WO2018197399A1 - Verfahren zum bedrucken nichtsaugender substrate mit einer wasserbasierten tinte - Google Patents

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WO2018197399A1 PCT/EP2018/060309 EP2018060309W WO2018197399A1 WO 2018197399 A1 WO2018197399 A1 WO 2018197399A1 EP 2018060309 W EP2018060309 W EP 2018060309W WO 2018197399 A1 WO2018197399 A1 WO 2018197399A1
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Bernhard Mokler
Rainer Simon
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Definitions

  • the invention relates to a method for printing non-absorbent substrates with a water-based ink according to the preamble of claim 1 and a method for operating a digital printing machine with at least one inkjet printhead according to claim 21.
  • US Pat. No. 9,573,349 B1 discloses a method for printing non-absorbent substrates with a water-based ink, in which ink droplets are applied to the respective substrate using substrates each having a surface tension of less than 45 mN / m, in which the surface tension of the substrates to be printed is increased in each case to a value of at least 45 mN / m before the application of the ink drops, in which case the ink droplets are then applied to the respective substrate having the increased surface tension.
  • Drying temperature range between 40 ° C and 100 ° C and for the exposure time a range between 0.2 s and 10 s is proposed.
  • CH 703 704 A1 a printing device for printing fabrics in the form of whiteboard with at least one ink is known, the surface tension of these fabrics is smaller than the surface tension of the ink, comprising at least one activatable printing unit and this at least one activatable printing unit downstream Endtrockenstrom to the
  • the radiation source is an elongated UV gas discharge tube or an elongate infrared radiator.
  • DE 10 2012 017 538 A1 discloses a method for treating the surface of objects with fluids, in which the fluid is applied by means of a computer-controlled movable first tool and subsequently treated further with the second computer-controlled movable tool, wherein the time delay between the application of the Fluid is adapted to the object and the subsequent further treatment to the spreading behavior of the fluid.
  • the invention is based on the object, a method for printing non-absorbent substrates with a water-based ink and a method for operating a
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that it is not necessary to know the actual wetting-influencing properties of the surface of the substrates to be printed prior to printing, but that the substrates to be printed preferably immediately before their Printing in a state good, ie at least partial to very good, ie
  • Another advantage is a very shallow print with a low haptic ink buildup, i. H. a low relief formation, and a pressure with a high gloss level, whereby z. B. in the packaging market frequently asked requirements are met in a simple manner. Moreover, a transformation of such printed substrates without disturbing abrasion in the forming machine is made possible. Likewise, this is a good prerequisite for overpainting and a low and therefore environmentally friendly ink application with water as an environmentally friendly solvent.
  • non-wicking substrates in an industrial printing process with at least one water-based ink.
  • These substrates are, for. B to preferably consisting of a solid particular flat substrates, for. B. substrates each of a metallic material, in particular sheet metal plates, for. B. from a steel sheet or from a tinplate or from an i. d. R. surface oxidized aluminum material.
  • non-absorbent substrates come from particular pre-painted wood, made of a plastic or a composite material into consideration, provided that these substrates a hot air contact with a duration of a maximum of one second harmless, z. B. survive dimensionally stable.
  • the substrates are preferably formed as plates or sheets, they can, for. B. but also be web-shaped or each formed as a round body.
  • metallic substrates are z. B. with a primer, z. B. with a white background, and / or pre-coated with a paint. Just these substrates have z. As an oiled or greased or treated with a corrosion inhibitor surface. The surface of the substrates to be printed is particularly hydrophobic educated. For printing these substrates is preferably a z. B.
  • an ink without photoinitiators is preferably used.
  • As substrates with a non-polar surface and for printing this surface uses a polar ink.
  • the respective ink is applied in each case in the form of ink drops on the respective substrate, in particular by the use of at least one of the
  • the ink drops z. B. in a raster printing z. B. each applied in a dot density of at least 360 dpi, preferably of 600 dpi to the respective substrate.
  • the ink droplets are usually applied in exact positions on the relevant substrate in a grid having a plurality of positions. It can be provided that ink droplets of variable size and / or that ink droplets with different shades and / or that ink droplets in
  • color dots are selected from a base color set, e.g. B. CMYK used.
