auf dem nicht grundierten Substrat zu niedrig ist, verringert das Vorhandensein der Grundierung die Rate der seitlichen Diffusion, was die Farbdichte verbessert. Typischerweise wird die Bildqualität durch das Wählen der entsprechenden Dicke der Grundierung optimiert, derart dass die Tintentropfen eine beschränkte, seitliche Diffusion zeigen, was eine signifikante, radiale Diffusion und akzeptable Punktzunahme ergibt.
Eine Zunahme der Grundierungsdicke wird typischerweise verwendet, um die Haftung zu verbessern, während eine Verminderung der Grundierungsdicke verwendet wird, um die seitliche Diffusion zu verringern.
Um eine gute Bildqualität zu erreichen, müssen die gedruckten Tintentropfen sich innerhalb eines akzeptablen Bereiches zu verbreiten, um vollständige dichte Ausfüllung bereitzustellen. Wenn die Tintentropfen sich nicht genug verbreiten, werden ungefüllte Hintergrundgebiete zu verringerter Farbdichte und Bandendefekten beitragen (d. h. Lücken zwischen den Reihen der Tintentropfen). Wenn die Tintentropfen sich andererseits zu weit verbreiten, ist ein Verlust von Auflösung und schlechte Randschärfe offensichtlich, und im Fall von Mehrfarbgraphiken kommt wechselseitige Färbung vor. Die Bildqualität kann quantitativ in Bezug auf die Farbdichte und hinsichtlich des Enddurchmesser des Tintenpunkts ausgedrückt werden, wie in U.S. Patent Nr. 4,914,451 beschrieben. Die schwarze Farbdichte beträgt vorzugsweise mindestens etwa 1,5. Der Enddurchmesser des Tintenpunkts auf dem Substrat ist vorzugsweise größer als [(2)^1/2]/dpi aber nicht größer als 2/dpi, wobei dpi bei der Druckauflösung für Punkte pro 2,54 Zentimeter (lineares Inch) steht.
Die Grundierungszusammensetzung ist für eine Verwendung auf einer großen Vielfalt von Substraten geeignet.
Obwohl die Grundierungszusammensetzung auf Substraten wie Papier aufgebracht werden könnte, verschlechtert sich Papier typischerweise, wenn es Regen ausgesetzt wird, und ist damit für einen Außengebrauch nicht ausreichend langlebig. Entsprechend könnte die Grundierungszusammensetzung auch auf einem Substrat oder einer Substratschicht aufgebracht werden, die einen niedrigen Erweichungspunkt aufweist, zum Beispiel weniger als etwa (100°F) 38°C. Allerdings würde diese Konstruktion auch eine schlechte Haltbarkeit zeigen. Dementsprechend weist das Substrat typischerweise einen Erweichungspunkt größer als etwa (120°F) 49°C, vorzugsweise größer als etwa (140°F) 60°C, weiter bevorzugt größer als etwa (160°F) 71°C, noch weiter bevorzugt größer als etwa (180°F) 82°C, und am meisten bevorzugt größer als etwa (200°F) 93°C auf. Andere Materialien, die typischerweise nicht für Verwendung als das Substrat geeignet sind, schließen Materialien ein, die korrodieren (z. B. Oxidieren) oder sich in die Gegenwart von Wasser auflösen, wie verschiedene Metalle, metallische Oxide und Salze.
Geeignete Materialien für eine Verwendung als das Substrat im Gegenstand der Erfindung enthalten verschiedene Flächengebilde, die vorzugsweise aus thermoplastischen oder wärmehärtbaren, polymeren Materialien, wie Folie, bestehen. Weiter ist die Grundierung besonders vorteilhaft für Substrate mit niedriger Oberflächenenergie. "Niedrige Oberflächenenergie" betrifft Materialien, die eine Oberflächenspannung von weniger als etwa (50 Dyn/cm) 50 milliNewton/Meter haben. Die polymeren Substrate sind typischerweise nicht porös.
Allerdings können sowohl mikroporöse, mit Öffnungen versehene, als auch Materialien, die außerdem Wasserabsorbierende Teilchen wie Kieselerde und/oder super aufsaugende Polymere umfassen, auch verwendet werden, vorausgesetzt dass das Substrat sich nicht verschlechtert oder delaminiert, wenn man es Wasser und Temperaturextremen aussetzt, wie vorher beschrieben. Andere geeignete Substrate enthalten gewebte und nicht-gewebte Stoffe, besonders jene, die aus Kunstfasern wie Polyester, Nylon und Polyolefinen bestehen.
Sowohl die Substrate als auch der bebilderte Gegenstand (z. B. Flächengebilde, Folien, polymere Materialien) zur Verwendung in der Erfindung können klar, lichtdurchlässig, oder undurchsichtig sein. Weiter können das Substrat und bebilderte Gegenstand farblos sein, eine dichte Farbe umfassen oder ein Muster von Farben umfassen. Zusätzlich können das Substrat und die bebilderten Gegenstände (z. B. Folien) durchlässig, reflektierend oder retroreflektierend sein.
Repräsentative Beispiele für polymere Materialien (z. B. Flächengebilde, Folien) zur Verwendung als das Substrat in der Erfindung enthalten einzel- und vielschichtige Konstruktionen aus Acryl-haltigen Folien (z. B. Poly(methyl)-Methacrylat [PMMA]), Poly(vinylchlorid)-haltige Folien, (z. B. Vinyl, polymeres materialisiertes Vinyl, verstärktes Vinyl, Vinyl/Acryl-Mischungen), Poly(vinylfluorid)-haltige Folien, Urethan-haltige Folien, Melamin-haltige Folien, Polyvinylbutyral-haltige Folien, Polyolefin-haltige Folien, Polyester-haltige Folien (z. B. Polyethylenterephthalat) und Polycarbonat-haltige Folien. Weiter kann das Substrat Copolymere von solchen polymeren Spezies umfassen.
Andere, besondere Folien zur Verwendung als das Substrat in der Erfindung enthalten mehrschichtige Folien, welche eine Bildaufnahmeschicht aufweisen, die ein mit Säure- oder Säure/Acrylat-modifiziertes Ethylenvinylacetatharz umfassen, wie in U.S. Pat. Nr. 5,721,086 (Emslander et al.) offenbart. Die Bildaufnahmeschicht umfasst ein Polymer, das mindestens zwei Monoethylen- ungesättigte, monomere Einheiten umfasst, wobei eine monomere Einheit ein substituiertes Alken umfasst, in dem jeder Zweig von 0 bis etwa 8 Kohlenstoffatome umfasst und wobei eine andere monomere Einheit ein (Meth)Acryl-Säureester eines nichttertiären Alkylalkohols umfasst, in dem die Alkylgruppe von 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthält und in der Alkyl-Kette Heteroatome enthalten kann, und in dem der Alkohol von linearer, verzweigter, oder cyclischer Natur sein kann. Eine bevorzugte Folie für erhöhten Reißwiderstand enthält mehrschichtige Polyester/Copolyester-Folien, wie jene die in U.S. Patent Nr. 5,591,530 und 5,422,189 beschrieben werden.
Abhängig von der Wahl des polymerem Materials und Dicke des Substrates, kann das Substrat (z. B. Flächengebilde, Folien) starr oder biegsam sein.
Gewerblich erhältliche Folien umfassen eine Vielzahl von Folien, die typischerweise für signalisierende Gegenstände und gewerbliche graphische Verwendungen verwendet werden, wie solche, die von der Minnesota Mining and Manufactoring Company ("3M") unter den Handelsbezeichnungen "Panaflex", "Nomad", "Scotchcal", "Scotchlite", "Controltac", und "Controltac Plus" erhältlich sind.
Die Dicke der getrockneten und/oder gehärteten Grundierungsbeschichtung reicht typischerweise von etwa 0,10 μm bis etwa 50 μm. Die Grundierung ist in einer Menge vorhanden, so dass sie die erwünschte Tinte/Substrat-Wechselwirkung, wie vorher beschrieben, bereitstellt. Die Dicke der Grundierung ist vorzugsweise mindestens etwa 0,50 μm und weiter bevorzugt mindestens etwa 1 μm. Umgekehrt ist es typischerweise wünschenswert, so wenig Grundierung wie nötig anzuwenden, so dass die Dicke vorzugsweise weniger als etwa 25 μm, weiter bevorzugt weniger als etwa 10 μm, und am meisten bevorzugt weniger als etwa 5 μm beträgt. Bei einer zu hohen Grundierungsdicke kann die Tinte die Substratoberfläche eher "überbenetzen" als "unterbenetzen". Dieses Verhalten ist aus der Gesamtdruckqualität der Tinte ersichtlich, die sich von ungenügender Punktzunahme, im Fall eines nicht grundierten Substrats, nach Grundierung des gleichen Substrats zu leichter Sprenkelung der Tinte verändert. Alternativ, kann bei einer zu geringen Grundierungsdicke, die Tinte eine nicht ausreichende Haftung an der grundierten Oberfläche zeigen.
Die Grundierung zeigt gute Haftung an gehärteten, strahlungshärtbaren Tintenstrahlzusammensetzungen, derart dass die Grundierung mindestens 50% Haftung und vorzugsweise mindestens 80% Haftung, gemessen gemäß ASTM-D 3359-95A, zeigt. Jede beliebige Zusammensetzung, welche die erwünschte Tintenhaftung und Bildqualität beiträgt, kann für eine Verwendung als die Grundierungszusammensetzung verwendet werden. Bevorzugte Grundierungszusammensetzungen zeigen auch eine hinreichende Haftung am Substrat. Die Grundierungshaftung am Substrat kann in der gleichen Weise bewertet werden.
Allerdings werden im Fall schlechter Grundierungshaftung am Substrat sowohl die Tinte als auch die Grundierung vom Substrat entfernt, anstatt nur der Tinte. Für Ausführungsformen, wobei die Grundierungszusammensetzung gute Tintenhaftung in Kombination mit guter Substrathaftung zeigt, werden zusätzliche Bindungsschichten (z. B. Bindeschichten, klebende Schichten) nicht benötigt.
Bevorzugte Grundierungs- und Tintenzusammensetzungen sind vorzugsweise mindestens so biegsam wie das Substrat. "Biegsam" betrifft die physikalisch Eigenschaft, wobei eine bebilderte Grundierungsschicht, welche eine Dicke von 50 μm aufweist, bei 25°C, ohne sichtbare Risse in der bebilderten Grundierungsschicht, gefaltet werden kann.
Sowohl die Grundierungszusammensetzung als auch die Tintenzusammensetzung (mit der Ausnahme von Tintenzusammensetzungen, die undurchsichtige Farbmittel wie Kohlenstoff-Schwarz, Titandioxid, oder organischen schwarzen Farbstoff enthalten) sind typischerweise durchsichtig, wenn sie gemäß ASTM 810 Standard-Prüfverfahren für Koeffizienten der Retroreflexion von retroreflektierenden Flächengebilden gemessen werden. Das heißt, wenn sie auf retroreflektierenden Substraten beschichtet sind, wird das sichtbare Licht, das auf die Oberfläche solcher Folien fällt, durch die retroreflektierenden Komponenten des Flächengebildes hindurch übertragen. Diese Eigenschaft macht die Gegenstände besonders nützlich für Signalisierungsanwendungen im Freien, insbesondere Signalsysteme zur Verkehrsüberwachung. Weiter ist die getrocknete und/oder gehärtete Grundierungszusammensetzung im Wesentlichen nicht klebrig, so dass das gedruckte Bild beständig gegen Anhäufung von Schmutz und dergleichen ist.
Für eine verbesserte Haltbarkeit bei Außengebrauch sind im Allgemeinen sowohl die Grundierungszusammensetzungen als auch die Tintenzusammensetzungen vorzugsweise aliphatisch, wobei sie im Wesentlichen frei von aromatischen Bestandteilen sind. Weiter werden Polyurethan und/oder auf Acryl basierende Grundierungszusammensetzungen bevorzugt.
Die Grundierungszusammensetzungen zur Verwendung in der Erfindung enthalten Grundierungszusammensetzungen auf Wasserbasis, Grundierungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis, und 100% Festkörperzusammensetzungen (z. B. extrudierbar). Die Grundierungszusammensetzung kann nicht reaktionsfähig oder reaktionsfähig sein. Wie hierin verwendet betrifft "reaktionsfähig" eine Reaktion der Tintenzusammensetzung mit der Grundierungszusammensetzung. Dieser Begriff betrifft auch eine auf der Gegenwart von Funktionsgruppen in der Tinte und Grundierungszusammensetzung basierende, erwartete Reaktion, von der man vernünftigerweise erwarten würde, dass sie reagiert. Strahlungshärtbare Grundierungszusammensetzungen können gehärtet werden (z. B. vernetzt), bevor die mit Grundierung beschichtete Oberfläche mit der strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung Tinten-gestrahlt wird. Alternativ können die strahlungshärtbare Grundierung und strahlungshärtbare Tinte gleichzeitig gehärtet werden. Bei Verdampfung des Lösungsmittels (z. B. Wasser, organisches Lösungsmittel) und/oder bei Strahlungshärtung, bildet die Grundierungszusammensetzung eine kontinuierlichen Folie. Die Grundierungszusammensetzung kann nur auf die Teile aufgebracht werden, die mit Tintenstrahl bedruckt werden sollen. In solchen Ausführungsformen ist die Grundierungszusammensetzung typischerweise ebenfalls Tinten-gestrahlt und bildet eine kontinuierlichen Folie über der Fläche des beschichteten Teiles. Allerdings ist die Folie hinsichtlich der Substratoberfläche als Ganzes nicht kontinuierlich.
Die Grundierungszusammensetzungen auf Wasserbasis und auf Lösungsmittelbasis umfassen einen oder mehrere Folien-bildende Harze. Verschiedene Folien-bildende Harze sind bekannt. Repräsentative Folien-bildende Harze enthalten Acryl-Harz(e), Polyvinylharze, Polyester, Polyacrylat, Polyurethan und Gemische davon.
Polyester-Harze enthalten Copolyesterharze von Bostik Inc., Middleton, MA gewerblich erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Vitel 2300BG"; Copolyesterharze, erhältlich von Eastman Chemical, Kingsport, TN unter der Handelsbezeichnung "Eastar" und auch andere Polyesterharze, erhältlich von Bayer, Pittsburg, PA unter den Handelsbezeichnungen "Multron" und "Desmophen"; von Spektrum Alkyd & Resins Ltd, Mumbia, Maharshtra, Indien unter der Handelsbezeichnung "Spectraalkyd" und von Akzo Nobel, Chicago, IL. unter der Handelsbezeichnung "Setalin"-alkyd. Polyvinylharze enthalten Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkoholter-Polymerharze, gewerb lich erhältlich von Union Carbide Corp., einer Tochtergesellschaft der Dow Chemical Company ("Dow"), Midland MI unter der Handelsbezeichnung "UCAR-VAGH". Andere Polyvinylchloridharze sind von Occidental Chemical, Los Angeles, CA.; BF Goodrich Performance Materials, Cleveland, Ohio; und BASF, Mount Olive, NJ erhältlich. Ein geeignetes, folienbildendes Acrylatharz ist Methylmethacrylat/Butylmethacrylat-Copolymer, gewerblich erhältlich von Rohm und Haas, Co., Philadelphia, PA unter der Handelsbezeichnung "Paraloid B-66". Andere Polyacrylmaterialien enthalten jene von S. C. Johnson, Racine, WI, unter der Handelsbezeichnung "Joncryl"-Acryle und von Ineos Acrylics, Wildwood, MO unter der Handelsbezeichnung "Elvacite"-Harze.
Das Folien-bildende Harz der Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis ist einem Lösungsmittel beigemischt. Das Lösungsmittel kann eine einzelne Substanz oder eine Mischung von Lösungsmitteln sein.
Die Grundierungszusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 5 bis etwa 80 Gewichtsteile des Harzes, weiter bevorzugt etwa 10 bis etwa 50 Teile Harz und am meisten bevorzugt etwa 15 bis etwa 30 Teile Harz, basierend auf der gesamten Grundierungszusammensetzung.
