DE102015223801B4

DE102015223801B4 - Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zum Drucken unter Verwendung einer digitalen lithographischen Druckvorrichtung mit variablen Daten

Info

Publication number: DE102015223801B4
Application number: DE102015223801.6A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey C. Allen; Carolyn Moorlag; Guiqin Song; Mihaela Maria Birau
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: RU2015152038A; MX2015015502A; KR102278557B1; US20160177113A1; KR20160073912A; RU2695205C2; US9416285B2; CA2913335A1; BR102015029964A2; RU2015152038A3; CN105713450A; DE102015223801A1; CA2913335C

Abstract

Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung, umfassend:eine Druckfarbenbasis; undeine Wachsemulsion,wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst,wobei die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst,wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt,wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt,wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, undwobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.

Description

Bei typischen lithografischen Drucksystemen wird eine Druckplatte ausgebildet, um „Bildbereiche“ aufzuweisen, die aus einem hydrophoben/oleophilen Material ausgebildet sind, und „Nicht-Bild-Bereiche“, die aus einem hydrophilen/oleophoben Material ausgebildet sind. Die Bildbereiche entsprechen den Bereichen des Enddrucks (d. h. Zielsubstrat), die von der Druckfarbe bedeckt werden, während die Nicht-Bild-Bereiche Bereichen auf dem Enddruck entsprechen, die nicht von der Druckfarbe bedeckt werden. Die hydrophilen Bereiche nehmen ein Fluid auf Wasserbasis auf und werden davon benetzt, das allgemein als Dämpfungsfluid oder Feuchtfluid bezeichnet wird (dies besteht typischerweise aus Wasser und einer geringen Menge Alkohol sowie anderer Additive und/oder Tenside zum Reduzieren der Oberflächenspannung). Die hydrophoben Bereiche weisen das Dämpfungsfluid ab und nehmen die Druckfarbe auf, während das Dämpfungsfluid, das über den hydrophilen Bereichen ausgebildet ist, eine Fluid-„Ablöseschicht“ zum Abweisen der Druckfarbe bildet. Die hydrophilen Bereiche der Druckplatte entsprechen also den unbedruckten Bereichen oder „Nicht-Bild-Bereichen“ des Enddrucks.
Die Druckfarbe kann direkt auf ein Zielsubstrat übertragen werden, wie z. B. Papier, oder kann auf ein Zwischensubstrat wie einen Offset- (oder Tuch-) Zylinder in einem Offset-Drucksystem aufgetragen werden.
Typische Lithografie- und Offsetdrucktechniken benutzen Platten, die durchgehend gemustert sind und daher nur dann nützlich sind, wenn eine große Anzahl von Exemplaren des gleichen Bildes (z. B. lange Druckdurchläufe) wie Magazine, Zeitungen und dergleichen gedruckt werden. Die digitale Lithographie für variable Daten und digitale Offset-Lithographie wurden jedoch als ein System entwickelt, das eine nicht gemusterte, wiederbebilderbare Oberfläche verwendet, die anfangs gleichförmig mit einer Dämpfungsfluidschicht beschichtet wird. Die Bereiche des Dämpfungsfluids werden durch Aussetzen mit einer fokussierten Strahlungsquelle (z. B. Laserlichtquelle) zum Bilden von Taschen entfernt. Ein vorübergehendes Muster in dem Dämpfungsfluid wird dadurch über der nicht gemusterten, wiederbebilderbaren Oberfläche ausgebildet. Die darüber aufgetragene Druckfarbe wird in den Taschen gehalten, die durch das Entfernen des Dämpfungsfluids ausgebildet werden. Die gefärbte Oberfläche wird dann mit einem Substrat in Kontakt gebracht und die Druckfarbe von den Taschen in der Dämpfungsfluidschicht zu dem Substrat übertragen. Das Dämpfungsfluid kann dann entfernt werden, eine neue gleichförmige Schicht Dämpfungsfluid auf die wiederbebilderbare Oberfläche aufgetragen werden und das Verfahren wiederholt werden.
Digitale Offsetlithographie-Drucksysteme verwenden speziell entwickelte Offsetdruckfarben, die derart optimiert sind, dass sie mit verschiedenen Untersystemen, einschließlich Druckfarbenzufuhrsystemen und Laserbebilderungssystemen, kompatibel sind, um einen hochwertigen Digitaldruck bei hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen. Offset-Druckfarben aus dem Stand der Technik besitzen Nachteile wie die folgenden, sind aber nicht darauf beschränkt: (1) sie sind schwer über bevorzugte Farbsysteme, einschließlich Anilox-Walzenfarbsysteme zuzuführen, (2) sie sind in den herkömmlich eingesetzten Dämpfungsfluida löslich, z. B. in Octamethylcyclotetrasiloxan (D4), (3) sie verursachen Bildhintergrund- und/oder Geisterbildprobleme, (4) sie sind teuer in der Herstellung und Verwendung und (5) besitzen eine unzureichende Bildübertragung. Diese Nachteile neigen allein oder in Kombination zum Verringern eines Ausgestaltungsraums, in dem die Druckfarben aus dem Stand der Technik im Kontext von digitalen Offset-Lithographiedrucksystemen einsetzbar sind.
Entsprechend besteht ein Bedarf an der Entwicklung von Druckfarben, die eine verbesserte Qualität zeigen und die einen oder alle der oben genannten Nachteile angehen. Umfassende Experimente haben gezeigt, dass eine emulgierte Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine verbesserte Abgabe an ein Bebilderungselement bereitstellen kann, wie z. B. eine wiederbebilderbare Offset-Platte, verbesserte Übertragungseffizienz der wiederbebilderbaren Offset-Platte und verbesserte Druckqualität auf einer Vielzahl von Substraten. Außerdem besteht ein Bedarf an einer Drucktechnologie, die eine ausgezeichnete Druckleistung auf einer Vielzahl von Substraten bei geringen Druckfarben-Herstellungskosten erreicht.
Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen mit wässrigen Bestandteilen sind mindestens deshalb vorteilhaft, weil sie kosteneffektiv sind. Des Weiteren bewirken diese Druckfarbenzusammensetzungen keine Verschlechterung der Drucksystemkomponenten, wie wiederbebilderbare Oberflächen der Bebilderungselemente, mit denen sie in Kontakt treten. Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen sollten verschiedene Untersystem-Anforderungen erfüllen, die von druckfarbenbasierten digitalen Drucksystemen vorgegeben werden, die für den Lithographiedruck mit variablen Daten konfiguriert sind. Diese Anforderungen schließen Benetzbarkeit, Löslichkeit von einer wiederbebilderbaren Oberfläche eines Bebilderungselements und Kompatibilität mit nicht wässrigen Dämpfungsfluida ein, die zum Verwenden mit druckfarbenbasierten digitalen Druckverfahren und -systemen konfiguriert sind.
WO 2013/188 746 A2 offenbart eine Tinte, umfassend 8 - 15 Gew.-% Füllstoff; 10 - 40 Gewichtsprozent Wasser; ein oder mehrere Harze; und ein oder mehrere Pigmente oder Farbstoffe, wobei die Tinte für den lithografischen Druck geeignet ist.
EP 0 338 791 A2 offentbart Siebdruckfarbe, die eine Wasser-in-Öl-Emulsion enthält, wobei die nicht-wässrige Phase eine strahlungshärtbare Komponente und ein transparentes Pigment enthält.
CN 103614002 A betrifft eine UV-Tiefdruckfarbe auf Wasserbasis, enthaltend Rohmaterial mit folgendem Gewichtsanteil: Hydroxyliertes Acrylharz 70%-80%; Mahlgut 5%-10%; assoziationsartiges Polyurethan-Verdickungsmaterial 5%-10%, Fließmittel 1 %-3%, Benetzungsmittel 1 %-2%, Entschäumer 0,5%-1 %, Polyethylenwachs 1%-2%, Molekulargewichtsregler 0-0,2%, entionisiertes Wasser 10%-15%; Ethanol 15%-20%; Nano-Verbindung 1%-2%.
US 2013 / 0 309 397 A1 offenbart eine Tintenzusammensetzung, umfassend eine Vielzahl von härtbaren Verbindungen, wobei die Tintenzusammensetzung einen volumengemittelten Hansen-Dispersionskraftparameter (fd) von 0,4 bis 0,62, einen volumengemittelten Hansen-Polaritätsparameter (fp) von 0,1 bis 0,3 und einen volumengemittelten Hansen-Wasserstoffbindungsparameter (fh) von 0,2 bis 0,4 aufweist.
JP 2012-136573 A offenbart eine Tintenstrahl-Pigmenttinte, die ein Pigment, ein Pigmentdispersionsharz, Wasser, ein wasserlösliches Lösungsmittel, ein schwer wasserlösliches Lösungsmittel, einen Aminoalkohol und ein Tensid umfasst, wobei das schwer wasserlösliche Lösungsmittel Glykolether und das Tensid Acetylen ist.
JP 2012-213906 A betrifft ein Bilderzeugungsverfahren, umfassend einen Tintenauftragsschritt, bei dem eine Tintenzusammensetzung, die ein harzbeschichtetes Pigment enthält, von dem mindestens ein Teil der Pigmentteilchen mit einem wasserunlöslichen Harz, Harzteilchen, Wachsteilchen, 1,2-Alkylendiol, Polyalkohol, Pyrrolidonderivat und einem oberflächenaktiven Mittel auf Acetylenglykolbasis beschichtet ist, von dem Ausstoßkopf auf das Aufzeichnungsmedium unter der Bedingung aufgebracht wird, dass sich der Ausstoßkopf entlang einer Unterabtastrichtung in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium mit 200 mm/s oder mehr bewegt; einen Trocknungsschritt, bei dem das Aufzeichnungsmedium, auf das die Tinte aufgetragen wird, getrocknet wird; und einen Stapelungsschritt, der einen Anhaftungsschritt aufweist, bei dem Pulverobjekte, deren durchschnittlicher Durchmesser 1-100 µm beträgt, mit 1-1.000 mg/m an das Aufzeichnungsmedium angeheftet werden, und bei dem die getrockneten Aufzeichnungsmedien gestapelt werden.
