DE10256492A1

DE10256492A1 - Biologisch abbaubare Druckfarbe

Info

Publication number: DE10256492A1
Application number: DE2002156492
Authority: DE
Inventors: Stefanie Hammerl; Peter Reich; Johann Hilburger; Hans Hermann Kammerer
Original assignee: Hueck Folien GmbH
Current assignee: Hueck Folien GmbH
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2003-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe, einen Fond zur Herstellung definierter Buchstaben und Symbole bei partiell bedruckten Trägersubstraten, sowie deren Verwendung.

Description

Die Erfindung betrifft eine weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von partiell aufzubringenden Farb-, Farblack- oder Metallschichten auf ein Trägersubstrat.
Bedruckte Trägersubstraten, die exakt dimensionierte beschichtungsfreie Bereiche aufweisen sollen, werden insbesondere bei der Herstellung von Sicherheitsmerkmalen für Wertdokumente und Datenträger verwendet. Diese beschichtungsfreien Bereiche können in Form einer Codierung, in Form von Buchstaben, Zahlen, Mustern, Punkten, Bildern und dergleichen vorhanden sein.

Aus der WO 99/13157 ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Sicherheitsmerkmale bekannt, wobei auf eine transluzente Trägerfolie einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil in Form der später beschichtungsfreien Codierung aufgedruckt wird, anschließend getrocknet wird, worauf eine Abdeckschicht aufgebracht wird. Die hochpigmentierte Druckfarbe wird anschließend mittels eines Lösungsmittels entfernt, wodurch beschichtungsfreie Bereiche entstehen.

Zur Verwendung in diesem Verfahren sind im allgemeinen alle in einem Lösungsmittel löslichen Druckfarben verwendbar. Allerdings müssen diese Druckfarben gute rheologische Eigenschaften aufweisen und auf dem Trägersubstrat, im allgemeinen flexiblen Kunststofffolien, ausreichend haften. Nach dem Entfernen der Druckfarbe mittels eines Lösungsmittels muss diese dann entsorgt werden.

Die bisher bekannten handelsüblichen Zusammensetzungen solcher Druckfarben weisen entweder nicht die notwendigen guten rheologischen Eigenschaften auf oder bestehen aus Bestandteilen, die eine aufwendige Entsorgung notwendig machen.

Außerdem wird bei diesen Verfahren mit Ablösen nicht gewünschter Bereiche der einzelnen Schichten, die in der entsprechenden Druckvorlage abgebildete Form der Motive, wie Buchstaben, Zeichen, Punkte, Linien, Bilder, und dergleichen, insbesondere dann, wenn sie auf herkömmlichen Schriftenfonts basieren, nicht exakt wiedergegeben, sondern diese Formen weisen nach dem Ablösen der auswaschbaren Druckfarbe, insbesondere aufgrund der speziellen Charakteristik der verschiedenen Druckwerkzeuge und Druckverfahren Abweichungen gegenüber dem der Druckvorlage zugrunde liegenden Bild auf.

Aufgabe der Erfindung war es daher eine weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe bereitzustellen, die außerdem ausgezeichnete rheologische Eigenschaften und eine hohe Lösungsmitteltoleranz aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es auch, insbesondere für Buchstaben und Schriftzeichen oder Symbole, einen entsprechenden Font zu entwickeln, der auf einem in jedem derzeit bekannten Computersystem generierbaren oder erzeugbaren Schriftenfont basiert und in der Gravurdatenaufbereitung für den entsprechenden Druckwerkzeug jeweils reproduzierbar, und den entsprechenden Bearbeitungsvorgängen der entsprechenden Druckschichten angepasst, zur Verfügung gestellt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe mit guten rheologischen Eigenschaften, hoher Alkoholtoleranz und ausgezeichneter biologischer Abbaubarkeit, bestehend aus einer Basis aus 5- 30 Gew.-% Casein oder 5-30 Gew.-% Stärke oder 5-35 Gew.-% Hydroxypropylcellulose oder 5-30 Gew.-% Polyvinylalkohol und 5-80 Gew.-% eines Pigments und 15-87 Gew.-% eines Lösungsmittels.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Fonts, insbesondere für Buchstaben und dergleichen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er nur als Skelett vorliegt, wobei ausgehend von einem auf einem herkömmlichen Computersystem vorhandenen oder generierbaren Schriften oder Zeichenfont die entsprechenden Schriften und Zeichen in Vektoren umgewandelt werden und anschließend mit einem bekannten Programm (beispielsweise Barco Graphics Fortung oder Artwork Systems oder dergleichen) diese Vektoren von Skelettlinien, vorzugsweise mit Spread oder Frames umgerechnet werden und entsprechend dem jeweilig gewünschten und erforderlichen Verarbeitungsprozess angepasst werden.

