DE10124535B4

DE10124535B4 - Coextruded, flat medium that can be written on using the inkjet printing process

Info

Publication number: DE10124535B4
Application number: DE2001124535
Authority: DE
Inventors: Georg Schwinn; Markus Hamulski; Dieter Homölle
Original assignee: Nordenia Deutschland Gronau GmbH
Current assignee: Nitto Advanced Film Gronau GmbH
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2001-05-19
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: DE10124535A1

Abstract

Im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit einer Absorptionsschicht und einer Trägerschicht, die beide aus polymerem, thermoplastischem Material bestehen und mittels Coextrusion in einem Arbeitsgang zu einer mehrschichtigen Folie verarbeitet sind, nach Patent (Patentanmeldung 199 57 935.0), dadurch gekennzeichnet , dass dem thermoplastischen, absorptiven Material der Absorptionsschicht ein wasserunlösliches, vernetztes, Polymer, ein sogenannter Superabsorber, welches unter Quellen eine wässrige Flüssigkeit aufnimmt, in einer Menge zwischen 5 bis 50 Gew.-% beigemischt ist.In the inkjet printing process with an ink consisting of a carrier liquid and a colorant contained therein, writable flat medium, with an absorption layer and a carrier layer, both of which consist of polymeric, thermoplastic material and are processed by coextrusion in one operation to form a multilayer film, according to the patent (Patent application 199 57 935.0), characterized in that the thermoplastic, absorptive material of the absorption layer is a water-insoluble, cross-linked, polymer, a so-called superabsorbent, which absorbs an aqueous liquid with swelling, in an amount between 5 to 50 wt .-% ,

Description

Die Erfindung betrifft ein im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit einer Absorptionsschicht und einer Trägerschicht, die beide aus polymerem, thermoplastischem Material bestehen und mittel Coextrusion in einem Arbeit an zu einer mehrschichtigen Folie verarbeitet sind, nach Hauptpatent (Patentanmeldung 199 57 935.0).The invention relates to an ink jet printing process with an ink consisting of a carrier liquid and one contained therein Colorant, writable flat Medium, with an absorption layer and a carrier layer, both made of polymeric, thermoplastic material and medium coextrusion in one work on to a multilayer film are processed, according to the main patent (patent application 199 57 935.0).

Der Begriff "Farbmittel" soll als Sammelbezeichnung für alle farbgebenden Stoffe dienen, die nach DIN 55944 eingeteilt werden in anorganische und organische Farbmittel und diese jeweils in natürliche und synthetische Farbmittel. Die anorganischen Farbmittel sind Pigmente und haben gegebenenfalls auch Füllstoff-Charakter, während die organischen Farbmittel sowohl Pigmente als auch Farbstoff umfassen. Der flüssige Träger kann auch Pigmente enthalten, insbesondere bei Anwendungen im Außenbereich, wo es auf hohe Lichtbeständigkeit ankommt. Als Träger kommt Wasser oder eine wenigstens 50 Vol.-% Wasser enthaltende Flüssigkeit in Frage.The term "colorant" is intended as a collective name for all coloring Serve substances that are classified according to DIN 55944 in inorganic and organic colorants and these each in natural and synthetic colorants. The inorganic colorants are pigments and may also have Filler character while the organic colorants include both pigments and dye. The liquid carrier can also contain pigments, especially for outdoor applications, where there is high lightfastness arrives. As a carrier comes water or a liquid containing at least 50% by volume of water in question.

Beim Tintenstrahldruckverfahren werden Tintentröpfchen auf ein flächiges Medium aufgesprüht, das wenigstens eine Absorptionsschicht für die Tintenflüssigkeit besitzt. Diese Absorptionsschicht ist normalerweise porös und nimmt den flüssigen Träger, der in vielen Fällen und üblicherweise Wasser ist, auf. Dabei sollte die Absorptionsschicht fol genden Kriterien genügen, um eine hohe Druckqualität sicherzustellen:

(1) Fixieren der Tinte auf dem Träger in kurzer Zeit;
(2) beim Überlappen von Druckbereichen (dots) sollen die Druckbereiche nicht ineinander fließen.

In the inkjet printing process, ink droplets are sprayed onto a flat medium which has at least one absorption layer for the ink liquid. This absorption layer is normally porous and takes up the liquid carrier, which in many cases and usually is water. The absorption layer should meet the following criteria to ensure high print quality:

(1) fixing the ink on the support in a short time;
(2) when printing areas (dots) overlap, the printing areas should not flow into one another.