Es werden hierin Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen bereitgestellt, welche die vorstehenden Anforderungen erfüllen. Die offenbarten Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen können effektiv von einem Anilox-Walzen-Abgabesystem an eine wiederbebilderbare Oberfläche eines Bebilderungselements während eines Offset-Druckbetriebs für variable Daten abgegeben werden, wobei Bilder auf der wiederbebilderbaren Oberfläche zwischen Zyklen des Bebilderungselements auswechselbar sind. Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den offenbarten Ausführungsformen sind aushärtbare Emulsionsdruckfarben, die aus nicht polaren Acrylat-Druckfarben, Wachsemulsionen und wässrigen Lösungen ausgebildet werden. Die offenbarten Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen zeigen eine stabile Rheologie, welche die Abgabe mithilfe eines Anilox-Walzen-Abgabesystems ermöglicht, und zeigen eine gewünschte Übertragbarkeit auf eine wiederbebilderbare Oberfläche eines Bebilderungselements mit der optionalen Verdampfung von Wasser.
Im Folgenden wird eine vereinfachte Kurzdarstellung aufgeführt, um ein grundlegendes Verständnis einiger der Aspekte einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Lehren bereitzustellen. Diese Kurzdarstellung ist kein umfassender Überblick und soll keine Schlüssel- oder Hauptelemente der vorliegenden Lehren identifizieren noch den Umfang der Offenbarung skizzieren. Der Hauptzweck ist vielmehr die Darlegung eines oder mehrerer Konzepte auf vereinfachte Weise als Auftakt für die später vorgestellte ausführliche Beschreibung.
Zusätzliche Ziele und Vorteile werden aus der Beschreibung der Figuren, der ausführlichen Beschreibung der Offenbarung und den Ansprüchen deutlich.
Die vorstehenden und/oder andere Aspekte und Betriebsmittel, die in der vorliegenden Offenbarung ausgeführt sind, können durch Bereitstellen einer Druckfarbenzusammensetzung erreicht werden, die umfasst: eine Druckfarbenbasis; eine Wachsemulsion, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst, wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
In einer anderen Ausführungsform besitzt die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität zwischen 90 Pa.s und 300 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C, eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 35 g-m und 40 g-m bei 60 Sekunden, einen Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 4% und einen Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 10%.
In einer anderen Ausführungsform besitzt die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität von 150 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C, eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung von 38 g-m bei 60 Sekunden, einen Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung von 2% und einen Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung von 5%.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Druckfarbenbasis ein Pigment.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Wachsemulsion mindestens eines von Polyethylenwachs-Emulsion, Polypropylenwachsemulsion, eine Carnaubawachs-Emulsion, Paraffinwachs-Emulsion, Ethylen-Vinylacetat-Wachs-Emulsion, chemisch modifizierte Analoga davon oder Mischungen davon.
In einer anderen Ausführungsform weist die Druckfarbenzusammensetzung ferner eine wässrige Lösung auf und die wässrige Lösung enthält Wasser; und ein Tensid.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Tensid mindestens ein wasserdispergierbares Silikontensid, ein Fluortensid, ein koaleszierendes Tensid und Mischungen davon.
In einer anderen Ausführungsform weist die Druckfarbenzusammensetzung ferner mindestens einen Stabilisator, Dispergiermittel, Fotoinitiatoren oder Rheologieadditive auf.
In einer anderen Ausführungsform weist die Druckfarbenzusammensetzung ferner mindestens eines von Wasser, Tensiden, Stabilisatoren, Dispergiermitteln, Fotoinitiatoren, Pigmenten, Acrylaten und Rheologieadditiven auf und das Tensid verringert die Oberflächenspannung der wässrigen Lösung auf eine Oberflächenspannung unter derjenigen der Druckfarbenbasis oder derjenigen einer Mischung von Druckfarbenbasis und Wachsemulsion.
Die vorstehenden und/oder andere Aspekte und Betriebsmittel, die in der vorliegenden Offenbarung ausgeführt sind, können durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Druckfarbenzusammensetzung erreicht werden, das umfasst: Herstellen einer Druckfarbenbasis; und Mischen einer Wachsemulsion mit der Druckfarbenbasis, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, wobei die die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Dispergieren einer wässrigen Lösung in die Mischung der Acrylat-Druckfarbenbasis und Wachsemulsion, wobei die wässrige Lösung Wasser und ein Tensid umfasst, und wobei die wässrige Lösung in der Druckfarbenzusammensetzung als inverse Emulsion dispergiert ist.
In einer anderen Ausführungsform besitzt die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität zwischen 90 Pa.s und 300 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C, eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 35 g-m und 40 g-m bei 60 Sekunden, einen Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 4% und einen Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 10%.
In einer anderen Ausführungsform besitzt die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität von 150 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C, eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung von 38 g-m bei 60 Sekunden, ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung von 2% und einen Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung von 5%.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Einführen von mindestens einem von UV-Stabilisatoren, Dispergiermitteln, Fotoinitiatoren oder Rheologieadditiven in die Druckfarbenzusammensetzung.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Einführen von mindestens einem von Wasser, Tensiden, UV-Stabilisatoren, Dispergiermitteln, Fotoinitiatoren, Pigmenten, Acrylaten oder Rheologieadditiven in die Druckfarbenzusam mensetzung.
Die vorstehenden und/oder andere Aspekte und Betriebsmittel, die in der vorliegenden Offenbarung ausgeführt sind, können durch Bereitstellen eines Druckverfahrens erreicht werden, das eine digitale lithografische Druckvorrichtung für variable Daten verwendet, das umfasst: Auftragen einer Druckfarbenzusammensetzung auf eine wiederbebilderbare Oberfläche eines Bebilderungselements; Verdampfen von Wasser aus der Druckfarbenzusammensetzung, die auf die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements aufgebracht wird; und Übertragen der Druckfarbenzusammensetzung von der wiederbebilderbaren Oberfläche auf ein Substrat, wobei eine Druckfarbenzusammensetzung eine Druckfarbenbasis und eine Wachsemulsion enthält, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, wobei die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst, wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
In einer anderen Ausführungsform weist die Druckfarbenzusammensetzung ferner eine wässrige Lösung auf, wobei die wässrige Lösung Wasser; und ein Tensid enthält, und wobei das Tensid die Oberflächenspannung der wässrigen Lösung auf eine Oberflächenspannung verringert, die unter einer Oberflächenspannung der Druckfarbenbasis oder einer Mischung aus Druckfarbenbasis und Wachsemulsion ist.
Diese und/oder andere Aspekte und Vorteile in den Ausführungsformen der Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen offensichtlich und zu schätzen gewusst werden, die zusammen mit den angehängten Zeichnungen zu verstehen sind, worin zeigen:

1 ein digitales Drucksystem mit variablem Bild, bei dem Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß dieser Offenbarung verwendet werden können.

Es sei darauf hingewiesen, dass einige Details der Zeichnungen vereinfacht dargestellt und gezeichnet sind, um ein Verständnis der vorliegenden Lehren zu erleichtern, statt strikte strukturelle Präzision, Details und Maßstab einzuhalten.
Die Zeichnungen oben sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, stattdessen wird im Allgemeinen Wert auf die Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gelegt. Des Weiteren können einige Merkmale übertrieben dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Diese Zeichnungen/Figuren sollen rein erläuternd und nicht einschränkend sein.
Es wird nun ausführlich Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genommen. Die Ausführungsformen werden unten zum Bereitstellen eines vollständigen Verständnisses der Komponenten, Prozesse und offenbarten Vorrichtungen beschrieben. Alle Beispiele sollen rein veranschaulichend und nicht einschränkend sein. In der Spezifikation und den Ansprüchen werden die folgenden Ausdrücke mit den hierin ausdrücklich zugeordneten Bedeutungen verwendet, es sei denn, der Kontext gibt deutlich etwas anderes an. Die Phrase „in einigen Ausführungsformen“ und „in einer Ausführungsform“, wie hierin verwendet, bezieht sich nicht unbedingt auf die gleiche(n) Ausführungsform(en), obgleich dies auch der Fall sein kann. Des Weiteren bezieht sich die Phrase „in einer anderen Ausführungsform“ und „in einigen anderen Ausführungsformen“, wie hierin verwendet, nicht unbedingt auf eine andere Ausführungsform, obgleich dies auch der Fall sein kann. Wie unten beschrieben, können verschieden Ausführungsformen kombiniert werden, ohne den Schutzbereich und den Geist der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
Wie hierin verwendet ist der Begriff „oder“ einschließlich und ist synonym zum Begriff „und/oder“ zu verstehen, wenn vom Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgegeben wird. Der Begriff „basierend auf“, „auf Basis“ ist nicht ausschließlich und lässt auch die Grundlage für zusätzliche Faktoren zu, die nicht beschrieben werden, wenn vom Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgegeben wird. In der Spezifikation beinhaltet das Benennen von „mindestens eines von A, B und C“ Ausführungsformen, die A, B oder C enthalten, mehrere Beispiele von A, B oder C oder Kombinationen von A/B, A/C, B/C, A/B/B, B/B/C, A/B/C usw. Außerdem schließen in der Spezifikation „ein, eine, einer“ und „der, die, das“ die Pluralformen davon mit ein. Die Bedeutung von „in“ schließt „in“, „auf“, „an“ ein.
