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Die
vorliegende Erfindung betrifft Filme, die als Bildaufnahmemedien
für eine
Vielfalt von Bilderzeugungsmaterialien geeignet sind, z.B. für Tinten
und Toner.
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Werbe-
und Reklame-Anzeigevorrichtungen weisen oft Grafikbilder auf, die
auf strukturellen Flächen erscheinen,
z.B. auf Seitenflächen
und Planen von LKWs, oder die als Banner frei hängen. Um die Anzeigevorrichtung
herzustellen, kann ein Bild auf einem Bildaufnahmemedium mit Klebstoffrückseite
gebildet werden, welches manchmal als Grafikmarkierungsfilm bezeichnet
wird, welches dann auf das gewünschte
Substrat geklebt wird. Alternativ kann das Bild zuerst auf einem
vorläufigen
Träger
oder Bildübertragungsmedium
gebildet werden und auf das Bildaufnahmemedium übertragen werden. Das Bildaufnahmemedium
weist gewöhnlich ein
Basismaterial mit einer darüber
liegenden zusätzlichen
Aufnahmeschicht auf. Bei dem Basismaterial handelt es sich typischerweise
um einen weichgemachten Vinylfilm, allerdings kann auch Papier verwendet
werden.
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Obwohl
die Grafik-Anzeigevorrichtung für
eine Langzeitinstallation von fünf
Jahren oder mehr vorgesehen sein kann, handelt es sich oft um eine
kurzzeitige Außeninstallation
(3 Monate bis 1 Jahr). Im Fall einer kurzzeitigen Anzeigevorrichtung
handelt es sich bei dem Bildaufnahmemedium vorzugsweise um einen
preisgünstigen,
wetterfesten, haltbaren Markierungsfilm mit guter Bedruckbarkeit
und Haftung von Tinten und/oder Tonern, welcher einfach auf eine
Fläche
aufgebracht und davon entfernt werden kann. Die Filme auf Vinylbasis,
die derzeit in Grafikmarkierungsfilmen verwendet werden, sind im
Allgemeinen zu teuer für
eine Kurzzeitanwendung und weisen mit der Migration der Weichmacher,
der Färbung
durch Weichmacher und der Haftungsverankerung weitere Probleme auf.
Medien auf Papierbasis sind nicht haltbar oder wetterfest genug
und reißen
leicht, wenn sie entfernt werden. Filme auf Polyolefinbasis sind
preiswert und enthalten keinen Weichmacher, bieten aber keine gute
Haftung für
Tinte/Toner. Die Anwendung der Aufnahmeschicht über dem Basisfilm macht gewöhnlich einen
weiteren Verfahrensschritt erforderlich und fügt dem Herstellungsverfahren weitere
Kosten hinzu.
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Die
Bilder können
durch eines von verschiedenen bekannten Verfahren erzeugt werden,
z.B. Elektrographie, Siebdruck, Flexodruck, Lithographie, Tintenstrahldruck
und Thermomassentransfer. Die Elektrographie beinhaltet das führen eines
Substrats, normalerweise eines dielektrischen Materials, durch eine
elektrographische Druckvorrichtung, von welchen eine Art ein elektrostatischer
Drucker ist. In dem Drucker wird das Substrat mit statischen elektrischen
Ladungen (wie z.B. von einer Nadel) adressiert, um ein unsichtbares
Bild zu bilden, welches dann mit geeigneten Tonern entwickelt wird.
Diese Technik ist besonders geeignet für die Herstellung von großformatigen
Bildern zur Verwendung auf Postern und Schildern.
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Am
Ende des elektrographischen Verfahrens kann das bedruckte Substrat,
wenn das Tonerbild auf dem dielektrischen Substrat entwickelt worden
ist, zwischen zwei Schichten eines klaren Vinyl-Kunststofffilms eingefasst
werden und direkt in einer Außenanwendung,
z.B. einem Schild, benutzt werden. Weil die typischen dielektrischen
Substrate auf Papierbasis sind, fehlt ihnen jedoch oft die für Schilder
für den
Außenbereich
erforderliche Wetterfestigkeit. Haltbarere Substrate wie Filme aus
Polyvinylchlorid (PVC) und Polyvinylacetat (PVA) sind wegen ihrer
elektrischen und mechanischen Eigenschaften schwierig direkt mit
Bildern zu versehen.
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Um
große
Schilder herzustellen, welche für
den Außengebrauch
geeignet sind, kann das Tonerbild, welches elektrographisch auf
einem dielektrischen Substrat aufgebracht wurde, auf ein wetterfesteres
Bildaufnahmemedium übertragen
werden. Das dielektrische Substrat ist dann als Bildübertragungsmedium
bekannt. Diese Technik wird in US-Patentschrift 5,262,259 erörtert. Die
Bildübertragung
kann auch mit Bildern durchgeführt
werden, die über
eine Vielfalt anderer bekannter Techniken, z.B. Rakelauftrag, Walzenauftrag,
Rotationstiefdruck, Siebdruck und Ähnlichem, erzeugt wurden.
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Die Übertragung
des Bildes von einem Bildübertragungsmedium
auf ein Bildaufnahmemedium macht typischerweise die Anwendung von
Druck und Wärme
erforderlich, zum Beispiel durch Laminierung in einem erwärmten Druckwalzensystem
(Heißwalzenlaminierung).
Diese Art von Bildübertragungssystem
ist in US-Patentschrift 5,114,520 beschrieben.
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Die
Bilder können
unter Anwendungen von Techniken wie Siebdruck und Tintenstrahldruck
auch direkt auf einem witterungsbeständigen, haltbaren Bildaufnahmemedium
erzeugt werden.