Das Lösungsmittel kann eine einzelne Substanz oder eine Mischung von Lösungsmitteln sein. Geeignete Lösungsmittel enthalten Wasser, Alkohole wie Isopropylalkohol (IPA) oder Ethanol; Ketone wie Methylethylketon, Methylisobutylketon (MIBK), Diisobutylketon, (DIBK); Cyclohexanon oder Aceton; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Isophoron; Butyrolacton; N-methylpyrrolidon; Tetrahydrofuran; Ester wie Lactate, Acetate, einschließlich Propylenglycol-Monomethyletheracetat (PM-Acetat), Diethylenglycol-Ethyletheracetat (DE-Acetat), Ethylenglycol-Butyletheracetat (EB-Acetat), Dipropylenglycol-Monomethylacetat, (DPM-Acetat); Isoalkylester wie Isohexylacetat, Isoheptylacetat, Isoocty lacetat, Isononylacetat, Isodecylacetat, Isododecylacetat, Isotridecylacetat oder andere Isoalkylester; Kombinationen von diesen und dergleichen.
Bevorzugte Grundierungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis und auf Wasserbasis umfassen mindestens etwa 25 Gewichtsprozent des trockenen Harzes eines Acrylharzes, und vorzugsweise mindestens etwa 50 Gewichtsprozent. Andere bevorzugte Grundierungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis und auf Wasserbasis umfassen mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des trockenen Harzes eines Polyurethans, und vorzugsweise mindestens etwa 25 Gewichtsprozent. Eine beispielhafte Grundierung auf Lösungsmittelbasis ist gewerblich erhältlich von 3M unter der Handelsbezeichnung "8801 Toner für Scotchlite Process Color Series Inks". Weitere, beispielhafte Zusammensetzungen zur Verwendung als Grundierung auf Wasserbasis enthalten Sulfo-Poly(ester-Urethan)-Zusammensetzungen, wie solche beschrieben in U.S. Patent Nr. 5,929,160.
Eine Vielfalt von strahlungshärtbaren Grundierungszusammensetzungen und strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzungen können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. "Strahlungshärtbar" betrifft eine Funktionalität direkt oder indirekt anhängig an einem Monomer, Oligomer, oder Polymerrückgrat (je nachdem), die auf Aussetzen gegenüber einer geeigneten Quelle von Aushärtungsenergie reagiert (z. B. Vernetzung). Während die strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung typischerweise selbstvernetzend ist, kann die Grundierungszusammensetzung mit Funktionsgruppen der Tintenkomponenten oder des Substrats reagieren und binden, und ist damit nicht notwendigerweise selbstvernetzend. Solche Funktionalität enthält im Allgemeinen nicht nur Gruppen, die bei Aussetzen gegenüber Strahlen über einen kationischen Mechanismus vernetzen, sondern auch Gruppen, die über einem freien Radikalmechanismus vernetzen. Repräsentative Beispiele für durch Strahlung vernetzbare Gruppen, die in der Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, enthalten Epoxid-Gruppen, (Meth)acrylat-Gruppen, olefinische Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindungen, Allyloxy-Gruppen, Alphamethylstyrol-Gruppen (Meth)acrylamid-Gruppen, Cyanatester-Gruppen, Vinylether-Gruppen, Kombinationen dieser, und dergleichen.
Durch freie Radikale polymerisierbare Gruppen werden bevorzugt. Von diesen sind (Meth)acryl-Anteile am meisten bevorzugt. Der Begriff (Meth)acryl", wie hierin verwendet, umfasst Acryl und/oder Methacryl.
Die Energiequelle, die verwendetet wird, um eine Vernetzung der strahlungshärtbaren Funktionalität zu erzielen, kann photochemisch wirksam (z. B. Strahlung, die eine Wellenlänge im ultravioletten oder sichtbaren Bereich des Spektrums aufweist), beschleunigte Teilchen, (z. B. Elektronenstrahlstrahlung), thermisch (z. B. Hitze oder Infrarotstrahlung), oder dergleichen sein.
Vorzugsweise ist die Energie photochemisch wirksame Strahlung oder beschleunigte Teilchen, weil solch eine Energie ausgezeichnete Kontrolle über die Anregung und Geschwindigkeit der Quervernetzung bereitstellt. Zusätzlich können photochemisch wirksame Strahlung und sich beschleunigende Teilchen für die Härtung bei relativ niedrigen Temperaturen verwendet werden. Dies vermeidet Abbaukomponenten, die empfindlich gegenüber relativ hohen Temperaturen sein könnten, die benötigt werden könnten, um ein Vernetzen der strahlungshärtbaren Gruppen anzuregen, wenn thermale Härtungsverfahren verwendet werden. Geeignete Quellen für photochemisch wirksame Strahlung enthalten Quecksilberlampen, Xenonlampen, Kohlenstoffbogenlampen, Wolframglühlampen, Laser, Elektronenstrahlenergie, Sonnenlicht, und dergleichen. Ultraviolettstrahlung, besonders von Quecksilberlampen mit mittlerem Druck, wird am meisten bevorzugt.
Sowohl die strahlungshärtbaren Grundierungszusammensetzungen als auch die strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzungen können ein einzelnes strahlungshärtbares Monomer, Oligomer, Makromonomer, Polymer oder verschiedene Gemische solcher Bestandteile umfassen.
Der strahlungshärtbare Bestandteil kann mono-, di-, tri-, tetra- oder sonst multifunktionell in Bezug auf einen strahlungshärtbaren Anteil sein.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff "Monomer" ein Material mit relativ niedrigem Molekulargewicht (d. h. ein Molekulargewicht von weniger als etwa 500 g/Mol aufweisend). "Oligomer" bedeutet ein relativ dazwischenliegendes Molekulargewicht (d. h. ein Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 100000 g/Mol aufweisend). "Makromonomer" betrifft ein Molekül, das ein Molekulargewicht von etwa 3000 g/Mol bis etwa 15000 g/Mol und vorzugsweise etwa 6000 g/Mol bis etwa 10000 g/Mol aufweist, das aus einem oder mehr Wiederholungseinheiten aufgebaut ist, und einen oder mehr polymerisationsfähige Gruppen aufweist, typischerweise eine polymerisationsfähige Endgruppe. "Polymer" bedeutet ein Molekül, das eine aus einem oder mehr monomeren, oligomeren, und/oder polymeren Aufbauelementen gebildete Substruktur umfasst, die eine Substruktur aus sich wiederholenden Monomeren aufweist und die keine weiteren strahlungspolymerisierbaren Gruppen aufweist. Der Begriff "Molekulargewicht", wie in dieser gesamten Patentschrift verwendet, bedeutet Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichts, außer wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt.
Die Oligomere, Makromonomere und Polymere können geradkettig, verzweigt, und/oder cyclisch sein, wobei verzweigte Materialien dazu neigen, eine geringere Viskosität zu haben als geradkettige Äquivalente von vergleichbarem Molekulargewicht.
Für Ausführungsformen, wobei es erwünscht ist, dass die gehärtete Grundierungs- und/oder Tintenzusammensetzung ein einander durchdringendes- Polymernetzwerk bilden, können das (die) Monomer(e), Oligomer(e), Makromonomer(e) und Polymer(e) eine unterschiedliche Art der Vernetzungsfunktionalität enthalten (d. h. nicht-strahlungshärtbar), wie anhängige Hydroxyl-Gruppen. In der Gegenwart eines Isocyanat-Vernetzungsmittel werden anhängige Hydroxyl-Anteile Urethan-Vernetzungsreaktionen mit den NCO-Gruppen durchmachen.
Repräsentative Beispiele für monofunktionelle, strahlungshärtbare Monomere enthalten Styrol, Alphamethylstyrol, substituiertes Styrol, Vinylester, Vinylether, N-vinyl-2-pyrrolidon, (Meth)acrylamid, N-substituiertes (Meth)acrylamid, Octyl(meth)acrylat, Nonylphenol-ethoxylat(meth)acrylat, Isononyl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat, 2-ethylhexyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Beta-carboxyethyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, cycloaliphatisches Epoxid, Alpha-epoxid, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, (Meth)acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Maleimid und seine Derivate, Methylenbernsteinsäure, Isodecyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Methylpropensäure, N-vinylcaprolactam, Stearyl(meth)acrylat, Hydroxyfunktionelles Caprolactonester-(meth)acrylat, Isooctyl(meth)acrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxymethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxyisopropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat, Hydroxyisobutyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Kombinationen dieser, und dergleichen.
Beispiele für multifunktionelle, strahlungshärtbare Monomere enthalten Ethylenglycol-di(meth)acrylat, Hexandiol-di(meth)acrylat, Triethylenglycol- di(meth)acrylat, Tetraethylenglycol-di(meth)acrylat, Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, ethoxyliertes Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, Pentaerythritol-tri(meth)acrylat, Pentaerythritol-tetra(meth)acrylat, und Neopentenglycol-di(meth)acrylat, Kombinationen dieser, und dergleichen.
Geeignete Wiederholungseinheiten der Makromonomere enthalten ethylenisch ungesättigte Karbonsäuren, Ester, und andere Gruppen, welche die Strahlungshärtung nicht beeinträchtigen. Polymerisationsfähige Endgruppen des Makromonomers enthalten Acrylsäure und Methylpropensäure. Bevorzugte Makromonomere enthalten Verbindungen der Formeln (I) oder (II): R-(R₁)_n-(CH₂)_1-5-R2-X (I) R-(R₁)_n-X (II)wobei
R H, C_1-20 Alkyl, das geradkettig oder verzweigt sein kann, oder C_1-20 Alkoxy, das geradkettig oder verzweigt sein kann, ist;
R₂ C_1-20 Alkylen, das geradkettig oder verzweigt sein kann, ist und das unterbrochen werden kann von einem oder mehr
-CONR3-, -NR3CO-, -COO-, oder -OCO- Verknüpfungen;
R1 ist
wobei R3 und R4 jeweils unabhängig H oder C_1-6 Alkyl sind, das geradkettig oder verzweigt sein kann;
X ist
wobei R5 H oder C_1-6 Alkyl ist, und
n eine Zahl ist, die ausreichend ist, um das erwünschte Molekulargewicht bereitzustellen, typischerweise etwa 10 bis 210.
Bevorzugte Makromonomere sind jene, die Methylmethacrylat-, Isobutylmethacrylat- oder Isobutylmethacrylat/Isooctylacrylat-Wiederholungseinheiten und eine methacrylische Endgruppe aufweisen. Geeignete Methylmethacrylat-Makromonomere sind gewerblich erhältlich als Makromonomerharze AA 10 und AA 6 von Toagosei Co. Ltd., Tokio, Japan und Makromonomerharz ELVACITE EP-M1010 von Ineos Acrylics, Inc., Wildwood, MO.
Geeignete, strahlungshärtbare Oligomere und Polymere enthalten (meth)acrylierte Urethane (d. h. Urethan(meth)acrylate) (meth)acrylierte Epoxide (d. h. Epoxid(meth)acrylate) (meth)acrylierte Polyester (d. h. Polyester(meth)acrylate) (meth)acrylierte (Meth)acryle, (meth)acrylierte Silikone, (meth)acrylierte Polyether (d. h. Polyether(meth)acrylate) Vinyl(meth)acrylate, und (meth)acrylierte Öle. Bevorzugte, (meth)acrylierte, aliphatische Urethane sind Di(meth)acrylat-Ester von Hydroxy-terminierten, NCO-erweiterten, aliphatischen Polyester oder aliphatische Polyether. (Meth)acrylierte Polyester sind die Reaktionserzeugnisse von (Methyl)propensäure mit einer aliphatischen, dibasischen Säure/aliphatischen Polyester auf Diolbasis.
Beispiele für gewerblich erhältliche (meth)acrylierte Urethane und Polyester enthalten jene, die von Henkel Corp., Hoboken, NJ, unter der Handelsbezeichnung "Photomer" gewerblich erhältlich sind; von UCB Radcure Inc., Smyrna, GA unter der Handelsbezeichnung "Ebecryl Series 284, 810, 480, 8402, 1290, 1657, 1810, 2001, 2047, 230, 244, 264, 265, 270, 4833, 4835, 4842, 4866, 4883, 657, 770, 80, 81, 811, 812, 83, 830, 8301, 835, 870, 8800, 8803, 8804" gewerblich erhältlich sind; von Sartomer Co., Exton, PA unter der Handelsbezeichnung "Sartomer CN" Series CN964 B-85, CN292, CN704, CN816, CN817, CN818, CN929, CN944B-85, CN945A-60, CN945B-85, CN953, CN961, CN962, CN963, CN 965, CN966, CN968, CN980, CN981, CN982, CN983, CN984, CN985 gewerblich erhältlich sind; von Akcross Chemicals, New Brunswick, NJ unter der Handelsbezeichnung "Actilane" gewerblich erhältlich sind; und von Morton International, Chicago, IL unter der Handelsbezeichnung "Uvithane" gewerblich erhältlich sind.
Bevorzugt acrylierte Acryle sind Acryloligomere oder -polymere, die reaktionsfähige, anhängige oder terminale (Methyl)propensäuregruppen aufweisen, welche in der Lage sind, freie Radikale für eine nachfolgende Reaktion zu bilden. Beispiele für gewerblich erhältliche (meth)acrylierte Acryle enthalten jene, die von UCB Radcure Inc. unter der Handelsbezeichnung "Ebecryl" Series 745, 754, 767, 1701 und 1755 gewerblich erhältlich sind.
Ein bevorzugtes, strahlungshärtbares Oligomer ist ein Polyesterpolyurethan-Oligomer, welches das Reaktionserzeugnis eines aliphatischen Polyisocyanats ist, das zwei oder mehr Isocyanat-Gruppen umfasst; und eines strahlungshärtbaren Alkohols, der ein oder mehr strahlungshärtbare Anteile, ein oder mehr Hydroxyl-Anteile und ein oder mehr Polycaprolactonester-Anteile umfasst.
Der strahlungshärtbare Alkohol hat vorzugsweise die Formel:
wobei n einen Bereich von etwa 1–10 hat, vorzugsweise von etwa 2 bis 5, derart dass der strahlungshärtbare Alkohol in einem reaktionsfähigen Lösungsmittel löslich ist; R ist ein monovalenter Substituent.
Das Polyisocyanat umfasst vorzugsweise 2,2,4-Trimethylhexamethylen-Diisocyanat; 2,4,4-Trimethylhexamethylen-Diisocyanat, und Gemische davon, angewandt in Kombination mit mindestens einem aus Isophorondiisocyanat und/oder einem Isocyanat-funktionellem Isocyanurat.
Alternativ kann das Polyisocyanat eine Verbindung der Formel
umfassen,
wobei jedes R unabhängig ein n + 1 valenter Anteil ist, und jedes n unabhängig 1 bis 3 ist.
Für Außenanwendungen werden Polyurethan und Acryl-haltige Monomer(e), Makromonomer(e), Oligomer(e) und Polymer(e) bevorzugt. Die Arten mit höheren Molekular gewichten neigen auch dazu, leicht in reaktionsfähigen Verdünnungsmitteln lösbar zu sein.
Vorausgesetzt dass mindestens einer der Inhaltsstoffe strahlungshärtbar ist, können die strahlungshärtbare Grundierungs- und/oder Tintenzusammensetzung ebenso nicht-strahlungshärtbare Inhaltsstoffe umfassen. Zum Beispiel Polymere, wie Polyurethane, Acrylmaterial, Polyester, Polyimide, Polyamide, Epoxide, Polystyrol, sowie substituiertes Polystyrol, das Materialien enthält, Silikon, das Materialien enthält, fluorierte Materialien, Kombinationen davon, und dergleichen, können mit reaktionsfähigen Verdünnungsmitteln kombiniert werden (z. B. Monomere).
In einigen Ausführungsformen, ist die strahlungshärtbare Grundierungszusammensetzung im Wesentlichen die Gleiche, wie die strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung. Die Grundierungszusammensetzung ist typischerweise im Wesentlichen frei von Farbmittel, besonders, wenn sie auf die ganze Oberfläche des Gegenstands aufgebracht wird. Allerdings kann die Grundierung auch Farbmittel enthalten, wobei die farbige Grundierungsschicht zur Verwendung als eine Farbschicht geeignet ist. Alternativ kann eine farblose Grundierung nur direkt unter dem Bild aufgebracht werden, wobei die grundierte Oberfläche im Wesentlichen identisch in Größe und Form dem Bild entspricht.