Alle physikalischen Eigenschaften, die hiernach definiert werden, wurden bei 20° bis 25° Celsius gemessen, wenn nicht anders angegeben. Der Begriff „Raumtemperatur“ bezieht sich auf 25°C, wenn nicht anders angegeben.
Bei Bezugnahme auf einen numerischen Wertebereich hierin sind solche Bereiche als einschließlich jeder und einzelner Zahlen und/oder Bruchteile zwischen dem genannten Mindest- und Höchstbereich zu verstehen. Zum Beispiel würde ein Bereich von 0,5 bis 6 % ausdrücklich alle Zwischenwerte wie 0,6%, 0,7% und 0,9% bis hin zu 5,95%, 5,97% und 5,99% einschließen. Dies gilt auch für jede andere numerische Eigenschaft und/oder elementaren Bereich, die hierin genannt werden, wenn vom Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgegeben wird.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben. Obschon einige Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, wird ein Fachmann zu schätzen wissen, dass Veränderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne die Prinzipien und den Geist der vorstehenden ausführlichen Beschreibung zu verlassen. Daher soll die vorliegende Offenbarung so ausgelegt werden, dass all solche Modifikationen und Veränderungen insofern enthalten sind, als sie innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche oder Äquivalente davon fallen. Obwohl die Ausführungsformen unten mit Bezug auf das Drucksystem aus 1 beschrieben werden, versteht es sich, dass Ausführungsformen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen, die hierin beschrieben sind, auch mit anderen kompatiblen Drucksystemen verwendet werden können.
Eine Emulsion ist eine Mischung aus zwei oder mehreren Flüssigkeiten, die unmischbar sein können. Eine Emulsion ist Teil einer allgemeineren Klasse von Zweiphasensystemen von Materie, die als Colloide bekannt sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass der Begriff „inverse Emulsion“ dadurch gekennzeichnet sein kann, dass es sich auf eine Klasse von Emulsionen bezieht, bei denen z. B. Wasser in einer kontinuierlichen Ölphase dispergiert ist. In einer Emulsion wird eine erste Flüssigkeit, die dispergierte Phase, in eine zweite Flüssigkeit, die kontinuierliche Phase, dispergiert.
In einer inversen Emulsion kann z. B. Wasser die dispergierte Phase mit Öl sein, welche die kontinuierliche Phase ist. Die inverse Emulsion ist auch durch die Stabilität der Dispersion der zwei Phasen über einen längeren Zeitraum gekennzeichnet, oder über einen erforderlichen Zeitraum für die Verwendung der Materialien. Eine stabile Phase kann durch keine erkennbare Trennung und stabile rheologische Messung gekennzeichnet sein.
Druckfarbenzusammensetzungen gemäß hierin zitierten Ausführungsformen sind zum druckfarbenbasierten digitalen Drucken geeignet. „Lithographiedruck für variable Daten“ oder „druckfarbenbasierter Digitaldruck“ oder „digitaler Offsetdruck“ bezeichnen eine lithographische Drucktechnik für variable Bilddaten zur Erzeugung von Bildern auf einem Substrat, die mit jedem Rendering eines Bildes auf dem Substrat in einem Bilderzeugungsprozess veränderlich sind und werden in dieser Offenbarung verwendet. „Lithographiedruck für variable Daten“ schließt den Offsetdruck von Druckbildern unter Verwendung von lithographischer Druckfarbe ein, wobei die Bilder auf digitalen Bilddaten basieren, die von Bild zu Bild variieren können. Der druckfarbenbasierte Digitaldruck verwendet ein Lithographiedrucksystem für variable Daten oder ein digitales Offsetdrucksystem. Ein „Lithographiesystem für variable Daten“ ist ein System, das für den lithographischen Druck unter Verwendung von lithographischen Druckfarben und basierend auf digitalen Bilddaten konfiguriert ist, die von Bild zu Bild variieren können.
Rein beispielhaft wird ein druckfarbenbasiertes Digitaldrucksystem mit Anilox-Walzendruckfarbenabgabe-Untersystem, das mit Ausführungsformen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen hierin verwendet werden kann, in der US-Patentanmeldung Nr. 13/095.714 beschrieben. Die US-Patentanmeldung Nr. US 2012-0103212 A1 (die „714er Anmeldung“) mit der Bezeichnung „Variable Data Lithography System“, die am 27. April 2011 von Timothy Stowe et al. eingereicht wurde, beschreibt ein beispielhaftes Lithographiesystem für variable Daten 100 für den druckfarbenbasierten Digitaldruck aus 1.
Eine allgemeine Beschreibung des beispielhaften Systems 100 aus 1 wird unten bereitgestellt. Zusätzliche Details in Bezug auf einzelne Komponenten und/oder Untersysteme, die in dem beispielhaften System 100 aus 1 dargestellt sind, sind in der 714er-Anmeldung zu finden.
Wie in 1 dargestellt, kann ein Drucksystem 100 ein Bebilderungselement 110 aufweisen. Während das Bebilderungselement 110 in 1 als Trommel dargestellt ist, könnte das Bebilderungselement 110 auch als eine Platte, ein Band oder eine andere derzeit bekannte oder später entwickelte Konfiguration ausgeführt sein. Das Bebilderungselement 110 weist eine wiederbebilderbare Oberfläche auf, die z. B. aus einer Klasse von Materialien gebildet sein kann, die allgemein als Silikone bezeichnet werden, einschließlich u. a. Polydimethylsiloxan (PDMS). Zum Beispiel kann Silicon, Fluorsilicon und/oder Fluorelastomer zum Bilden einer wiederbebilderbaren Oberfläche des wiederbebilderbaren Elements 110 verwendet werden. Die wiederbebilderbare Oberfläche kann aus einer relativ dünnen Schicht über einer Befestigungsschicht gebildet sein, wobei eine Dicke der relativ dünnen Schicht derart gewählt ist, dass die Druck-oder Markierungsleistung, Dauerhaftigkeit und Herstellbarkeit ausgeglichen sind.
In einigen Ausführungsformen wird das Bebilderungselement 110 an einem Übertragungswalzenspalt 112 zum Aufbringen eines Druckbildes auf ein Bildaufnahmemediensubstrat 114 aufgebracht. Der Übertragungswalzenspalt 112 kann im Wesentlichen durch eine Druckwalze 118 als Teil eines Bildübertragungsmechanismus 160 ausgebildet sein, der Druck in Richtung des Bebilderungselements 110 ausübt. Das Bildaufnahmemediensubstrat 114 soll nicht auf eine bestimmte Zusammensetzung wie zum Beispiel Papier, Kunststoff oder Verbundfolie eingeschränkt sein. Das beispielhafte Drucksystem 100 kann zum Erzeugen von Bildern auf vielen verschiedenen Bildaufnahmemediensubstraten 114 verwendet werden. Die 714er Anmeldung legt auch die große Bandbreite an Markierungs-(Druck-)-Materialien dar, die verwendet werden können, einschließlich Markierungsmaterialien mit Pigmentdichten von mehr als 10 Gew.-%. Wie bei der 714er Anmeldung wird in dieser Offenbarung der Ausdruck Druckfarbe verwendet, um eine große Bandbreite an Druck- oder Markierungsmaterialien zu bezeichnen, die diejenigen einschließen, die üblicherweise als Druckfarben, Pigmente und andere Materialien bezeichnet werden, die von dem beispielhaften System 100 aufgebracht werden können, um ein Ausgabebild auf dem Bildaufnahmemediensubstrat 114 zu erzeugen.
Die 714-Anmeldung zeigt und beschreibt Details des Bebilderungselements 110, das ein Bebilderungselement 110 aufweist, das aus einer wiederbebilderbaren Oberflächenschicht besteht, die über einer Strukturbefestigungsschicht ausgebildet ist, die zum Beispiel ein zylindrischer Kern sein kann oder eine oder mehrere Strukturschichten über einem zylindrischen Kern sein kann.
Das beispielhafte Drucksystem 100 kann ein Dämpfungsfluidsystem 120 aufweisen, das im Allgemeinen eine Reihe Walzen umfasst, die als Dämpfungswalzen oder allgemein eine Dämpfungseinheit zum gleichmäßigen Benetzen der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 mit Dämpfungsfluid betrachtet werden können. Ein Zweck des Dämpfungsfluidsystems 120 ist die Abgabe einer Schicht von Dämpfungsfluid, die eine im Allgemeinen gleichmäßige und gesteuerte Dicke aufweist, auf die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110. Ein Dämpfungsfluid kann wie ein Feuchtmittel bekanntermaßen hauptsächlich Wasser wahlweise mit geringen Mengen Isopropylalkohol oder Ethanol umfassen, die zugesetzt werden, um die Oberflächenspannung zu verringern sowie die Verdampfungsenergie, die zur Unterstützung der Laserstrukturierung notwendig ist, zu senken, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Geringe Mengen bestimmter Tenside können dem Feuchtmittel ebenfalls zugesetzt werden. Alternativ können andere geeignete Dämpfungsfluida zum Verbessern der Leistung von druckfarbenbasierten digitalen Lithographiesystemen verwendet werden. Umfassend Experimente haben nachgewiesen, dass ein bevorzugtes Dämpfungsfluid D4 (Octamethylcyclotetrasiloxan) sein kann. Andere geeignete Dämpfungsfluida sind rein beispielhaft in der US 9,592,699 B2 offenbart.
Nach dem Dosieren des Dämpfungsfluids auf die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110 durch das Dämpfungsfluidsystem 120 kann eine Dicke des Dämpfungsfluids unter Verwendung eines Sensors 125 gemessen werden, der eine Rückmeldung bereitstellt, um die Dosierung des Dämpfungsfluids auf die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110 durch das Dämpfungsfluidsystem 120 zu steuern.