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Das
Tintenstrahldruckverfahren ist heute wohlbekannt. In letzter Zeit
sind Breitformatdrucker kommerziell erhältlich geworden, wodurch der
Druck großformatiger
Gegenstände
wie Poster, Schilder und Banner ermöglicht worden ist. Tintenstrahldrucker
sind verglichen mit vielen anderen Festkopie-Ausgabevorrichtungen, z.B.
elektrostatischen Druckern, relativ preiswert. Im Allgemeinen sind
Thermo-Tintenstrahldrucker-Tinten vollständig oder teilweise auf Wasserbasis,
während
Piezo-Tintenstrahltdrucker-Tinten lösungsmittelfrei oder auf Lösungsmittelbasis
sein können.
Tintenstrahlbilder können
auf blankem Papier oder auf einem geeigneten Bildaufnahmemedium
gedruckt werden, welches behandelt oder beschichtet worden ist,
um seine Tintenstrahl-Aufnahmeeigenschaften zu verbessern. Zum Beispiel
ist es bekannt, eine weitere Materialschicht auf ein Bildaufnahmemedium
aufzubringen, um die Aufnahmefä higkeit
für und
die Haftung von Thermo-Tintenstrahldrucker-Tinten zu verbessern.
Die Materialien, die gewöhnlich
in einer solchen Tintenstrahl-Aufnahmeschicht anzufinden sind, haften
nicht im Allgemeinen gut an vielen Basisfilmen von Bildaufnahmemedien,
wie z.B. Vinyl oder Polyester.
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Druckgeschäfte oder
Grafikwerkstätten,
welche mit mehr als einer Art von Druckverfahren arbeiten, müssen für jedes
Verfahren ein anderes Bildaufnahmemedium lagern. Deswegen kann der
Lagerbestand an Aufnahmemedien umfangreich und teuer sein.
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Die
Industrie steht einem Bedarf für
preisgünstige,
haltbare, wetterfeste Bildaufnahmemedien gegenüber, welche mit einer Vielfalt
von Tinten und Tonern verwendet werden können, wie jene in US-Patentschrift 5,721,086
(Emslander u.a.) offenbarten.
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EP-A-0
751 005 stellt eine Thermotransfer-Bildaufnahmefolie bereit, welche
eine Substratfolie und eine Bildaufnahmeschicht aufweist, die auf
einer Seite der Substratfolie bereitgestellt wird, wobei die Bildaufnahmeschicht
ein Copolymer mit zumindest Vinylchlorid und Vinylacetat als Haupt-Comonomeren
aufweist, welches einen mittleren Polymerisationsgrad von 800 bis
2000 aufweist.
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EP-A-0
767 070 betrifft eine Thermotransfer-Bildaufnahmefolie, welche eine
Substratfolie und eine Aufnahmeschicht aufweist, die auf mindestens
einer Seite der Substratfolie bereitgestellt wird, wobei die Aufnahmeschicht
aus einem die Aufnahmeschicht aufbauenden Harz gebildet ist, welches
ein Ethylen-Terpolymer enthält,
ausgewählt
aus einem Terpolymer aus Ethylen, Vinylacetat und einem polare Gruppen
enthaltenden Monomer und einem Terpolymer aus Ethylen, Acrylester
und einem polare Gruppen enthaltenden Monomer.
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In
WO-A-98/49604 ist ein polymeres Bilderzeugungsmedium beschrieben,
welches eine Aufnahmeschicht und eine Polyvinylchlorid-Trägerschicht
aufweist.
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WO-A-98/49605
betrifft ein polymeres Bilderzeugungsmedium, welches eine Aufnahmeschicht
und eine Polycarbonat-Trägerschicht
aufweist.
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Es
besteht ein Bedarf für
preisgünstige,
haltbare, wetterfeste Bildaufnahmemedien, welche mit einer Vielfalt
von Tinten und Tonern verwendet werden können und solche Toner und Tinten
ohne Vorbehandlung des Aufnahmemediums annehmen.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die Probleme der Technik mit einem Film zur Verwendung als Bildaufnahmemedium
in einer Vielfalt von Druck- und Bildübertragungsverfahren und mit
einer Vielfalt von Bilderzeugungsmaterialien wie Tinten und Tonern.
Das Bildaufnahmemedium nimmt Bilder an, ohne dass eine Koronabehandlung,
Oberflächenmodifikation
oder andere Vorbehandlung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung profitiert
von der Verwendung von Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymerharzen,
um für
eine ausgezeichnete Aufnahmefähigkeit
für Siebdrucktinte
zu sorgen, ohne dass eine Koronabehandlung erforderlich ist. Diese
Harze sind so wirksam in der Förderung
der Haftung von Siebdrucktinte, dass solche Harze durch Vermischen
mit anderen Harzen verdünnt
werden können
und dieselben Ergebnisse für
die Haftung der Tinte erzielen, wobei die anderen Harze andere wünschenswerte
physikalische oder chemische Eigenschaften beitragen.
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Vorzugsweise
werden die Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymere mit anderen
Harzen vermischt, z.B. mit Ethylen-Vinylacetat-Harzen, Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymerharzen,
Polyethylenharzen, Polypropylenharzen, Ionomeren, Ethylen-Methylacrylat-Harzen
oder säuremodifizierten
oder Säure/Acrylat-modifizierten
Ethylen- Vinylacetat-Harzen,
um die Viskosität
des resultierenden Mischharzes zu erhöhen. Durch eine erhöhte Viskosität werden
die Arbeitsschritte der Herstellung verbessert, insbesondere bei der
Extrusions-Herstellung, um die Aufnahmemedien der vorliegenden der
vorliegenden Erfindung herzustellen. Weitere Wahlmöglichkeiten
für Mischharze
sind z.B. jene, die preisgünstiger
sind als Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymerharze und die
Tintenhaftungseigenschaften der Bilderzeugungsschicht nicht verringern.