Bis zu dem Maße, dass die Grundierungszusammensetzung und die strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung gleich sind, ist die kommende, bevorzugte, strahlungshärtbare Tintenzusammensetzungen betreffende Diskussion auch auf strahlungshärtbare Grundierungszusammensetzungen anwendbar, besonders im Fall von Grundierungen, die mittels Tintenstrahldruck auf die Substratoberfläche befördert werden.
Das grundierte polymere Flächengebilde wird mit einer strahlungshärtbaren Tinte bebildert. Strahlungshärtbare Tinten und im Besonderen UV-härtbare Tinten für Tintenstrahldruck sind bekannt. Repräsentative Tintenstrahlzusammensetzungen zur Verwendung in der Erfindung enthalten Zusammensetzungen, wie solche beschrieben in U.S. Patent. Nr. 5,275,646, U.S. Patent Nr. 5,981,113, WO 97/31071 und WO 99/29788.
Während die strahlungshärtbare Grundierung eine Viskosität aufweisen kann, die, abhängig vom beabsichtigten Beschichtungsverfahren, von etwa 5 Centipoise bis etwa 10000 Centipoise reicht, weisen die strahlungshärtbaren Tinten kennzeichnenderweise eine geringe Viskosität auf. Vorzugsweise weisen sowohl die Tintenzusammensetzungen als auch die Tinten-strahlbare Grundierung eine Viskosität unter etwa 30 Centipoise, weiter bevorzugt unter etwa 25 Centipoise, und am meisten bevorzugt unter etwa 20 Centipoise bei der erwünschten Tintenstrahltemperatur (typischerweise von Umgebungstemperatur bis etwa 65°C) auf. Aufgrund potentieller Flüchtigkeit und Reaktionsfähigkeit von einem oder mehr Aufbauelementen der strahlungshärtbaren Zusammensetzungen, werden die strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzungen typischerweise bei Temperaturen nicht höher als etwa 65°C, und vorzugsweise nicht höher als etwa 50°C gespritzt. Die optimalen Viskositätsmerkmale für eine besondere Zusammensetzung werden von der Strahltemperatur und der Art des Tintenstrahlsystems, das verwendet wird, um die Zusammensetzung auf das Substrat aufzubringen, abhängen. Zum Beispiel beträgt für Piezo-Tintenstrahlanwendungen eine typischerweise erwünschte Viskosität etwa 3 bis etwa 30 Centipoise bei der Druckkopftemperatur. Tintenstrahlzusammensetzungen sowie Tinten-strahlbare Grundierungszusammensetzungen weisen vor dem Härten typischerweise mittlere bis geringe Oberflächenspannungs-Eigenschaften auf. Bevorzugte Formulierungen weisen eine Oberflächenspannung im Bereich von etwa 20 mN/m bis etwa 50 mN/m und weiter bevorzugt im Bereich von etwa 22 mN/m bis etwa 40 mN/m bei der Druckkopfbetriebstemperatur auf.
Außerdem, weisen bevorzugte Tintenzusammensetzungen und Tinten-strahlbare Grundierungszusammensetzungen vor dem Härten auch newtonsche oder im Wesentlichen newtonsche Viskositätseigenschaften auf. Eine newtonsche Flüssigkeit weist eine Viskosität auf, die mindestens im Wesentlichen unabhängig von Scherungsrate ist. Wie hierin verwendet, wird die Viskosität einer Flüssigkeit für im Wesentlichen unabhängig von Scherungsrate gehalten werden, und daher für mindestens im Wesentlichen newtonisch, wenn die Flüssigkeit eine Potenzgesetzkennzahl von 0,95 oder größer hat. Die Potenzgesetzkennzahl einer Flüssigkeit wird durch die Formel η. = mγn–1 gegeben, wobei η die Scherungsviskosität ist, γ. die Scherungsrate in s^–1 ist, m eine Konstante ist, und n die Potenzgesetzkennzahl ist. Die Prinzipien der Potenzgesetzkennzahl werden weiter in C. W Macosko, "Rheology: Principles, Measurements, and Applications", ISBN #1-56081-579-5, Seite 85, beschrieben.
Eine bevorzugte, strahlungshärtbare Tintenzusammensetzung umfasst ein strahlungshärtbares, reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, ein oder mehr Oligomers(e), Makromonomer(e) und Polymer(e), und ein oder mehr wahlweise Adjuvanzien. Bevorzugte Oligomer(e), Makromonomer(e) und Polymer(e) weisen ein durchschnittliches Molekulargewicht der Zahl von unter etwa 100000, vorzugsweise von etwa 500 bis etwa 30000, und weiter bevorzugt von etwa 700 bis etwa 10000.
Als allgemeine Richtlinie, enthalten bevorzugte Tintenstrahlzusammensetzungen von etwa 0,1 bis etwa 50 Gewichtsprozent Oligomer(e), Makromonomer(e) und Polymer(e). Im Fall der polymeren Arten mit höherem Moleku largewicht, umfasst die Tintenzusammensetzung typischerweise von etwa 0,1 bis etwa 30 und vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 20 Gewichtsprozent Polymer. Im Fall der oligomeren und makromonomeren Arten mit geringerem Molekulargewicht, umfasst die Tintenzusammensetzung typischerweise von etwa 0,1 bis etwa 50 und vorzugsweise von etwa 15 bis etwa 40 Gewichtsprozent Oligomer oder Makromonomer.
Geeignete Oligomer(e), Makromonomer(e) und Polymer(e) für die Tintenzusammensetzung können nicht reaktionsfähig oder gegebenenfalls funktionell sein, beides ist vorher beschrieben worden.
Das reaktionsfähige Verdünnungsmittel der Tintenzusammensetzung umfasst im Allgemeinen ein oder mehr strahlungshärtbare Monomere, wie vorher beschrieben.
Das (die) Monomer(e) wirken als Verdünnungsmittel oder Lösungsmittel, als Viskositätsverringerungsmittel, als Bindemittel wenn gehärtet, und gegebenenfalls als Vernetzungsmittel. Bevorzugte, strahlungshärtbare Tintenzusammensetzungen enthalten typischerweise von etwa 25 bis etwa 100 und vorzugsweise von etwa 40 bis etwa 90 Gewichtsprozent solcher Monomere.
Die strahlungshärtbaren Grundierungen und/oder Tintenzusammensetzungen können mit einem oder mehr strahlungshärtbaren Monomeren oder Kombinationen davon formuliert werden, die gewisse Leistungskriterien zur gehärteten Tinte und/oder Grundierung beitragen.
Multifunktionelle, strahlungshärtbare Materialien (z. B. multifunktionelle Monomere), wie vorher beschrieben, können in das reaktionsfähige Verdünnungsmittel eingebaut werden, um Vernetzungsdichte, Härte, Klebrigkeit, Kratzfestigkeit oder dergleichen zu verbessern. Wenn ein oder mehr multifunktionelle Materialien vorhanden sind, kann das reaktionsfähige Verdünnungsmittel von etwa 0,5 bis etwa 50, vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 35, und weiter bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent solcher multifunktioneller Materialien umfassen.
Um Härte und Abriebfestigkeit zu fördern, kann alternativ, oder zusätzlich dazu ein strahlungshärtbares Monomer mit einer "Komponente mit hoher Tg" eingebaut werden, die darin resultiert, dass das gehärtete Material eine höhere Glasübergangstemperatur, Tg, im Vergleich zu einer sonst identischen Formulierung aufweist, der solch eine Komponente mit hoher Tg fehlt.
Die Tg eines Monomers betrifft die Glasübergangstemperatur einer gehärteten Folie eines Homopolymers des Monomers, in dem eine Tg durch Verfahren der differentiellen Abtastungskalorimetrie (DSC) gemessen wird.
Bevorzugte, monomere Aufbauelemente zur Verwendung als eine Komponente mit hoher Tg enthalten im Allgemeinen Monomere, deren Homopolymerisate im gehärteten Zustand eine Tg von mindestens etwa 50°C aufweisen, vorzugsweise mindestens etwa 60°C, und weiter bevorzugt mindestens etwa 75°C. Wenn verwendet, kann die Komponente mit hoher Tg etwa 0,5 bis etwa 50, vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 40, und weiter bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 30 Gewichtsprozent des strahlungshärtbaren, reaktionsfähigen Verdünnungsmittel darstellen. Eine beispielhafte Klasse von Komponenten mit hoher Tg umfasst im Allgemeinen Monomere, die mindestens einen (Meth)acrylat-Anteil und mindestens einen nichtaromatischen, cycloaliphatischen und/oder nichtaromatischen, heterocyclischen Anteil, wie Isobornyl(meth)acrylat aufweisen. 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat ist ein andere repräsentative Komponente mit hoher Tg.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann eine "haftungsfördernde Komponente" in die Grundierung und/oder Tintenzusammensetzungen eingebaut werden, welche be wirkt, dass das nicht gehärtete und/oder gehärtete Material eine höhere Haftung an dem erwünschten Annahmesubstrat im Vergleich zu einer sonst identischen Formulierung hat, der solch eine haftungsfördernde Komponente fehlt. Haftungsfördernde Monomere neigen dazu, in das Substrat oder die Grundierung zu diffundieren, um nach dem Härten einen physikalischen Verschluss zu bilden. Es wird bevorzugt 0,1 bis etwa 50 Gewicht einer haftungsfördernde Komponente zu verwenden, die ein oder mehr heterocyclische, strahlungshärtbare Monomere mit relativ niedriger Tg umfasst und/oder ein alkoxyliertes Monomer, das eine anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfasst. Wie hierin verwendet, bedeutet niedrige Tg, dass eine gehärtete Homopolymerisat-Folie des Monomers eine Tg aufweist, die weniger als etwa 40°C, vorzugsweise weniger als etwa 10°C, und weiter bevorzugt weniger als etwa –10°C beträgt.
Alkoxylierte Monomere, die eine Hauptkettenfunktionalität aufweisen, können auch verwendet werden, mit der Maßgabe, dass die Konzentration dieser etwa 10 Gewichtsprozent der gesamten, reaktionsfähigen Verdünnungsmittelkonzentration nicht überschreitet.
Veranschaulichende Ausführungsformen von heterocyclischen, strahlungshärtbaren Monomeren mit niedriger Tg, enthalten Tetrahydrofurfuryl-Acrylat und Vinylcaprolactam. Ein spezifisches Beispiel eines Monomers, das eine anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfasst, enthält 2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat; während Propoxyethyl(meth)acrylat und propoxyliertes Neopentylglycoldi(meth)acrylat alkoxylierte Hauptkettenfunktionalität umfassen.
Kombinationen von Monomeren mit haftungsfördernden Eigenschaften sind vorteilhaft. Eine besonders bevorzugte Kombination umfasst 1 bis 10 Gewichtsanteile eines alkoxylierten (Meth)acrylats pro 5 bis 15 Gewichtsanteile eines heterocyclischen (Meth)acrylat.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform solch einer Kombination umfasst 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat und Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat. Die Grundierungszusammensetzung und im Besonderen die Tintenzusammensetzung können ein oder mehr gehärtete Monomere (im Nachfolgenden Glanzkomponente) in dem reaktionsfähigen Verdünnungsmittel enthalten, dessen Vorliegen gehärtete, gedruckte Merkmale mit besserem anfänglichen Glanz und oder Glanzretention im Vergleich zu sonst identischen Folien, denen eine solche Glanzkomponente fehlt, bereitstellt. Bevorzugte, strahlungshärtbare, reaktionsfähige Verdünnungsmittel umfassen eine ausreichende Menge einer Glanzkomponente, derart dass eine Homopolymerisat-Folie des Materials einen 60°-Glanz von mindestens 70, vorzugsweise mindestens 90 aufweist, wenn entsprechend dem ASTM-D 523 Standard-Prüfverfahren für Spiegelglanz gemessen. Wenn eine Glanzkomponente verwendet wird, können reaktionsfähige Verdünnungsmittel 0,5 bis 30, vorzugsweise 0,5 bis 15, weiter bevorzugt 0,5 bis 10 Gewichtsprozent der Glanzkomponente umfassen.
Eine große Vielfalt von geeigneten Monomeren können allein oder in Kombination in die Glanzkomponente eingebaut werden. Eine solche Klasse von Monomeren umfasst strahlungshärtbare Monomere, die bei Raumtemperatur Feststoffe sind, wie N-vinylcaprolactam und N-vinylpyrrolidinon.
Bevorzugte Komponenten für eine verbesserte Benetzungskomponente weisen eine niedrige Oberflächenspannung von etwa 30 mN/m oder weniger auf. Eine Klasse von Monomeren, die eine Benetzung verbessern, umfasst mindestens einen (Meth)acrylat-Anteil und mindestens einen aliphatischen Anteil, der geradkettig oder verzweigt ist.
Vorzugsweise ist die aliphatische Komponente ein verzweigter Hydrocarbyl-Anteil, der 3 bis 20 Kohlenstoff atome enthält. Spezifische Beispiele enthalten Isooctylacrylat- und (Meth)acrylat-Monomere, die verzweigte Kohlenwasserstoffanteile umfassen, welche 3 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.
Die verschiedenen reaktionsfähigen Verdünnungsmittel können kombiniert werden, um das erwünschte Gleichgewicht von Eigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel umfasst eine Ausführungsform eines solchen reaktionsfähigen Verdünnungsmittels 10 bis 40 Gewichtsprozent der Komponente mit hoher Tg (vorzugsweise Isobornyl(meth)acrylat), 15 bis 50 Gewichtsprozent der haftungsfördernden Komponente (vorzugsweise eine Kombination aus 1 bis 20 Gewichtsanteilen 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat pro 1 bis 20 Gewichtsanteilen Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat), 5 bis 10 Gewichtsprozent der Glanzkomponente (vorzugsweise N-vinylcaprolactam), 5 bis 20 Gewichtsprozent eines multifunktionellen, strahlungshärtbaren Monomers (vorzugsweise 1,6-hexandiol-di(meth)acrylat), und 5 bis 20 Gewichtsprozent der Komponente mit niedriger Oberflächenspannung (vorzugsweise Isooctyl(meth)acrylat).
Ein anderes veranschaulichendes, bevorzugtes, reaktionsfähiges Verdünnungsmittel der vorliegenden Erfindung umfasst 30 bis 50 Gewichtsprozent einer Komponente mit hoher Tg (vorzugsweise Isobornyl(meth)acrylat), 30 bis 50 Gewichtsprozent einer haftungsfördernden Komponente (vorzugsweise 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat und/oder Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat), und 5 bis 15 Gewichtsprozent eines multifunktionellen, strahlungshärtbaren Monomers (vorzugsweise 1,6-hexandiol-di(meth)acrylat), Die ungehärteten Tintenstrahlzusammensetzungen (d. h. Grundierung und/oder Tinte) können ein Lösungsmittel enthalten oder im Wesentlichen Lösungsmittel-frei sein. Im Wesentlichen Lösungsmitteln-frei bedeutet, dass die ungehärtete Zusammensetzung vor dem Aufbringen auf das Annahmesubstrat weniger als 10, vorzugsweise weniger als 2, und weiter bevorzugt weniger als 0,5 Gewichtsprozent des Lösungsmittels enthält. Bevorzugte Lösungsmittel weisen wünschenswerterweise eine Oberflächenspannung auf, die mindestens 2 mN/m unter der Oberflächenspannung des reaktionsfähigen Verdünnungsmittels liegt; vorausgesetzt allerdings, dass die weiter bevorzugten Lösungsmittel zusätzlich eine Oberflächenspannung aufweisen, die weniger als etwa 30 mN/m bei 25°C und vorzugsweise weniger als etwa 28 mN/m bei 25°C beträgt. Die bevorzugten Lösungsmittel weisen wünschenswerterweise auch einen relativ hohen Flammpunkt von mindestens etwa 50°C, und vorzugsweise mindestens etwa 60°C auf.