In der Schrift DE 199 57 93 A1 sind bereits thermoplastische Polymere genannt worden, u.a. absorptive Materialien aus der Gruppe Polyvinylalkohole, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Carboxymethylcellulose oder Kombinationen.In Scripture DE 199 57 93 A1 Thermoplastic polymers have already been mentioned, including absorptive materials from the group consisting of polyvinyl alcohols, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, carboxymethyl cellulose or combinations.

In DE 695 04 384 T2 ist ein zum Beschriften im Tintenstrahldruckverfahren geeignetes flächiges Medium beschrieben, das eine Absorptionsschicht sowie eine Trägerschicht aufweist. Die Absorptionsschicht besteht primär aus einem hydrophilen, polymeren Bindemittel mit Hydroxi- oder Carboxylgruppen, z.B. Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Copolymeren und dergleichen. Die Absorptionsschicht kann ferner ein superabsorbierendes Acryl- oder Methacrylpolymer enthalten. Sie wird mittels eines Beschichtungsverfahrens, z.B. in einem walzenbeschichtungs- oder Rakelstreichverfahren, auf die Trägerschicht aufgetragen. Ein solches Beschichtungsverfahren ist aufwendig.In DE 695 04 384 T2 describes a flat medium suitable for labeling in the inkjet printing process, which has an absorption layer and a carrier layer. The absorption layer primarily consists of a hydrophilic, polymeric binder with hydroxyl or carboxyl groups, for example polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol copolymers and the like. The absorption layer can also contain a superabsorbent acrylic or methacrylic polymer. It is applied to the carrier layer by means of a coating process, for example in a roll coating or knife coating process. Such a coating process is complex.

Aus US 4 701 369 ist ein Verfahren bekannt, mit dem ein für das Tintenstrahldruckverfahren geeignetes Material durch Coextrusion hergestellt werden kann. Das durch Coextrusion hergestellte Material besteht aus einer polymeren Trägerschicht und einer porösen Absorptionsschicht. Zur Herstel lung der porösen Absorptionsschicht wird ein thermoplastischer Kunststoff mit feinteiligem Füllstoff vermischt. Im Anschluss an die Coextrusion wird das Material gereckt, wobei an den Grenzflächen zwischen dem thermoplastischem Kunststoff, der Absorptionsschicht und dem aus feinteiligen Partikeln bestehenden Füllstoff Poren bzw. Hohlräume entstehen.Out US 4,701,369 a method is known with which a material suitable for the ink jet printing method can be produced by coextrusion. The material produced by coextrusion consists of a polymer carrier layer and a porous absorption layer. To manufacture the porous absorption layer, a thermoplastic material is mixed with a finely divided filler. Following the coextrusion, the material is stretched, with pores or voids being formed at the interfaces between the thermoplastic, the absorption layer and the filler consisting of finely divided particles.

Ferner sind Schichtmaterialien mit einer Schicht aus einer Polyamid/Polyolefin-Mischung und einer Haftvermittlerschicht bekannt, die durch Coextrusion herstellbar sind und als Verstärkungsfolie, Schutzfolie oder Dekorationsfolie auf ein Substrat, z.B. eine Trägerbahn, auf kaschiert werden ( DE 693 13 241 T2 ).Layer materials with a layer of a polyamide / polyolefin mixture and an adhesion promoter layer are also known, which can be produced by coextrusion and are laminated onto a substrate, for example a carrier web, as a reinforcing film, protective film or decorative film ( DE 693 13 241 T2 ).

Unter Fortbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes (Patentanmeldung 99 57 935.0) besteht die Aufgabe darin, die Druckqualität hinsichtlich der Tintenfixierung und der Druckschärfe weiter zu verbessern.Under development of the subject the main patent (patent application 99 57 935.0) is the task in the print quality regarding ink fixation and print sharpness to improve.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein im Tintenstrahldruckverfahren beschriftbares flächiges Medium nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den nachgeordneten Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.Object of the invention and solution thereof The task is a flat medium that can be labeled using the inkjet printing process according to claim 1. Preferred configurations are in the subordinate claims 2 to 10 described.