  • the surface tension of the respective substrates must be at least as great as the surface tension of the ink used. Only in this way can at least partial wetting of the respective surface of the respective substrates take place with the envisaged ink. Otherwise, they will attract to the non-absorbent surface of the substrates in question applied ink drops together and no wetting is possible. If at all, then arises at insufficient surface tension of the substrates in question rather an at least unclear, especially blurred or pale or pale and thus useless print image.
  • the surface tension of the respective substrates and the surface tension of the ink used are usually temperature-dependent. Other environmental conditions such. As the humidity or certain surface properties of the respective substrates such as their roughness and / or their pretreatment and / or their degree of contamination affect the wettability of the respective surface of these substrates.
  • the surface tension of solid substrates may, for. B. be determined with commercially available test inks.
  • the surface tension of a water-based ink may, for. B. using the ring method of Lecomte De Noüy or using the plate method of Wilhelmy or using the ironing method of Lenard with a tensiometer or by the capillary effect or approximately by a comparative measurement with test inks are determined.
  • Oily or greasy surfaces have a surface tension of about 30 mN / m.
  • the present invention contemplates that substrates used in air with a temperature of 20 ° C each have a surface tension z. B. of less than 50 mN / m, preferably less than 45 mN / m. In any case, in each case at the same room temperature of z. B. 20 ° C, the surface tension of the substrates provided for printing less than the surface tension of the water contained as a solvent in the ink and usually also less than the surface tension of the ink used for printing itself.
  • z. B. in the printing process exporting machine, z.
  • printing press in particular a pressure formless working at least one inkjet print head having digital printing machine, but in any case before the application of the ink drops, the surface tension of the substrates to be printed z. B. by at least 10%, preferably by more than 40% in each case to a value of at least 45 mN / m, in particular of at least 50 mN / m, preferably to a value of about 70 mN / m is increased, in which only after this Increasing the surface tension of the ink droplets are applied to the respective substrate having the increased surface tension and in which the applied ink drops each by a heat input and / or a
  • Heat exposure, z. Example by hot air, in particular at a temperature of at least 100 ° C, preferably of at least 150 ° C, in particular with a temperature in a range of 200 ° C to 450 ° C and / or by an infrared radiation each with an exposure time of at most 1 second , preferably heated for less than 0.2 seconds and thereby dried.
  • z. B. when setting up a new print job adjustment or adjustment of the heat input and / or heat exposure, z. B. the temperature of the hot air and / or the volume of this hot air z. B. to the substrate used and / or to the ink used, the Quality of the printed image, in particular the image effect can be easily optimized.
  • the surface tension of the substrates in question may be increased by their pretreatment by a corona process or by a plasma process or by a chemical process or by flame treatment or by UV irradiation or by other surface activation techniques.
  • a corona process or by a plasma process or by a chemical process or by flame treatment or by UV irradiation or by other surface activation techniques.
  • Ink drops have a very fast changing color property in the print image result and / or also leads to an unwanted flow of ink z.
  • Micro-wells of the substrate in question Another effect is when using ink drops with different shades bleeding of these drops of ink, the z. B. by a merging of different color points and thus in the print image leads to completely undesirable color effects, not only in the color, but also in the acutance of printed textured surfaces such. B. in a font or on an image edge. Therefore, it is proposed according to the invention to stop, or even largely prevent, directly, ie within only a single second, preferably within 0.5 seconds after the printing of the substrates by a shock-like (over) drying of the ink droplets.
  • this particular very short-term heat input and / or the corresponding heat exposure is characterized in that on the substrate in question z.
  • Temperature is inflated in the range of 200 ° C to 450 ° C. This shock-like drying stops spreading, but does not damage the ink or the substrate due to the short duration of the exposure.