Die als Basis für die erfindungsgemäße weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe verwendeten Stoffe wie Casein, Stärke, Hydroxypropylcellulose und/oder PVOH sind ausgezeichnet biologisch abbaubar, sodass nach Auswaschen der Druckfarbe keine aufwendige Entsorgung notwendig ist.

Wird Casein oder Stärke oder Polyvinylalkohol als Basis verwendet, so liegen diese in der Druckfarbe in einem Anteil von 5-30 Gew.-% vor, vorzugsweise 10- 15 Gew.-%. Bei Verwendung von Hydroxypropylcellulose kann der Anteil in der fertigen Druckfarbe bis zu 35 Gew.-%, vorzugsweise 10-15 Gew.-% betragen. Es ist aber auch möglich, Mischungen dieser Verbindungen zu verwenden. Vorteilhaft hat sich auch eine Mischung von Stärke und Hydroxypropylcellulose im Verhältnis 1 : 1 erwiesen.

Als Pigmente werden vorzugsweise Pigmente ausgewählt aus der Gruppe TiO₂, ZnS, Kaolin, Talkum oder anderen organischen oder anorganischen Füllstoffen verwendet, beispielsweise Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, beispielsweise Pigmente auf anorganischer Basis oder Pigmente auf organsicher Basis, wie Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide, Phthalocyaninblau, i-Indolidingelb, Dioxazinviolett und dergleichen als auch farbige und/oder verkapselte Pigmente verwendet werden. Als Farbstoffe kommen beispielsweise 1,1- oder 1,2- Chrom-Cobalt- Komplexe in Frage.

Besonders bevorzugt sind TiO₂ und ZnS.

Der Anteil der Pigmente in der fertigen Druckfarbe beträgt 5-80 Gew.-%, vorzugsweise 8-50 Gew.-%, besonders bevorzugt 10-20 Gew.-%.

Vorzugsweise werden Pigmente mit einer Größe von 10 bis 25 µm verwendet.

Die erfindungsgemäße Druckfarbe ist wasserlöslich und zeichnet sich neben der ausgezeichneten biologischen Abbaubarkeit insbesondere auch durch gute rheologische Eigenschaften aus. Die Druckfarbe ist ausgezeichnet fließfähig und kann daher auch mit hoher Präzision im Tiefdruckverfahren verarbeitet werden. Ferner ist es möglich die rheologischen Eigenschaften durch Zugabe von Wasser bzw. durch Erhöhung bzw. Erniedrigung des Anteils an Pigmenten einzustellen.

Ferner weist die erfindungsgemäße Druckfarbe eine hohe Lösungsmitteltoleranz auf, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn beispielsweise auf einer Tiefdruckmaschine im gleichen Arbeitsgang weitere Farb- oder Lackschichten aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Druckfarbe kann beispielsweise bei der Herstellung partiell metallisierter Folien verwendet werden.

Dabei wird auf ein Trägersubstrat die erfindungsgemäße Druckfarbe mit Aussparungen in Form einer (negativen) Codierung aufgebracht, anschließend eine dünne Deckschicht aus Metallen, Metallverbindungen, Legierungen und/oder Isolatoren vollflächig aufgebracht, worauf die erfindungsgemäße Druckfarbe durch Einwirkung eines Lösungsmittels gegebenenfalls kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung abgelöst wird. Gegebenenfalls kann vor dem Aufbringen der vollflächigen Metallschicht die bedruckte Trägerfolie mittels eines Inline-Plasma-, Corona- oder Flamm-Prozesses behandelt werden.

Dabei wird gleichzeitig wird die Oberfläche aktiviert. Dabei werden endständige polare Gruppen an der Oberfläche erzeugt. Dadurch wird die Haftung von Metallen und dergleichen an der Oberfläche verbessert.

Gegebenenfalls kann gleichzeitig mit der Anwendung der Plasma- bzw. bei Corona-, Flammbehandlung oder Säurebehandlung anschließend eine dünne Metall- oder Metalloxidschicht als Haftvermittler aufgebracht werden. Dadurch wird die Haftung der anschließend aufgebrachten Schicht weiter verbessert.