Nach Bereitstellen einer Menge Dämpfungsfluid durch das Dämpfungsfluidsystem 120 auf der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 kann ein optisches Strukturierungssystem 130 verwendet werden, um selektiv ein latentes Bild in der gleichmäßigen Dämpfungsfluidschicht durch bildweise Strukturierung der Dämpfungsfluidschicht unter Anwendung beispielsweise von Laserenergie zu bilden. Typischerweise absorbiert das Dämpfungsfluid die optische Energie (IR oder sichtbar) nicht effizient. Die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110 sollte im Idealfall einen Großteil der Laserenergie (sichtbar oder unsichtbar wie IR), die von dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 nahe der Oberfläche emittiert wird, absorbieren, um die Verschwendung von Energie bei der Erwärmung des Dämpfungsfluids zu minimieren und eine seitliche Verteilung von Wärme zu minimieren, um so ein hohes räumliches Auflösungsvermögen aufrechtzuerhalten. Als Alternative kann eine geeignete strahlungsempfindliche Komponente zu dem Dämpfungsfluid gegeben werden, um die Absorption der einfallenden Laserstrahlungsenergie zu unterstützen. Wenngleich das optische Strukturierungsuntersystem 130 oben als ein Laseremitter beschrieben ist, wird man verstehen, dass verschiedene Systeme verwendet werden können, um die optische Energie zur Strukturierung des Dämpfungsfluids abzugeben.
Die Mechanik, die an dem Musterungsprozess beteiligt ist, der von dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 des Beispielsystems 100 ausgeführt wird, ist unter Bezugnahme auf 5 in der 714-Anmeldung ausführlich beschrieben. Kurz gesagt führt die Anwendung von optischer Strukturierungsenergie aus dem optischen Strukturierungsuntersystem 130 zu einer selektiven Entfernung von Abschnitten der Schicht von Dämpfungsfluid.
Nach der Strukturierung der Dämpfungsfluidschicht durch das optische Strukturierungsuntersystem 130 wird die strukturierte Schicht über der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 an ein Farbwalzenuntersystem 140 geleitet. Das Farbwalzenuntersystem 140 wird verwendet, um eine gleichmäßige Druckfarbschicht über die Dämpfungsfluidschicht und die wiederbebilderbare Oberflächenschicht des Bebilderungselements 110 aufzubringen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann eine Rasterwalze verwenden, um eine offsetlithographische Druckfarbe auf eine oder mehrere Druckfarbbildungswalzen zu dosieren, die mit der wiederbebilderbaren Oberflächenschicht des Bebilderungselements 110 in Kontakt stehen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann separat andere herkömmliche Elemente wie eine Reihe von Dosierwalzen aufweisen, um der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 eine präzise Druckfarbenzuführrate bereitzustellen. Das Farbwalzenuntersystem 140 kann die Druckfarbe auf die Taschen abscheiden, die die bebilderten Abschnitte der wiederbebilderbaren Oberfläche darstellen, während Druckfarbe auf die unformatierten Abschnitte des Dämpfungsfluids an diesen Abschnitten nicht haftet.
Die Kohäsionskraft und Viskosität der Druckfarbe, die sich an der wiederbebilderbaren Oberflächenschicht des Bebilderungselements 110 befindet, können von mehreren Mechanismen modifiziert werden. Ein solcher Mechanismus kann die Verwendung eines Voraushärtungs- oder Rheologie-Steuerungs-Untersystems 150 (komplexes viskoelastisches Modul) einschließen. Das Rheologie-Steuerungs-Untersystem 150 kann einen Teilvernetzungskern der Druckfarbe auf der wiederbebilderbaren Oberfläche bilden, um z. B. die Druckfarbenkohäsivkraft in Bezug auf die wiederbebilderbare Oberflächenschicht zu erhöhen. Aushärtungsmechanismen können optisches oder Lichtaushärten, Wärmehärten, Trocknen oder verschiedene Formen des chemischen Aushärtens einschließen. Die Rheologie kann durch Kühlen sowie durch mehrere physikalische Kühlmechanismen sowie durch chemische Kühlung modifiziert werden.
In einigen Ausführungsformen kann aufgrund der Rheologie- und/oder Kohäsionsänderung aufgrund der Verdampfung des enthaltenen Wassers die Verwendung von Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen eine hohe Übertragungseffizienz ohne die Verwendung des Steuerungs-Untersystems 150 einschließen.
Danach wird die Druckfarbe von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 auf ein Substrat des Bildaufnahmemediums 114 unter Verwendung eines Übertragungsuntersystems 160 übertragen. Die Übertragung findet statt, während das bildaufnehmende Mediensubstrat 114 durch einen Walzenspalt 112 zwischen dem Bebilderungselement 110 und einer Druckwalze 118 geleitet wird, sodass die Druckfarbe in den Leerstellen der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 mit dem bildaufnehmenden Mediensubstrat 114 in physischen Kontakt gebracht wird. Durch die Haftung der Druckfarbe, die von dem Rheologie-Steuerungs-Untersystem 150 modifiziert wurde, oder durch die Haftung der Druckfarbe, die basierend auf einer Zusammensetzung der Druckfarbe bewirkt wird, kann die Haftung der Druckfarbe bewirken, dass die Druckfarbe an dem bildaufnehmenden Mediensubstrat 114 haftet und sich von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 trennt. Eine sorgfältige Steuerung der Druckfarbenrheologie durch die Zusammensetzung oder andre Mittel sowie der Temperatur- und Druckbedingungen an der Übertragungswalze 112 können Übertragungseffizienzen für die Druckfarbe von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 auf das bildaufnehmende Mediensubstrat 114 von über 95 % ermöglichen oder anders erleichtern. Wenngleich es möglich ist, dass ein Teil des Dämpfungsfluids auch das bildaufnehmende Mediensubstrat 114 benetzt, ist das Volumen eines solchen Dämpfungsfluids minimal und verdampft rasch oder wird von dem bildaufnehmenden Mediensubstrat 114 absorbiert.
In bestimmten offsetlithographischen Systemen wird man erkennen, dass eine Offsetwalze, die in 1 nicht dargestellt ist, zuerst das Druckbildmuster aufnehmen und dann das Druckbildmuster gemäß einem bekannten indirekten Übertragungsverfahren auf ein Substrat übertragen kann.
Nach der Übertragung eines hohen Prozentsatzes der Druckfarbe auf das bildaufnehmende Mediensubstrat 114 sollten Druckfarbreste und/oder Dämpfungsfluidreste von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 entfernt werden, vorzugsweise ohne die wiederbebilderbare Oberfläche zu zerkratzen oder abzunutzen. Zum Beispiel kann eine Luftrakel verwendet werden, um Dämpfungsfluidreste und/oder Druckfarbe zu entfernen. Es sei jedoch vorweggenommen, dass eine gewisse Druckfarbenrestmenge auf der wiederbebilderbaren Oberfläche zurückbleiben kann. Eine Entfernung solcher zurückbleibender Druckfarbreste kann durch die Verwendung einer bestimmten Form von Reinigungsuntersystem 170 bewerkstelligt werden. Die 714-Anmeldung beschreibt Einzelheiten eines solchen Reinigungsuntersystems 170, das mindestens ein erstes Reinigungselement wie ein klebriges oder haftendes Element aufweist, das mit der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 in physischem Kontakt steht, wobei das klebrige oder haftende Element Druckfarbreste und etwaige zurückbleibende geringe Mengen von Tensidverbindungen aus der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 entfernt. Das klebrige oder haftende Element kann dann mit einer glatten Walze in Kontakt gebracht werden, auf die Druckfarbreste von dem klebrigen oder haftenden Element übertragen werden können, wobei die Druckfarbe anschließend von der glatten Walze beispielsweise mit einem Farbmesser abgezogen wird.
Die 714er Anmeldung beschreibt andere Mechanismen, durch die die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110 gereinigt werden kann. Ungeachtet des Reinigungsmechanismus ist jedoch in einigen Ausführungsformen die Reinigung der Reste von Druckfarbe und Dämpfungsfluid von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 notwendig, um die Bildung von Geisterbildern („Ghosting“) in dem vorgeschlagenen System zu verhindern. Nach der Reinigung wird die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements 110 erneut dem Dämpfungsfluidsystem 120 bereitgestellt, sodass eine frische Schicht Dämpfungsfluid zu der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements 110 geleitet und der Prozess wiederholt wird.
Die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements kann vorzugsweise aus einem Polymerelastomer wie Silikonkautschuk und/oder Fluorsilikonkautschuk ausgebildet sein. Der Ausdruck „Silikon“ ist einem Fachmann auf dem Gebiet gut verständlich und bezieht sich auf Polyorganosiloxane mit einem Grundgerüst, das aus Silicium- und Sauerstoffatomen und Seitenketten gebildet ist, die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist der Ausdruck „Silikon“ so zu verstehen, dass Siloxane, die Fluoratome enthalten, ausgeschlossen sind, während „Fluorsilikon“ verwendet wird, um die Klasse von Siloxanen abzudecken, die Fluoratome enthalten. Andere Atome können in dem Silikonkautschuk vorhanden sein, zum Beispiel Stickstoffatome in Amingruppen, die verwendet werden, um Siloxanketten während der Vernetzung miteinander zu verbinden. Die Seitenketten des Polyorganosiloxans können auch Alkyl oder Aryl sein.
Wie oben beschrieben, müssen Druckfarben, die für druckfarbenbasiertes digitales Offsetdrucken verwendet werden, physikalische und chemische Eigenschaften besitzen, welche die spezifischen Anforderungen des druckfarbenbasierten digitalen Drucksystems erfüllen, wie z. B. die des Systems aus 1. Der digitale Offsetdruck muss mit den Materialien kompatibel sein, mit denen er in Kontakt treten soll, einschließlich der Bebilderungsplatte (wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements) und verschiedener Dämpfungsfluida, sowie bedruckbarer Substrate wie Papier, Metall oder Kunststoff. Die digitale Offsetdruckfarbe muss auch alle Funktionsanforderungen des Untersystems erfüllen, die von den Benetzungs- und Übertragungseigenschaften durch die Untersystem-Architektur und Materialsätze definiert werden.