Als allgemeine Richtlinien können strahlungshärtbare Tinten- und Grundierungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung 0,1 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Lösungsmittelkomponente umfassen.
Die Lösungsmittelkomponente kann ein oder mehr Lösungsmittel umfassen, wie vorher beschrieben, die wässrig oder organisch, polar oder unpolar, oder dergleichen sein können. Organische Lösungsmittel neigen dazu, schneller während einer Strahlungsaushärtung zu trocknen. Ester, besonders jene, die verzweigte, aliphatische Anteile wie Isoalkylanteile enthalten, sind eine Klasse eines bevorzugten Lösungsmittels.
Die Grundierungs- und Tintenzusammensetzung kann eine Vielfalt von wahlweisen Zusätzen umfassen. Solche wahlweisen Zusätze enthalten ein oder mehr Verlaufsmittel, Photoinitiatoren, Farbmittel, Gleitfähigkeits-Modifikationsmittel, die Viskosität verändernde Mittel, Schaumbildner, Schaumdämpfungsmittel, Fliess- oder andere Rheologie kontrollierende Mittel, Wachse, Öle, polymere Materialisiermittel, Bindemittel, Antioxidanzien, Fotoinitiatorenstabilisatoren, Glanzmittel, Fungizide, Bakterizide, organische und/oder anorganische Füllstoffteilchen, Egalisierungshilfsmittel, Trübungsmittel, antistatische Mittel, Dispersionsmittel, und dergleichen.
Um die Haltbarkeit einer gedruckten Bildgraphik zu verbessern, besonders in Außenumgebungen, die Sonnenlicht ausgesetzt sind, kann gegebenenfalls eine Vielfalt gewerblich erhältlicher Stabilisierungschemikalien zu den Tinten- und Grundierungszusammensetzungen hinzugefügt werden. Diese Stabilisatoren können in die folgenden Kategorien eingruppiert werden: Hitzestabilisatoren, Ultraviolettlicht-Stabilisatoren und Radikalfänger.
Hitzestabilisatoren werden üblicherweise verwendet, um die sich ergebende Bildgraphik vor den Wirkungen von Hitze zu schützen und sind gewerblich von Witco Corp., Greenwich, CT unter der Handelsbezeichnung "Mark V 1923" und von Ferro Corp., Polymer Additives Div., Walton Hills, OH unter den Handelsbezeichnungen "Synpron 1163", "Ferro 1237" und "Ferro 1720" erhältlich. Solche Hitzestabilisatoren können in Mengen vorhanden sein, die von etwa 0,02 bis etwa 0,15 Gewichtsprozent reichen.
Ultraviolettlicht-Stabilisatoren können in Mengen vorhanden sein, die von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsprozent der gesamten Grundierung oder Tinte reichen. UV-Absorber vom Benzophenon-Typ sind gewerblich von BASF Corp., Parsippany, NJ unter der Handelsbezeichnung "Uvinol 400"; von Cytec Industries, West Patterson, NJ unter der Handelsbezeichnung "Cyasorb UV 1164" und von Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY, unter den Handelsbezeichnungen "Tinuvin 900", "Tinuvin 123" und "Tinuvin 1130" erhältlich.
Radikalfänger können in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 0,25 Gewichtsprozent der gesamten Grundierungs- oder Tintenzusammensetzung vorhanden sein. Nichteinschränkende Beispiele für Radikalfänger enthaltengestörte Amin-Lichtstabilisator (HALS)-Verbindungen, Hydroxylamine, sterisch gestörte Phenole, und dergleichen.
HALS-Verbindungen sind gewerblich von Ciba Specialty Chemicals unter der Handelsbezeichnung "Tinuvin 292" und von Cytec Industries unter der Handelsbezeichnung "Cyasorb UV3581" erhältlich.
Eine große Vielfalt anderer Glanzmittel können verwendet werden. Beispiele enthalten Aminobenzoate, sekundäre Amine, Silikone, Wachse, Morpholin-Addukte, Materialien, die unter den Handelsbezeichnungen "Sartomer" CN386, CN381, CN383, erhältlich sind, und dergleichen.
Das in der Tintenzusammensetzung verwendete Pigment stellt die erwünschte Farbe bereit. Pigmente und/oder Farbstoffe können auch, wie vorher beschrieben, in die Grundierung eingebaut werden. Dauerhafte Pigmente werden für eine Verwendung in den Tinten bevorzugt, während dauerhafte Pigmente und/oder Farbstoffe für die Grundierung bevorzugt werden, was bedeutet, dass die Pigmente und/oder Farbstoffel gute Außenhaltbarkeit zeigen und einem Ausbleichen widerstehen, wenn sie Sonnenlicht und den Elementen ausgesetzt werden.
Pigmente, die in der Erfindung verwendbar sind, können organisch oder anorganisch sein. Geeignete anorganische Pigmente enthalten Kohlenstoff-Schwarz und Titandioxid (TiO₂), während geeignete organische Pigmente Phthalocyanine, Anthrachinone, Perylene, Dibenzopyrrole, Monoazo- und Disazobenzimidazolone, Isoindolinone, Monoazonaphthole, Diarylidpyrazolone, Rhodamine, indigoide Farbmittel, Quinacridone, Diazopyranthrone, Dinitroaniline, Pyrazolone, Dimethoxybenzidine, Pyranthrone, Tetrachlorisoindolinone, Dioxazine, Monoazoacrylide, Anthrapyrimidine enthalten. Es wird vom Fachmann aner kannt werden, dass die organische Pigmente anders getönt sein werden, oder sogar unterschiedliche Farben haben, abhängig von den am Hauptmolekül befestigten Funktionsgruppen.
Gewerblich erhältliche Beispiele für verwendbare, organische Pigmente umfassen jene, die in The Colour Index, Vol. 1–8, Society of Dyers and Colourists, Yorkshire, England beschrieben wurden, welche die Bezeichnungen haben: Pigment Blau 1, Pigment Blau 15, Pigment Blau 15:1, Pigment Blau 15:2, Pigment Blau 15:3, Pigment Blau 15:4, Pigment Blau 15:6, Pigment Blau 16, Pigment Blau 24, und Pigment Blau 60 (blaue Pigmente); Pigment Braun 5, Pigment Braun 23, und Pigment Braun 25 (braune Pigmente); Pigment Gelb 3, Pigment Gelb 14, Pigment Gelb 16, Pigment Gelb 17, Pigment Gelb 24, Pigment Gelb 65, Pigment Gelb 73, Pigment Gelb 74, Pigment Gelb 83, Pigment Gelb 95, Pigment Gelb 97, Pigment Gelb 108, Pigment Gelb 109, Pigment Gelb 110, Pigment Gelb 113, Pigment Gelb 128, Pigment Gelb 129, Pigment Gelb 138, Pigment Gelb 139, Pigment Gelb 150, Pigment Gelb 154, Pigment Gelb 156, und Pigment Gelb 175 (gelbe Pigmente); Pigment Grün 1, Pigment Grün 7, Pigment Grün 10, und Pigment Grün 36 (grüne Pigmente); Pigment Orange 5, Pigment Orange 15, Pigment Orange 16, Pigment Orange 31, Pigment Orange 34, Pigment Orange 36, Pigment Orange 43, Pigment Orange 48, Pigment Orange 51, Pigment Orange 60, und Pigment Orange 61 (orange Pigmente); Pigment Rot 4, Pigment Rot 5, Pigment Rot 7, Pigment Rot 9, Pigment Rot 22, Pigment Rot 23, Pigment Rot 48, Pigment Rot 48:2, Pigment Rot 49, Pigment Rot 112, Pigment Rot 122, Pigment Rot 123, Pigment Rot 149, Pigment Rot 166, Pigment Rot 168, Pigment Rot 170, Pigment Rot 177, Pigment Rot 179, Pigment Rot 190, Pigment Rot 202, Pigment Rot 206, Pigment Rot 207, und Pigment Rot 224 (rote Pigmente); Pigment Violett 19, Pigment Violett 23, Pigment Violett 37, Pigment Violett 32, und Pigment Violett 42 (violette Pigmente); und Pigment Schwarz 6 oder 7 (schwarze Pigmente).
Farbstoffe werden im Allgemeinen basierend auf ihrer Löslichkeit mit dem polymeren Material der Grundierung gewählt. Geeignete Farbstoffe für die Acryl-haltige (z. B. vernetztes Poly(meth)acrylat) Grundierungen enthalten Anthrachinon-Farbstoffe, wie solche die von Bayer Corp., Coatings and Colorings Division, Pittsburgh PA unter der Handelsbezeichnung "Macrolex Red GN" und "Macrolex Green 5B" gewerblich erhältlich sind und von BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland unter der Handelsbezeichnung "Thermoplast Red 334" und "Thermoplast Blue 684" gewerblich erhältlich sind; Pyrazolon-Farbstoffe, wie jene, die von BASF AG. unter der Handelsbezeichnung "Thermoplast Yellow 104" gewerblich erhältlich sind; und Perinon-Farbstoffe, wie jene, die von Bayer Corp, unter der Handelsbezeichnung "Macrolex Orange 3 G gewerblich erhältlich sind.
Das Pigment wird im Allgemeinen durch Mahlen des Pigments in ausgewählte, reaktionsfähige Monomer(e), Makromonomer(e), Oligomer(e) und/oder Polymer(e) in die Tinten- und/oder Grundierungszusammensetzung eingebaut.
Wenn die Tinte in Anwendungen verwendet werden soll, wobei die Tinte in Kombination mit einer retroreflektierenden Rückverstärkung verwendet wird, muss das Pigment zu einer Teilchengröße gemahlen werden, die eine ausreichende Durchsichtigkeit bereitstellt, um Retroreflexion zu erlauben und retroreflektierende Farbe bereitzustellen. Dies kann, zum Beispiel, durch das Mahlen des Pigmentes erreicht werden.
Wenn ein Farbmittel in der Form eines Pigments verwendet wird, kann in einigen Fällen ein Dispersionsmittel erwünscht sein, um das Pigment zu stabilisieren. Die Wahl des Dispersionsmittels hängt von Faktoren wie der Art des verwendeten Pigments, der Art von Monomer(en), Oligomer(en), Makromonomer(en) und Polymer(en) in der Formulierung, der Zusammensetzung des (der) Phase(n) in die das Pigment dispergiert werden wird, und dergleichen ab. Beispiele für geeignete Dispersionsmittel enthalten jene, die gewerblich von Avecia Inc., Wilmington, Delaware unter der Handelsbezeichnung "Solsperse"; von The Lubrizol Corp., Wickliff, Ohio unter der Handelsbezeichnung "EFKA"; und von BYK Chemie, USA of Wallingford, Connecticut unter der Handelsbezeichnung "BYK" erhältlich sind Es ist möglich, auch Gemische aus Dispersionsmitteln zu verwenden. Die Menge an hinzugefügtem Dispersionsmittel hängt vom Typ und der Konzentration des Pigments ab. Typischerweise werden etwa 20 bis etwa 100 Gewichtsanteile Dispersionsmittel pro 100 Gewichtsanteile organischen Pigments, und zwischen etwa 5 bis etwa 80 Gewichtsanteilen des Dispersionsmittels pro 100 Gewichtsanteilen anorganischen Pigments verwendet. Um zu vermeiden, die Tinte zu destabilisieren, hat das Dispersionsmittel wünschenswerterweise eine höhere Affinität zum Pigment als zu den anderen Bestandteilen der Tinten- und/oder Grundierungszusammensetzung.
Die Tinten werden ebenso wie die UV-härtbaren Grundierungen unter Verwendung von UV-Strahlung gehärtet, was typischerweise von der Gegenwart mindestens eines Photoinitiators profitiert. Im Fall eines Härtens mit Elektronenstrahl werden Photoinitiatoren jedoch nicht benötigt. Die Art des verwendeten Photoinitiators hängt von der Wahl des Farbmittels in der Zusammensetzung und von der Wellenlänge der Strahlung ab. Gewerblich erhältliche, freie Radikale erzeugende Photoinitiatoren, die für die Erfindung geeignet sind, enthalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Benzophenon-, Benzoinether- und Acylphosphin-Photoinitiatoren, wie jene, die von Ciba Specialty Chemicals unter den Handelsbezeichnungen "Irgacure" und Darocur " gewerblich erhältlich sind.
Das Farbmittel in der Tinte und/oder Grundierung wird einen Teil der vorkommenden Strahlung absorbieren, was die vorhandene Energie erschöpft, um den (die) Photoinitiator(en) zu aktivieren. Dies wird die Aushärtungsrate verlangsamen und kann eine schlechte Durch- und/oder Oberflächenhärtung der aufgebrachten Tinte ergeben.
Deswegen wird es bevorzugt, ein Gemisch von Photoinitiatoren zu verwenden, um sowohl Durch- als auch Oberflächenhärtung bereitzustellen. Die Menge an verwendeten Photoinitiator(en) variiert typischerweise zwischen etwa 1 und etwa 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen etwa 3 und etwa 12 Gewichtsprozent und weiter bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 10 Gewichtsprozent für Farbmittel-haltige Formulierungen. Die farblosen Tinten und Grundierungen können eine niedrigere Initiatorenkonzentrationen aufweisen. Coinitiatoren und Amin-Synergisten können eingeschlossen werden, um die Aushärtungsrate zu verbessern. Beispiele enthalten Isopropylthioxanthon, Ethyl-4-(dimethylamino)benzoat, 2-Ethylhexyldimethylaminobenzoat und Dimethylamino-ethylmethacrylat.
Die Tinten- und Grundierungszusammensetzungen werden durch Zusammenmischen der erwünschten Bestandteile unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahren hergestellt. Zum Beispiel werden in einem Ansatz mit einem Schritt alle Bestandteile kombiniert und vermischt, gerührt, gemahlen, oder sonst gemischt, um eine homogene Zusammensetzung zu bilden. Als eine andere Alternative, können mindestens einige der Komponenten der ... und mindestens etwas des Lösungsmittels oder reaktionsfähigen Verdünnungsmittels zusammen in einem ersten Schritt vermischt werden. Dann, in einem oder mehr zusätzlichen Schritten, können die übrigen Aufbauelemente der Komponente, falls vorhanden, und ein oder mehr Zusätze durch Mischen, Mahlen oder andere Mischverfahren in die Zusammensetzung eingebaut werden.
Als ein noch weiterer Ansatz, der besonders bevorzugt wird, wenn Pigmentfarbmittel eingeschlossen werden sollen, beinhaltet ein bevorzugter Bearbeitungsansatz die Zusammensetzung derart vorzubereiten, dass die Pigmentteilchengröße des Farbmittels weniger als 5 μm, vorzugsweise weniger als 1 μm, idealerweise weniger als 0,5 μm beträgt. Die Teilchengröße des Pigmentfarbmittels kann durch ein entsprechendes Verfahren, wie dynamische Lichtstreuung (DLS) oder Mikroskopie charakterisiert werden. Tinten-strahlbare Zusammensetzungen, die solche feinen Pigmentfarbmittel umfassen, stellen eine ausgezeichnete Farbsättigung, Durchsichtigkeit und Strahlbarkeit bereit, besonders für Anwendungen, in denen die Zusammensetzung eine farbige Tinte ist, die auf einen retroreflektierenden, signalisierenden Gegenstand für einen Außen- signalisierenden Gegenstand gedruckt wird.