Da insbesondere bei Verfahren zur Herstellung mit bestimmten funktionellen oder dekorativen Schichten partiell bedruckter Folien unter Verwendung einer auswaschbaren Druckfarbe die entsprechenden Motive, insbesondere Schriftzeichen und Symbole nach dem Ablösen der auswaschbaren Druckfarbe Abweichungen gegenüber dem der Druckvorlage zugrunde liegenden Bild aufweisen, wurden speziell für diese Verfahren universell anwendbare Fonts entwickelt.

Für die entsprechenden Fonts, insbesondere für Buchstaben, Symbole und dergleichen werden, der sich insbesondere dadurch auszeichnet nur als Skelett vorhanden zu sein, werden ausgehend von einem auf einem herkömmlichen Computersystem vorhandenen oder generierbaren Schriften oder Zeichenfont die entsprechenden Schriften und Zeichen in Vektoren umgewandelt und anschließend mit einem bekannten Programm (beispielsweise Barco Graphics Fortung oder Artwork Systems oder dergleichen) diese Vektoren von Skelettlinien, vorzugsweise mit Spread oder Frames umgerechnet und entsprechend dem jeweilig gewünschten und erforderlichen Verarbeitungsprozess angepasst.

Die entsprechende Skelettschrift wird ohne Einheit, Größe und Druckfarbe gespeichert. Der Font kann dann nach den in einem oder mehreren Probedrucken gewonnen Erfahrungen unter Beachtung der entsprechenden verwendeten auswaschbaren Druckfarbe einfach modifiziert werden.

In Fig. 1. ist der Verfahrensablauf einer entsprechenden Umwandlung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Druckfarbe und der erfindungsgemäße Font sind für die Anwendung in jedem Verfahren zur Herstellung partiell bedruckter Trägersubstrate geeignet.

Als Trägersubstrat kommen beispielsweise Trägerfolien vorzugsweise flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5-700 µm, bevorzugt 8-200 µm, besonders bevorzugt 12-50 µm auf.

Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise Al-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5-200 µm, vorzugsweise 10 bis 80 µm, besonders bevorzugt 20-50 µm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein.

Ferner können als Trägersubstrate auch Papier oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/m², vorzugsweise 40-200 g/m². verwendet werden.

Ferner können als Trägersubstrate Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls vernadelt oder kalandriert sein können, verwendet werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen, gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Die eingesetzten Gewebe oder Vliese weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m² bis 500 g/m² auf.

Die Trägersubstrate können zusätzlich eine Lackschicht aufweisen, die unstrukturiert oder strukturiert, beispielsweise geprägt sein kann Die Lackschicht kann beispielsweise eine haftende Lackschicht oder eine releasefähige Transferlackschicht sein, sie kann durch Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, thermisch oder reaktiv vernetzt oder vernetzbar sein und zusätzliche Eigenschaften wie z. B. kratzfeste und/oder antistatische Ausrüstung oder chemische Beständigkeit besitzen. Geeignet sind sowohl wässrige als auch lösungsmittelhaltige Lacksysteme, insbesondere auch Lacksysteme auf Basis Polyester - Acrylat, PET-Acrylat, Urethan-Acrylat, PVC, PMMA oder Epoxyacrylat.

Die einzelnen Schichten können durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch Bedampfen, Sputtern, Drucken (Tief-, Flexo-, Sieb-, Offset-, Digitaldruck und dergleichen), Sprühen, Galvanisieren und dergleichen aufgebracht werden. Als vollflächig über der erfindungsgemäßen weitgehend biologisch abbaubaren Druckfarbe aufgebrachte Schichten kommen alle Farb- und Lackschichten in Frage, die nicht im selben Lösungsmittel, also insbesondere in Wasser löslich sind, wie die erfindungsgemäße Druckfarbe.

Als Farb- bzw. Lackschichten können jeweils verschiedenste Zusammensetzungen verwendet werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten kann insbesondere nach deren Aufgabe variieren, also ob die einzelnen Schichten ausschließlich Dekorationszwecken dienen oder eine funktionelle Schicht darstellen sollen oder ob die Schicht sowohl eine Dekorations- als auch eine Funktionsschicht sein soll.