  • an infrared radiation in particular near-infrared radiation, generated by a dryer. Due to the respective massive heat, the water contained as solvent in the ink is applied to the substrate in question
  • the at least one binder gels through the massive heat applied with hot air and / or radiation, thereby also preventing or stopping spreading of the ink drops on the subject substrate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte, bei dem jeweils Tintentropfen auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden, bei dem die Tinte mit mindestens einem Inkjet-Druckkopf auf das betreffende Substrat aufgebracht wird, bei dem Substrate verwendet werden, die in Luft mit einer Temperatur von 20°C jeweils eine Oberflächenspannung von weniger als 45 mN/m aufweisen, bei dem vor dem Aufbringen der Tintentropfen die Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate jeweils auf einen Wert von mindestens 45 mN/m erhöht wird, bei dem die Tintentropfen erst danach auf das jeweilige die erhöhte Oberflächenspannung aufweisende Substrat aufgebracht werden, bei dem die aufgebrachten Tintentropfen binnen nur einer einzigen Sekunde nach dem Bedrucken des betreffenden Substrats durch einen Wärmeeintrag und/oder eine Wärmeexposition jeweils mit einer Einwirkdauer von weniger als 0,2 Sekunden getrocknet werden. Das vorgeschlagene Verfahren wird insbesondere in einer Digitaldruckmaschine ausgeführt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Digitaldruckmaschine mit mindestens einem Inkjet-Druckkopf gemäß dem Anspruch 21 .
Durch die US 9 573 349 B1 ist ein Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte bekannt, bei dem jeweils Tintentropfen auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden, bei dem Substrate verwendet werden, die jeweils eine Oberflächenspannung von weniger als 45 mN/m aufweisen, bei dem vor dem Aufbringen der Tintentropfen die Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate jeweils auf einen Wert von mindestens 45 mN/m erhöht wird, bei dem die Tintentropfen erst danach auf das jeweilige die erhöhte Oberflächenspannung aufweisende Substrat aufgebracht werden.
Der US 2012/0026264 A1 ist zu entnehmen, ein bedrucktes Substrat durch
Wärmeeinwirkung, z. B. durch eine Infrarotstrahlung zu trocknen, wobei für die
Trocknungstemperatur ein Bereich zwischen 40°C und 100°C und für die Einwirkdauer ein Bereich zwischen 0,2 s und 10 s vorgeschlagen wird.
Durch die CH 703 704 A1 ist eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von Flächengebilden in Gestalt von Weissblechtafeln mit mindestens einer Druckfarbe bekannt, wobei die Oberflächenspannung dieser Flächengebilde kleiner als die Oberflächenspannung der Druckfarbe ist, umfassend mindestens ein aktivierbares Druckwerk und eine diesem mindestens einen aktivierbaren Druckwerk nachgelagerte Endtrockenanlage zum
Trocknen der vom mindestens einen aktivierbaren Druckwerk auf das Flächengebilde aufgetragenen Druckfarbe, wobei stromaufwärts des in Prozessreihenfolge ersten aktivierbaren Druckwerks mindestens eine Bestrahlungseinrichtung mit je mindestens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle zum Bestrahlen und Erhöhen der
Oberflächenspannung des Flächengebildes vor dessen Zufuhr zum ersten aktivierbaren Druckwerk ausgebildet ist, und wobei die Strahlungsquelle eine langgestreckte UV- Gasentladungsröhre oder ein langgestreckter Infrarotstrahler ist.
Durch die DE 10 2012 017 538 A1 ist ein Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Gegenständen mit Fluiden bekannt, bei dem das Fluid mittels eines rechnergesteuert verfahrbaren ersten Werkzeugs aufgetragen und anschließend mit dem zweiten rechnergesteuert verfahrbaren Werkzeug weiterbehandelt wird, wobei der Zeitverzug zwischen dem Auftragen des Fluids auf den Gegenstand und der anschließenden Weiterbehandlung an das Spreitverhalten des Fluids angepasst ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte und ein Verfahren zum Betrieb einer
Digitaldruckmaschine mit mindestens einem Inkjet-Druckkopf zu schaffen, mit denen nichtsaugende Substrate trotz der Verwendung einer wasserbasierten Tinte jeweils mit einem Druckbild hoher Druckqualität insbesondere unter Vermeidung eines Spreitens der Tintentropfen bedruckt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruches 1 oder 21 gelöst. Die jeweils abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der gefundenen Lösung.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Kenntnis der vor dem Bedrucken tatsächlich vorliegenden die Benetzung beeinflussenden Eigenschaften der Oberfläche der zu bedruckenden Substrate nicht erforderlich ist, sondern dass die zu bedruckenden Substrate vorzugsweise unmittelbar vor ihrem Bedrucken in einen Zustand guter, d. h. zumindest partieller bis sehr guter, d. h.