In einigen Ausführungsformen sind die Druckfarben, die für den druckfarbenbasierten Digitaldruck oder Offsetdigitaldruck formuliert sind, auf vielerlei Weise unterschiedlich zu den Druckfarben, die für andere Druckfarbenanwendungen entwickelt wurden, einschließlich pigmentierte Lösemitteldruckfarben, Offsetdruckfarben, Flexografiedruckfarben, UV-Geldruckfarben und dergleichen. Zum Beispiel enthalten digitale Offsetdruckfarben eine sehr viel höhere Pigmentladung, die zu einer höheren Viskosität bei Raumtemperatur führt, als andere Druckfarben, was die Druckfarbenabgabe durch ein Anilox-Walzensystem erschwert. In einigen Ausführungsformen sollten digitale Offsetdruckfarben nicht dazu führen, dass das Bebilderungselement (die wiederbebilderbare Oberfläche), die ein Silikon, Fluorsilikon oder eine VITON-haltige Platte oder Tuch sein kann, anschwillt und sollte mit den Dämpfungsfluidoptionen kompatibel sein.
Acrylatbasierte Formulierungen sind von Natur aus nicht polar, können aber mit Wasser durch Aufnahme eines Tensidadditivs emulgiert werden. Die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen minimiert eine Löslichkeit der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen im Dämpfungsfluid, wie D4, und minimiert oder verhindert das Schwellen eines fluorsilikonhaltigen Bebilderungselements. Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß Ausführungsformen zeigen vorzugsweise eine Rheologie, die sich für die Anilox-Walzenabgabe eignet. In einigen Ausführungsformen weist die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine inverse Emulsion einer wässrigen Lösung in einer Acrylat-Druckfarbenbasis oder einer Mischung aus einer Acrylat-Druckfarbenbasis und einer Wachsemulsion auf. Ein Vorteil der inversen Emulgierung mit einer wässrigen Lösung über reine Verdünnung mit Wasser ist, dass die inverse Emulgierung eine größere Energiebarriere für die Wasserverdampfung bereitstellt. Zum Beispiel können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß hierin genannten Ausführungsformen aus nicht polaren Acrylat-Druckfarbenformulierungen, Wachsemulsionen, Wasser und Tensid gebildet werden, um eine stabile Rheologie zu ergeben, die sich für Anilox-Walzen-Druckfarbenabgabesysteme eignet. Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen hierin enthalten digitale Offset-Acrylat-Druckfarben, die eine gewünschte Übertragbarkeit mit der Verdampfung von Wasser zeigen. Es ist wichtig, dass die Ausführungsformen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen mit nicht wässrigen Dämpfungsfluida kompatibel sind und eine gewünschte Löslichkeit von der Bebilderungselement (wiederbebilderbaren) Oberfläche nach der Druckbildformung zeigen. In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen auch ein Pigment, ein Acrylat, ein Dispergiermittel, einen Rheologiemodifikator, einen Fotoinitiator und/oder UV-Stabilisator aufweisen.
Zum Beispiel können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen Pigmente wie Ciba IRGALITE, Blue, GLO aufweisen. Andere geeignete Pigmente schließen schwarze Pigmente, weiße Pigmente, Cyan-Pigmente, Magentapigmente, Gelbpigmente und dergleichen ein. Weitere Pigmente können organische oder anorganische Teilchen sein. Geeignete anorganische Pigmente schließen Ruß-Schwarz ein. Jedoch können andere anorganische Pigmente geeignet sein, wie Titanoxid, Kobaltblau (CoO-Al₂O₃), Chromgelb (PbCrO₄) und Eisenoxid. Geeignete organische Pigmente sind beispielsweise Azo-Pigmente, einschließlich Diazo-Pigmente und Monoazo-Pigmente, polyzyklische Pigmente (z. B. Phthalocyanin-Pigmente wie Phthalocyaninblau und Phthalocyaningrün), Perylen-Pigmente, Perinon-Pigmente, Anthrachinon-Pigmente, Chinacridon-Pigmente, Dioxazin-Pigmente, Thioindigo-Pigmente, Isoindolinon-Pigmente, Pyranthron-Pigmente und Chinophthalon-Pigmente), unlösliche Farbstoffchelate (z. B. basische Farbstoffchelate und saure Farbstoffchelate), Nitro-Pigmente, Nitroso-Pigmente, Anthanthron-Pigmente wie PR168 und dergleichen.
Repräsentative Beispiele von Phthalocyanin-Blau und -Grün sind Kupfer-Phthalocyanin-Blau, Kupfer-Phthalocyanin-Grün und deren Derivate (Pigment Blue 15, Pigment Green 7 und Pigment Green 36). Repräsentative Bespiele für Chinacridone schließen Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19 und Pigment Violet 42 ein. Repräsentative Beispiele für Anthrachinone schließen Pigment Red 43, Pigment Red 194, Pigment Red 177, Pigment Red 216 und Pigment Red 226 ein. Repräsentative Beispiele für Perylene schließen Pigment Red 123, Pigment Red 149, Pigment Red 179, Pigment Red 190, Pigment Red 189 und Pigment Red 224 ein. Repräsentative Beispiele für Thioidigoiode schließen Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36 und Pigment Red 38 ein. Repräsentative Beispiele für heterocyclische Gelbfarbstoffe schließen Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 90, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 117, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 150, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 155, und Pigment Yellow 213 ein. Solche Pigmente sind entweder als Pulver oder Presskuchen bei mehreren Quellen im Handel erhältlich, einschließlich bei der BASF Corporation, Engelhard Corporation, und Sun Chemical Corporation.
Beispiele von Schwarzpigmenten, die verwendet werden können, schließen Kohlepigmente ein. Die Kohlepigmente können fast jedes im Handel erhältliche Kohlepigment sein, das eine annehmbare optische Dichte und Druckeigenschaften bereitstellt. Kohlepigmente, die für die Verwendung in Systemen und Verfahren gemäß den Ausführungsformen geeignet sind, können uneingeschränkt Kohleschwarz, Grafit, Glaskohle, Holzkohle und Kombinationen davon sein. Solche Kohlepigmente können durch verschiedene bekannte Verfahren hergestellt werden, z. B. Kanalverfahren, Kontaktverfahren, Ofenverfahren, Acetylenverfahren oder Wärmeverfahren und sind im Handel von Vertreibern wie Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik, Orion Engineered Carbons, and E.I. DuPont de Nemours and Company erhältlich. Geeignete Rußpigmente sind Nipex® 150 (bei der Orion Engineered Carbons erhältlich), Cabot-Pigmente wie MONARCH@ 1400, MONARCH@ 1300, MONARCH® 1100, MONARCH® 1000, MONARCH® 900, 880 MONARCH®, MONARCH® 800, 700 MONARCH®, CAB-O-JET® 200, CAB-O-JET® 300 , REGAL®, BLACK PEARLS®, ELFTEX®, MOGUL® und VULCAN®-Pigmente; Columbian-Pigmente wie RAVEN® 5000 und Raven® 3500; Evonik-Pigmente wie Color Black FW 200, FW 2, FW 2 V, FW 1, FW 18, FW S160, S170 FW, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, PRINTEX® U, PRINTEX® 140U, PRINTEX® V und PRINTEX® 140V, aber nicht darauf beschränkt. Die obige Liste von Pigmenten beinhaltet unmodifizierte Pigmentteilchen, kleine molekülgebundene Pigmentteilchen und polymerdispergierte Pigmentteilchen. Andere Pigmente können auch ausgewählt werden, sowie Mischungen davon. In einigen Ausführungsformen ist die gewünschte Pigmentteilchengröße so klein wie möglich, um z. B. eine stabile kolloidale Suspension der Teilchen im flüssigen Trägerstoff zu ermöglichen.
Acrylate oder Propenoate sind Salze und Ester von Acrylsäure. Unter Acrylat- und Methacrylatmonomeren sind solche zu verstehen, die reaktive funktionelle Vinylgruppen enthalten, die die Bildung von Acrylatpolymeren ermöglichen. Zu beispielhaften Acrylaten gehören Acrylatmonomere oder -polymere wie trifunktionale Monomere, z. B. Sartomer® SR501 und SR9036 und Polyesteracrylate, Sartomer® CN294E, Sartomer® CD 501 und Sartomer® CN 2256. Insbesondere besitzen beispielhafte Acrylat-Druckfarben polare Funktionsgruppen, sind aber im Wesentlichen unpolar entlang des monomeren oder oligomeren Gerüsts in dem Maße sind, dass diese nicht ohne Tensid mit Wasser mischbar sind.
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen ein Tensid aufweisen. Zum Beispiel kann die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung ein wasserdispergierbares Silicontensid wie SILSURF® A004-AC-UP (von der Siltech Corporation erhältlich) aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Tensid ein Fluortensid wie CAPSTONE® FAS-31 von der E.I. du Ponte de Nemours and Company sein. Andere beispielhafte Tenside schließen ein: Sorbitan-Monostearat, FZ-77 von Dow Corning und Niederschaumstoff superbenetzende und koaleszierende Tenside wie Dynol® 360 von Air Products and Chemicals, Inc.