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In
einer Erscheinungsform ist das Bildaufnahmemedium nur aus nicht
halogenierten Polymeren hergestellt und weist eine Bildaufnahmeschicht
mit zwei gegenüberliegenden
Hauptflächen
auf. Die Bildaufnahmeschicht weist ein Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer
auf. Vorzugsweise, aber optional, weist die Bildaufnahmeschicht
eine wirksame Menge Radikalfänger
auf, wie z.B. eine Lichtstabilisatorverbindung aus einem gehinderten
Amin („HALS"-Verbindung). Die
Bildaufnahmeschicht verleiht dem Bildaufnahmemedium die Eigenschaften
der Bildaufnahmefähigkeit. „Bildaufnahmefähigkeit" bedeutet, dass ein
Bild, welches auf dem Bildaufnahmemedium gebildet wird oder auf
dieses aufgebracht wird, vollständig
oder nahezu vollständig haftet,
nachdem es einem Klebeband-Einfangtest unterzogen wurde, in welchem
3M SCOTCHTM Tape Nr. 610 (kommerziell erhältlich von
der 3M Company, St.Paul, MN, USA) fest auf das Bild aufgebracht
und dann mit einer schnellen Zugbewegung entfernt wird. Wahlweise
weist eine erste Hauptfläche
der Bildaufnahmeschicht eine Grundierungsschicht auf. In diesem
Fall ist die zweite Hauptfläche
der Bildaufnahmeschicht eine äußere Fläche zur
Aufnahme von Bildern.
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Das
Bildaufnahmemedium ist nur aus nicht halogenierten Polymeren hergestellt,
was bedeutet, dass bestimmte Einschränkungen durch Vorschriften
bei der Entsorgung von Abfallmaterialien (welche zum Beispiel Polyvinyl chlorid
(PVC) betreffen) vermieden werden. Das Bildaufnahmemedium weist
eine Bildaufnahmefähigkeit
bei einer breiten Vielfalt von Druckmaterialien auf, z.B. Siebdrucktinten,
Elektrographieflüssigkeiten
und trockenen Tonern, Thermomassentransfer-Materialien und Tintenstrahldrucker-Tinten
(wenn die optionale Tintenstrahlschicht vorliegt).
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Das
Bildaufnahmemedium muss in keiner seiner Schichten Weichmacher enthalten,
wodurch Probleme vermieden werden, die mit der Migration von Weichmachern
und der Färbung
durch Weichmacher zusammenhängen.
Das Bildaufnahmemedium ist besonders geeignet als Grafik-Markierungsfilm
oder Bannerfilm für relativ
kurzzeitige Reklame- und Werbungs-Anzeigevorrichtungen, sowohl für den Innen-
als auch für
den Außenbereich.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Polymers,
welches eine Kohlenmonoxid-Einheit des Terpolymers enthält, durch
welche die Zusammensetzung des Bildaufnahmemediums zusätzliche
Polarität
erhält,
wodurch vermutlich die verbesserte Tintenhaftung bereitgestellt
wird.
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Ein
anders Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch die
Verwendung des Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymers Oberflächenbehandlungen
wie Koronabehandlungen vermieden werden, welche innerhalb der vorgesehenen
Gebrauchsdauer einer Bildgrafik ihre Wirksamkeit verlieren können.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer-Harz
zu einem angemessenen Preis kommerziell erhältlich ist.
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Die
Ausführungsformen
der Erfindung werden in Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen die Bezugs-Bildaufnahmemedien 10, 20 und 30 mit 12:
Bildaufnahmeschicht; 13: äußere Fläche; 14: Sub strat; 16:
Grundierungsschicht; 17: Klebstoffschicht; 32:
oberste Schicht; 34: Bodenbeschichtung und 36:
Tintenstrahlschicht dargestellt sind.
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Bildaufnahmeschicht
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Die
Bildaufnahmeschicht umfasst ein Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid(„EVACO")-Terpolymer allein
oder mit einem anderen Polymer vermischt. Das Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer
ist von Anbietern wie DuPont in Wilmington, Delaware, USA, unter
der Marke ElvaloyTM-Harz kommerziell erhältlich.
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Wie
von DuPont auf deren Website, „www.dupont.com", für ElvaloyTM-Harz angegeben, verleihen ElvaloyTM-Harz-Modifikatoren Materialien wie Straßenbelägen, Dach-
und Geomembranen, Kunststoffharzen, Auskleidungen von unterirdischen
Rohren und Draht- und Kabelummantelungen eine langanhaltende Festigkeit
und Flexibilität.
Als Schlüsselbestandteil
in solchen Anwendungen ersetzt ElvaloyTM-Harz
oft flüssige Weichmacher
oder andere leistungsschwächere
Weichmacher, welche oxidieren oder aus dem Material heraus migrieren
können,
was zu einer vorzeitigen Versprödung
führt.
ElvaloyTM-Harz ist ein thermoplastischer Festphasenmodifikator,
welcher sich selbst in die molekulare Struktur von Grundmaterialien
wie Asphalt, Polyvinylchlorid-Kunststoffen und -Legierungen und
Acryl-Butadien-Styrol(ABS)-Kunststoffen und -Legierungen einschließt. Verbunden
mit diesen Materialien verbessert ElvaloyTM die
Verarbeitung und verleiht eine anhaltende Flexibilität. Auf der
DuPont-Website ist auch eine Vielfalt von Klassen und Extrusionstechniken
angegeben, für
welche ElvaloyTM-Harze geeignet sind. Derzeit
wird das ElvaloyTM-Harz der Klasse 741 bevorzugt.
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Die
Menge der drei Monomere in dem Terpolymer kann für das Ethylenmonomer im Bereich
von 50 Gewichts-% bis 80 Gewichts-%, vorzugsweise im Bereich von
65 Gewichts-% bis 75 Gewichts-%; für das Vinylacetatmonomer im
Bereich von 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%, vorzugsweise im Bereich
von 20 Gewichts-% bis 24 Gewichts-%, und für das Kohlenmonoxidmonomer
im Bereich von 4 Gewichts-% bis 15 Gewichts-%, vorzugsweise im Bereich
von 8 Gewichts-% bis 10 Gewichts-%, liegen.