vollständiger Benetzbarkeit versetzt werden, wobei gleichzeitig durch diese Maßnahme mögliche negative Auswirkungen auf die bedruckten Substrate vermieden, zumindest aber eingeschränkt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht in einem sehr flachen Druck mit einem geringen haptischen Tintenaufbau, d. h. einer geringen Reliefbildung, und einem Druck mit einem hohen Glanzgrad, wodurch z. B. im Verpackungsmarkt häufig gestellte Anforderungen auf einfache Weise erfüllt werden. Überdies wird eine Umformung derart bedruckter Substrate ohne störenden Abrieb in der Umformmaschine ermöglicht. Ebenso ist damit eine gute Voraussetzung für eine Überlackierung und einen geringen und damit umweltfreundlichen Tintenauftrag mit Wasser als umweltfreundlichem Lösemittel gegeben.
Es besteht z. B.im Verpackungsdruck das Bedürfnis, nichtsaugende Substrate in einem industriellen Druckprozess mit mindestens einer wasserbasierten Tinte zu bedrucken. Bei diesen Substraten handelt es sich z. B um vorzugsweise aus einem Feststoff bestehende insbesondere flache Substrate, z. B. um Substrate jeweils aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere um Blechtafeln, z. B. aus einem Stahlblech oder aus einem Weißblech oder aus einem i. d. R. oberflächenoxidierten Aluminiumwerkstoff. Alternativ kommen auch nichtsaugende Substrate aus insbesondere vorlackiertem Holz, aus einem Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial in Betracht, sofern diese Substrate einen Heißluftkontakt mit einer Dauer von maximal einer Sekunde schadlos, z. B. formbeständig überstehen. Die Substrate sind vorzugsweise als Platten oder Tafeln ausgebildet, sie können z. B. jedoch auch bahnförmig oder jeweils als ein Rundkörper ausgebildet sein.
Insbesondere metallische Substrate sind z. B. mit einer Grundierung, z. B. mit einem Weißgrund, und/oder mit einem Lack vorbeschichtet. Gerade diese Substrate weisen z. B. eine geölte oder gefettete oder mit einem Korrosionsschutzmittel behandelte Oberfläche auf. Die Oberfläche der zu bedruckenden Substrate ist insbesondere hydrophob ausgebildet. Zum Bedrucken dieser Substrate wird vorzugsweise eine z. B.
pigmentbasierte, insbesondere lösliche Tinte mit einem Wasseranteil von mindestens 70%, insbesondere von mindestens 80% verwendet. Wenn vorgesehen ist, dass das betreffende Substrat zu einer Verpackung für Lebensmittel weiterverarbeitet werden soll, wird vorzugsweise eine Tinte ohne Photoinitiatoren verwendet. Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden z. B. Substrate mit einer unpolaren Oberfläche und zum Bedrucken dieser Oberfläche eine polare Tinte verwendet.
Die jeweilige Tinte wird jeweils in Form von Tintentropfen auf das jeweilige Substrat aufgebracht, insbesondere durch die Verwendung von mindestens einem die
Tintentropfen jeweils ausstoßenden Inkjet-Druckkopf, wobei die Tintentropfen z. B.
während einer monodirektionalen Bewegung (Single Pass Verfahren) oder während einer bidirektionalen Bewegung (Multi Pass Verfahren) des Druckknopfes und/oder des betreffenden Substrates auf selbiges aufgebracht werden. Dabei werden die Tintentropfen z. B. in einem Rasterdruckverfahren z. B. jeweils in einer Punktdichte von mindestens 360 dpi, vorzugsweise von 600 dpi auf das jeweilige Substrat aufgebracht. Zur Erzeugung eines vorbestimmten Druckbildes werden die Tintentropfen üblicherweise in einem mehrere Positionen aufweisenden Raster positionsgenau auf dem betreffenden Substrat aufgebracht. Es kann vorgesehen sein, dass Tintentropfen variabler Größe und/oder dass Tintentropfen mit unterschiedlichen Farbtönen und/oder dass Tintentropfen in
unterschiedlichen Helligkeitsintensitäten jeweils auf dem jeweiligen Substrat aufgebracht werden. Für einen mehrfarbigen Druckbildaufbau werden vorzugsweise Farbpunkte aus einem Basisfarbsatz, z. B. CMYK verwendet.
