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WO2002007985A1 - Verfahren zum bedrucken von gegenständen und farbpulver - Google Patents

Verfahren zum bedrucken von gegenständen und farbpulver Download PDF

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WO2002007985A1
WO2002007985A1 PCT/DE2001/002506 DE0102506W WO0207985A1 WO 2002007985 A1 WO2002007985 A1 WO 2002007985A1 DE 0102506 W DE0102506 W DE 0102506W WO 0207985 A1 WO0207985 A1 WO 0207985A1
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powder
color
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Inventor
Michael Zimmer
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used

Definitions

  • the invention relates to a method for printing objects and a color powder for use in such a method.
  • the object of the invention is therefore to develop a method with which such objects can be printed directly.
  • thermosensitive color powder the color powder consisting of inorganic coloring substances which are incorporated into an organic, residue-free burning substance
  • an inorganic color layer embedded in an organic carrier is applied to the object, which is then specifically imaged in the partial areas to be printed, whereupon the undesired color is removed again.
  • a further development of the invention consists in successively coating the object to be printed with color powder of different colors, heating the color powder on the surfaces of the object to be printed and removing the unheated color powder.
  • four-color printing can be carried out using four successive coatings.
  • An embodiment of the invention is that the colored powder is electrostatically chargeable and that the object is coated electrostatically.
  • Another embodiment of the invention provides that the object is coated by melting the colored powder on the heated object.
  • a hardener contained in it is activated and causes the color powder to adhere to the object.
  • the removal of the unheated paint powder takes place mechanically, by compressed air or by applying a liquid.
  • the color powder is thermally baked into the object as a further process step.
  • the inorganic coloring substance is fixed on the object by burning the organic carrier.
  • a color powder for use in such a method is also within the scope of the invention, the color powder consisting of inorganic coloring substances which are incorporated into a thermoplastic substance which burns without residue.
  • the inorganic coloring substances are metal oxides, colored glass particles, ceramic pigments or mixtures thereof.
  • the particle size of the color powder is between 1 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the color powder contains charge control agents and / or lubricants.
  • thermoplastic e.g. thermoplastic resins are heated to the melting point in order to mix the actual decorative materials such as metal oxides, colored glass particles, ceramic pigments, their mixtures, or other inorganic materials in powder form.
  • This mixture is then kneaded until the introduced particles are finely distributed in the mass. Now the mixture is allowed to cool in order to subsequently grind it down to the later particle size, which can range between 1 ⁇ m and 500 ⁇ m depending on the later use.
  • Additives such as charge control agents or agents for improving the lubricity can also be added to the color powder produced in this way.
  • This color powder is used to coat the object to be printed, which consists, for example, of ceramic, metal, glass or another inorganic material, by electrostatically charging the color powder and building up a strong opposite charge behind or in the object to be printed. For example, one hangs in a hollow body, e.g. a bottle, an electrode, or a corona to create a charge. A color powder cloud is then generated from an electrostatically charged color powder. The object to be printed is guided through these in a rotating manner.
  • the bottle surface and powder Due to the opposing loading of the bottle surface and powder, it flies onto the bottle surface and remains on it.
  • the object is then “imaged” with a laser or an electron beam with low energy at 40 ° C. to 300 ° C., that is to say the laser heats the places which are later to form the decor.
  • thermoplastic melts and adheres to the object to be printed, the unexposed powder remains unmelted and is sucked off or blown off for further use.
  • the unexposed parts are brushed off with mechanical, air or water brushes for reuse or extracted with a strong air stream; at the same time you can reverse the polarity of the bottle for support.
  • This process can be repeated for each color, e.g. to achieve a four-color print.
  • the object is then subjected to its thermal aftertreatment.
  • the organic thermoplastic components of the powder burn.
  • the inorganic constituents such as metal particles, metal oxides, glasses, ceramic colors and other inorganic pigments are now firmly bonded to the surface to be printed by fusing or sintering.
  • a tension is created under a glass pane. Then the pane is dusted with a thermoplastic color powder so that a layer forms. An electron beam or laser exposes a pattern on the glass plate. The thermoplastic color powder melts in the exposed areas on the glass plate. The unmelted powder is suctioned off. The glass plate is passed through a continuous furnace, the color powder burns and the glass color integrated firmly bonds with the glass pane at 600 ° C.
  • Example 4 The object to be printed is heated so that the thermoplastic color powder melts on contact with the powder cloud on the object and also builds up a layer of color powder. The procedure is then as in Example 1 or Example 2.
  • Example 4 Example 4:
  • the color powder is a thermoplastic with an incorporated hardener, which is activated during imaging by means of UV rays or thermally, whereby the exposed areas harden.
  • the procedure is then as in Example 1 or Example 2.