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Bei
dem anderen Polymer, welches mit dem EVACO-Polymer, typisiert durch
das ElvaloyTM-Harz, vermischt werden kann,
kann es sich um irgendein Polymer handeln, welches bei der Verwendung
mit dem EVACO wirksam ist, z.B., ohne beschränkend zu wirken, Ethylen-Vinylacetat-Harze, Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymerharze,
Polyethylenharze, Polypropylenharze, Ionomere, Ethylen-Methylacrylat-Harze,
säuremodifizierte
oder Säure/Acrylat-modifizierte
Ethylen-Vinylacetat-Harze. Von den Acrylat-Harzen wird weitergehend offenbart,
dass sie mindestens zwei monoethylenisch ungesättigte Monomereinheiten aufweisen,
wobei eine Monomereinheit ein substituiertes Alken umfasst, wobei
jede Verzweigung von 0 bis 8 Kohlenstoffatome umfasst und wobei
eine andere Monomereinheit einen (Meth)acrylsäureester eines nichttertiären Alkylalkohols umfasst,
in welchem die Alkylgruppe von 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält und Heteroatome
in der Alkylkette enthalten kann, und in welchem der Alkohol linearer,
verzweigter oder zyklischer Natur sein kann.
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Nicht
beschränkende
Beispiele für
die ersten Monomereinheiten sind Ethylen, Propylen, Buten, Isobutylen,
Hexen, Octen und Ähnliches.
Nicht beschränkende
Beispiele für
die zweiten Monomereinheiten sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Ethoxyethylacrylat, Hexylacrylat und Ähnliches.
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Unter
diesen Polymeren werden Ethylenmethylacrylate (EMAc) und Ethylenethylacrylate
(EEAc) bevorzugt, weil sie kommerziell erhältlich sind. Bei dem Polymer
kann es sich um ein statistisches oder um ein Block-Copolymer handeln.
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Vorzugsweise
liegt die Anzahl der Kohlenstoffatome im Bereich von 2 bis 4 für die erste
Monomereinheit und von 4 bis 8 für
die zweite Monomereinheit, obwohl die Anzahl der Kohlenstoffatome
dieselbe oder unterschiedlich sein kann und ein Gemisch aus Monomeren
verschieden langer Kohlenstoffketten verwendet werden kann.
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Die
Menge der Polymere der vorliegenden Erfindung in der Bildaufnahmeschicht
ist vorzugsweise innerhalb der Grenzen der Funktionserfordernisse
des Bildaufnahmemediums maximiert. Es können Routinearbeiten erforderlich
sein, um diese Menge zu optimieren. Die optimale Menge hängt von
der gewünschten
Anwendung und den angestrebten Kosten für das Bildaufnahmemedium ab.
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Das
Gewichtsverhältnis
des Gemisches EVACO:Anderes Polymer kann von 100:0 bis 5:95 betragen, vorzugsweise
von 85:15 bis 15:85, am besten 80:20 bis 20:80, wobei das gewünschte Verhältnis stark
von den chemischen Eigenschaften des anderen Harzes abhängt, welches
mit dem EVACO-Harz vermischt wird, und vom Fachmann ohne unangebrachte
Experimente ermittelt werden kann. Die Funktion der Polymere der
vorliegenden Erfindung kann durch andere Additive in der Bildaufnahmeschicht
beeinflusst werden.
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Die
Polymere der vorliegenden Erfindung in der Bildaufnahmeschicht bieten
eine Bildaufnahmefähigkeit
für eine
breite Vielfalt von Bilderzeugungsmaterialien, die in der Elektrographie,
dem Siebdruck, dem Thermomassentransfer oder anderen Druckverfahren
verwendet werden. Die Polymere der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise
zu einer im Wesentlichen zweidimensionalen Folie extrudiert oder
coextrudiert werden und können
ohne Ablösen
mit einer benachbarten Substratschicht verbun den werden, wenn die
Schichten coextrudiert oder laminiert werden. Alternativ können die
Polymere die Form einer Dispersion aufweisen, welche durch ein Verfahren
wie Walzenauftrag auf eine Substratschicht aufgebracht werden kann.
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Die
Bildaufnahmeschicht kann auch andere Komponenten enthalten, wie
z.B. Pigmente, Füllstoffe,
Ultraviolett(UV)-Stabilisatoren, Antiblockiermittel, Antistatikmittel
und Trägerharze
für Additive
wie Pigmente, welche alle dem Fachmann bekannt sind. Diese Additive
werden vorzugsweise so gewählt,
dass sie nicht die Bildaufnahmefähigkeit
stören.
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Ein
bevorzugtes Additiv für
die Bildaufnahmeschicht ist ein Radikalfänger, welcher in einer Menge
von 0,05 bis 1,5 %, vorzugsweise von 0,2 bis 0,8 Gewichtsprozent
der Gesamtzusammensetzung der Bildaufnahmeschicht, vorliegt. Nicht
beschränkende
Beispiele für
den Radikalfänger
sind Lichtstabilisator-Verbindungen aus gehinderten Aminen (HALS),
Hydroxylamine, sterisch gehinderte Phenole und Ähnliches. Vorzugsweise handelt
es sich bei dem Radikalfänger
um einen regenerierenden, wie es z.B. bei den HALS-Verbindungen
der Fall ist.
