DE19957935A1

DE19957935A1 - Im Tintenstrahldruckverfahren beschriftbares flächiges Medium

Info

Publication number: DE19957935A1
Application number: DE1999157935
Authority: DE
Inventors: Georg Schwinn; Markus Hamulski; Dieter Homoelle
Original assignee: Nordenia Deutschland Gronau GmbH
Current assignee: Nitto Advanced Film Gronau GmbH
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: DE19957935B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit wenigstens einer Absorptionsschicht aus polymerem Material und gegebenenfalls weiteren Schichten, insbesondere einer Trägerschicht. Das polymere Material der Absorptionsschicht und das der gegebenenfalls weiteren Schichten sind Thermoplaste, die durch Extrusion bzw. Coextrusion zu einer ein- oder mehrschichtigen Folie verarbeitet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, letztere bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flä chiges Medium, mit wenigstens einer Absorptionsschicht aus polymerem Material, das ein absorptives Verhalten gegenüber dem flüssigen Träger aufweist.

Dabei soll der Begriff Farbmittel als Sammelbezeichnung für alle farbgebenden Stoffe dienen, die nach DIN 55944 einge teilt werden in anorganische und organische Farbmittel und diese jeweils in natürliche und synthetische Farbmittel. Die anorganischen Farbmittel sind Pigmente und haben gegebenen falls auch Füllstoff-Charakter, während die organischen Farb mittel sowohl Pigmente als auch Farbstoffe umfassen. Der flüssige Träger kann auch Pigmente enthalten, insbesondere bei Anwendungen im Außenbereich, wo es auf hohe Lichtbestän digkeit ankommt.

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

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

Aus der Literatur sind zahlreiche Substanzen für derartige Absorptionsschichten bekannt. Genannt wird zum Beispiel in der US-Patentschrift 4 642 247 hydrophiles Polyurethan. Be kannt ist, diese Absorptionsschichten mit Hilfe von Streich verfahren auf einem geeigneten Trägermaterial zu applizieren. Diese bekannten Verfahren erfordern einen hohen technologi schen Aufwand, der dem heutigen Stand der Kunststofftechnolo gie nicht gerecht wird. Insbesondere sind lange Trocknungs zeiten zu beachten, die die Herstellungszeiten wesentlich verlängern können.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein flächiges Medium für das Tintenstrahldruckverfahren anzugeben, das den obengenann ten Kriterien genügt und einfacher herzustellen ist als Medi en im Streichverfahren. Insbesondere sollen Trocknungszeiten keine wesentliche Rolle bei der Herstellung spielen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren, bei dem das polymere Material der Absorptionsschicht und das der gegebe nenfalls weiteren Schichten Thermoplaste sind und bei dem der bzw. die Thermoplaste mittels Extrusion bzw. Coextrusion zu einer ein- oder mehrschichtigen Folie verarbeitet sind.

Dabei soll alternativ auch möglich sein, daß die absorptive Schicht mittels Extrusion auf eine Trägerschicht aufgebracht ist, welche beispielsweise aus einer Kunststoffolie, aus Pa pier, Karton, Vlies oder textilem Material besteht. Zwischen Trägerschicht und Thermoplast kann auch ein Haftvermittler eingesetzt sein, der die Absorptionsschicht fixiert.

Das thermoplastische absorptive Material kann aus der Gruppe Polyvinylalkohole, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Car boxymethylcellulose oder Kombinationen daraus gewählt werden.

Die Absorptionsschicht kann eine Schichtdicke von 1 bis 300 µm, vorzugsweise zwischen 5 bis 150 µm besitzen.

Der Absorptionsschicht kann Kieselsäure (amorphes SiO₂) in verschiedenen Granulationsstufen, insbesondere im Bereich 20 bis 5000 nm Durchmesser, oder andere bekannte anorganische Substanzen, beispielsweise Aluminiumsilikat, als Absorptions verstärker bis zu einem Gehalt von 50 Gew.-% beigefügt sein.