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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von Gegenständen und ein Farbpulver zur Verwendung in einem derartigen Verfahren. Bei dreidimensionalen Gegenständen, die schwierig direkt bedruckbar sind, wird häufig mit Folien oder Abziehbildern als Transfer oder Umhüllung gearbeitet. Dies ist aufwendig und nicht immer zufriedenstellend. Im Rahmen der Erfindung wird daher ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen: Beschichten des zu bedruckenden Gegenstandes mit einem thermosensitiven Farbpulver, wobei das Farbpulver aus anorganischen färbenden Substanzen besteht, die in eine organische, rückstandslos verbrennende Substanz eingebunden sind, Erhitzen des Farbpulvers an den zu bedruckenden Flächen des Gegenstandes mit einem Laser oder einem Elektronenstrahl, Entfernen des nicht erhitzten Farbpulvers. In einem weiteren Schritt wird das Farbpulver termisch in den Gegenstand eingebrannt, wobei die organische Substanz rückstandslos verbrennt.

Description

BESCHREIBUNG Nerfahren zum Bedrucken von Gegenständen und Farbpulver
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von Gegenständen und ein Farbpulver zur Verwendung in einem derartigen Verfahren.
Beim Bedrucken von Gegenständen aus anorganischen Materialien wie Metall, Glas oder Keramik, beispielsweise Flaschen, Geschirr, Glasscheiben, Fliesen oder Emailoberflächen werden heute lösungsmittelbasierende Verfahren wie Siebdruck, Tampondruck, Airbrush und ähnliche Verfahren eingesetzt. Bei dreidimensionalen Gegenständen, die schwierig direkt bedruckbar sind, wird häufig mit Folien oder Abziehbildern als Transfer oder Umhüllung gearbeitet. Dies ist aufwendig und nicht immer zufriedenstellend.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem derartige Gegenstände direkt bedruckt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:
• Beschichten des zu bedruckenden Gegenstandes mit einem thermosensitiven Farbpulver, wobei das Farbpulver aus anorganischen färbenden Substanzen besteht, die in eine organische, rückstandslos verbrennende Substanz eingebunden sind,
• Erhitzen des Farbpulvers an den zu bedruckenden Flächen des Gegenstandes mit einem Laser oder einem Elektronenstrahl,
• Entfernen des nicht erhitzten Farbpulvers.
Auf diese Weise wird eine in einen organischen Träger eingebundene anorganische Farbschicht auf den Gegenstand aufgebracht, die dann in den zu bedruckenden Teilbereichen gezielt bebildert wird, woraufhin die unerwünschte Farbe wieder entfernt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß nacheinander der zu bedruckende Gegenstand mit Farbpulver verschiedener Farben beschichtet, das Farbpulver an den zu bedruckenden Flächen des Gegenstandes erhitzt und das nicht erhitzte Farbpulver entfernt wird. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Vierfarbendruck durch vier aufeinanderfolgende Beschichtungen erfolgen.
Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß das Farbpulver elektrostatisch aufladbar ist und daß das Beschichten des Gegenstandes elektrostatisch erfolgt.
Bei einer anderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichten des Gegenstandes durch Anschmelzen des Farbpulvers auf dem erhitzten Gegenstand erfolgt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß bei dem Erhitzen des Farbpulvers dieses anschmilzt und auf dem Gegenstand haftet.
Es kann auch zweckmäßig sein, daß bei dem Erhitzen des Farbpulvers ein in diesem enthaltener Härter aktiviert wird und das Anhaften des Farbpulvers an dem Gegenstand bewirkt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Entfernen des nicht erhitzten Farbpulvers mechanisch, durch Preßluft oder Aufbringen einer Flüssigkeit erfolgt.