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Besonders
deutlich und unerwartet ist die verbesserte Haftung von UV-härtenden
Tintensystemen, nachdem der Film mehrfach belichtet wurde, um die
UV-Tintenhärtungsbestrahlung
zu intensivieren, wie es gewöhnlich
beim UV-Siebdruck der Fall ist. Bei vielen derzeitigen Grafikfilmen
tritt ein Problem auf, wenn mehrere Farben mit UV-härtenden
Tinten auf einen Grafikmarkierungsfilm gedruckt werden. Wenn jede
Farbe gedruckt wird, wird die Grafik unter einer Bank von UV-Lampen
hoher Intensität
hindurchgeführt,
um die zuletzt aufgebrachte Tinte zu härten. Nach verschiedenen Durchführungen
wird es für
die UV-Tinte schwierig, in den unbebilderten Bereichen an den Film
zu binden, was zu einer schlechten Tintenhaftung führt. Es
gibt verschiedene Wege, um die Tintenhaftung zu verbessern, nachdem
dies geschieht, aber alle machen zusätzliche Verarbeitungsschritte
und damit verbundene erhöhte
Kosten erforderlich, welche alle nicht wünschenswert sind. Ein Film,
welcher nach mehreren Durchgängen
durch eine UV-Tintenhärtungskammer
die Tintenhaftung bewahrt, ist wünschenswert,
weil er zu weniger Verarbeitungsschritten und geringeren Kosten
führen
würde.
Außerdem
hätten
aufgrund der geringeren Kosten für
den Druck vieler Farben ohne die zusätzlichen Verarbeitungsschritte,
die erforderlich sind, wenn der Film für eine UV-Belichtung in mehreren
Durchgängen
anfällig
ist, einige Grafikhersteller die Möglichkeit, die Zahl der in
ihren Grafiken verwendeten Farben zu erhöhen.
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Wenn
die Bildaufnahmeschicht mit einer Substratschicht verwendet wird,
ist die Bildaufnahmeschicht verglichen mit der Substratschicht relativ
dünn und
weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 2,5 bis 127 Mikronen
(0,1 bis 5 mil) auf. Wenn die Bildaufnahmeschicht gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht mit einer Substratschicht verbunden ist, dann kann
es sein, dass die Bildaufnahmeschicht dicker sein muss als der oben angegebene
Bereich, um für
die beabsichtigte Anwendung eine ausreichende Haltbarkeit und Formstabilität zu bieten.
Eine dickere Bildaufnahmeschicht kann die Gesamtkosten des Bildaufnahmemediums
erhöhen.
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Optionale
Grundierungsschicht
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Die
Grundierungsschicht befindet sich auf der der äußeren Fläche gegenüberliegenden Fläche der Bildaufnahmeschicht.
Die Grundierungsschicht dient dazu, die Bindungsfestigkeit zwischen
der Substratschicht und einer Klebstoffschicht zu erhöhen, wenn
die Bindungsfestigkeit ohne die Grundierungsschicht nicht hoch genug
ist. Durch die Gegenwart einer Klebstoffschicht eignet sich das
Bildaufnahmemedium als Grafikmarkierungsfilm. Obwohl es vorzuziehen
ist, einen Haftkleb stoff zu verwenden, kann irgendein Klebstoff
verwendet werden, der für
die Substratschicht und für
die gewählte
Anwendung besonders geeignet ist. Solche Klebstoffe sind die auf
dem Fachgebiet bekannten, es kann sich z.B. um aggressiv klebrige
Klebstoffe, Haftklebstoffe, neu positionierbare oder positionierbare
Klebstoffe, Schmelzklebstoffe und Ähnliches handeln.
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Die
Klebstoffschicht ist vorzugsweise mit einer Decklage bedeckt, welche
Schutz für
den Klebstoff bietet, bis das Bildaufnahmemedium dafür bereit
ist, auf eine Fläche
aufgebracht zu werden.
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Die
Grundierungsschicht kann in einigen Anwendungen auch selbst als
eine Klebstoffschicht dienen. Die Grundierungsschicht umfasst vorzugsweise
ein Ethylen-Vinylacetat-Harz,
welches von 5 Gewichts-% bis 28 Gewichts-% Vinylacetat enthält, und
einen Füllstoff
wie Talk, um für
ein Maß an
Oberflächenrauheit
der Grundierungsschicht zu sorgen. Der Füllstoff hilft, ein Blockieren
zu verhindern, und fördert
die Haftung des Klebstoffs. Der Füllstoff liegt im Allgemeinen
in einer Menge im Bereich von 2 Gewichts-% bis 12 Gewichts-%, vorzugsweise
4 Gewichts-% bis 10 Gewichts-%, insbesondere etwa 8 Gewichts-%,
vor. Die Schicht kann auch andere Komponenten enthalten, wie z.B.
Pigmente, Füllstoffe,
UV-Stabilisatoren, Antiblockiermittel, Antistatikmittel und Ähnliches.
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Optionale
Tintenstrahlschicht
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Die
Tintenstrahlschicht wird vorzugsweise verwendet, wenn das Bildaufnahmemedium
Bilder von einem Thermo-Tintenstrahldrucker
aufnimmt, welcher Tintenstrahldrucker-Tinten auf Wasserbasis verwendet (welche
entweder auf Farbstoffen oder Pigmenten basieren), um für die Eigenschaften
der Farbstoff-Ausblutungsfestigkeit, des geringen Ausbleichens,
des einheitlichen Ausbleichens und der schnellen Trocknung zu sorgen.
In einer Ausführungsform
umfasst die Tintenstrahlschicht mindestens zwei Schichten. Die oberste Schicht
oder obere Beschichtung wirkt als schützende Durchdringungsschicht,
um die Tinte auf Wasserbasis schnell aufzunehmen, während die
untere Beschichtung als Tintenstrahlaufnahme wirkt. Die untere Beschichtung
enthält
dispergierte Teilchen einer derartigen Größe, dass die Fläche der
oberen Beschichtung Vorsprünge
aufweist oder aufgeraut ist. Bei den dispergierten Teilchen handelt
es sich vorzugsweise um Maisstärke oder
eine modifizierte Maisstärke.