Anfänglich, wird eine Dispersion hergestellt, die von etwa 1 bis etwa 80 Gewichtsprozent des Pigmentfarbmittels enthält, wobei der Ausgleich reaktionsfähiges Verdünnungsmittel und andere Zusätze sind, falls gewünscht. In diesem Stadium kann das Pigment in die Dispersion, wie vom Verkäufer bereitgestellt, eingebaut werden. Nachfolgendes Mahlen wird die Pigmentgröße auf die erwünschte feine Teilchengröße verringern. Diese anfängliche Dispersion kann durch zuerst Auflösen eines Dispersionsmittels in den flüssigen Komponenten und dann durch Zufügen der erwünschten Menge an Pigmentpulver hergestellt werden. Eine anfängliche Benetzung des Pigments wird durch Mischen mit hoher Scherkraft erzielt. Nächstens wird die Dispersion Mahltechniken mit hoher Energie wie Kugelmahlen, Sandmahlen, horizontales Mediummahlen, Reibmahlen, oder 2- oder 3-Walzenmahlen, oder dergleichen unterworfen, um das Pigment auf die erwünschte Teilchengröße zu verringern. Nach dem Mahlen ist die sich ergebende Dispersion außerordentlich stabil (d. h. die Dispersion bleibt homogen und Teilchengröße erhöht sich über längere Zeiträume z. B. 26 Wochen nicht). Der Mahlprozedur folgend, kann die Pigmentdispersion mit zusätzlichen Lösungsmitteln, Monomeren, Oligomeren, Makromonomer, Polymeren, Dispersionsmitteln, Fliessmitteln, oberflächenaktiven Stoffen, Photoinitiatoren, UVA, HALS, und/oder dergleichen verdünnt werden. Die Mahlbasis bleibt auch nach dem Zusatz und der Aufnahme dieser zusätzlichen Komponenten stabil. Siehe z. B. Patton "Paint Flow and Pigment Dispersion", ISBN # 0-471-89765-5.
Während der Herstellung der Gegenstände der Erfindung, wird die Grundierungszusammensetzung auf eine Oberfläche des Substrates aufgebracht. Die Grundierung kann mit jedem beliebigen, geeigneten Beschichtungsverfahren einschließlich Siebdruck, Sprühen, Tintenstrahl, Extrusionsdüsenbeschichtung, Anilingummidruck, Offsetdruck, Gravurenbeschichtung, Rakelbeschichtung, Bürsten, Gießlackieren Meyer-Rakel-Beschichtung, Stabbeschichtung und dergleichen aufgebracht werden. Die Grundierung wird typischerweise direkt auf dem Substrat aufgebracht. Alternativ kann die Grundierung auf einer Schutzfolie beschichtet und auf das Substrat übertragen beschichtet werden. Bei Ausführungsformen, bei denen die Grundierungsoberfläche unverdeckt und damit nicht klebrig ist, können zusätzliche Bindungsschichten erforderlich sein.
Bei Ausführungsformen, wobei die Grundierungszusammensetzung Tinten-gestrahlt wird, ist die Grundierungszusammensetzung im Wesentlichen Farbmittel-frei oder besteht aus einer Zusammensetzung, die unterschiedlich von der Grund-Zusammensetzung der Tinte ist. "Grund-Zusammensetzung" betrifft die Zusammensetzung der Tinte ohne Farbstoff. Die Tinten-gestrahlte Grundierung wird vorzugsweise in einer Weise aufgebracht, die in Größe und Form im Wesentlichen identisch dem Bild entspricht.
Die Grundierung kann auf einen Teil des Bildes einzeln, einfach vor Anwendung jeder individuellen Farbe, aufge bracht werden. Alternativ kann die Grundierung auf alle Oberflächenteile aufgebracht werden, die in einem einzelnen Durchgang bebildert werden sollen.
Nachdem sie beschichtet worden ist, werden die Zusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis und auf Wasserbasis getrocknet. Die beschichteten Substrate werden vorzugsweise bei Raumtemperatur für mindestens 24 Stunden getrocknet. Alternativ können die beschichteten Substrate in einem beheizten Ofen, der in Temperatur von etwa 40°C bis etwa 70°C reicht, für etwa 5 bis etwa 20 Minuten, gefolgt durch Trocknen bei Raumtemperatur für etwa 1 bis 3 Stunden getrocknet werden.
Die strahlungshärtbaren Tinten- und Grundierungszusammensetzungen können unter Verwendung einer geeigneten Fluenz und Art von Aushärtungsenergie gehärtet werden. Die Grundierungszusammensetzung kann vor dem Bebildern durch Tinten-strahlen gehärtet werden. Alternativ kann die strahlungshärtbare Tintenstrahlzusammensetzung auf eine ungehärtete Grundierung gestrahlt werden, wobei die Tinte und Grundierung gleichzeitig gehärtet werden. Die Menge an Aushärtungsenergie, die für die Härtung zu verwenden ist, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie die Menge und der Art der beteiligten Reaktionsteilnehmer, der Energiequelle, Netzgeschwindigkeit, der Entfernung von der Energiequelle, und der Dicke des zu härtenden Materials. Im Allgemeinen neigt die Rate der Aushärtung dazu, mit erhöhter Energieintensität größer zu werden. Die Rate der Aushärtung kann auch dazu neigen, mit zunehmenden Mengen an Photokatalysator und/oder Photoinitiator, der in der Zusammensetzung vorhanden ist, größer zu werden. Als allgemeine Richtlinien beinhaltet photochemisch wirksame Strahlung typischerweise eine gesamte Energieexposition von etwa 0,1 bis etwa 10 Joule pro Quadratzentimeter, und Elektronenstrahlstrahlung beinhaltet typischerweise eine gesamte Energieexposition im Bereich von weniger als 1 megarad bis 100 megarad oder mehr, vorzugsweise 1 bis 10 megarad. Expositionszeiten können von weniger als etwa 1 Sekunde bis 10 Minuten oder mehr reichen. Die Strahlenexposition kann in Luft oder in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff stattfinden.
Die bebilderten, polymere Flächengebilde können ein fertiges Erzeugnis oder ein Zwischenprodukt sein und sind für eine Vielfalt von Gegenständen einschließlich signalisierender Gegenstände und gewerblicher Graphikfolien verwendbar. Signalisierender Gegenstand enthält sowohl verschiedene, retroreflektierende Flächengebildeerzeugnisse für eine Verkehrsüberwachung als auch nicht-retroreflektierende, signalisierende Gegenstände, wie von hinten beleuchtete Schilder.
Der Gegenstand ist zur Verwendung als Aufroll-Schilder, Flaggen, Banner und andere Gegenstände geeignet, einschließlich anderer Verkehrswarnartikel, wie Aufrollflächengebilde, Kegelüberwurfflächengebilde, Postenüberwurfsflächengebilde, Fassüberwurfsflächengebilde, Nummernschildflächengebilde, Barrikadenflächengebilde und Zeichenflächengebilde; Fahrzeugmarkierungen und segmentierte Fahrzeugmarkierungen; Bürgersteigmarkierungs-Band und -flächengebilde; als auch retroreflektierende Bänder. Der Gegenstand ist auch bei einer großen Vielfalt von retroreflektierenden Sicherheitsvorrichtungen, einschließlich Kleidungsgegenstände, Bauarbeitszonenwesten, Rettungswesten, Regenkleidung, Logos, Flicken, Werbeartikel, Gepäck, Aktentaschen, Büchertaschen, Rucksäcke, Flöße, Stöcke, Regenschirme, Tierhalsbänder, Lastwagenmarkierungen, Wohnwagenabdeckungen und Vorhänge, usw., verwendbar.
Im Fall von retroreflektierenden Gegenständen, hängt der Koeffizient der Retroreflexion der Betrachtungsoberfläche von den erwünschten Eigenschaften des fertigen Gegenstands ab. Im Allgemeinen weist die retroreflektierende Schicht allerdings typischerweise einen Koeffizienten der Retroreflexion auf, die von etwa 5 Candela pro Lux, für farbige, retroreflektierende Schichten, bis etwa 1500 Candela pro Lux pro Quadratmeter reicht, bei 0,2 Grad Beobachtungswinkel und –4 Grad Eintrittswinkel, wie gemäß des ASTM E-810 Prüfverfahrens für Koeffizienten der Retroreflexion von retroreflektierenden Flächengebilden gemessen. Für Winkel-Flächengebilde beträgt der Koeffizient der Retroreflexion vorzugsweise mindestens etwa 200 Candela pro Lux für fluoreszierendes Orange und mindestens etwa 550 Candela pro Lux für Weiß.
Die zwei üblichsten Arten retroreflektierender Flächengebilde, die zur Verwendung geeignet sind, sind Flächengebilde auf Mikrokügelchenbasis und Flächengebilde auf Winkelbasis. Flächengebilde auf Mikrokügelchenbasis, manchmal auch als "perlenförmiges Flächengebilde" (engl: "beaded sheeting") bezeichnet, ist im Stand der Technik gut bekannt und enthält eine Vielzahl von Mikrokügelchen, die typischerweise mindestens zum Teil in einer Binderschicht eingebettet sind, und damit verbundene Spiegelglanz- oder diffus reflektierende Materialien (wie metallischer Dampf- oder Zerstäubungsbeschichtungen, Metallflocken oder Pigmentteilchen). Flächengebilde auf "eingekapselter Linsen"-Basis (engl: "enclosed lens"), betrifft retroreflektierende Flächengebilde, in denen die Perlen in eingeteilter Beziehung zum Reflektor stehen, aber in vollem Kontakt zum Harz.
Das "eingekapselte Linse" retroreflektierende Flächengebilde ist so gestaltet, dass der Reflektor in direktem Kontakt zur Perle, steht aber die Gegenseite der Perle in einer Gasgrenzfläche ist. Veranschaulichende Beispiele von Flächengebilden auf Mikrokügelchenbasis werden in U.S. Patent. Nr. 4,025,159 (McGrath); 4,983,436 (Bailey); 5,064,272 (Bailey); 5,066,098 (Kult); 5,069,964 (Tolliver); und 5,262,225 (Wilson) offenbart.
Ein Winkelflächengebilde, manchmal auch als prismatische, mikroprismatische, oder dreifaches Spiegelreflektorflächengebilde bezeichnet, enthält typischerweise eine Vielzahl Winkelelemente, um einfallendes Licht zurückzureflektieren. Winkelreflektoren enthalten typischerweise ein Flächengebilde, dass eine im allgemeinen ebene, vordere Oberfläche und eine Reihe von Winkelelementen hat, die aus der Rückseite herausragen.
Reflektierende Winkelelemente enthalten im Allgemeinen dreiflächige Strukturen, die drei, etwa gegenseitig senkrechte Seitenflächen haben, welche in einer einzelnen Ecke, einem Winkel, zusammentreffen. Bei Verwendung wird der Retroreflektor angeordnet, mit der vorderen Oberfläche, im Allgemeinen zum erwarteten Standort von zukünftigen Beobachtern und der Lichtquelle hin eingerichtet. Licht, das auf die vordere Oberfläche trifft, tritt in das Flächengebilde ein und geht durch den Körper des Flächengebildes hindurch, um von jeder der drei Flächen der Elemente reflektiert zu werden, so dass es die vordere Oberfläche in einer Richtung im Wesentlichen auf die Lichtquelle zu verlässt. Im Fall totaler, innerer Reflektion muss die Luftgrenzfläche frei von Schmutz, Wasser und Klebstoff bleiben und wird deswegen von einer Versiegelungsfolie eingeschlossen.
Die Lichtwellen reflektieren wegen der totalen, inneren Reflektion typischerweise an den Seitenflächen, oder an reflektierenden Beschichtungen, wie vorher beschrieben, auf der Rückseite der Seitenflächen. Bevorzugte Polymere für Winkelflächengebilde enthalten sowohl Poly(carbonat), Poly(methylmethacrylat), Poly(ethyleneterephthalat), aliphatische Polyurethane, als auch Ethylencopolymere und Ionomere davon. Ein Winkelflächengebilde kann durch direktes Gießen auf eine Folie hergestellt werden, so wie in U.S. Patent. Nr. 5,691,846 (Benson) beschrieben, das hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Bevorzugte Polymere für strahlungsgehärtete Winkel enthalten vernetzte Acry late, wie multifunktionelle Acrylate oder Epoxide und mit mono- und multifunktionellen Monomeren vermischte acrylierte Urethane. Weiter können Winkel, wie jene die vorher beschriebenen wurden, auf plastizierte Polyvinylchloridfolie gegossen werden, für ein flexibleres, gegossenes Winkelflächengebilde. Diese Polymere werden wegen einem oder mehr Gründe bevorzugt, einschließlich thermischer Stabilität, umwelttechnischer Stabilität, Klarheit, ausgezeichnetem Herauslösen aus dem Werkzeug oder der Form, und einer Möglichkeit, eine reflektierende Beschichtung zu erhalten.
Bei Ausführungsformen, wobei das Flächengebilde wahrscheinlich Feuchtigkeit ausgesetzt wird, sind die retroreflektierenden Winkelelemente vorzugsweise in einer Versiegelungsfolie eingekapselt. In Fällen bei denen Winkelflächengebilde als die retroreflektierende Schicht verwendet wird, kann eine Rückverstärkungsschicht, zum Zweck die Folie oder den Gegenstand undurchsichtig zu machen, die Schrammen und Ritzwiderstandsfähigkeit davon zu verbessern, und/oder die Blockierungsneigungen der Versiegelungsfolie zu beseitigen, vorhanden sein. Veranschaulichende Beispiele für retroreflektierende Flächengebilde auf Winkelbasis werden in U.S. Patent Nr. 5,138,488 (Szczech); 5,387,458 (Pavelka); 5,450,235 (Smith); 5,605,761 (Burns); 5,614,286 (Bacon) und 5,691,846 (Benson, Jr.) offenbart.
Gewerbliche, graphische Folien enthalten eine Vielfalt von Werbe-, Promotions- und Folien, die im Firmenlook bedruckt sind. Die Folien umfassen typischerweise einen Druck-empfindlichen Klebstoff auf der Nicht-Betrachtungsoberfläche, damit die Folien an einer Zieloberfläche wie ein Auto, Lastwagen, Flugzeug, Anschlagbrett, Gebäude, Markise, Fenster, Fußboden, usw. angebracht werden können.
Einige Ausführungsformen und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Punkten zusammengefasst:

1. Gegenstand, umfassend:
a) ein Substrat, das einen grundierten Oberflächenteil aufweist, und
b) ein strahlungsgehärtetes Tintenstrahlbild, das auf dem grundierten Oberflächenteil angeordnet ist, wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn Temperaturen (feucht oder trocken) im Bereich von etwa –40°C bis etwa 60°C ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird.
2. Gegenstand nach Punkt 1, wobei das Substrat ein Flächengebilde oder ein polymeres Substrat ist.
3. Gegenstand nach Punkt 2, wobei das Flächengebilde ein polymeres Material umfasst.
4. Gegenstand nach Punkt 3, wobei das polymere Material thermoplastisch oder wärmehärtbar ist.
5. Gegenstand nach Punkt 4, wobei das polymere, flächenförmige Material mindestens eines aus einer Acryl-haltigen Folie, einer Poly(vinylchlorid)-haltigen Folie, einer Poly(vinylfluorid)-haltigen Folie, einer Urethan-haltigen Folie, einer Melamin-haltigen Folie, einer Polyvinylbutyral-haltigen Folie, einer Polyolefin-haltigen Folie, einer Polyester-haltigen Folie und einer Polycarbonat-haltigen Folie ist.
6. Gegenstand nach Punkt 2, wobei das Flächengebilde eine retroreflektierende Betrachtungsoberfläche umfasst.
7. Gegenstand nach Punkt 1, wobei das Bild eine Verbesserung der Gesamtdruckqualität im Vergleich zum gleichen Bild aufweist, das auf das gleiche Flächengebilde Tinten-gestrahlt wurde, wobei das Flächengebilde nicht grundiert war.
8. Gegenstand nach Punkt 1, wobei das Tintenstrahlbild eine Tinte umfasst, die gemäß ASTM D 3359-95A mindestens etwa 80% Haftung an dem grundierten Oberflächenteil aufweist.
9. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil eine Grundierung umfasst, die gemäß ASTM D 3359-95A mindestens etwa 80% Haftung an dem Flächengebilde aufweist.
10. Gegenstand nach Punkt 1, wobei das Bild eine schwarze Farbdichte von mindestens etwa 1,5 aufweist.
11. Gegenstand nach Punkt 1, wobei das Bild einen Tintenpunktdurchmesser von mindestens [(2)^1/2]/dpi aufweist, wobei dpi bei der Druckauflösung für Punkte pro lineares Inch steht.
12. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens ein filmbildendes Harz umfasst, das ein Acrylharz, ein Polyvinylharz, einen Polyester, ein Polyacrylat, ein Polyurethan, und Gemische davon umfasst.
13. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens 25 Gewichtsprozent eines Acrylharzes umfasst.
14. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens 50 Gewichtsprozent eines Acrylharzes umfasst.
15. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens 10 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes umfasst.
16. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens 25 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes umfasst.
17. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil vernetztes Poly(meth)acrylat umfasst.
18. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens ein Farbmittel umfasst.
19. Gegenstand nach Punkt 1, wobei die Tinte vernetztes Poly(meth)acrylat umfasst.
20. Signalisierender Gegenstand, der den Gegenstand nach Punkt 1 umfasst.
21. Gewerbliche Graphikfolie, die den Gegenstand nach Punkt 1 umfasst.
22. Verfahren des Tintenstrahldruckens, umfassend:
a) Aufbringen mindestens einer von einer Grundierungszusammensetzung auf Wasserbasis oder einer Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats;
b) Verdunstenlassen des Wassers oder des Lösungsmittels unter Bildung einer grundierten Oberfläche;
c) Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche; und
d) Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstands, wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn er Temperaturen (feucht oder trocken) im Bereich von etwa –40°C bis etwa 60°C ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird.
23. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Tintenzusammensetzung eine flüssige Komponente umfasst, die in die Grundierungsoberfläche eindiffundiert.
24. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte reaktionsfähig ist.
25. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte nicht reaktionsfähig ist.
26. Verfahren nach Punkt 22, wobei die grundierte Oberfläche im Wesentlichen identisch in Größe und Form dem Bild entspricht.
27. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 25 Gewichtsprozent eines Acrylharzes umfasst.
28. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 50 Gewichtsprozent eines Acrylharzes umfasst.
29. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 10 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes umfasst.
30. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 25 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes umfasst.
31. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Tinte bei der Temperatur des Druckkopfes eine Viskosität von etwa 3 Centipoise bis etwa 30 Centipoise aufweist.
32. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Tintenzusammensetzung mindestens einen strahlungshärtbaren Bestandteil umfasst, wobei der Bestandteil ein Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder ein Gemisch davon ist.
33. Verfahren nach Punkt 22, wobei die Tinte umfasst:
(a) eine Oligo/Harz-Komponente; und
(b) ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, das 0,1 bis 50 Gewichtsprozent einer haftungsfördernden, strahlungshärtbaren Komponente umfasst, die ein heterocyclisches Monomer mit einer niedrigen Tg, und/oder ein Monomer umfasst, das anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfasst, mit der Maßgabe, dass weniger als etwa 10 Gewichtsprozent des reaktionsfähigen Verdünnungsmittels ein Monomer umfassen, das alkoxylierte Hauptkettenfunktionalität umfasst.
34. Verfahren nach Punkt 33, wobei die Tinte außerdem mindestens eines aus einer Komponente mit hoher Tg, einem multifunktionellen Monomer, einer Komponente mit niedriger Oberflächenspannung, einer Glanzkomponente und Mischungen davon umfasst.
35. Verfahren nach Punkt 33, wobei die Tinte im Wesentlichen Lösungsmittel-frei ist.
36. Verfahren des Tintenstrahldruckens, umfassend:
a) Aufbringen einer strahlungshärtbaren Grundierungszusammensetzung auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats, unter Bildung einer grundierten Oberfläche;
b) Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche; und
c) Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstands; wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn er Temperaturen (feucht oder trocken) im Bereich von etwa –40°C bis etwa 60°C ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird.
37. Verfahren nach Punkt 36, außerdem umfassend das Härten der Grundierungszusammensetzung vor dem Tintenstrahldrucken.
38. verfahren nach Punkt 36, wobei die Tintenzusammensetzung eine flüssige Komponente umfasst, die in die Grundierungsoberfläche eindiffundiert.
39. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte reaktionsfähig ist.
40. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte nicht reaktionsfähig ist.
41. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Grundierungszusammensetzung im Wesentlichen Lösungsmittel-frei ist.
42. Verfahren nach Punkt 36, wobei die grundierte Oberfläche im Wesentlichen identisch in Größe und Form dem Bild entspricht.
43. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens einen strahlungshärtbaren Bestandteil umfasst, wobei der Bestandteil ein Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder Gemisch davon ist.
44. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Tintenzusammensetzung mindestens einen strahlungshärtbaren Bestandteil umfasst, wobei der Bestandteil ein Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder Gemisch davon ist.
45. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Tinte bei der Temperatur des Druckkopfes eine Viskosität von etwa 3 Centipoise bis etwa 30 Centipoise aufweist.
46. Verfahren nach Punkt 36, wobei die Tinte umfasst:
(a) eine Oligo/Harz-Komponente; und
(b) ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, das 0,1 bis 50 Gewichtsprozent einer haftungsfördernden, strahlungshärtbaren Komponente umfasst, die ein heterocyclisches Monomer mit einer niedrigen Tg, und/oder ein Monomer umfasst, das anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfasst, mit der Maßgabe, dass weniger als etwa 10 Gewichtsprozent des reaktionsfähigen Verdünnungsmittels ein Monomer umfassen, das alkoxylierte Hauptkettenfunktionalität umfasst.
47. Verfahren nach Punkt 46, wobei die Tinte außerdem mindestens eines aus einer Komponente mit hoher Tg, einem multifunktionellen Monomer, einer Komponente mit niedriger Oberflächenspannung, einer Glanzkomponente und Mischungen davon umfasst.
48. Verfahren nach Punkt 46, wobei die Tinte im Wesentlichen Lösungsmittel-frei ist.
49. Gegenstand nach Punkt 1, außerdem eine auf dem Bild angeordnete Schutzschicht umfassend.

Beispiele
Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden weiter durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber die besonderen Materialien und die Mengen davon, die in den Beispielen erwähnt werden, sowie andere Bedingungen und Details, sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie die Erfindung übermäßig beschränken. Alle Teile, Prozentsätze und Verhältnisse hierin sind Gewichtsanteile, -prozentsätze und -verhältnisse, außer wenn anders festgelegt.
Tabelle A – Substrate, die in den Beispielen verwendet wurden
Tabelle B – Inhaltsstoffe der Tintenzusammensetzungen, die in den Beispielen verwendet wurden

¹Oligomer A wurde folgendermaßen hergestellt: Zu 260,4 g (1,42 Äquivalente) von Hexamethylendiisocyanat-Trimer, von Rhodia Corp., Cranberry, NJ, unter der Handelsbezeichnung "Tolonate HDT-LV" gewerblich erhältlich, wurden 0,2 g Dibutyltindilaurat hinzugefügt (Aldrich Chemical Co. ["Aldrich"]) und 0,1 g 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) (Aldrich), gefolgt von 490 g (1,42 Äquivalente) von einem alkoholfunktionellen Polycaprolacton-Acrylat, gewerblich erhältlich von Union Carbide Corp., einer Tochtergesellschaft von Dow unter der Handelsbezeichnung " Tone M-100". Die Temperatur wurde unter einer Atmosphäre von trockener Luft bis unter 85°C mit einem Eisbad kontrolliert. Die Reaktionsmischung wurde bei 70°C für 4 Stunden gehalten, wenn Infrarotspektroskopie ("IR") zeigte dass die Reaktion vollständig war. Das Molekulargewicht wurde auf 1581 kalkulierte, und die Brookfield-Viskosität wurde bei 24,000 Centipoise gemessen ("cP").
²Oligomer B wurde folgendermaßen hergestellt: Zu 281,3 g (0,818 Äquivalente) von Tone M-100 wurden 40 mg BHT und 1 Tropfen Dibutyltindilaurat hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wurde unter einer Atmosphäre von trockener Luft auf 90°C erhitzt und 84,2 g (0,8 Äquivalente) einer Mischung aus 2,2,4-Trimethyl-Hexamethylendiisocyanat und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, gewerblich erhältlich von Creanova Inc. Somerset, NJ, unter der Handelsbezeichnung "Vestanat TMDI", langsam hinzugefügt, unter Kontrolle der Exothermie mit einem Wasserbad auf unter 100°C. Die Reaktion wurde für 8 Stunden bei 90°C gehalten, wenn das IR-Spektrum kein restliches Isocyanat zeigte. Die Brookfield-Viskosität des Erzeugnisses wurde auf 2500 cP bestimmt, und das berechnete Molekulargewicht betrug 875.
³T-4 Morpholin-Addukt wurde folgendermaßen hergestellt: Ein teilweises Vakuum (etwa 63 cm Wasservakuum) wurde aus einer sauberen 1-Liter-Flasche gezogen, an der eine zusätzliche Bürette und ein Rührstab angebracht waren.
Die Flasche wurde auf 37,8°C vorgewärmt. Tetraethylenglycol-diacrylat (256 g) wurden unter Mischen bei einer mäßigen Rate (etwa 70 UpM) der Flasche hinzugefügt. Der Flüssigkeit wurde erlaubt die Temperatur zu erreichen. Morpholin (155 g) wurde zur Flasche in einer Rate hinzugefügt, so dass die Temperatur 46,1°C nicht überschritt. Das Temperaturregelungsbad wurde auf 43,3°C eingestellt und die Flascheninhalte wurden für 30 Minuten gemischt. Das Vakuum in der Flasche wurde gebrochen und das flüssige Reaktionsprodukt (T-4-Morpholin) wurde durch einen 25 μm Filter in einen Behälter abgegossen.
⁴Efka wurde als 40 Gewichtsprozent ("Gew.-%") Festkörper in Acetatlösungsmitteln geliefert. Vor Verwendung wurde es folgendermaßen getrocknet: ausgefällt in Heptan, wurde das Präzipitat zweimal in Heptan gespült, vollständiges Trocknen wurde unter Verwendung von Verdampfung bei reduziertem Druck erreicht.

Tabelle C – Tintenzusammensetzungen, die in den Beispielen verwendet wurden (in Gew.-%)
Tinten #1–7 wurden entsprechend dem folgenden allgemeinen Verfahren hergestellt: Jede Dispersion wurde zuerst durch Vor-Auflösen des Dispersionsmittels in den flüssigen Komponenten und dann Zufügen des Pigmentpulvers hergestellt. Eine anfängliche Benetzung des Pigments wurde durch Mischen mit hoher Scherkraft erreicht. Als Nächstens wurde die Dispersion Mahlen mit hoher Energie unterzogen, um die Teilchengröße auf weniger als 0,5 Mikrometer zu reduzieren. Die Dispersion und alle übrigen Komponenten der Tintenzusammensetzung wurden dann zusammen in ein Glas gefüllt und gründlich gemischt, bis alle Komponenten vollkommen aufgelöst waren.
Zusätzliche, verwendete Tinten, wie von der Quelle erhalten:
Tinte #8: schwarze Tinte, gewerblich erhältlich von Xaar Limited, Cambridge, UK unter der Handelsbezeichnung "Xaar Jet-UV Black Ink".
Tinte #9: schwarze Tinte, gewerblich erhältlich von Sun Chemicals Corp, Carlstadt, NJ unter der Handelsbezeichnung "Sun UV Flexo Black Ink".
Tabelle D – Inhaltsstoffe von Grundierungszusammensetzungen, die in den Beispielen verwendet wurden (nicht in Tabelle C beschrieben)
In den Beispielen verwendete Grundierungszusammensetzungen
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis A ("Grundierung A") war eine Lösung aus 80% 1910 DR Toner und 20% CGS50.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis B ("Grundierung B") war eine Lösung aus 50% 880I Toner und 50% DPMA.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis C ("Grundierung C") war eine Lösung aus 33% 1910 DR Toner und 67% CGS50.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis D ("Grundierung D") war eine Lösung aus 25% 880I Toner und 75% CGS50.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis E ("Grundierung E") war eine Lösung aus 16,6% 1910 DR Toner und 83,4% CGS50.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis F ("Grundierung F") war eine Lösung aus 50% 880I Toner und 50% CGS50.
Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis G ("Grundierung G") war eine Lösung aus 15% Paraloid B-66 und 85% CGS50.
reaktionsfähige Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis H ("Grundierung H") war eine Lösung aus 25% AA-6 und 75% CGS50.
reaktionsfähige Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis I ("Grundierung I") war eine Lösung aus 25% Elvacite 1040 und 75% MEK.
100% Festkörper, strahlungshärtbare Grundierungszusammensetzung J ("Grundierung J") war eine Lösung aus 22,0% CN964B-85, 24,4% THFFA, 24,4% EEEA, 24,4% IBOA, 4,4% Irgacure 500 und 0,44% Tegorad 2500.
Grundierungszusammensetzung auf Wasserbasis K ("Grundierung K") war eine Lösung aus 90% UCAR 626 und 10% SUS.
Grundierungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis A–G wurden durch Füllen der Bestandteile in ein Glas und über Nacht Rollenlassen des Gemisches auf einen Glasroller hergestellt, um eine vollkommen homogene Lösung bereitzustellen.
Reaktionsfähige Grundierungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis H–I wurden durch Füllen der Bestandteile in eine Flasche und Rühren mit einem Magnetrührstab bis die Lösung homogen war, hergestellt.
100% Festkörper, strahlungshärtbare Grundierungszusammensetzung J wurde in der gleichen Weise wie Grundierungen H–I hergestellt.
Grundierungszusammensetzung auf Wasserbasis K wurde in der gleichen Weise wie Grundierungen H–I hergestellt.
In den Beispielen verwendete allgemeine Verfahren und
Informationen
Vor dem Strahlen wurden alle Tinten durch einen Einweg-Spritzenfilter mit 25 mm Durchmesser mit 2,7 μm Porengröße, gewerblich erhältlich von Whatman, Inc, Clifton, NJ gefiltert.
Meyer-Rakel-Beschichtung von Grundierungen wurde unter Verwendung einer K-Beschichtungsmaschine Modellnummer KCC303, ausgerüstete mit der angegebenen US # Rakel, gewerblich erhältlich von Testing Machines, Inc., Amityville, NY, erreicht.
Xaar Jet XJ128-200 Druckköpfe waren jene, die von Xaar Limited, Cambridge, England gewerblich erhältlich sind.
Der SPEKTRA MIATA Druckkopf war der, welcher von Spectra Inc., Hannover, NJ gewerblich erhältlich ist.
Härten der Grundierung und/oder Tinte wurde unter Verwendung von entweder des Fusion Systems UV-Prozessors, ausgerüstet mit der angegebenen Lampe, gewerblich erhältlich von Fusion Systems Inc., Gaithersburg, MD, oder des RPC UV-Prozessors, ausgerüstet mit zwei 30,5 cm Quecksilberlampen mit mittlerem Druck, gewerblich erhältlich von RPC Industries, Plainfield, IL erreicht.
In Beispielen wurde, dort wo angegeben, ebenfalls eine EFOS ULTRACURE 100SS Plus Lampe verwendet, um eine unmittelbare, teilweise Härtung der Tinte zu erreichen. Mit diesem Verfahren wurde Ultraviolett ("UV")-Licht von der Lampe der EFOS-Einheit über eine mit Gel gefüllte, flexible Verbindung an einen an den Druckkopf angrenzenden Ort geliefert. In dieser Konfiguration betrug die Zeit, die zwischen Drucken und Aushärtung verging, einen Bruchteil einer Sekunde. Die Lichtleistung war für eine vollständige Härtung nicht ausreichend. Deswegen wurde die Härtung unter Verwendung des Fusion Systems UV-Prozessor offline vervollständigt.
In den Beispielen verwendete Prüfverfahren
Die Prozent-Haftung ("Haftung (%)") war die Haftung von der Tinte an dem Substrat oder der Grundierung, gemessen auf den gehärteten Gegenständen. Die gehärteten Gegenstände wurden bei Raumtemperatur mindestens 24 Stunden vor einer Haftungsmessung konditioniert, die entsprechend des Verfahrens, dargelegt in ASTM D 3359-95A, Standard-Prüfverfahren für Haftungsmessung durch einen Band-Test, Verfahren B, durchgeführt wurde.
Die Farbdichte ("FD") von gehärteten Gegenständen wurde unter Verwendung eines Gretag SPM-55 Densitometers, erhältlich von Gretag-MacBeth AG, Regensdorf, Schweiz, gemessen. Keine Hintergrunds-Subtraktion wurde verwendet, und die angegebenen Werte waren der Durchschnitt von drei Messungen. Eine Zunahme der FD korrelierte mit einer Zunahme oder Verbesserung in dichter Tintenfüllung.