Verschiedene Ausführungsformen der flächigen Medien der hier beanspruchten Art können durch folgende Beispiele erläutert werden:

Beispiel 1

Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerfolie wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Me dium durch Coextrusion einer 50 µm dicken Polyvinylalkohol- Schicht auf einer 90 µm dicken Polypropylenschicht als Trä gerfolie coextrudiert. Zwischen der Polyvinylalkoholschicht und der Polypropylenschicht wird eine Haftvermittlerschicht eingebaut, welche die Verbindung zwischen der absorptiven Po- lyvinylalkoholschicht und der Trägerfolie schafft. Als Haft vermittler wird eine 10 µm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropften Maleinsäureanhydrid verwendet.

Die spezielle Polyvinylalkoholschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%). Dabei ist die Viskosität des Polyvinylalkohols definiert als gemessen an einer 4 Gew.-%igen wäßrigen Lösung bei 20°C.
84% eines teilverseiften, niedrigviskosen (Hydrolysegrad 90% bei einer Viskosität von 4 bis 10 mPa.s) Polyvinylalkohols
2% Polyvinylacetatpulver
0,2% einer Fettsäure, hier Stearinsäure
8,5% Glycerin
3,4% Wasser
0,5% eines Tensids
1,0% eines an die zu verwendende Tinte angepaßten kationi schen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Schicht.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfah rens zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau ver arbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der absorptiven Schicht. Die Trä gerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezi fischen Dichte 0,90 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 µm auf, während die im wesentlichen aus Polyvinylalkohol beste hende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 50 µm auf weist.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, daß ei nen Schnitt durch eine Folie zeigt, die als beschriftbares Medium im Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist. Mit 1 ist die Trägerfolie bezeichnet, mit 2 die Absorptionsschicht. Auf die Absorptionsschicht ist eine durchsichtige Lackschicht aus einer Polyacrylat-Verbindung mit einer Dicke von 0,5 µm bis zwei µm aufgebracht, die zahlreiche Poren 5 aufweist. Die Po ren haben einen mittleren Durchmesser von 10 bis 100 µm. Wäh rend die Lackschicht hydrophob ist, ist die darunterliegende Absorptionsschicht hydrophil eingestellt. Auftreffende Tin tentröpfchen 4 werden ihre Farbflüssigkeit dosiert an die da runterliegende Absorptionsschicht 2 abgeben, wobei sich die Farbe auch unter der Lackschicht ausbreitet.

Beispiel 2

Anstelle einer in der Hauptmasse aus Polyvinylalkohol beste henden Absorptionsschicht kann auch folgende Rezeptur Anwen dung finden:
Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerfolie wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Me dium durch Coextrusion einer 40 µm dicken Polyvinylalkohol- Schicht auf einer 80 µm dicken Polypropylenschicht als Trä gerfolie hergestellt. Zwischen der Polyvinylalkoholschicht und der Polypropylenschicht wird eine Haftvermittlerschicht eingebaut, welche die Verbindung zwischen der absorptiven Po lyvinylalkoholschicht und der Trägerfolie schafft. Als Haft vermittler wird eine 10 µm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropften Maleinsäureanhydrid verwendet.

Die spezielle Polyvinylalkoholschicht besteht aus folgenden Komponenten (jeweils in Gew.-%):
42% eines mittelviskosen (Viskosität 25 bis 35 mPa.s), teil verseiften (Hydrolysegrad 89 bis 92%) Polyvinylalkohols,
19% eines niedrigviskosen (Viskosität 8 bis 10 mPa.s),
16% eines anderen mittelviskosen (Viskosität 15 bis 25 mPa.s) teilverseiften (Hydrolysegrad 89 bis 92%) Polyvinylalkohols,
2% eines Polyvinylacetatpulvers,
0,2% einer Fettsäure, z. B. Stearinsäure,
12,8% Glycerin,
6% Wasser,
0,5% eines Tensids,
1,5% eines an die zu verwendende Tinte angepaßten kationi schen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Schicht.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfah rens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der absorp tiven Schicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polypropylen der spezifischen Dichte 0,91 g/cm³ und weist ei ne Dicke von 90 µm auf, während die im wesentlichen aus Po lyvinylalkohol bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 20 bis 45 µm aufweist.