Die Zubereitung solcher Tintenstrahlschichten ist in US-Patentschrift 5,747,148
(Warner u.a.) beschrieben. Alternativ kann die Tintenstrahlschicht
eine Einzelschicht umfassen (nicht dargestellt), wie in den US-Patentschriften
5,389,723 und 5,472,789 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung kann zusätzlich
zu der Bildaufnahmeschicht, der optionalen Grundierungsschicht,
der optionalen Klebstoffschicht und der optionalen Tintenstrahlschicht
noch andere Schichten aufweisen. Zusätzliche Schichten können dazu
dienen, Farbe hinzuzufügen,
die Formstabilität
zu verbessern, die Haftung zwischen ungleichartigen Polymeren in
den oben beschriebenen Schichten zu fördern und Ähnliches. Nachdem das Bildaufnahmemedium
mit einem Bild bedruckt worden ist, kann eine optionale schützende überlaminierte
Schicht auf die bedruckte Fläche
geklebt werden. Die überlaminierte
Schicht verbessert die Wetterfestigkeit des Films, indem sie hilft,
den Film vor der Luftfeuchtigkeit der Umgebung, direktem Sonnenlicht
und anderen Witterungseffekten zu schützen, ebenso wie das Bild vor
Einschnitten, Kratzern und Spritzern zu schützen. Außerdem kann die überlaminierte
Schicht dem Bild einen gewünschten
Abschluss verleihen, z.B. Hochglanz oder Matt. Geeignete überlaminierte
Schichten sind z.B. alle geeigneten transparenten Kunststofffolien-Materialien,
welche auf einer Fläche
einen Klebstoff aufweisen. Die Verwendung solcher überlaminierten Schichten
ist zum Beispiel in US-Patentschrift 4,966,804 beschrieben.
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Herstellung
des Bildaufnahmemediums
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Das
Bildaufnahmemedium der vorliegenden Erfindung kann über eine
Anzahl von Verfahren hergestellt werden. Die Klebstoffschicht kann
mit den anderen Schichten coextrudiert werden, von einer Decklage auf
das Bildaufnahmemedium übertragen
werden oder in einem zusätzlichen
Verfahrensschritt direkt auf das Bildaufnahmemedium aufgebracht
werden. Für
eine optimale Coextrusion sind die Polymermaterialien für jede Schicht
so gewählt,
dass sie ähnliche
Eigenschaften aufweisen, z.B. eine ähnliche Schmelzviskosität. Coextrusionstechniken
findet man in vielen Literaturstellen der Polymerverarbeitung, z.B.
Progelhof, R.C., und Throne, J.L., „Polymer Engineering Principles", Hanser/Gardner
Publications, Inc., Cincinnati, OH, 1993. Alternativ können eine
oder mehrere Schichten als separate Folien extrudiert werden und
zusammen laminiert werden, um das Bildaufnahmemedium zu bilden.
Eine oder mehrere Schichten können
auch gebildet werden, indem man eine wässrige Dispersion oder eine
Dispersion auf Lösungsmittelbasis
auf eine oder mehrere zuvor extrudierte Schichten aufbringt. Dieses
Verfahren ist wegen der zusätzlichen
Verfahrensschritte und des damit verbundenen zusätzlichen Abfalls weniger wünschenswert.
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Das
fertige Bildaufnahmemedium erfordert keine Oberflächenbehandlungsverfahren,
wie z.B. eine Koronabehandlung, um die Bildaufnahmefähigkeit
des Bildaufnahmemediums für
bestimmte Anwendungen zu verbessern, wie sie im Stand der Technik
beschrieben sind.
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Verwendung
des Bildaufnahmemediums
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Bei
den Bilderzeugungsmaterialien, welche gemäß der vorliegenden Erfindung
benutzt werden können,
handelt es sich um Teilchen und semikristalline oder amorphe Materialien,
welche ein filmbildendes oder harzartiges Bindemittel umfassen,
bei welchem es sich im Allgemeinen um einen thermoplastischen Kunststoff handelt.
Die Bilderzeugungsmaterialien enthalten auch Pigmente oder Farbstoffe,
um das aufgebrachte Bild mit Kontrast oder Farbe zu versehen. Tinten
und Toner sind Beispiele für
wohlbekannte Bilderzeugungsmaterialien. Die Bilderzeugungsmaterialien
können über eine
Vielfalt bekannter Techniken aufgebracht werden, z.B. Elektrographie,
Siebdruck, Rakel- oder Walzenauftrag, Rotationstiefdruck und Ähnliches.
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Ein
Beispiel für
ein Bilderzeugungsverfahren, bei welchem das Bildaufnahmemedium
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst zunächst das
Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Bildübertragungsmedium in einem
elektrostatischen Drucker unter Anwendung von Techniken und Materialien
wie jenen in US-Patentschrift 5,262,259 beschriebenen und dann das Übertragen
des Bildes auf die Bildaufnahmefläche des Bildaufnahmemediums.
Die Bildübertragung
kann auf viele auf dem Fachgebiet bekannte Weisen durchgeführt werden,
z.B. durch Führen
der Folien zusammen durch erwärmte
Andrückwalzen
in einem Verfahren, welches als Warmwalzen-Laminierung bekannt ist,
oder durch Anordnen der Folien zusammen auf einer erwärmten Trägerplatte
in einer Vakuum-Streckmaschine.
Die Warmwalzen-Laminierung ist in US-Patentschrift 5,144,520 beschrieben.
Das mit dem Bild versehene Medium wird dann vorzugsweise mit einer überlaminierten
Schicht bedeckt. Wenn der mehrschichtige Film eine Klebstoffschicht
und eine Decklage aufweist, kann die Decklage entfernt werden und
das mit dem Bild versehene Medium unter Anwendung von Techniken,
die auf dem Fachgebiet wohlbekannt sind, an einer Wand, einer Fahrzeugseite,
einem Banner oder einer anderen Fläche befestigt werden.
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In
einem anderen Beispiel eines Bilderzeugungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium
direkt durch Siebdruck bedruckt und nimmt dadurch das gewünschte Bild
ohne den zusätzlichen
Bildübertragungsschritt
auf. Die Techniken und Materialien zur Ausübung des Siebdrucks sind in
US-Patentschrift
4,737,224 beschrieben. Der mit dem Bild versehene Film wird dann
wie oben beschrieben verwendet. Die Bildaufnahmeschicht der vorliegenden
Erfindung ist insbesondere für
den Siebdruck geeignet, weil die Bildaufnahmeschicht äußerst widerstandsfähig gegen
die Wirkungen des UV-Lichts ist, welches verwendet wird, um die
beim Siebdruck verwendeten lösungsmittelfreien
Tinten zu härten.