Es hat sich gezeigt, dass für eine verbesserte Absorption des wässrigen Mediums den vorgenannten Absorbentien ein Anteil von bis zu 50 Gew.-% sogenannte Superabsorber beigefügt werden können, also wasserunlösliche, vernetzte Polymere, welche unter Quellen eine wässrige Flüssigkeit aufnehmen. Dem Fachmann sind insbesondere auch Superabsorber bekannt, die Thermoplasten sind und damit mit weiteren thermoplastischen Substanzen gemischt und zweischichtig coextrudiert werden können.It has been shown to improve Absorption of the aqueous Medium contains up to 50% by weight of the abovementioned absorbents so-called superabsorbers added can be so water-insoluble, cross-linked polymers, which absorb an aqueous liquid under swelling. The specialist superabsorbers, the thermoplastics, are also known in particular are mixed with other thermoplastic substances and can be co-extruded in two layers.

Die Absorptionsschicht kann eine Schichtdicke von 1 bis 300 μm, vorzugsweise zwischen 5 bis 150 μm besitzen. Es kann auch eine körnige Struktur gewählt werden.The absorption layer can be a Layer thickness from 1 to 300 μm, preferably between 5 to 150 μm have. It can also be a grainy Structure chosen become.

Der Superabsorber, der der Absorptionsschicht beigemischt wird, kann ausgewählt sein aus der Gruppe der vernetzten Polymere der Methacrylsäure, der Maleinsäure, der Itaconsäure, ihrer Anhydride und Salze, der Methacrylamide oder Methacrylonitrile.The superabsorbent, that of the absorption layer is added, can be selected be from the group of crosslinked polymers of methacrylic acid, the maleic acid, itaconic acid, their anhydrides and salts, the methacrylamides or methacrylonitriles.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels sowie anhand weiterer Beispiele erläutert.The invention is described below an embodiment shown in a figure and based on further examples explained.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Folie, die als beschriftbares Medium im Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist. Sie weist eine Trägerschicht 1 und eine Absorptionsschicht 2 auf. Auf die Absorptionsschicht 2 ist eine durchsichtige Lackschicht 3 aus einer Polyacrylat-Verbindung mit einer Dicke von 0,5 μm bis 2 μm aufgebracht, die zahlreiche Poren 5 aufweist. Die Poren 5 haben einen mittleren Durchmesser von 10 bis 100 μm. Während die Lackschicht 3 hydrophob ist, ist die darunter liegende Absorptionsschicht 2 hydrophil eingestellt. Auftreffende Tintentröpfchen 4 werden ihre Farbflüssigkeit dosiert an die darunter liegende Absorptionsschicht 2 abgeben, wobei sich die Farbe auch unter der Lackschicht 3 ausbreitet.The figure shows a section through a film which is suitable as an inscribable medium in the inkjet printing process. It has a carrier layer 1 and an absorption layer 2 on. On the absorption layer 2 is a transparent layer of lacquer 3 Made of a polyacrylate compound with a thickness of 0.5 μm to 2 μm, which has numerous pores 5 having. The pores 5 have an average diameter of 10 to 100 μm. During the paint layer 3 the underlying absorption layer is hydrophobic 2 adjusted hydrophilic. Hitting ink droplets 4 their color liquid is dosed to the absorption layer underneath 2 give up, the color also under the paint layer 3 spreads.

Beispiel 1:Example 1:

Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerbahn wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Medium durch Coextrusion einer 50 μm dicken Polyvinylalkohol-Schicht mit einer Beimischung von 34 Gew.-% eines Superabsorbers aus vernetztem Natrium-Polymethacrylat auf einer 90 μm dicken Polypropylenschicht als Trägerschicht coextrudiert. Zwischen der absorbierenden Schicht und der Polypropylenschicht ist eine Haftvermittlerschicht angeordnet, welche die Verbindung zwischen der Absorptionsschicht und der Trägerschicht herstellt. Als Haftvermittler wird eine 10 μm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid verwendet.Without using an additional one support web becomes a three layer, for the inkjet application suitable medium by coextrusion of a 50 μm thick Polyvinyl alcohol layer with an admixture of 34% by weight Superabsorbers made of cross-linked sodium polymethacrylate on a 90 μm thick Polypropylene layer co-extruded as a carrier layer. Between the absorbent layer and the polypropylene layer an adhesion promoter layer is arranged, which the connection between the absorption layer and the carrier layer. As an adhesion promoter becomes a 10 μm thick layer of a polyolefin with grafted maleic anhydride used.

Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%):
55% eines teilverseiften, niedrigviskosen Polyvinylalkohols
1% Polyvinylacetatpulver
0,1% einer Fettsäure, hier Stearinsäure
5,0% Glycerin
3,4% Wasser
0,5% eines Tensids The absorption layer consists of the following components (each in% by weight):
55% of a partially saponified, low-viscosity polyvinyl alcohol
1% polyvinyl acetate powder
0.1% of a fatty acid, here stearic acid
5.0% glycerin
3.4% water
0.5% of a surfactant

1,0% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht 34% eines Superabsorbers.1.0% of one to be used Ink-adapted cationic fixing aid for fixing the Colorant on and for anchoring in the absorption layer 34% of a super absorber.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezifischen Dichte 0,90 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol und Superabsorber bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 50 μm aufweist.The aforementioned blend is processed by means of a coextrusion process to form a multilayer film with the following structure: The film consists of a backing layer, an adhesion promoter layer and the absorption layer. The carrier layer consists of a polypropylene with a specific density of 0.90 g / cm ³ and has a thickness of 100 μm, while the absorption layer consisting essentially of polyvinyl alcohol and superabsorbent has a thickness of 10 to 50 μm.

Beispiel 2:Example 2:

Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%)
32% eines mittelviskosen (Viskosität 25 bis 35 mPa·s), teilverseiften Polyvinylalkohols,
19% eines niedrigviskosen Polyvinylalkohols (Viskosität 8 bis 10 mPa·s),
16% eines anderen mittelviskosen (Viskosität 15 bis 25 mPa·s), teilverseiften Polyvinylalkohols,
10% eines Superabsorbers aus einem vernetzten Polymer der Maleinsäure;
2% eines Polyvinylacetatpulvers,
0,2% einer Fettsäure, z.B. Stearinsäure,
12,8% Glycerin
6% Wasser,
0,5% eines Tensids,The absorption layer consists of the following components (each in% by weight)
32% of a medium viscosity (viscosity 25 to 35 mPas), partially saponified polyvinyl alcohol,
19% of a low-viscosity polyvinyl alcohol (viscosity 8 to 10 mPa · s),
16% of another medium viscosity (viscosity 15 to 25 mPas), partially saponified polyvinyl alcohol,
10% of a cross-linked polymer of maleic acid superabsorbent;
2% of a polyvinyl acetate powder,
0.2% of a fatty acid, e.g. stearic acid,
12.8% glycerin
6% water,
0.5% of a surfactant,

1,5% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht.1.5% of one to be used Ink-adapted cationic fixing aid for fixing the Colorant on and for anchoring in the absorption layer.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezifischen Dicke 0,91 g/cm³ und weist eine Dicke von 90 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol und Superabsorber bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 20 bis 45 μm aufweist.The aforementioned blend is processed by means of a coextrusion process as in Example 1 to form a multilayer film with the following structure: The film consists of a backing layer, an adhesion promoter layer and the absorption layer. The carrier layer consists of a polypropylene with a specific thickness of 0.91 g / cm ³ and has a thickness of 90 μm, while the absorption layer consisting essentially of polyvinyl alcohol and superabsorber has a thickness of 20 to 45 μm.

Beispiel 3:Example 3:

Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerbahn wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Medium durch Coextrusion einer 50 μm dicken Polyvinylalkohol-Schicht auf einer 90 μm dicken Polyethylenschicht als Trägerschicht hergestellt. Zwischen der Polyvinylalkoholschicht und der Polyethylenschicht ist eine Haftvermittlerschicht angeordnet, welche die Verbindung zwischen der absorptiven Polyvinylalkoholschicht und der Trägerschicht herstellt. Als Haftvermittler wird eine 10 μm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid verwendet.Without using an additional one support web becomes a three layer, for the inkjet application suitable medium by coextrusion of a 50 μm thick Polyvinyl alcohol layer on a 90 μm thick polyethylene layer produced as a carrier layer. Between the polyvinyl alcohol layer and the polyethylene layer an adhesion promoter layer is arranged, which the connection between the absorptive polyvinyl alcohol layer and the carrier layer manufactures. A 10 μm thick layer made of a polyolefin is used as an adhesion promoter with grafted maleic anhydride used.