Um die Substrate erfolgreich bedrucken zu können, muss die Oberflächenspannung der betreffenden Substrate mindestens ebenso groß sein wie die Oberflächenspannung der verwendeten Tinte. Nur so kann eine zumindest partielle Benetzung der jeweiligen Oberfläche der betreffenden Substrate mit der vorgesehenen Tinte erfolgen. Andernfalls ziehen sich die auf die nichtsaugende Oberfläche der betreffenden Substrate aufgebrachten Tintentropfen zusammen und es ist keine Benetzung möglich. Wenn überhaupt, so entsteht bei unzureichender Oberflächenspannung der betreffenden Substrate vielmehr ein zumindest unklares, insbesondere verschwommenes oder blasses oder farbunechtes und damit unbrauchbares Druckbild. Die Oberflächenspannung der betreffenden Substrate und die Oberflächenspannung der verwendeten Tinte sind i. d. R. temperaturabhängig. Auch andere Umgebungsbedingungen wie z. B. die Luftfeuchte oder bestimmte Oberflächeneigenschaften der betreffenden Substrate wie deren Rauheit und/oder deren Vorbehandlung und/oder deren Verschmutzungsgrad beeinflussen die Benetzbarkeit der jeweiligen Oberfläche dieser Substrate.
Die Oberflächenspannung von festen Substraten kann z. B. mit im Handel erhältlichen Testtinten ermittelt werden. Die Oberflächenspannung einer wasserbasierten Tinte kann z. B. mit Hilfe der Ring-Methode von Lecomte De Noüy oder mit Hilfe der Platten-Methode von Wilhelmy oder mit Hilfe der Bügel-Methode von Lenard mit einem Tensiometer oder durch den Kapillareffekt oder näherungsweise auch durch eine vergleichende Messung mit Testtinten ermittelt werden.
Bei Raumtemperatur, z. B. in sie umgebender Luft mit einer Temperatur von 20°C kann man für metallische in fester Form vorliegende Substrate, d. h. insbesondere für
Blechtafeln z. B. von folgenden Werten für deren Oberflächenspannung ausgehen: unbehandelter Stahl 29 mN/m
Aluminium(oxid) 33-35 mN/m
verzinnter Stahl ca. 35 mN/m
phosphatierter Stahl 43-46 mN/m
Verölte oder gefettete Oberflächen haben eine Oberflächenspannung von etwa 30 mN/m.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass Substrate verwendet werden, die in Luft mit einer Temperatur von 20°C jeweils eine Oberflächenspannung z. B. von weniger als 50 mN/m, vorzugsweise von weniger als 45 mN/m aufweisen. In jedem Fall ist jeweils bei derselben Raumtemperatur von z. B. 20°C die Oberflächenspannung der zum Bedrucken vorgesehenen Substrate geringer als die Oberflächenspannung des als Lösemittel in der Tinte enthaltenen Wassers und i. d. R. auch geringer als die Oberflächenspannung der für den Druck verwendeten Tinte selbst.
Wasser hat bei Standarddruck (SATP), also bei 0,1 MPa entsprechend 1 bar und bei einer Temperatur von 20°C eine Oberflächenspannung von 72,74 mN/m und bei einer Temperatur von 50°C eine Oberflächenspannung von 67,95 mN/m.
Es wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem z. B. in der den Druckprozess ausführenden Maschine, z. B. Druckmaschine, insbesondere einer druckformlos arbeitenden mindestens einen Inkjet-Druckkopf aufweisenden Digitaldruckmaschine, aber in jedem Fall vor dem Aufbringen der Tintentropfen die Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate z. B. um mindestens 10%, vorzugsweise um mehr als 40% jeweils auf einen Wert von mindestens 45 mN/m, insbesondere von mindestens 50 mN/m, vorzugsweise auf einen Wert von über 70 mN/m erhöht wird, bei dem erst nach dieser Erhöhung der Oberflächenspannung die Tintentropfen auf das jeweilige die erhöhte Oberflächenspannung aufweisende Substrat aufgebracht werden und bei dem die aufgebrachten Tintentropfen jeweils durch einen Wärmeeintrag und/oder eine
Wärmeexposition, z. B. durch Heißluft insbesondere mit einer Temperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 150°C, insbesondere mit einer Temperatur in einem Bereich von 200°C bis 450°C und/oder durch eine Infrarotstrahlung jeweils mit einer Einwirkdauer von höchstens 1 Sekunde, vorzugsweise von weniger als 0,2 Sekunden erwärmt und dadurch getrocknet werden. Durch eine z. B. beim Einrichten eines neuen Druckauftrags vorzunehmende Anpassung bzw. Einstellung des Wärmeeintrags und/oder der Wärmeexposition, z. B. der Temperatur der Heißluft und/oder des Volumens dieser Heißluft z. B. an das verwendete Substrat und/oder an die verwendete Tinte kann die Qualität des Druckbildes, insbesondere die Bildwirkung auf einfache Weise optimiert werden.