Ebenso ist es vorteilhaft, daß als weiterer Verfahrensschritt das Farbpulver thermisch in den Gegenstand eingebrannt wird.
Hierbei wird unter Verbrennen des organischen Trägers die anorganische färbende Substanz auf dem Gegenstand fixiert.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Farbpulver zur Verwendung in einem derartigen Verfahren, wobei das Farbpulver aus anorganischen färbenden Substanzen besteht, die in eine thermoplastische, rückstandslos verbrennende Substanz eingebunden sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die anorganischen färbenden Substanzen Metalloxide, farbige Glaspartikel, keramische Pigmente oder Mischungen hiervon sind.
Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Partikelgröße des Farbpulvers zwischen 1 μm und 500 μm beträgt. Schließlich ist es sinnvoll, daß das Farbpulver Ladungssteuerungsmittel und/oder Gleitmittel enthält.
Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, daß ein Verfahren geschaffen wird, mit dem auch komplex gestaltete Gegenstände mehrfarbig bedruckt werden können.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben.
Beispiel 1 :
Zunächst wird ein Farbpulver dadurch hergestellt, daß Thermoplaste, z.B. thermoplastische Harze, bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden, um die eigentlichen Dekorationsmaterialien wie Metalloxide, farbige Glaspartikel, keramische Pigmente, deren Mischungen, oder andere anorganische Materialien in Pulverform beizumischen. Diese Mischung wird anschließend geknetet, bis die eingebrachten Partikel fein in der Masse verteilt sind. Jetzt läßt man die Mischung abkühlen, um sie anschließend auf die spätere Partikelgröße herunterzumahlen, die sich je nach späterer Verwendung zwischen 1 μm und 500 μm bewegen kann, Dem so hergestellten Farbpulver können weiterhin Zusätze wie Ladungssteuerungsmittel oder Mittel zur Verbesserung der Gleitfähigkeit beigemengt werden.
Mit diesem Farbpulver wird der zu bedruckende Gegenstand, der beispielsweise aus Keramik, Metall, Glas oder anderem anorganischen Material besteht, beschichtet, indem das Farbpulver elektrostatisch aufgeladen wird und hinter oder in dem zu bedruckenden Gegenstand eine starke gegensätzliche Ladung aufgebaut wird. Beispielsweise hängt man in einem Hohlkörper, z.B. eine Flasche, eine Elektrode oder eine Corona, um eine Ladung zu erzeugen. Anschließend wird eine Farbpulverwolke aus einem elektrostatisch geladenen Farbpulver erzeugt. Durch diese wird der zu bedruckende Gegenstand rotierend geführt.
Durch die gegensätzliche Ladung von Flaschenoberfläche und Pulver fliegt dieses auf die Flaschenoberfläche und bleibt auf dieser haften. Anschließend wird der Gegenstand mit einem Laser oder einem Elektronenstrahl mit niedriger Energie bei 40°C bis 300°C „bebildert", das heißt der Laser erhitzt die Stellen, die später das Dekor bilden sollen.
Hierbei schmilzt das Thermoplast an und haftet auf dem zu bedruckenden Gegenstand, das nicht belichtete Pulver bleibt ungeschmolzen und wird zur Weiterverwendung abgesaugt oder abgeblasen. Die nicht belichteten Teile werden mit mechanischen, Luft- oder Wasserbürsten zur Wiederverwendung abgebürstet oder mit einem starken Luftstrom abgesaugt; gleichzeitig kann man auch die Flaschenspannung zur Unterstützung umpolen.
Dieser Prozess kann für jede Farbe wiederholt werden, um bsp. einen Vierfarbendruck zu erzielen.