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen ein Dispergiermittel aufweisen. Die Dispergiermittel können polymere Dispergiermittel einschließen, wie diejenigen von Lubrizol wie SOLSPERSE® 32000, SOLSPERSE® 39000, SOLSPERSE® 71000, SOLSPERSE® J-100, SOLSPERSE® J-200, SOLSPERSE® X300 und von BASF, wie z. B. EFKA® 4300, EFKA® 4330, EFKA® 4340, EFKA® 4400, EFKA® PX 4701, EFKA® 4585, EFKA® 5207, EFKA® 6230, EFKA® 7701, EFKA® 7731 oder von Tego, wie TEGO® Dispers 656, TEGO® Dispers 685, TEGO® Dispers 710 und von King Industries wie K-SPERSE A-504.
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen einen Rheologiemodifikator aufweisen. Beispielhafte Rheologiemodifikatoren können modifizierte oder unmodifizierte anorganische Verbindungen, einschließlich organische Tone, Attapulgit-Tone und Bentonit-Tone, einschließlich Tetraalkyl-Ammonium-Bentonite sowie behandelte und unbehandelte synthetische Kieselsäuren sein. Geeignete Organotone schließen von Southern Clay Products CLAYTONE® HA und CLAYTONE® HY ein. Geeignete Beispiele für Tetraalkyl-Ammonium-Bentonite schließen von Celeritas Chemicals CELCHEM® 31743-09, CELCHEM® 31744-09 und 31745-09 CELCHEM® ein. Andere beispielhafte Rheologiemodifikatoren schließen organische Verbindungen wie EFKA® RM1900 und EFKA® RM1920 und modifizierte oder hydrierte Rizinusöle von BASF ein.
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen Fotoinitiatoren aufweisen. Fotoinitiatoren können flüssigkeits- oder feststoffbasierte oder Kombinationen davon sein. Geeignete Fotoinitiatoren vom Typ I schließen diejenigen der Klassen der Dialkoxy-Acetopheonone, Dialkoxy-Alkyl-pheonone, Amino-alkyl-pheonone und Acyl-Phosphinoxide ein. Geeignete Fotoinitiatoren vom Typ II sind diejenigen der Klassen der Benzophenone und Thioxanthone, welche die Aktivierung von geeigneten Aminsynergisten erfordern. Beispielhafte Fotoinitiatoren sind ADDITOL® LX, ADDITOL® DX, ADDITOL® BDK, ADDITOL® CPK, ADDITOL® DMMTA, ADDITOL® TPO von Allnex, Esacure 1001M von IRGACURE® 127, IRGACURE® 184, IRGACURE® 379, IRGACURE® 819 und IRGACURE® 2959 von der BASF. Beispielhafte Aminsynergisten, die mit Typ-II-Fotoinitiatoren verwendet werden, sind SPEEDCURE® PDA, SPEEDCURE® EDB von Lambson, Diethylaminoethylmethacrylat, Ethyl-4-dimethylaminobenzoat, 2-Ethylhexyl-4-dimethylaminobenzoat von Esstech, Inc. In einigen Ausführungsformen kann die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung geruchsarme Fotoinitiatoren aufweisen wie ESACURE® KIP 150 von Lamberti SpA .
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen UV-Stabilisatoren aufweisen. Zum Beispiel können die UV-Stabilisatoren Sartomer® USA CN3216 und BASF IRGASTAB® UV22 einschließen.
In einigen Ausführungsformen können die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine Wachsemulsion aufweisen. Zum Beispiel kann die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine Polyethylenwachs-Emulsion, Polypropylenwachsemulsion, eine Carnaubawachs-Emulsion, Paraffinwachs-Emulsion, Ethylen-Vinylacetat-Wachs-Emulsion, chemisch modifizierte Analoga davon oder Mischungen davon einschließen. Einige Ausführungsformen schließen saure, nichtionische Polyethylenwachs-Emulsionen, wie AQUACER® 531, die von BYK-Chemie GmbH erhältlich sind, ein. Andere Ausführungsformen schließen eine basische nicht-ionische Emulsion eines oxidierten Polyethylenwachses mit hoher Dichte ein, wie AQUACER® 552, das von der Byk-Chemie GmbH erhältlich ist.
Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen können durch Herstellung einer Druckfarbenbasis und Mischen davon mit Wachsemulsionen und in einigen Ausführungsformen mit einer wässrigen Lösung gebildet werden.
In einigen Ausführungsformen weist die wässrige Lösung entionisiertes Wasser und Tensid auf. In einer Ausführungsform ist die Oberflächenspannung des Wasser in der wässrigen Lösung unter einer Oberflächenspannung der Druckfarbe mit minimalem Tensid, was zu einer verbesserten Einheitlichkeit der Verteilung der Emulsionsgröße der Mischung führt, wenn die wässrige Lösung in der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung emulgiert ist.
In einer Ausführungsform wird eine Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung durch tropfenweise Zugeben der wässrigen Lösung zu einer Mischung eines Druckfarbenbasis und einer Wachsemulsion hergestellt, die Komponenten wie die oben offenbarten aufweist und für den druckfarbenbasierten Digitaldruck konfiguriert ist. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung ausgebildet werden, um einen Gesamtwassergehalt zwischen 1 bis 15 Gew.-% aufzuweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform kann die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung einen Gesamtwassergehalt von 1% bis 10% aufweisen oder kann ausgebildet werden, um einen Wassergehalt von 5% zu besitzen. Ähnlich kann in einigen Ausführungsformen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung ausgebildet werden, um einen Gesamtwachsgehalt zwischen 1 bis 5 Gew.-% aufzuweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform kann die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung einen Gesamtwachsgehalt von 1% bis 4% aufweisen oder kann ausgebildet werden, um einen Wachsgehalt von 2% zu besitzen.
Verfahren zum Drucken mit Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen, die verbesserte Benetzungs-/Ablöseeigenschaften aufweisen, können das Auftragen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung auf ein Zwischenelement oder zentrales Bebilderungselement beinhalten, z. B. einer wiederbebilderbaren Fluorsilikonoberfläche. Die Oberflächenspannung der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung kann dynamisch durch Verwendung eines Feststofftensids oder einer kleinen Konzentration eines Flüssigtensids eingestellt werden. Verfahren können das Bewirken einschließen, dass Wasser, das in der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung enthalten ist, verdampft, wodurch eine Löslichkeit der Druckfarbe von der Oberfläche des Bebilderungselements verbessert wird.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung können weiterhin durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele verstanden werden. Die Beispiele sind veranschaulichend und sollen die Ausführungsformen in keiner Weise einschränken. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 stellen einen Prozess zum Herstellen einer Acrylat-Druckfarbenbasis bereit. Die Beispiele 4 bis 11 stellen einen Prozess zum Herstellen von Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen mithilfe von Acrylat-Druckfarbenbasen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereit. Die Beispiele 4 bis 11 waren nachweislich gute Beispiele für geeignete Druckfarben für den druckfarbenbasierten Digitaldruck mit guter Übertragbarkeit und Hintergrundleistung. In einigen Ausführungsformen waren die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen durch Aufweisen einer hohen Klebrigkeit gekennzeichnet.
Vergleichsbeispiel 1
650,0 Gramm CN294E der Sartomer® Corporation, 54,9 Gramm SR501 der Sartomer Corporation, 45,0 Gramm SOLSPERSE@ 39000 der The Lubrizol Corporation und 10,0 Gramm CN3216 der Sartomer® Corporation wurden einem 2000 mL-Edelstahlglasbecher zugegeben und unter einer Heizhaube (von IKA®) zusammen mit einem Thermokuppler und einem Rührgerät angeordnet (auch von IKA® erhältlich) und mit einem Ankerrührer ausgestattet.
Das Gefäß wurde auf 82 °C erwärmt und der Rührer mit 100 U/min gerührt und langsam zu 500 U/min erhöht, während die Druckfarbenkompomenten erwärmten. Danach wurden 20,0 Gramm IRGACUREO 379, 13,9 Gramm IRGACURE® 819, beide von der Sartomer Corporation erhältlich, und 36,2 Gramm ESACURE® KIP 150 (erhältlich von Lamberti SpA) dem Gefäß zugegeben und 30 Minuten lang bei 500 U/min gerührt. Zu diesem Zeitpunkt wurden 150,0 Gramm C.I. Pigment Blue 15:3 der Clariant Corporation langsam der Mischung zugegeben und eine Stunde gerührt, wonach 20,0 Gramm Claytone HY Organton zugegeben wurden, der von Southern Clay Products erhältlich ist, und weitere 30 Minuten gerührt. Das Gefäß mit den gemischten Komponenten wurde dann in eine Hochgeschwindigkeitsschermühle übertragen (von der Hockmeyer Equipment Corporation erhältlich), die mit einer 40 mm-Durchmesser-Hochgeschwindigkeitsscherschaufel von Cowles ausgestattet war und dann bei 5300 U/min eine Stunde gerührt, um die Komponentenmischung 1A zu bilden. Die gründlich gemischte Komponentenmischung A wurde dann qualitativ zu einer 3-Walzen-Mühlenvorrichtung übertragen (von Kent Machine Works), wobei die Komponentenmischung 1A durch die 3-Walzen-Mühle bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 500 U/min für einen ersten Durchlauf und dann bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 400 U/min für einen zweiten und dritten Durchlauf lief, um die Komponentenmischung 1B zu bilden, welche die Acrylat-Druckfarbenbasis für Vergleichsbeispiel 1 bildet.