Um die Benetzbarkeit nichtsaugender zum Bedrucken mit einer wasserbasierten Tinte vorgesehener insbesondere metallischer Oberflächen zu verbessern, kann die
Oberflächenspannung der betreffenden Substrate z. B. durch ein Phosphatieren dieser Substrate und/oder durch ein Auftragen einer geeigneten Beschichtung, z. B. durch das Auftragen eines Weißgrundes und/oder einer Spezialbeschichtung erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenspannung der betreffenden Substrate durch deren Vorbehandlung mit einem Coronaverfahren oder mit einem Plasmaverfahren oder mit einem chemischen Verfahren oder durch eine Beflammung oder durch eine UV- Bestrahlung oder mit anderen Methoden der Oberflächenaktivierung erhöht werden. Beim Erhöhen der Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate wird ein Wert angestrebt und eingestellt, der den Mindestwert für die vorzugsweise vollständige Benetzbarkeit der Oberfläche der betreffenden Substrate nicht nur erreicht, sondern i. d. R. deutlich übersteigt.
Die über den Mindestwert für die Benetzbarkeit hinaus erhöhte Oberflächenspannung der betreffenden Substrate führt zu einem meist starken Spreiten der auf deren Oberfläche aufgebrachten Tintentropfen, d. h. zu einem unerwünschten Ausbreiten dieser
Tintentropfen auf der Oberfläche der betreffenden Substrate. Das Spreiten der
Tintentropfen hat eine sich sehr schnell verändernde Farbeigenschaft im Druckbild zur Folge und/oder führt auch zu einem ungewollten Fließen der Tinte z. B. in
Mikrovertiefungen des betreffenden Substrats hinein. Ein weiterer Effekt ist bei einer Verwendung von Tintentropfen mit unterschiedlichen Farbtönen ein Ausbluten dieser Tintentropfen, das z. B. durch ein Ineinanderlaufen verschiedener Farbpunkte und damit im Druckbild zu völlig unerwünschten Farbeffekten führt, und zwar nicht nur in der Farbe, sondern auch in der Konturenschärfe von gedruckten strukturierten Flächen, wie z. B. in einer Schrift oder an einer Bildkante. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, vorzugsweise direkt, d. h. binnen nur einer einzigen Sekunde, vorzugsweise innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Bedrucken der Substrate durch ein schockartiges (Über-)Trocknen der Tintentropfen deren Spreiten zu stoppen oder sogar weitgehend zu verhindern. Das geschieht durch einen Wärmeeintrag in das betreffende Substrat und/oder in die aufgebrachten Tintentropfen und/oder dadurch, dass das betreffende Substrat und/oder die aufgebrachten Tintentropfen einer Wärmeexposition ausgesetzt wird bzw. werden, wobei die Einwirkdauer dieser Wärme jeweils z. B. weniger als eine einzige Sekunde, vorzugsweise weniger als 0,2 Sekunden beträgt. Beispielsweise erfolgt dieser insbesondere sehr kurzzeitige Wärmeeintrag und/oder die entsprechende Wärmeexposition dadurch, dass auf das betreffende Substrat z. B. mittels eines Trockners Heißluft, insbesondere Heißluft mit einer Temperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 150°C, insbesondere mit einer
Temperatur im Bereich von 200°C bis 450°C aufgeblasen wird. Diese schockartige Trocknung stoppt das Spreiten, beschädigt aber durch die Kürze der Einwirkdauer weder die Tinte noch das betreffende Substrat. Alternativ oder ergänzend zur Heißluft kann auch eine durch einen Trockner erzeugte Infrarotstrahlung, insbesondere Nahinfrarotstrahlung verwendet werden. Durch die jeweilige massive Wärmeeinwirkung wird das als Lösemittel in der Tinte enthaltene Wasser der auf das betreffende Substrat aufgetragenen
Tintentropfen nahezu schlagartig, d. h. sehr schnell gegebenenfalls bis auf eine i. d. R. geringe Restfeuchte von z. B. weniger als 25% des ursprünglichen Wasseranteils vorteilhafterweise unter Erhaltung der jeweiligen für die betreffenden Tintentropfen gewünschten Punktgröße verdampft, ohne dass das zumindest bis zu der Temperatur der verwendeten Heißluft oder Bestrahlung insoweit wärmebeständige Substrat Schaden nimmt. Bei einer bindemittelbasierten Tinte geliert das mindestens eine Bindemittel durch die massive mit Heißluft und/oder Bestrahlung ausgeübte Wärmeeinwirkung, wodurch gleichfalls ein Spreiten der Tintentropfen auf dem betreffenden Substrat unterbunden oder gestoppt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Bedrucken nichtsaugender Substrate mit einer wasserbasierten Tinte, bei dem jeweils Tintentropfen auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden, bei dem die Tinte mit mindestens einem Inkjet-Druckkopf auf das betreffende Substrat aufgebracht wird, bei dem Substrate verwendet werden, die in Luft mit einer Temperatur von 20°C jeweils eine Oberflächenspannung von weniger als