Beispiel 3

Ohne Verwendung einer zusätzlichen Trägerfolie wird ein dreischichtiges, für die Tintenstrahlanwendung geeignetes Me dium durch Coextrusion einer 50 µm dicken Polyvinylalkohol- Schicht auf einer 90 µm dicken Polyethylenschicht als Träger folie hergestellt. Zwischen der Polyvinylalkoholschicht und der Polyethylenschicht wird eine Haftvermittlerschicht einge baut, welche die Verbindung zwischen der absorptiven Po lyvinylalkoholschicht und der Trägerfolie schafft. Als Haft vermittler wird eine 10 µm dicke Schicht aus einem Polyolefin mit aufgepfropften Maleinsäureanhydrid verwendet.

Die spezielle Absorptionsschicht besteht aus folgenden Kompo nenten (jeweils in Gew.-%):
60,3% eines teilverseiften, niedrigviskosen Polyvinylalkohols Hydrolysegrad 88 bis 93%; Viskosität 20 bis 30 mPa.s)
24% eines Polyvinylpyrrolidons
2% eines Polyvinylacetatpulvers
0,2% einer Fettsäure, z. B. Stearinsäure,
8% Glycerin,
4% Wasser,
0,5% eines Tensids,
1,0% eines an die zu verwendende Tinte angepaßten kationi schen Fixierhilfsmittels zum Fixieren des Farbmittels auf der und zum Verankern in der Schicht.

Das vorgenannte Blend wird mittels eines Coextrusionsverfah rens wie in Beispiel 1 zu einer mehrschichtigen Folie mit folgendem Aufbau verarbeitet: Die Folie besteht aus einer Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht sowie der absorp tiven Schicht. Die Trägerschicht besteht hierbei aus einem Polyethylen der spezifischen Dicht 0,92 g/cm³ und weist eine Dicke von 100 µm auf, während die im wesentlichen aus Po lyvinylalkohol bestehende Absorptionsschicht eine Dicke von 10 bis 60 µm aufweist.

Allgemein gilt für alle Rezepturen, daß die Absorptions schicht entsprechend den Erfordernissen variiert werden kann. Allgemein gilt, daß bei größerer Schichtdicke sich die Trocknungszeit der Tintenträgerflüssigkeit verkürzt. Wesent lich ist, daß im Prinzip nur ein Arbeitsgang, nämlich ein Ex trudieren, zur Herstellung eines Medium erforderlich ist.

Claims

1. Im Tintenstrahldruckverfahren mit einer Tinte, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit und einem darin enthaltenen Farbmittel, beschriftbares flächiges Medium, mit wenig stens einer Absorptionsschicht aus polymerem Material und gegebenenfalls weiteren Schichten, insbesondere einer Trägerschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material der Absorptionsschicht und das der gegebenen falls weiteren Schichten Thermoplaste sind und daß der bzw. die Thermoplaste mittels Extrusion bzw. Coextrusion zu einer ein- oder mehrschichtigen Folie verarbeitet sind.

2. Flächiges Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gesonderter Herstellung der absorptiven Schicht diese mittels Extrusion auf eine Trägerschicht aufge bracht ist.

3. Flächiges Medium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einer Kunststoffolie, aus Pa pier, Karton, Vlies oder textilem Material besteht.

4. Flächiges Medium nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen Trägerschicht und Thermoplast ein Haftvermittler angeordnet ist, der die Absorptionsschicht fixiert.

5. Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische absorp tive Material aus der Gruppe Polyvinylalkohole, Polyviny lacetat, Polyvinylpyrrolidon, Carboxymethylcellulose oder Kombinationen daraus gewählt ist.

6. Flächiges Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Absorptionsschicht eine Schichtdicke von 1 bis 300 µm, vorzugsweise zwischen 5 bis 150 µm, be sitzt.

7. Flächiges Medium nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Absorptionsschicht Kieselsäure als Ab sorptionsverstärker bis zu einem Gehalt von 50 Gew.-% beigefügt ist.

8. Flächiges Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ankommenden Tinten strahl zugewandte Seite der Absorptionsschicht mit einem zahlreiche Poren aufweisenden Lack überzogen ist.

9. Flächiges Medium nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Absorptionsschicht ein Fixierhilfsmit tel zugegeben ist.