Die Absorptionsschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%):
50% eines teilverseiften, niedrigviskosen Polyvinylalkohols (Viskosität 20 bis 30 mPa·s)
34% eines Superabsorbers aus einem vernetzten Polymer der Itaconsäure
2% eines Polyvinylacetatpulvers
0,2% einer Fettsäure, z.B. Stearinsäure,
8% Glycerin,
4% Wasser,
0,5% eines Tensids, The absorption layer consists of the following components (each in% by weight):
50% of a partially saponified, low-viscosity polyvinyl alcohol (viscosity 20 to 30 mPas)
34% of a superabsorbent made from a crosslinked polymer of itaconic acid
2% of a polyvinyl acetate powder
0.2% of a fatty acid, e.g. stearic acid,
8% glycerin,
4% water,
0.5% of a surfactant,

1,3% eines an die zu verwendende Tinte angepassten kationischen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Absorptionsschicht.1.3% of one to be used Ink-adapted cationic fixing aid for fixing the Colorant on and for anchoring in the absorption layer.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfahrens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der Absorptionsschicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polyehtylen der spezifischen Dichte 0,92 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 μm auf, während die im Wesentlichen aus Polyvinylalkohol bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 60 μm aufweist.The aforementioned blend is achieved by means of a Coextrusion process as in Example 1 processed to a multilayer film with the following structure: The film consists of a carrier layer, an adhesion promoter layer and the absorption layer. The carrier layer consists of a polyethylene with a specific density of 0.92 g / cm ³ and a thickness of 100 μm, while the absorption layer consisting essentially of polyvinyl alcohol has a thickness of 10 to 60 μm.

Allgemein gilt für alle Rezepturen, dass die Absorptionsschicht entsprechend den Erfordernissen variiert werden kann und dass bei größerer Schichtdicke sich die Trocknungszeit der Tintenträgerflüssigkeit verkürzt. Wesentlich ist, dass im Prinzip nur ein Arbeitsgang, nämlich ein Coextrudieren, zur Herstellung eines Mediums erforderlich ist.The general rule for all formulations is that the absorption layer can be varied according to requirements and that at greater layer thickness the drying time of the ink carrier liquid is reduced. Essential is that in principle only one operation, namely coextruding, for Production of a medium is required.

Als Superabsorber eignen sich vernetzte Polymere, insbesondere die der Methacrylsäure, wie sie aus dem Hygienebereich bekannt sind, vgl. u.a. US 5 763 067 .Crosslinked polymers are suitable as superabsorbents, in particular those of methacrylic acid, as are known from the hygiene sector, cf. among others US 5 763 067 ,

Claims

In the inkjet printing process with an ink consisting of a carrier liquid and a colorant contained therein, writable flat medium, with an absorption layer and a carrier layer, both of which consist of polymeric, thermoplastic material and are processed by coextrusion in one operation to form a multilayer film, according to the patent (Patent application 199 57 935.0), characterized in that the thermoplastic, absorptive material of the absorption layer is a water-insoluble, cross-linked, polymer, a so-called superabsorbent, which absorbs an aqueous liquid with swelling, in an amount between 5 to 50 wt .-% ,

flat Medium according to claim 1, characterized in that the material the carrier layer is polyethylene or polypropylene.

flat Medium according to claim 1 or 2, characterized in that the Superabsorber selected is from the group of cross-linked, water-swelling polymers methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, their anhydrides and salts, the methacrylamides or methacrylonitriles.

flat Medium according to claim 1 to 3, characterized in that the absorption layer Layer thickness including of the attached Superabsorbers, from 1 to 300 microns, preferably between 5 to 150 microns.

flat Medium according to claim 1 to 4, characterized in that the absorption layer grained Has structure.

flat Medium according to one of the preceding claims, characterized in that that the side of the absorption layer facing the incoming ink jet is coated with a varnish with numerous pores.

flat Medium according to one of the preceding claims, characterized in that that a fixing aid is added to the absorption layer.

flat Medium according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that between the backing layer and an adhesion promoter layer is built into the absorption layer is.

flat Medium according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the adhesion promoter layer made of the polyolefin with grafted on maleic anhydride consists.

Combination film using a flat medium according to claim 1 and optionally further claims 2 to 9, characterized in that that the flat Medium on a carrier web, those made of a plastic film, paper, cardboard, fleece or textile Material is on which is laminated.