Ein Beispiel für
solche Tinten ist in US-Patentschrift 5,462,768 offenbart.
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In
einem anderen Beispiel eines Bilderzeugungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium
in einen Tintenstrahldrucker gegeben, direkt mit dem gewünschten
Bild bedruckt und dann wie oben beschrieben überlaminiert und aufgebracht.
Der Tintenstrahldrucker kann entweder unter Verwendung von Thermo-Tintenstrahldrucker-Tinten
(was gegebenenfalls eine Tintenstrahlaufnahmevorrichtung erforderlich
macht) oder unter Verwendung von Piezo-Tintenstrahldrucker-Tinten
drucken. Thermo-Tintenstrahldrucker sind z.B. jene, welche von Idanit
Technologies, Ltd., in Rishon Le Zion 75150, Israel, hergestellt
werden.
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In
einem anderen Beispiel eines Bilderzeugungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium
unter unter Verwendung eines Geräts
wie dem Thermotransferdrucker GERBER EDGE (Gerber Scientific Products,
Inc., Manchester, CT, USA) über
ein Thermomassentransfer-Verfahren direkt mit einem Bild bedruckt.
Der Bildfilm wird dann wie oben beschrieben verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung vermeidet ein Problem mit der Langlebigkeit
eines koronabehandelten Bildaufnahmemediums. Obwohl Laboruntersuchungen
gezeigt haben, dass einige dieser Materialien eine gute Tintenhaftung
nach einer Lebensdauer von mehr als zwei Jahren bieten, verbleibt
immer noch der Wunsch, eine Bildaufnahmeschicht zu haben, welche
keine Koronabehandlung benötigt.
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Weitere
mögliche
Probleme mit der Koronabehandlung sind z.B. das Nachlassen aufgrund
von unrichtigen Lagerungsbedingungen, die Möglichkeit einer unrichtigen
Behandlung aufgrund von Fehlfunktionen der Koronabehandlungsvorrichtung,
das Fehlen einer Koronabehandlung, weil vergessen wurde, die Behandlungsvorrichtung
einzuschalten, und die Tatsache, dass eine Koronabehandlung das „Blockieren" einiger Materialien
in Rollenform verstärken
kann, bevor sie mit Klebstoff beschichtet werden. Wie dem Fachmann
bekannt ist, bedeutet „Blockieren" das Zusammenkleben
von Filmschichten, welche zu einer Rolle aufgerollt worden sind.
Die resultierende „blockierte" Rolle kann nicht
abgewickelt werden, und das Material ist für den beabsichtigten Zweck
nicht verwendbar.
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Die
Entwicklung einer Bildaufnahmeschicht, welche keine Koronabehandlung
erforderlich macht, würde
ein breiteres Verfahrensfenster in der Filmherstellung ermöglichen
und sicherstellen, dass das Material sogar bei einer unrichtigen
Lagerung der Filme vor dem Bedrucken für Tinten aufnahmefähig bleibt.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht,
aber die in diesen Beispielen angegebenen speziellen Materialien
und deren Mengen, ebenso wie andere Bedingungen und Einzelheiten, sollten
nicht fälschlicherweise
so ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Erfindung beschränken.
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Tabelle
1 zeigt die Zubereitung der Bezugsbeispiele 1, 3, 9 bis 12, 14 und
16 und der Vergleichsbeispiele 2C, 4C bis 8C, 13C und 15C. Diese
Zubereitungen wurden verwendet, um unter Anwendung der folgenden
Extrusionstechniken Bildaufnahmemedien herzustellen, welche eine
Bildaufnahmeschicht auf einer Substratschicht aufweisen:
Jede
der Zubereitungen wurde auf einem 1,9cm-Brabender-Laborextruder extrudiert,
auf einen 15,24 cm breite Polyester-Träger gegossen und verfestigt,
indem sie durch einen gekühlten
Dreiwalzenstapel geführt
wurde.
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Tabelle
1 zeigt auch qualitative Testergebnisse für die Tintenhaftung kommerziell
erhältlicher
Siebdrucktinten der Minnesota Mining and Manufcturing Company (3M)
in St.Paul, Minnesota, USA, nach dem Drucken einer Bildgrafik unter
Verwendung dieser Tinten auf eine 15 cm × 30 cm große Probe der Beispiels- oder Vergleichsbeispiels-Zubereitung.
Beim Drucken wurde die folgende Technik angewandt:
Ein qualitativer
Tintenhaftungstest, wie in US-Patentschrift 5,721,086 (Emslander
u.a.) offenbart, wurde durchgeführt,
um jedes Beispiel zu untersuchen. Im Allgemeinen bedeutet das Testergebnis „Schlecht", dass die Tintenhaftung
fehlte, während
das qualitative Testergebnis „Gut" bedeutet, dass Tinte
auf dem Bilderzeugungsmedium haften blieb und den Test bestand.