Die Punktgröße eines individuellen, gehärteten Tintentropfens wurde unter Verwendung eines Lichtmikroskops gemessen. Der angegebene Wert wurde durch Ermitteln des Durchschnitts von 6 unterschiedlichen Tropfen erhalten.
Für die in den Beispielen verwendete Druckauflösung (etwa 300 × 300 dpi), sollte der theoretische Tintenpunktdurchmesser größer als 2^1/2/dpi (120 μm) sein, aber nicht mehr als 2/dpi (170 μm). Allerdings haben wir in der Praxis gefunden, dass eine optimale Bildqualität erreicht wurde, als dieser Bereich um 20% vergrößert wurde, um fehlende oder aussetzende Düsen und ungleichförmige Tintentropfengröße auszugleichen. Deswegen schwankt der praktische, optimale Tintenpunktdurchmesser zwischen 144 μm und 204 μm.
Durch die Beispiele hindurch wurde der folgende Bewertungsmaßstab verwendet, um qualitative Unterschiede der Druckqualität zu beschreiben:
Bewertungsskala der Gesamtdruckqualität ("GDQ")

1– = gekörnte Auflösung; schlechte Verbreitung der Tintentropfen mit Zusammenfließen von Tropfen; schlechte dichte Tintenfüllung; geringer Glanz.
2– = etwas Verlust an Auflösung; weniger Zusammenfließen von Tintentropfen als 1–; bessere dichte Tintenfüllung als 1–.
3 = hervorragende Auflösung; vollständige dichte Tintenfüllung; saubere, scharfe Ränder; hoher Glanz.
2+ = verbesserte Kontrolle der Ausbreitung von Tintentropfen, aber leicht gesprenkelte Erscheinung.
1+ = Ausbreitung von Tintentropfen zu groß; dichte Füllung gesprenkelt; Ränder ein bisschen verschwommen.

Die bevorzugte GDQ-Bewertung in allen Fällen war eine "3". Bewertungen von "1–" und "2-" zeigten an, dass der Tintenfluss mit der besonderen Mischung aus Tinte und Grundierung nicht ausreichend war, um eine vollständige dichte Füllung zu erzeugen, wobei 2- näher an 3 war, als 1–. Umgekehrt zeigten "1+" und "2+"-Bewertungen an, dass der Tintenfluss zu groß war, was einen Abbau der Bildschärfe verursachte.
In den Beispielen unten, war jedes Substrat etwa 20 cm × 25 cm. Für einige Beispiele waren das nicht grundierte Substrat und das mit Grundierung beschichtete Substrat individuelle Flächengebilde, jedes etwa 20 cm × 25 cm in Größe; für andere Beispiele, war ein Viertel von einem einzelnen 20 cm × 25 cm Flächengebilde nicht grundiert und der Rest des Flächengebilde wurde mit Grundierung beschichtet. Das auf jedem Substrat gedruckte Testmuster reichte in der Größe von etwa 15 cm × 15 cm bis etwa 17 cm × 22 cm.
In den Beispielen unten zeigt die Buchstabenbezeichnung (A, B, usw.), gefolgt von der Nummer des Beispiels, die Grundierung an, die verwendet wurde.
In den Beispielen unten werden Grundierungen auf Lösungsmittelbasis in Beispielen 1–11 und 16–19 verwendet. Reaktionsfähige Grundierungen auf Lösungsmittelbasis werden in Beispielen 12–15 verwendet. 100% Festkörper, strahlungshärtbare Grundierungen werden in Beispielen 20–23 verwendet. Eine Grundierung auf Wasserbasis wird in Beispielen 24–25 verwendet.
Im Allgemeinen veranschaulichen die Beispiele, dass während eine große Variabilität in Haftung, Farbdichte und Punktgröße auf verschiedenen, nicht grundierten Substraten klar ersichtlich ist, einheitliche Ergebnisse bei der Verwendung einer Grundierung ungeachtet der Art des Substrats erhalten werden.
Um die Widerstandsfähigkeit gegenüber sowohl Tinten- und/oder Grundierungsverschlechterung als auch Delaminierung der Tinte und/oder Grundierung von der Grundierung und/oder dem Substrat unter Umweltbedingungen auszuwerten, wurden alle Beispiele der Erfindung unten, mit der Ausnahme von Beispielen 1A, 9B, 13H, 13I, 15H, 15I, 18G und 19G, einer Wasserbad- und Ofenalterung unterzogen. Eine 2,5 Quadrat-cm Prüfungsprobe, von der mindestens ein Teil nicht bebildert war, wurde vom Gegenstand mit einer Schere abgeschnitten. Die Prüfungsprobe wurde auf einer 28 cm langen × 7 cm breiten × 0,06 cm dicken Aluminiumplatte (5052 H38; mit ätzender Beize und saurer Nachbeize behandelt), gewerblich erhältlich von Q Panel Company, Cleveland, OH, aufgebracht. Für die Proben ohne Klebstoff (Beispiel Nr. 2A, 7B, 7C, 10D, 10E, 16C und 22J), wurde ein einzelner Streifen Klebeband (12,7 mm breit), gewerblich erhältlich von 3 M unter der Handelsbezeichnung "Scotch Double Stick Tape" entlang des Zentrums der nicht bebilderten Oberfläche der Prüfungsprobe aufgebracht.
Die Prüfungsprobe wurde dann auf der Platte unter Verwendung von Handdruck aufgebracht. Alle anderen Proben hatten eine klebende Schicht und wurden auf die Verkleidung durch zuerst Entfernen der Schutzfolie und dann Aufbringen des Gegenstands mit Druck, angewendet durch einen Handroller, auf der Platte aufgebracht.
Für die Wasserbadprüfung wurde jede Platte für 24 Stunden in einem 25°C Wasserbad untergetaucht. Nach Herausnehmen aus dem Wasserbad wurde jede Platte sanft mit einem Papierhandtuch trocken gewischt. Nach Wischen mit dem Handtuch wurde jeder Gegenstand sofort visuell untersucht und leicht mit einem Finger gerieben. Jeder Gegenstand war unverändert gegenüber dem gleichen Gegenstand vor der Alterung; keine Tinten- und/oder Grundierungsverschlechterung und auch keine Delaminierung der Tinte und/oder Grundierung von der Grundierung und/oder dem Substrat wurde beobachtet. Diese Prüfergebnisse zeigen an, dass die bebilderten Gegenstände für einen Außengebrauch ausreichend langlebig sind.
Für die Ofenalterungsprüfung, wurde jede Platte für 24 Stunden in einen Ofen mit 60°C gestellt. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen, wurde jeder Gegenstand sofort visuell untersucht und leicht mit einem Finger gerieben. Jeder Gegenstand war unverändert gegenüber dem gleichen Gegenstand vor der Alterung; keine Tinten- und/oder Grundierungsverschlechterung und auch keine Delaminierung der Tinte und/oder Grundierung von der Grundierung und/oder dem Substrat wurde beobachtet.
Diese Prüfergebnisse zeigen an, dass der Bildgegenstand für einen Außengebrauch ausreichend langlebig ist.
Vergleichsbeispiele 1–3 und Beispiele 1–3
Vergleichsbeispiele ("Vergl.-Beisp. Nr.") 1–3 und Beispiele 1–3 wurden durch das Strahlen von Tinte #1 auf verschiedene Substrate hergestellt. Die Substrate waren entweder nicht grundiert oder mit Grundierung A beschichtet, die unter Verwendung einer der KCC K-Beschichtungsmaschine, ausgerüstet mit einer Meyer Rakel US #16 aufgebracht wurde. Die nominale Grundierungsdicke (d. h. beschichtete, feuchte Dicke) betrug 36,6 Mikrometer, mit einer berechneten, trockenen Dicke von 9 Mikrometer. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des Spectra Miata Druckkopfes, ausgerüstet mit einer Entlüftungsvorrichtung (engl. "deairation lung") bei 30°C auf einem Koordinatentisch mit 300 × 300 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Dosis von 200 mJ/cm², in einem Durchgang gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 1 zeigen, dass für alle Beispiele die Haftung deutlich verbessert wurde, verglichen mit der Haftung an dem nicht grundierten Substrat. Beispiel 1A zeigte auch eine bedeutende Verbesserung in Gesamtdruckqualität, verglichen mit der Gesamtdruckqualität des bebilderten, nicht grundierten Substrats.
Tabelle 1 – Tinte #1, gedruckt auf mit Grundierung A beschichteten Substraten
Vergleichsbeispiele 4–7 und Beispiele 4–7
Vergleichsbeispiele 4–7 und Beispiele 4–7 wurden durch das Strahlen von Tinte #2 auf verschiedene Substrate hergestellt, die nicht grundiert, mit Grundierung B beschichtet oder mit Grundierung C beschichtet waren.
Grundierung B und Grundierung C wurden unabhängig auf die Substrate unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 und einer Meyer Rakel US #12 beschichtet; nur die Ergebnisse mit der Meyer Rakel US #6 sind in Tabelle 2 aufgezeigt. Die nominellen Grundierungsdicken unter Verwendung der Meyer Rakel US #6 und der Meyer Rakel US #12 betrugen 13,7 Mikrometer beziehungsweise 27,4 Mikrometer. Die berechneten, trockenen Dicken unter Verwendung der Meyer Rakel US #6 und der Meyer Rakel US #12 betrugen für Grundierung B 2,6 Mikrometer beziehungsweise 5,0 Mikrometer. Die berechneten, trockenen Dicken unter Verwendung der Meyer Rakel US #6 und der Meyer Rakel US #12 betrugen für Grundierung C 1,7 Mikrometer beziehungsweise 3,5 Mikrometer.
Ein Testmuster wurde auf jedes Substrat unter Verwendung des Spectra Miata Druckkopfes, ausgerüstet mit einer Entlüftungsvorrichtung bei 30°C auf einem Koordinatentisch mit 300 × 300 dpi gedruckt. Für die unter Verwendung der Meyer Rakel US #6 beschichteten Substrate und die entsprechenden, nicht grundierten Vergleichssubstrate wurde ein Durchgang des Druckkopfes verwendet. Für die unter Verwendung der Meyer Rakel US #12 beschichteten Substrate und die entsprechenden, nicht grundierten Vergleichssubstrate wurden zwei Durchgänge des Druckkopfes verwendet.
Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Dosis von 240 mJ/cm², in einem Durchgang gehärtet. Die Ergebnisse bei Verwendung der Meyer Rakel US #6 werden in Tabelle 2 aufgezeigt.
Alle die Proben, auf denen die Grundierung mit der Meyer Rakel US #12 beschichtet worden war, zeigten die gleichen Tendenzen wie jene, die in Tabelle 2 (unter Verwendung der Meyer Rakel US #6) aufgezeigt werden, mit der Ausnahme, dass eine dunklere, gesättigtere, rote Tintenfarbe beobachtet wurde und die Tinte die Kapazität der Grundierung, den Tintenfluss zu kontrollieren niemals überschritt.
Die Daten in Tabelle 2 zeigen, dass für alle Beispiele, mit Ausnahme der Gesamtdruckqualität von Beispiel 5B, Haftung und Gesamtdruckqualität entweder gleich waren oder sich gegenüber den gleichen Eigenschaften, gemessen auf den nicht grundierten Substraten, verbesserten. Zusätzlich zeigte die Farbdichtemessung eine Verbesserung der dichten Tintenfüllung für jede Grundierungs/Tinten-Kombination, für die sie gemessen wurde.
Tabelle 2 – Tinte #2, gedruckt auf mit Grundierung B oder Grundierung C beschichteten Substraten
Die Transmission des UV-Lichts durch Polypropylen-Folien wurde gemessen. Die Polypropylen-Folie (25,4 Mikrometer dick) war nicht grundiert oder wurde unabhängig mit "modifizierter Grundierung B" (Grundierung B mit 100% 8801 Toner [kein DPMA]) und "modifizierter Grundierung C" (Grundierung C mit 74% 1910 DR Toner und 26% CGS50) beschichtet. Die Grundierungen wurden auf die Folien unter Verwendung der KCC K-Beschichtungsmaschine beschichtet.
Modifizierte Grundierung B wurde unabhängig auf die Polypropylen-Folie mit einer Meyer Rakel US #6, einer Meyer Rakel US #12 und einer Meyer Rakel US #20 beschichtet, was nominelle Grundierungsdicken von 13,7 Mikrometer, 27,4 Mikrometer und 45,7 Mikrometer mit berechneten, trockenen Dicken von 5,0 Mikrometer, 10,0 Mikrometer beziehungsweise 17,0 Mikrometer ergab.
Modifizierte Grundierung C wurde unabhängig auf die Polypropylen-Folie mit einer Meyer Rakel US #5, einer Meyer Rakel US #10 und einer Meyer Rakel US #16 beschichtet, was nominelle Grundierungsdicken von 11,4 Mikrometer, 22,9 Mikrometer und 36,6 Mikrometer mit berechneten, trockenen Dicken von 3,2 Mikrometer, 6,4 Mikrometer beziehungsweise 10,2 Mikrometer ergab.
Die beschichteten Folien wurden über Nacht an der Luft trocknen gelassen. Die UV-Absorption der mit Grundierung beschichteten Polypropylen-Folien im Bereich unter 260 nm, wo UV-Strahlung am schädlichsten für darunter liegende polymere Substrate ist, wurde unter Verwendung eines, gewerblich von Perkin Elmer Inc., Boston, MA erhältlichen, UV/VIS Lambda 19 Spektrometers gemessen.
Die Transmission der nicht grundierten, für UV-Licht durchlässigen Polypropylen-Folie betrug 90%, während die Transmission der mit modifizierter Grundierung B und modifizierter Grundierung C beschichteten Polypropylen-Folie 30% beziehungsweise 20% betrug. Sowohl für die modifizierte Grundierung B als auch die modifizierte Grundierung C zeigten alle drei Grundierungsdicken das gleiche UV-Absorptionsspektrum, wenn die Ergebnisse normalisiert wurden. Die deutliche Verringerung der Transmission zeigte eine verbesserte Absorption von UV-Strahlung unter 260 nm durch die Grundierung an und kann die durch UV-Strahlung verursachte Degradation von empfindlichen Substraten wie HI und 180-10 verringern.
Vergleichsbeispiele 8–9 und Beispiele 8–9
Vergleichsbeispiele 8–9 und Beispiele 8–9 wurden wie in Vergleichsbeispielen 1–3 und Beispielen 1–3 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme dass Tinte #5 verwendet wurde. Die Strahltemperatur wurde auf 60°C erhöht, um die Tintenviskosität auf den strahlbaren Bereich von 18,6 cP bei 60°C und 1000 s^–1 zu verringern. Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Rheometrics SR-200 (Rheometric Scientific, Inc., Piscataway, NJ) Controlled-Stress-Rheometers mit Probenkammer/Spindel-Geometrie (engl.: "controlled stress rheometer with the cup and bob geometry") gemessen.
Die Grundierungen wurden unabhängig auf die Substrate unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 und einer Meyer Rakel US # 12 beschichtet; nur die Ergebnisse mit der Meyer Rakel #6 werden in Tabelle 3 aufgezeigt. Wenn die Grundierungen in Tabelle 3 auf die Substrate unter Verwendung einer Meyer Rakel #12 beschichtet worden waren, wurden die Tinten unter Verwendung von zwei Durchgängen auf sie aufgestrahlt. Im Allgemeinen waren die Ergebnisse unter Verwendung der Meyer Rakel US #12 ausgeprägter, als jene, die in Tabelle 3 (unter Verwendung der Meyer Rakel US #6 für das Beschichten der Grundierung) bereitgestellt werden.
Die Daten in Tabelle 3 zeigen die Verbesserung der Haftung an dem grundierten Substrat, verglichen mit der Haftung an dem nicht grundierten Substrat, besonders bei Beispiel 8, das eine Zunahme der Haftung von 50 auf 99–100% zeigte. Für Beispiel 9C verbesserte sich die Gesamtdruckqualität von einer 1– für Vergl.-Beisp. Nr. 9 auf eine 2– mit Verbesserung im Tintenfluss und dichter Tintenfüllung.