Dann wird der Gegenstand seiner thermischen Nachbehandlung zugeführt. Beim Einbrennen bei ca. 600°C verbrennen die organischen thermoplastischen Bestandteile des Pulvers. Die anorganischen Bestandteile wie Metallpartikel, Metalloxide, Gläser, keramische Farben und andere anorganische Pigmente verbinden sich nun durch Verschmelzen oder Sintern, fest mit der zu bedruckenden Oberfläche.
Beispiel 2:
Unter einer Glasscheibe wird eine Spannung erzeugt. Anschließend wird die Scheibe mit einem thermoplastischen Farbpulver bestäubt, so daß sich eine Schicht bildet. Ein Elektronenstrahl oder ein Laser belichtet ein Muster auf der Glasplatte. Das thermoplastische Farbpulver schmilzt an den belichteten Stellen auf der Glasplatte fest. Das nicht geschmolzene Pulver wird abgesaugt. Die Glasplatte wird durch einen Durchlaufofen geführt das Farbpulver verbrennt und die darin eingebundene Glasfarbe verbindet sich bei 600°C fest mit der Glasscheibe.
Beispiel 3 :
Der zu bedruckende Gegenstand wird so erhitzt, daß das thermoplastische Farbpulver bei Kontakt in der Pulverwolke auf dem Gegenstand anschmilzt und ebenfalls eine Farbpulverschicht aufbaut. Anschließend wird wie in Beispiel 1 oder Beispiel 2 vorgegangen. Beispiel 4:
Das Farbpulver ist ein Thermoplast mit eingearbeitetem Härter, der bei dem Bebildern mittels UV-Strahlen oder thermisch aktiviert wird, wobei die belichteten Stellen aushärten. Anschließend wird wie in Beispiel 1 oder Beispiel 2 vorgegangen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bedrucken von Gegenständen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Beschichten des zu bedruckenden Gegenstandes mit einem thermo sensitiven Farbpulver, wobei das Farbpulver aus anorganischen färbenden Substanzen besteht, die in eine organische, rückstandslos verbrennende Substanz eingebunden sind, b. Erhitzen des Farbpulvers an den zu bedruckenden Flächen des Gegenstandes mit einem Laser oder einem Elektronenstrahl, c. Entfernen des nicht erhitzten Farbpulvers.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander der zu bedruckende Gegenstand mit Farbpulver verschiedener Farben- beschichtet, das Farbpulver an den zu bedruckenden Flächen des Gegenstandes erhitzt und das nicht erhitzte Farbpulver entfernt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpulver elektrostatisch aufladbar ist und daß das Beschichten des Gegenstandes elektrostatisch erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten des Gegenstandes durch Anschmelzen des Farbpulvers auf dem erhitzten Gegenstand erfolgt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Erhitzen des Farbpulvers dieses anschmilzt und auf dem Gegenstand haftet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Erhitzen des Farbpulvers ein in diesem enthaltener Härter aktiviert wird und das Anhaften des Farbpulvers an dem Gegenstand bewirkt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des nicht erhitzten Farbpulvers mechanisch, durch Preßluft oder Aufbringen einer Flüssigkeit erfolgt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Verfahrensschritt das Farbpulver thermisch in den Gegenstand eingebrannt wird.
9. Farbpulver zur Verwendung in einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpulver aus anorganischen färbenden Substanzen besteht, die in eine thermoplastische, rückstandslos verbrennende Substanz eingebunden sind.
10. Farbpulver gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen färbenden Substanzen Metalloxide, farbige Glaspartikel, keramische Pigmente oder Mischungen hiervon sind.
11. Farbpulver gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Farbpulvers zwischen 1 μm und 500 μm beträgt.
12. Farbpulver gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpulver Ladungssteuerungsmittel und/oder Gleitmittel enthält.
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