45 mN/m aufweisen, bei dem vor dem Aufbringen der Tintentropfen die
Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate jeweils auf einen Wert von mindestens 45 mN/m erhöht wird, bei dem die Tintentropfen erst danach auf das jeweilige die erhöhte Oberflächenspannung aufweisende Substrat aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachten Tintentropfen binnen nur einer einzigen Sekunde nach dem Bedrucken des betreffenden Substrats durch einen Wärmeeintrag und/oder eine Wärmeexposition jeweils mit einer Einwirkdauer von weniger als 0,2 Sekunden getrocknet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentropfen
während einer monodirektionalen Bewegung (Single Pass Verfahren) oder während einer bidirektionalen Bewegung (Multi Pass Verfahren) des Druckknopfes und/oder des betreffenden Substrates auf selbiges aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Wärmeeintrag und/oder die Wärmeexposition jeweils durch Heißluft mit einer Temperatur von mindestens 100°C und/oder durch eine Infrarotstrahlung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einrichten eines neuen Druckauftrags eine Anpassung oder eine Einstellung des Wärmeeintrags und/oder der Wärmeexposition vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Heißluft und/oder ein Volumen dieser Heißluft jeweils in Abhängigkeit vom verwendeten Substrat und/oder von der verwendeten Tinte eingestellt und/oder angepasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass flache oder bahnförmige oder jeweils als ein Rundkörper ausgebildete
Substrate verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass mit einer Grundierung oder mit einem Lack vorbeschichtete Substrate verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der betreffenden Substrate durch ein Phosphatieren dieser Substrate und/oder durch das Auftragen eines
Weißgrundes erhöht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der betreffenden
Substrate durch deren Vorbehandlung mit einem Coronaverfahren oder mit einem Plasmaverfahren oder mit einem chemischen Verfahren oder durch eine
Beflammung oder durch eine UV-Bestrahlung erhöht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tinte mit einem Wasseranteil von mindestens 70%, insbesondere von mindestens 80% verwendet wird, wobei das als Lösemittel in der Tinte enthaltene Wasser der auf das betreffende Substrat aufgetragenen Tintentropfen durch den Wärmeeintrag und/oder die Wärmeexposition jeweils bis auf eine Restfeuchte von weniger als 25% des ursprünglichen Wasseranteils verdampft wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Tinte enthaltenes Bindemittel durch den Wärmeeintrag und/oder die Wärmeexposition geliert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Substrate jeweils aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Holz oder aus einem Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial verwendet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Substrate mit einer hydrophob ausgebildeten Oberfläche verwendet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tinte ohne Photoinitiatoren verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Substrate mit einer unpolaren Oberfläche und zum Bedrucken dieser Oberfläche eine polare Tinte verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentropfen jeweils in einer Punktdichte von mindestens 360 dpi auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Tintentropfen variabler Größe auf dem jeweiligen Substrat aufgebracht werden.
18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentropfen in einem mehrere Positionen aufweisenden Raster positionsgenau auf dem betreffenden Substrat aufgebracht werden.