Die zu druckenden Schichten können pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, beispielsweise Pigmente auf anorganischer Basis, wie Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide oder Pigmente auf organischer Basis, wie Phthalocyaninblau, i-Indolidingelb, Dioxazinviolett und dergleichen als auch farbige und/oder verkapselte Pigmente in chemisch, physikalisch oder reaktiv trocknenden Bindemittelsystemen verwendet werden. Als Farbstoffe kommen beispielsweise 1,1- oder 1,2- Chrom-Cobalt-Komplexe in Frage.

Dabei sind lösungsmittelhaltige Farben- und/oder Lacksysteme, wässrige und auch lösungsmittelfreie Lacksysteme verwendbar.

Als Bindemittel kommen verschiedene natürliche oder synthetische Bindemittel in Frage.

Die funktionellen Schichten beispielsweise können bestimmte elektrische, magnetische, chemische, physikalische und auch optische Eigenschaften aufweisen.

Zur Einstellung elektrischer Eigenschaften, beispielsweise Leitfähigkeit können beispielsweise Graphit, Ruß, leitfähige organische oder anorganische Polymere. Metallpigmente (beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Eisen, Chrom und dergleichen), Metalllegierungen wie Kupfer-Zink oder Kupfer- Aluminium oder auch amorphe oder kristalline keramische Pigmente wie ITO, ATO und dergleichen zugegeben werden. Weiters können auch dotierte oder nicht dotierte Halbleiter wie beispielsweise Silicium, Germanium, Galliumarsenid, Selen oder Ionenleiter wie amorphe oder kristalline Metalloxide oder Metallsulfide als Zusatz verwendet werden. Ferner können zur Einstellung der elektrischen Eigenschaften der Schicht polare oder teilweise polare Verbindungen, wie Tenside oder unpolare Verbindungen wie Silikonadditive oder hygroskopische oder nicht hygroskopische Salze verwendet oder zugesetzt werden. Ebenso können intrinsisch leitfähige organische Polymere wie Polyanilin, Polyacetylen, Polyethylendioxythiophen und/oder Polystyrolsulfonat zugesetzt werden.

Zur Einstellung der magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, diamagnetische und auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel, Barium, und Cobalt oder deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide) verwendet werden. Besonders geeignet sind Fe(II) und Fe(III)oxide, Barium- bzw. Cobaltferrite, seltene Erden und dergleichen.

Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farben bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren oder phosphoreszieren, wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perglanz, Bronzen und/oder Multilayer-Farbumschlagspigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen Kombinationen einsetzbar.

Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter Zusätze kombiniert werden. So ist es möglich angefärbte und/oder leitfähige Magnetpigmente zu verwenden. Dabei sind alle genannten leitfähigen Zusätze verwendbar.

Speziell zum Anfärben von Magnetpigmenten lassen sich alle bekannten löslichen und nicht löslichen Farbstoffe bzw. Pigmente verwenden. So kann beispielsweise eine braune Magnetfarbe durch Zugabe von Metallen in ihrem Farbton metallisch, beispielsweise silbrig eingestellt werden.

Claims

1. Weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe mit guten rheologischen Eigenschaften, hoher Lösungsmitteltoleranz bestehend aus einer Basis von 5-30 Gew.-% Casein oder 5-30 Gew.-% Stärke oder 5-35 Gew.-% Hydroxycellulose oder 5-35 Gew.-% Polyvinylalkohol und 5-80 Gew.-% eines Pigments und einem 15-87 Gew.-% eines Lösungsmittels.

2. Weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pigment ausgewählt aus der Gruppe der Pigmente auf anorganischer Basis wie Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide oder der Pigmente auf organischer Basis, wie Phthalocyaninblau, i-Indolidingelb, Dioxazinviolett verwendet wird.

3. Weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Pigmente farbige Pigmente verwendet werden.

4. Weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis Casein verwendet wird.

5. Weitgehend biologisch abbaubare Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis eine Mischung aus Stärke und Hydroxypropylcellulose im Verhältnis 1 l verwendet wird.

6. Font, insbesondere für Buchstaben und dergleichen, dadurch gekennzeichnet dass, er nur als Skelett vorliegt, wobei ausgehend von einem auf einem herkömmlichen Computersystem vorhandenen oder generierbaren Schriften oder Zeichenfont die entsprechenden Schriften und Zeichen in Vektoren umgewandelt werden und anschließend mit einem bekannten Programm diese Vektoren in Skelettlinien umgerechnet werden und entsprechend dem jeweilig gewünschten und erforderlichen Verarbeitungsprozess angepasst werden.