Vergleichsbeispiel 2
650,0 Gramm CN294E der Sartomer Corporation, 54,9 Gramm SR9035 der Sartomer Corporation, 45,0 Gramm SOLSPERSE@ 39000 der The Lubrizol Corporation und 10,0 Gramm CN3216 der Sartomer Corporation wurden einem 2000 mL-Edelstahlglasbecher zugegeben. Das Gefäß wurde unter eine Heizhaube (von IKA®) zusammen mit einem Thermokuppler und einem Rührgerät angeordnet (auch von IKA® erhältlich) und mit einem Ankerrührer ausgestattet. Das Gefäß wurde auf 82 °C erwärmt und der Rührer mit 100 U/min gerührt und langsam zu 500 U/min erhöht, während die Druckfarbenkompomenten erwärmt wurden. 20,0 Gramm IRGACUREO 379, 13,9 Gramm IRGACURE® 819, beide von der Sartomer Corporation erhältlich, und 36,2 Gramm ESACURE® KIP 150 (erhältlich von Lamberti SpA) wurden dem Gefäß zugegeben und dann 30 Minuten lang bei 500 U/min gerührt. Zu diesem Zeitpunkt wurden 150,0 Gramm C.I. Pigment Blue 15:3 der Clariant Corporation der Mischung langsam zugegeben und eine Stunde gerührt, wonach 20,0 Gramm Claytone HY Organton zugegeben wurden, der von Southern Clay Products erhältlich ist, und weitere 30 Minuten gerührt. Das Gefäß mit den gemischten Komponenten wurde dann in eine Hochgeschwindigkeitsschermühle übertragen (von der Hockmeyer Equipment Corporation erhältlich), die mit einer 40 mm-Durchmesser-Hochgeschwindigkeitsscherschaufel von Cowles ausgestattet war und dann bei 5300 U/min eine Stunde gerührt, um die Komponentenmischung 2A zu bilden. Die gründlich gemischte Komponentenmischung 2A wurde dann qualitativ zu einer 3-Walzen-Mühlenvorrichtung übertragen (von Kent Machine Works), wobei die Komponentenmischung 2A durch die 3-Walzen-Mühle bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 500 U/min für den ersten Durchlauf und dann bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 400 U/min für den zweiten und dritten Durchlauf lief, um die Komponentenmischung 2B zu bilden, welche die Acrylat-Druckfarbenbasis für Vergleichsbeispiel 2 bildet.
Vergleichsbeispiel 3
48,8 Gramm CN294E (von der Sartomer Corporation), 4,19 Gramm SR501 (von der Sartomer Corporation), 5,0 Gramm SOLSPERSE@ 32000 (von der The Lubrizol Corporation), 0,8 Gramm CN3216 (von der Sartomer Corporation), 1,6 -Gramm IRGACUREO 379, 1,11 Gramm IRGACUREO 819, beide von der Sartomer Corporation erhältlich, 2,89 Gramm ESACURE® KIP 150 (von der Lamberti S.p.A erhältlich), 14,0 Gramm Nipex® 150 (von der Orion Engineered Carbons LLC erhältlich) und 1,60 Gramm Claytone® HY-Organoton (verfügbar von Southern Clay Products) wurden einer 60 mL-LDPE-Flasche zugegeben. Das Gefäß wurde dann in einen Labor-RAM-Akustikmischer (von ResodynTM Acoustic Mixers, Inc. erhältlich) und 15 min bei 100% Intensität energisch geschüttelt, sodass die Beschleunigung in dem Bereich zwischen 90 und 100 G lag. Der Inhalt des Gefäßes wurde dann qualitativ in einen 100 mL-Glasbecher übertragen und unter eine Heizhaube (von IKA®) zusammen mit einem Thermokuppler und einem Rührgerät angeordnet (auch von IKA® erhältlich) und mit einem Ankerrührer ausgestattet. Das Gefäß wurde dann auf 82 °C erwärmt und der Rührer mit 100 U/min gerührt und langsam zu 500 U/min erhöht, während die Druckfarbenkompomenten erwärmt wurden und 60 Minuten weiter gerührt, um die Komponentenmischung 3A zu bilden. Die Komponentenmischung 3A wurde dann qualitativ zu einer 3-Walzen-Mühlenvorrichtung übertragen (Hersteller Erweka GmbH) und durch die 3-Walzen-Mühle bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 500 U/min für den ersten Durchlauf und dann bei einer Zargen-Walzengeschwindigkeit von 400 U/min für den zweiten und dritten Durchlauf geschickt, um die Komponentenmischung 3B zu bilden, welche die Acrylat-Druckfarbenbasis für Vergleichsbeispiel 3 bildet.
Beispiel 4
10 Gramm der Druckfarbenbasis des Vergleichsbeispiels 1 wurden einem Mörser zugegeben, wonach 0,5 Gramm AQUACER® 531, eine saure, nichtionische Emulsion eines modifizierten Polyethylenwaches (von der Byk-Chemie-GmbH erhältlich) tropfenweise zugegeben wurde. Die Mischung wurde dann gründlich mit einer Mörserkeule 2 Minuten lang gemischt und in eine kleine Flasche übertragen und mit einer Kappe verschlossen. Es wurde bemerkt, dass während der anfänglichen Mischphase mit dem Mörser und der Keule die Viskosität des Systems kollabierte, was auf die sehr geringe Viskosität des zugegebenen AQUACER® 531 zurückzuführen war, die aber wiederhergestellt wurde, während die Mischung mit dem Mörser- und Keulenverfahren über einen Zeitraum von 2 Minuten weitergemischt wurde. Es wurde beobachtet, dass über einen Zeitraum von 3 Wochen keine ersichtliche Trennung der Komponenten stattfand.
Beispiel 5
10 Gramm der Druckfarbenbasis des Vergleichsbeispiels 1 wurden einem Mörser zugegeben, wonach 0,5 Gramm AQUACER® 552, eine basische, nichtionische Emulsion eines oxidierten, hochdichten Polyethylenwaches (von der Byk-Chemie-GmbH erhältlich) tropfenweise zugegeben wurde. Die Mischung wurde dann behutsam, aber gründlich mit einer Mörserkeule 2 Minuten lang gemischt und in eine kleine Flasche übertragen und mit einer Kappe verschlossen. Es wurde bemerkt, dass während der anfänglichen Mischphase mit dem Mörser und der Keule die Viskosität des Systems kollabiert, was auf die sehr geringe Viskosität des zugegebenen AQUACER® 552 zurückzuführen war, die aber wiederhergestellt wurde, während die Mischung mit dem Mörser- und Keulenverfahren über einen Zeitraum von 2 Minuten weitergemischt wurde. Dieser Mischung wurden 0,06 Gramm SILSURF® A004-AC-UP und 0,5 Gramm entionisiertes Wasser zugegeben. Die resultierende Mischung wurde dann behutsam, aber gründlich mit einer Mörserkeule 2 Minuten lang gemischt und in eine kleine Flasche übertragen und mit einer Kappe verschlossen. Es wurde bemerkt, dass während der anfänglichen Mischphase die Viskosität des Systems kollabierte, was auf die sehr geringe Viskosität des zugegebenen Wassers zurückzuführen war, die aber wiederhergestellt wurde, während die Mischung mit dem Mörser- und Keulenverfahren über einen Zeitraum von 2 Minuten weitergemischt wurde. Es wurde beobachtet, dass über einen Zeitraum von 3 Wochen keine ersichtliche Trennung der Komponenten stattfand.
Beispiel 6
Eine Mischung wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 4 hergestellt, außer dass die Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 2 anstelle der Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde.
Beispiel 7
Eine Mischung wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 4 hergestellt, außer dass die Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 2 anstelle der Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde und AQUACER® 552 anstelle von AQUACER® 531 verwendet wurde.
Beispiel 8
Eine Mischung wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 5 hergestellt, außer dass die Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 2 anstelle der Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde.
Beispiel 9
Eine Mischung wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 5 hergestellt, außer dass die Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 2 anstelle der Druckfarbenbasis von Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde und AQUACER® 531 anstelle von AQUACER® 552 verwendet wurde.
Beispiel 10
10 Gramm der Druckfarbenbasis des Vergleichsbeispiels 3 wurden einem Mörser zugegeben, wonach 1,0 Gramm AQUACER® 552, eine basisch-stabilisierte Wachsemulsion (von der Byk-Chemie-GmbH erhältlich) tropfenweise zugegeben wurde. Die Mischung wurde dann behutsam, aber gründlich mit einer Mörserkeule 2 Minuten lang gemischt und in eine kleine Flasche übertragen und mit einer Kappe verschlossen. Es wurde bemerkt, dass während der anfänglichen Mischphase mit dem Mörser und der Keule die Viskosität des Systems kollabierte, was auf die sehr geringe Viskosität der zugegebenen Wachsemulsion zurückzuführen war, die aber wiederhergestellt wurde, während die Mischung mit dem Mörser- und Keulenverfahren über einen Zeitraum von 2 Minuten weitergemischt wurde. 0,12 Gramm SILSURF® A004-AC-UP und 1,0 Gram entionisiertes Wasser wurden dann der Mischung zugegeben. Die resultierende Mischung wurde dann behutsam, aber gründlich mit einer Mörserkeule 2 Minuten lang gemischt und in eine kleine Flasche übertragen und mit einer Kappe verschlossen. Es wurde bemerkt, dass während der anfänglichen Mischphase die Viskosität des Systems kollabierte, was auf die sehr geringe Viskosität des zugegebenen Wassers zurückzuführen war, die aber wiederhergestellt wurde, während die Mischung mit dem Mörser- und Keulenverfahren über einen Zeitraum von 2 Minuten weitergemischt wurde. Es wurde beobachtet, dass über einen Zeitraum von 3 Wochen keine ersichtliche Trennung der Komponenten stattfand.
Beispiel 11
Eine Mischung wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 10 hergestellt, außer dass AQUACER® 531 anstelle von AQUACER® 552 verwendet wurde.
Die Druckfarbenbasis der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen der Beispiele 4 bis 11 wurden dann im Hinblick auf Rheologie und Klebrigkeit analysiert. Insbesondere die frequenzbasierte Fließrheologien, die zwischen angelegten Frequenzen von 0,1 und 100 rad/s betrugen, aller Druckfarben wurden auf einem RFS-3-Rheometer (erhältlich von TA Instruments) bei 25 °C bestimmt, das mit einer 25 mm-Platte mit einem 0,5 mm-Spalt ausgestattet war. Die Rheologie-Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 aufgeführt.