19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Tintentropfen mit unterschiedlichen Farbtönen und/oder in unterschiedlichen Helligkeitsintensitäten auf dem jeweiligen Substrat aufgebracht werden.
20. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 1 1 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17 oder 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Digitaldruckmaschine ausgeführt wird.
21 . Verfahren zum Betrieb einer Digitaldruckmaschine mit mindestens einem Inkjet- Druckkopf, bei dem nichtsaugende Substrate jeweils mit einer wasserbasierten Tinte bedruckt werden, bei dem jeweils von dem mindestens einen Inkjet-Druckkopf ausgestoßene Tintentropfen auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden, bei dem aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Holz oder aus einem
Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial ausgebildete Substrate verwendet werden, die in Luft mit einer Temperatur von 20°C jeweils eine
Oberflächenspannung von weniger als 45 mN/m aufweisen, bei dem vor dem Aufbringen der Tintentropfen die Oberflächenspannung der zu bedruckenden Substrate jeweils auf einen Wert von mindestens 45 mN/m erhöht wird, bei dem die Tintentropfen erst danach auf das jeweilige die erhöhte Oberflächenspannung aufweisende Substrat aufgebracht werden, bei dem die aufgebrachten Tintentropfen binnen nur einer einzigen Sekunde nach dem Bedrucken des betreffenden
Substrats durch einen Wärmeeintrag und/oder eine Wärmeexposition jeweils mit einer Einwirkdauer von weniger als 1 Sekunde, insbesondere von weniger als 0,2 Sekunden getrocknet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass als zu bedruckende Substrate Blechtafeln aus einem Stahlblech oder aus einem Weißblech oder aus einem oberflächenoxidierten Alu mini umwerkstoff verwendet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die
Tintentropfen während einer monodirektionalen Bewegung (Single Pass Verfahren) oder während einer bidirektionalen Bewegung (Multi Pass Verfahren) des
Druckknopfes und/oder des betreffenden Substrates auf selbiges aufgebracht werden.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag und/oder die Wärmeexposition jeweils durch Heißluft mit einer Temperatur von mindestens 100°C und/oder durch eine Infrarotstrahlung erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einrichten eines neuen Druckauftrags eine Anpassung oder eine
Einstellung des Wärmeeintrags und/oder der Wärmeexposition vorgenommen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Heißluft und/oder ein Volumen dieser Heißluft jeweils in Abhängigkeit vom verwendeten Substrat und/oder von der verwendeten Tinte eingestellt und/oder angepasst wird.
27. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Grundierung oder mit einem Lack vorbeschichtete Substrate verwendet werden.
28. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der betreffenden
Substrate durch ein Phosphatieren dieser Substrate und/oder durch das Auftragen eines Weißgrundes erhöht wird.
29. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der betreffenden Substrate durch deren Vorbehandlung mit einem Coronaverfahren oder mit einem Plasmaverfahren oder mit einem chemischen Verfahren oder durch eine
Beflammung oder durch eine UV-Bestrahlung erhöht wird.
30. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tinte mit einem Wasseranteil von mindestens 70%, insbesondere von mindestens 80% verwendet wird, wobei das als Lösemittel in der Tinte enthaltene Wasser der auf das betreffende Substrat aufgetragenen Tintentropfen durch den Wärmeeintrag und/oder die
Wärmeexposition jeweils bis auf eine Restfeuchte von weniger als 25% des ursprünglichen Wasseranteils verdampft wird.
31 . Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Tinte enthaltenes Bindemittel durch den Wärmeeintrag und/oder die Wärmeexposition geliert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29 oder 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentropfen jeweils in einer Punktdichte von mindestens 360 dpi, insbesondere von mindestens 600 dpi auf das jeweilige Substrat aufgebracht werden.
33. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29 oder 30 oder 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass Tintentropfen variabler Größe auf dem jeweiligen Substrat aufgebracht werden.
34. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29 oder 30 oder 31 oder 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintentropfen in einem mehrere Positionen aufweisenden Raster positionsgenau auf dem betreffenden Substrat aufgebracht werden.
35. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 oder 23 oder 24 oder 25 oder 26 oder 27 oder 28 oder 29 oder 30 oder 31 oder 32 oder 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass Tintentropfen mit unterschiedlichen Farbtönen und/oder in unterschiedlichen Helligkeitsintensitäten auf dem jeweiligen Substrat aufgebracht werden.
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