Tabelle 3 – Tinte #5, gedruckt auf mit Grundierung B oder Grundierung C beschichteten Substraten
Vergleichsbeispiel 10 und Beispiel 10
Vergleichsbeispiel 10 und Beispiel 10 wurden durch Strahlen von Tinte #8 auf Substrat 2033 hergestellt.
Das Substrat war entweder nicht grundiert, mit Grundierung D beschichtet oder mit Grundierung E beschichtet.
Die grundierten Substrate wurden Sprühen der Grundierungslösung von Hand unter Verwendung einer tragbaren Sprühflasche auf das ungewebte Foliensubstrat 2033 hergestellt. Nach dem Trocknen wurde die grundierte, ungewebte Konstruktion gewogen und wies ein Beschichtungsgewicht von ungefähr 0,0039 g/cm² auf.
Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 Druckkopfes auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm², in zwei Durchgängen gehärtet.
Das gedruckte Bild auf nicht grundiertem 2033 zeigte eine schlechte Auflösung mit einer Dochtwirkung der Tinte, entlang der Fasern des Flächengebildes; der Text war nicht lesbar und die Zeilen wurden nicht aufgelöst.
Andererseits zeigte das auf entweder mit Grundierung D (Beisp. Nr. 10D) oder mit Grundierung E (Beisp. Nr. 10E) beschichtete Substrate gedruckte Bild eine deutliche Verbesserung in Bildschärfe, Zeilenauflösung und Lesbarkeit des Textes.
Vergleichsbeispiel 11 und Beispiel 11
Vergleichsbeispiel 11 und Beispiel 11 wurden durch Strahlen von Tinte #9 auf Substrat 3540C hergestellt.
Das Substrat war entweder nicht grundiert oder mit Grundierung F beschichtet, die unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 aufgebracht wurde, gefolgt von über Nacht an der Luft trocknenlassen. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt.
Sofort nach dem Drucken wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm², in zwei Durchgängen gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 4 zeigen eine Verbesserung der Tintenhaftung am grundierten Substrat, verglichen mit der Tintenhaftung an dem nicht grundierten Substrat.
Sowohl Farbdichte als auch Punktgröße des gedruckten Bildes auf mit Grundierung F beschichteter 3540 C-Folie erhöhte sich, verglichen mit dem gedruckten Bild auf nicht grundierter 3540C, ein Beweis für eine vollständigere dichte Tintenfüllung.
Tabelle 4 – Tinte #9, gedruckt auf mit Grundierung F beschichtetem 3540C Substrat
Vergleichsbeispiele 12–15 und Beispiele 12–15
Vergleichsbeispiele 12–15 und Beispiele 12–15 wurden durch Strahlen von Tinte #7 auf Substrate HI und DG hergestellt. Die Substrate waren nicht grundiert, mit Grundierung H beschichtet oder mit Grundierung I beschichtet. Grundierung H und Grundierung I wurden unabhängig auf die Substrate in zwei Foliendicken unter Verwendung einer KCC K-Beschichtungsmaschine, ausgerüstet mit einer Meyer Rakel US #6 und einer Meyer Rakel US #10 beschichtet, gefolgt durch über Nacht an der Luft trocknenlassen.
Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm², in zwei Durchgängen gehärtet. Die Haftung wurde gemessen und die Ergebnisse werden in Tabelle 5 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 5 zeigen eine deutliche Verbesserung der Tintenhaftung an den grundierten Substraten, verglichen mit der Tintenhaftung an dem nicht grundierten Substrat. Wenn visuell abgeschätzt, zeigte das gedruckte Bild auf dem grundierten Substrat eine ausgezeichneten Auflösung und saubere, scharfe Ränder, während das gedruckte Bild auf dem nicht grundierten Substrat verschwommene Ränder hatte.
Tabelle 5 – Tinte #7, gedruckt auf mit Grundierung H oder Grundierung I beschichteten Substraten
Vergleichsbeispiel 16 und Beispiel 16
Vergleichsbeispiel 16 und Beispiel 16 wurden durch Strahlen von Tinte #8 auf Substrat SP 700 hergestellt.
Das Substrat war entweder nicht grundiert oder mit Grundierung C beschichtet, die unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 aufgebracht und über Nacht trocknen gelassen wurde. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm² in zwei Durchgängen gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 6 zeigen die deutliche Zunahme in Farbdichte und Punktgröße des gedruckten Bildes auf mit Grundierung C beschichtetem SP 700, verglichen mit dem gedruckten Bild auf nicht grundiertem SP 700.
Tabelle 6 – Tinte #8 gedruckt auf mit Grundierung C beschichtetem SP700 Substrat
Vergleichsbeispiel 17 und Beispiel 17
Vergleichsbeispiel 17 und Beispiel 17 wurden durch Strahlen von Tinte #8 auf Substrat 3540C hergestellt.
Das Substrat war entweder nicht grundiert, mit Grundierung C beschichtet oder mit Grundierung F beschichtet.
Grundierung C und Grundierung F wurden unabhängig auf Substrat 3540C unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 beschichtet und über Nacht trocknen gelassen. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm², in zwei Durchgängen gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7 gezeigt.
Die Daten in Tabelle 7 zeigen die deutliche Zunahme der Gesamtdruckqualität, der schwarzen Farbdichte und Punktgröße des gedruckten Bildes auf mit Grundierung beschichteter 3540C-Folie, verglichen mit dem gedruckten Bild auf ungrundierter 3540C. Beachten sie, dass für Tinte #7, Beschichten von 3540 C mit Grundierung F eine optimale Bildqualität ergab, während Beschichten mit Grundierung C eine Überkompensation in Bildqualität und Punktzunahme bewirkte.
Tabelle 7 – Tinte #7, gedruckt auf mit Grundierung C oder Grundierung F beschichteter 3540C Folie
Vergleichsbeispiele 18–19 und Beispiele 18–19
Vergleichsbeispiele 18–19 und Beispiele 18–19 wurden durch Strahlen von Tinte #7 auf Substrate HI und DG hergestellt. Die Substrate waren entweder nicht grundiert oder mit Grundierung G beschichtet. Grundierung G wurde auf die Substrate unter Verwendung einer Meyer Rakel US #3 beschichtet und über Nacht an der Luft trocknen gelassen. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des RPC-Prozessors unter den folgenden Bedingungen gehärtet: Normal/normal-Einstellungen, 140 Fuß/Minute, 140–170 mJ/cm².
Die Daten in Tabelle 7 zeigen, dass die Haftung des gedruckten Bilds an sowohl nicht grundiertem HI (Vergl-Beisp. Nr. 18) als auch nicht grundiertem DG (Vergl-Beisp. Nr. 19) 0% betrug, während die Haftung des gedruckten Bildes an grundiertem HI (Beisp. Nr. 18 G) und grundiertem DG (Beisp. Nr. 19 G) 99% beziehungsweise 98% betrug. Die Daten in Tabelle 7 zeigen auch, dass die schwarze Farbdichte vergrößert wurde und sich die Punktgröße auf innerhalb des optimalen Bereichs verringerte, wenn vor dem Drucken eine Grundierung auf das Substrat aufgebracht wurde.
Tabelle 8 – Tinte #7, gedruckt auf mit Grundierung G beschichteten Substraten
Vergleichsbeispiele 20–23 und Beispiele 20–23
Vergleichsbeispiele 20–23 und Beispiele 20–23 wurden durch Strahlen von Tinte #6 auf verschiedene Substrate hergestellt. Die Substrate waren entweder nicht grundiert oder mit Grundierung J beschichtet, die unter Verwendung einer Meyer Rakel US #6 aufgebracht wurde.
Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Für Beispiele 20J, 21J, 22J und 23J, wurde Tinte #6 auf die ungehärtete, grundierte Oberfläche gedruckt und wurde zeilenintern gehärtet (innerhalb 1 Sekunde von der Lieferung des Tintentropfen auf das grundierte Substrat) unter Verwendung der EFOS-Aushärtungseinheit. Dann wurde das ganze, gedruckte Bild unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 720 mJ/cm², in drei Durchgängen gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 9 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 9 zeigen, dass die Tintenhaftung gleich blieb wie oder, sich auf mit Grundierung J beschichteten Substraten verbesserte, verglichen mit der Tintenhaftung an den nicht grundierten Substraten.
Die Punktgröße war auf den grundierten Substraten verbessert, entweder durch Vergrößern der Punktgröße auf den Substraten mit niedriger Punktgröße oder Verringern der Punktgröße auf Substraten, die zuviel Tintenfluss zeigten. Die mit Grundierung J beschichteten Substrate zeigten eine einheitliche Punktgröße innerhalb des Zielbereichs von 144 Mikrometer bis 102 Mikrometer.
Tabelle 9 – Tinte #6, gedruckt auf mit Grundierung J beschichteten Substraten
Vergleichsbeispiele 24–25 und Beispiele 24–25
Vergleichsbeispiele 24–25 und Beispiele 24–25 wurden durch Strahlen von Tinte #7 auf Substrate HI und DG hergestellt. Die Substrate waren entweder nicht grundiert oder mit Grundierung K beschichtet. Grundierung K wurde auf die Substrate unter Verwendung einer KCC K-Beschichtungsmaschine, ausgerüstet mit einer Meyer Rakel US #6 beschichtet und über Nacht trocknen gelassen. Ein Testmuster wurde unter Verwendung des XAAR XJ128-200 auf einem Koordinatentisch mit 317 × 295 dpi auf jedes Substrat gedruckt. Sofort nach dem Drucken, wurde die gedruckte Tinte unter Verwendung des Fusions Systems UV-Prozessors bei 100% Leistung, ausgerüstet mit einer H-Lampe mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm², in zwei Durchgängen gehärtet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 10 aufgezeigt.
Die Daten in Tabelle 10 zeigen die deutliche Zunahme der Haftung (auf 99%) von gedruckten Bildern auf Substraten HI und DG, beschichtet mit Grundierung K, verglichen mit 0% Haftung von gedruckten Bildern auf den nicht grundierten Substraten. Wenn visuell abgeschätzt, zeigten die gedruckten Bilder auf den grundierten Substraten eine ausgezeichnete Auflösung mit sauberen, scharfen Rändern, während das gedruckte Bild auf dem nicht grundierten Substrat gesprenkelt war und verschwommene Ränder hatte.
Tabelle 10 – Tinte #7, gedruckt auf mit Grundierung K beschichteten Substraten

Claims

Gegenstand, umfassend: a) ein Substrat, das einen grundierten Oberflächenteil aufweist, und b) ein strahlungsgehärtetes Tintenstrahlbild, das auf dem grundierten Oberflächenteil angeordnet ist, wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn er unter feuchten oder trockenen Bedingungen Temperaturen im Bereich von –40°C bis 60°C, ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Flächengebilde oder ein polymeres Substrat ist.
Gegenstand nach Anspruch 2, wobei das Flächengebilde ein polymeres Material umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 3, wobei das polymere Material thermoplastisch oder wärmehärtbar ist.
Gegenstand nach Anspruch 4, wobei das polymere, flächenförmige Material mindestens eines aus einer Acryl-haltigen Folie, einer Poly(vinylchlorid)-haltigen Folie, einer Poly(vinylfluorid)-haltigen Folie, einer Urethan-haltigen Folie, einer Melamin-haltigen Folie, einer Polyvinylbutyral-haltigen Folie, einer Polyolefin-haltigen Folie, einer Polyester-haltigen Folie und einer Polycarbonat-haltigen Folie ist.
Gegenstand nach Anspruch 2, wobei das Flächengebilde eine retroreflektierende Betrachtungsoberfläche umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Tintenstrahlbild eine Tinte umfaßt, die gemäß ASTM D 3359-95A mindestens etwa 80% Haftung an dem grundierten Oberflächenteil aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der grundierte Oberflächenteil eine Grundierung umfaßt, die gemäß ASTM D 3359-95A mindestens etwa 80% Haftung an dem Flächengebilde aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Bild eine schwarze Farbdichte von mindestens etwa 1,5 aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Bild einen Tintenpunktdurchmesser von mindestens [(2)^1/2]/dpi aufweist, wobei dpi bei der Druckauflösung für Punkte pro lineares Inch steht.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens ein filmbildendes Harz umfaßt, das ein Acrylharz, ein Polyvinylharz, einen Polyester, ein Polyacrylat, ein Polyurethan und Gemische davon umfaßt, oder wobei der grundierte Oberflächenteil vernetztes Poly(meth)acrylat umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der grundierte Oberflächenteil mindestens ein Farbmittel umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Tinte vernetztes Poly(meth)acrylat umfaßt.
Signalisierender Gegenstand (Signage), der den Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfaßt.
Gewerbliche Graphikfolie, die den Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfaßt.
Verfahren des Tintenstrahldruckens, umfassend: a) Aufbringen mindestens einer von einer Grundierungszusammensetzung auf Wasserbasis oder einer Grundierungszusammensetzung auf Lösungsmittelbasis auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats, b) Verdunstenlassen des Wassers oder des Lösungsmittels unter Bildung einer grundierten Oberfläche, c) Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche und d) Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstandes, wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn er unter feuchten oder trockenen Bedingungen Temperaturen im Bereich von –40°C bis 60°C ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 25 Gewichtsprozent eines Acrylharzes umfaßt oder wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens 10 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes umfaßt.
Verfahren des Tintenstrahldruckens, umfassend: a) Aufbringen einer strahlungshärtbaren Grundierungszusammensetzung auf mindestens einen Teil eines Flächengebildes oder eines polymeren Substrats unter Bildung einer grundierten Oberfläche, b) Tintenstrahldrucken einer strahlungshärtbaren Tintenzusammensetzung auf die grundierte Oberfläche und c) Härten der Tinte unter Bildung eines bebilderten Gegenstandes, wobei der Gegenstand, weder wenn er in Wasser bei einer Temperatur von 25°C 24 Stunden eingetaucht wird, noch wenn er unter feuchten oder trockenen Bedingungen Temperaturen, die von –40°C bis 60°C reichen, ausgesetzt ist, delaminiert oder schlechter wird, wobei das Verfahren gegebenenfalls vor dem Tintenstrahldrucken ferner das Härten der Grundierungszusammensetzung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, wobei die Tintenzusammensetzung eine flüssige Komponente umfaßt, die in die Grundierungsoberfläche eindiffundiert.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte reaktionsfähig ist oder wobei die Grundierungszusammensetzung mit der Tinte nicht reaktionsfähig ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Grundierungszusammensetzung im Wesentlichen Färbungsmittel-frei ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Grundierungszusammensetzung mindestens einen strahlungshärtbaren Bestandteil umfaßt, wobei der Bestandteil ein Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder ein Gemisch davon ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, wobei die Tintenzusammensetzung mindestens einen strahlungshärtbaren Bestandteil umfaßt, wobei der Bestandteil ein Polymer, Oligomer, Makromonomer, Monomer oder ein Gemisch davon ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, wobei die Tinte bei der Temperatur des Druckkopfes eine Viskosität von etwa 3 Centipoise bis etwa 30 Centipoise aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, wobei die Tinte umfaßt: a) eine Oligo/Harz-Komponente, b) ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, das 0,1 bis 50 Gewichtsprozent einer haftungsfördernden, strahlungshärtbaren Komponente, die ein heterocyclisches Monomer mit einer niedrigen Tg umfaßt, und/oder ein Monomer umfaßt, das anhängige, alkoxylierte Funktionalität umfaßt, mit der Maßgabe, daß weniger als etwa 10 Gewichtsprozent des reaktionsfähigen Verdünnungsmittels ein Monomer umfassen, das alkoxylierte Hauptkettenfunktionalität umfaßt, und c) gegebenenfalls mindestens eines aus einer Komponente mit hoher Tg, einem multifunktionellen Monomer, einer Komponente mit niedriger Oberflächenspannung, einer Glanzkomponente und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Tinte im Wesentlichen Lösungsmittel-frei ist.
Gegenstand nach Anspruch 1, der ferner eine Schutzschicht umfaßt, die auf dem Bild angeordnet ist.