Auf die gleiche Weise wurden die Druckfarbenbasen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen der Beispiele 4 bis 11 auf einen Inkometer 1100 getestet (von der Thwing-Albert Company erhältlich) und die Klebrigkeit bestimmt. Die UV-druckfarbeneingestuften Walzen auf dem Inkometer bei 32,2 °C equilibriert. In jedem Fall wurden 1,3 mL Druckfarbenbasis oder Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung auf die Verteilerwalze aufgebracht, von der aus die Übertragung und Verteilung auf die anderen Walzen 15 Sekunden bei 150 U/min zulässig war, woraufhin die Geschwindigkeit der Walzen automatisch auf 1200 U/min erhöht wurde. Klebrigkeitsmessungen der Druckfarbe erfolgten alle 20 Sekunden für 10 Minuten, wobei die 60 Sekunden- und 10-Minuten-Klebrigkeitsresultate in Tabelle 1 unten in Gramm-Meter aufgeführt sind. Tabelle 1 - Rheologie- und Klebrigkeitsergebnisse

Metrik	Vgls. Bspl. 1	Vgls. Bspl. 12	Vgls. Bspl. 3	Bspl. 4	Bspl. 5	Bspl. 6	Bspl. 7	Bspl. 8	Bspl. 9	Bspl. 10	Bspl. 11
Wassergeh alt Gew.-%	0	0	0	2,6	7,5	2,6	3,1	7,5	7,0	13,6	12,8
Wachsgeha It Gew.-%	0	0	0	2,1	1,6	2,1	1,7	1,6	2,0	2,9	3,7
Tensid Gew.-%	0	0	0	0	0,5	0	0	0,5	0,5	1,0	1,0
Komplex-Viskosität bei 1 rad/s Pa.s	1040,3	903,6	4157,1	808, 5	679,3	918,5	718,0	886,7	616,9	5463,3	3739,0
Komplex-Viskosität bei 100 rad/s Pa.s	223,6	200,5	491,1	169, 3	123,8	163,8	146,5	140,0	113,9	320,8	252,0
Klebrigkeit bei 60s, g-m	34,9	26,5	-	39,0	40,3	31,8	38,7	37,3	40,7	-	-
Klebrigkeit bei 10min, g-m	27,3	20,4	-	30,8	32,6	25,9	31,1	29,2	32,0	-	-

Wie in Tabelle 1 dargestellt, zeigten die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen in der Offenbarung nicht nur deutliche Reduktionen ihrer Viskosität, sondern zeigten ebenfalls überraschende und unerwartete Zunahmen ihrer Klebrigkeit. Entsprechend wurde ein breiterer Formulierungsumfang für typische Acrylat-Druckfarbenformulierungen erreicht, bei denen die Klebrigkeit bei erhöhter Viskosität zunimmt. Weiterhin besitzt in einigen Ausführungsformen die geringere Viskosität der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine verbesserte Anilox-Abgabe, verbesserte Plattenhaftung und ein geringeres Emulgierpotential mit dem Feuchtmittel wie D4, was zu einer verbesserten Bildauflösung bei Digitaldrucksystemen insgesamt führt.
In einigen Ausführungsform besitzen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine Viskosität zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s. In einer anderen Ausführungsform besitzen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine komplexe Viskosität zwischen 90 Pa.s und 300 Pa.s bei 100 rad/s. In einer Ausführungsform besitzt die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine komplexe Viskosität zwischen 150 Pa.s bei 100 rad/s.
In einigen Ausführungsformen besitzen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine Klebrigkeitsmessung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden. In einer anderen Ausführungsform besitzt die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine Klebrigkeitsmessung zwischen 35 g-m und 40 g-m bei 60 Sekunden. In einer anderen Ausführungsform besitzt die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine Klebrigkeitsmessung von 38 g-m bei 60 Sekunden.
In einigen Ausführungsformen besitzen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine Klebrigkeitsmessung zwischen 22 g-m und 38 g-m bei 10 Minuten. In einer anderen Ausführungsform besitzen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine Klebrigkeitsmessung zwischen 25 g-m und 35 g-m bei 10 Minuten. In einer anderen Ausführungsform besitzt die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung eine Klebrigkeitsmessung von 30 g-m bei 10 Minuten.
In einigen Ausführungsformen sind die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen durch Aufweisen einer Viskosität von mindestens 80 Pa.s bei 100 rad/s gekennzeichnet und halten eine Klebrigkeitsmessung von mindestens 32 g-m bei 60 Sekunden aufrecht.
In einigen Ausführungsformen sind die Druckfarbenzusammensetzungen mit einer höheren Klebrigkeit vorteilhaft für eine erhöhte Druckfarbenübertragung und Bildqualität, wenn sie in Drucksystemen wie digitalen Lithographiedrucksystemen verwendet wird. In anderen Ausführungsformen ermöglichen die Gegenwart von Wachs-/Wasseremulsionen in den Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen eine leichtere Reinigung der Druckfarbe von der Bebilderungsplatte, wenn sie in Drucksystemen wie digitalen Lithographiedrucksystemen verwendet wird. In einigen Ausführungsformen ermöglichen die höhere Klebrigkeit und geringere Rheologie der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß der Offenbarung eine effiziente Übertragung von Bildern von der Bebilderungsplatte zu einem Substrat ohne Vorhärtungsoption.
In einigen Ausführungsformen sind die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen dieser Offenbarung mit dem Dämpfungsfluida und dem Bebilderungselement oder der wiederbebilderbaren Oberfläche/Plattenmaterialien von druckfarbenbasierten Digitaldrucksystemen kompatibel. Zum Beispiel können Ausführungsformen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen mit den Dämpfungsfluida unmischbar sein, wie mit D4, und einen geringen Hintergrund bei nicht bebilderten Bereichen bereitstellen. Da wässrige Lösungen verwendet werden, werden auch die Kosten von Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen verringert.
Ausführungsformen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen können auch ein robusteres Drucken und eine längere Untersystem-Lebenserwartung aufgrund der höheren Kompatibilität zwischen der Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung, dem Dämpfungsfluid und dem druckfarbenbasierten digitalen Bebilderungselement oder wiederbebilderbarer Oberfläche/Plattenmaterialien ermöglichen. Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den offenbarten Ausführungsformen sollen leicht aus einem Produktions-Aniloxwalzen-Druckfarbenabgabe-Untersystem abgegeben werden, wie im experimentellen simulierten Aniloxwalzen-Druckfarbenübertragungssystem und im Vergleich mit herkömmlichen Offsetdruckfarben mit höherer Viskosität. Ferner zeigen die Acrylat-Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den offenbarten Ausführungsformen aufgrund der Emulsionsbildung eine hohe Wasserstabilität der Druckfarbe im Vergleich zu wassergelösten Formulierungen, was eine höhere Barriere gegen Verdampfung während der normalen Verwendung bereitstellt. Schließlich zeigen die Druckfarbenzusammensetzungen gemäß den Ausführungsformen eine Übertragungseffizienz von 95% oder mehr von der wiederbebilderbaren Oberfläche des Bebilderungselements nach Verdampfung von Wasser. Die Wasserentfernung durch Verdampfung kann durch die gesteuerte Anwendung von Wärme oder durch ein anderes Verfahren während des Druckprozesses erfolgen.

Claims

Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung, umfassend: eine Druckfarbenbasis; und eine Wachsemulsion, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, wobei die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst, wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität zwischen 90 Pa.s und 300 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C besitzt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 35 g-m und 40 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 4% liegt und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1% und 10% liegt.
Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Druckfarbenzusammensetzung eine Viskosität von 150 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C besitzt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung 38 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung 2% beträgt und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung 5% beträgt.
Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Druckfarbenbasis ein Pigment umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung, umfassend: Herstellen einer Druckfarbenbasis; und Mischen einer Wachsemulsion mit der Druckfarbenbasis, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
Verfahren zum Drucken unter Verwendung einer digitalen lithographischen Druckvorrichtung mit variablen Daten, umfassend: Auftragen einer Acrylat-Druckfarbenzusammensetzung auf eine wiederbebilderbare Oberfläche eines Bebilderungselements; Verdampfen von Wasser aus der Druckfarbenzusammensetzung, die auf die wiederbebilderbare Oberfläche des Bebilderungselements aufgebracht wird; und Übertragen der Druckfarbenzusammensetzung von der wiederbebilderbaren Oberfläche auf ein Substrat, wobei die Druckfarbenzusammensetzung umfasst: eine Druckfarbenbasis; und eine Wachsemulsion, wobei die Druckfarbenbasis ein Polyesteracrylat umfasst, wobei die Wachsemulsion mindestens eines von saurer, nichtionischer Polyethylenwachsemulsion und basischer, nichtionischer Wachsemulsion aus einem oxidierten Polyethylenwachs mit hoher Dichte umfasst, wobei eine Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 80 Pa.s und 400 Pa.s bei 100 rad/s und 25 °C beträgt, wobei eine Klebrigkeit der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 32 g-m und 45 g-m bei 60 Sekunden beträgt, wobei ein Gesamtwachsgehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt, und wobei ein Gesamtwassergehalt der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Druckfarbenzusammensetzung weiterhin eine wässrige Lösung umfasst, wobei die wässrige Lösung umfasst: Wasser; und ein Tensid, wobei das Tensid die Oberflächenspannung der wässrigen Lösung auf unter eine Oberflächenspannung von mindestens einer von Druckfarbenbasis und einer Mischung aus Druckfarbenbasis und Wachsemulsion verringert.