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Legende:
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- Elvaloy 741 – Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer – 24 % Vinylacetat
(VA), 10 % CO von DuPont
- Elvaloy 742 – Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer – 28,5 %
Vinylacetat (VA), 9 % CO von DuPont
- Elvaloy 4924 – Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymer – 20,5 %
Vinylacetat (VA), 8 % CO von DuPont
- Elvaloy HP662 – Ethylen-Kohlenmonoxid-n-Butylacrylat-Terpolymer – 30 % n-Butylacrylat,
10 % CO (anderes MWn als HP441) von DuPont
- Elvaloy HP441 – Ethylen-Kohlenmonoxid-n-Butylacrylat-Terpolymer – 30 % n-Butylacrylat,
10 % CO (anderes MWn als HP662) von DuPont
- Elvaloy AS – Ethylen/geschütztes Acrylat/Epoxid – vom Vertreiber
keine Formulierung erhältlich,
Harz vertrieben von DuPont
- Bynel 3101 – Säure/Acrylat-modifiziertes
Ethylen-Vinylacetat-Harz von DuPont
- Elvax 265 – Ethylen-Vinylacetat-Harz
von DuPont, welches 28 % Vinylacetat enthält
- Surlyn 1705-1 – Ionomerharz
von DuPont
- Ampacet 11976 – TiO2-Konzentrat, welches 50 % TiO2 und
50 % Polyethylen niedriger Dichte enthält (von der Ampacet Corp.,
Tarrytown, NJ)
- Polyfil MT 5000 – Talk-Konzentrat,
welches 50 % Talk und 50 % Polyethylen niedriger Dichte enthält (Polyfil Corp.,
Dover, NJ)
- Ampacet 10407 – UV-Konzentrat,
welches 10 % Lichtstabilisator aus gehindertem Amin und 90 % Polyethylen niedriger
Dichte enthält
(Ampacet Corp.)
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Die
Bezugsbeispiele 1 und 3 und die Vergleichsbeispiele 2C und 4C bis
6C zeigen, dass von den Harzen der Marke ElvaloyTM nur
die Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymere für eine gute Tintenhaftung sorgen,
obwohl dies nicht alle Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Harze tun,
wie Beispiel 2C zeigt, bei welchem das Terpolymer unerwünschte Additive
enthielt, welche zur Oberfläche
der Bilderzeugungsschicht ausblühten
und die Tintenhaftung beeinflussten.
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Das
Bezugsbeispiel 9 zeigt im Vergleich zu den Ver gleichsbeispielen
7C und 8C, dass das koronabehandelte Bynel-3101-Harz (Beispiel 7C)
zu einem guten Tintenaufnahmemedium führt, das nicht koronabehandelte
Material (Beispiel 8C) ein schlechtes Tintenaufnahmemedium ist,
während
das Gemisch aus 20 % ElvaloyTM 741 (verwendet
in Beispiel 1) und 80 % Bynel 3101 (Beispiel 9) zu einer Zubereitung
mit guter Tintenaufnahmefähigkeit
führt.
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Die
Bezugsbeispiele 10 bis 12 stellen eine typische Aufnahmeschicht-Zubereitung
dar, welche Pigmente, UV- und
Antiblockiermittel enthält.
Diese Zubereitung weist eine gute Tintenaufnahmefähigkeit
auf, wenn sie frisch hergestellt ist (Beispiel 10), nach der Alterung
bei erhöhter
Temperatur (Beispiel 11) und nach der Belichtung unter intensiven
UV-Tintenhärtungsbedingungen
(Beispiel 12).
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Das
Vergleichsbeispiel 13C stellt ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
(Elvax 265) dar, welches einen vergleichbaren Vinylacetat-Gehalt
aufweist wie das in Beispiel 1 verwendete ElvaloyTM 741,
aber das Elvax 265 ist kein wirksames Tintenaufnahmemedium. Dies
veranschaulicht die Tatsache, dass die Kohlenmonoxid-Funktionalität bei der
Haftung der Tinten eine entscheidende Rolle spielt. Diese Beobachtung
wurde durch die Leistungseigenschaften des Bezugsbeispiels 14 verstärkt, welches
dasselbe ist wie Bezugsbeispiel 13, jedoch 20 % des ElvaloyTM-741-Terpolymers
enthält,
was das Gemisch zu einem wirksamen Tintenaufnahmemedium machte.
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Das
Bezugsbeispiel 16 und der Vergleich 15C sind Extrembeispiele, welche
die Wirksamkeit des ElvaloyTM-741-Terpolymers zeigen,
die Tintenaufnahmefähigkeit
zu fördern.
Es ist für
die UV-Tinten äußerst schwierig,
an dem Ionomer Surlyn 1705-1 (Vergleichsbeispiel 15) zu haften,
aber wenn eine richtige Menge ElvaloyTM-741-Terpolymer eingemischt
wird (Beispiel 16), wird das Ionomer Surlyn 1705-1 auch zu einem
wirksamen Tintenaufnahmemedium, wenngleich die physikalischen Eigen schaften
des Gemisches gefährdet
werden.
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Als
das Brynel-3101-Harz durch das Ethylen-Methylacrylat-Harz Chevron
SP1305 ersetzt wurde, wurden mit den Bezugsbeispielen 9 bis 12 vergleichbare
Ergebnisse erhalten.
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Die
obigen Daten zeigen die Wirksamkeit von Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid-Terpolymeren
für die
Tintenhaftung. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein,
ist anzunehmen, dass die erhöhte
Polarität
dieser Materialien zu ihrer Wirkung als Tintenaufnahmemedien beiträgt, und
die Sauerstoff-Funktionalität
des Kohlenmonoxids kann auf irgendeine Weise eine Reaktionsstelle
für Uv-härtbare Tinten
bereitstellen.
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Ethylen-Vinylacetat-Copolymere
wirken ohne Koronabehandlung nicht gut als Tintenaufnahmemedien,
wie oben in Beispiel 13C gezeigt. Ebenso nicht gut wirken Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymere.
Durch ein Experiment, bei welchem die Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymere
Shell CarilonTM verwendet wurden, zeigte sich,
dass solche Copolymere, zu einem Film extrudiert und wie in allen
obigen Beispielen 1 bis 16 untersucht, eine schlechte Tintenhaftung
aufwiesen. Deswegen bietet ein Terpolymer unerwartet Tintenhaftungseigenschaften,
welche keine Copolymer-Kombination bieten konnte.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Es
folgen die Patentansprüche.
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Figuren:
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- Bezugs-Fig. 1
- Bezugs-Fig. 2
- Bezugs-Fig. 3