DE102011106039A1

DE102011106039A1 - UV-härtbare Tinte für Impact-Drucksysteme, deren Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE102011106039A1
Application number: DE201110106039
Authority: DE
Inventors: Migjen Rrahimi
Original assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Current assignee: Hapa AG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-03

Abstract

Beschrieben wird eine UV-härtbare Tinte für Impact-Drucksysteme, insbesondere für Nadeldrucker, mit einem Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, und weiteren Additiven, wobei sie mindestens einen radikalischen und/oder einen kationischen Photoinitiator und mindestens ein UV-härtbares, alkoxyliertes und/oder polyalkoxyliertes polyfunktionelles Acrylat-Monomer mit mindestens drei Acrylatfunktionen und/oder ein Epoxid-Monomer, insbesondere ein polyfunktionelles Epoxidmonomer, enthält und eine Mindestviskosität (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 25°C) von 100 mPa·s aufweist. Diese Tinte lässt sich mit besonderem Vorteil in Impact-Drucksystemen mit Gewebeband einsetzen. Hier wird insbesondere eine UV-Lichtquelle zur Belichtung der ausgedruckten UV-Tinte gewählt, die im Wesentlichen Licht einer Wellenlänge zwischen 300 und 480 nm emittiert. Die besonderen Vorteile dieser Tinte liegen darin, dass sie nach dem Härten des Ausdrucks besonders wischfest und gegen Chemikalieneinwirkung beständig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine UV-härtbare Tinte für Impact-Drucksysteme, insbesondere für Nadeldrucker, mit einem Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, und weiteren Additiven, deren Herstellung und Verwendung.
UV-härtbare Tinten für Impact-Drucksysteme sind im Stand der Technik bisher nicht beschrieben. Vielmehr werden hier Farbbänder mit Öltinte gefärbt und dann beispielsweise in einem Nadeldrucker eingesetzt. Solche Tinten bestehen in der Regel aus Mischungen von Farbstoffen und Pigmenten, einem Anteil an Mineralöl im Bereich von etwa 30% bis 40% sowie weiteren Additiven, wie Fettsäuren, Fettsäureestern, oberflächenaktiven Wirkstoffen, Dispergiermitteln, Mitteln zur Regulierung der Viskosität und Mitteln zur Verhinderung von Schimmelbefall. Derartige Tinten zeigen gegenüber organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Isopropanol und Öl keine wünschenswerte Wischfestigkeit und Beständigkeit, insbesondere keine Chemikalienbeständigkeit. Die bekannten Farbband-Systeme, die bisher in Impact-Drucksystemen verwendet wurden, zeigen Nachteile durch hohe Kasten für das Druckequipment, Anfälligkeit des Druckkopfs und durch eine unbefriedigende Druckdichte. Die Druckdichte ist ein Maß für den Pigmentierungsgrad eines bedruckten Stoffes und bezieht sich auf eine Referenz, meistens der Dichte des unbedruckten Stoffes (weißes Papier).
Diesem wird durch eine Kalibrierung die Druckdichte 0 zugeordnet. Ein 100% Ton hat beispielsweise eine Druckdichte von 2,0. Das Druckdichte-Maß gibt den physiologischen Eindruck wieder. Dies gilt insbesondere für Drop-on-Demand (DoD) Druckköpfe.
Es sei darauf hingewiesen, dass es bereits Drucksysteme gibt, die auf UV-härtender Tinte beruhen, so zum Beispiel im Bereich der InkJet-Tinten. Solche Tinten weisen gegenüber Tinten für Impact-Drucksysteme den signifikanten Unterschied einer erheblich geringeren Viskosität auf, die sich auf Impact-Drucksysteme nicht übertragen lässt. Die Verwendung eine Tinte ähnlicher Viskosität, wie bei InkJet-Tinten in Impact-Drucksystemen, würde zu einem Austropfen der Tinte aus dem Farbband, zu einer Verschmutzung des Drucksystems und zu einem Verlust an Druckfarbe führen. Bisher ist es nicht bekannt, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde, wie derartige Tinten zu formulieren sind, um in Impact-Drucksystemen eingesetzt werden können.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine UV-härtende Tinte der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, mit der es möglich ist, Ausdrucke zu schaffen, die gegen Lösungsmittel, insbesondere Aceton, Isopropanol und Öl, nach der Aushärtung wischfest und beständig sind und die weitergehenden Anforderungen von Nadeldrucksystemen berücksichtigt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, UV-härtende Tinte vorzuschlagen, die nach Bestrahlung möglichst schnell aushärtet, um so eine Minimierung der notwendigen Bestrahlungszeit zu erlauben und negative Auswirkungen auf die Pigmente und Farbstoffe durch die Bestrahlung auszuschließen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber beispielsweise InkJet-Tinten unterschiedliches, im Speziellen höher-vikoses Mahlgut bereitzustellen, das zu der UV-härtbaren Tinte weiterverarbeitet werden kann. Demzufolge ist die Entwicklung eines Mahlguts, das für die Herstellung von UV-härtbaren Tinten für Impact-Maschinen bzw. Anschlagdrucker, wie Typenrad, Kugelkopf, Nadeldrucker, eingesetzt werden kann, ein weiteres Ziel der Erfindung. Die Erfindung soll bei ihrer Verwirklichung eine minimale erforderliche Aushärtungszeit bei maximaler Schwärze mit wünschenswert großer Beständigkeit gegen polare und nichtpolare Lösungsmittel ermöglichen.
Die Lösung obiger Aufgabe besteht in einer UV-härtbaren Tinte für Impact-Drucksysteme, insbesondere für Nadeldrucker, mit einem Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, und weiteren Additiven, wobei die UV-härtbare Tinte mindestens einen radikalischen und/oder einen kationischen Photoinitiator und mindestens ein UV-härtbares, alkoxyliertes und/oder polyalkoxyliertes polyfunktionelles Acrylat-Monomer mit mindestens drei Acrylatfunktionen und/oder ein Epoxidmonomer, insbesondere ein polyfunktionelles Epoxidmonomer, enthält und eine Mindestviskosität (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 25°C) von 100 mPa·s aufweist.
Ein besonderes Kennzeichen ist die von der Erfindung geforderte Mindestviskosität von 100 mPa·s, gemessen mit einem Bohlin-Gerät bei 25°C. Die Messungen, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, sind durch folgende Parameter gekennzeichnet: Mess-System (Kegel/Scheibe): CP 2°/60 mm; Temperatur Modus: Isotherm 25°C; Vor-Scherung: aus; Bereich: linear; Start-Schubspannung: 0,2 Pa; End-Schubspannung: 2.0 Pa.
Bevorzugt ist es, wenn die UV-härtbare Tinte gemäß der Erfindung eine Mindestviskosität von 200 mPa·s, insbesondere von 1000 bis 2500 mPa·s, aufweist. Der Grund liegt darin, dass eine solche Tinte in dem Band des Drucksystems besser haftet und nicht ausfließt, jedoch in funktionellem Zusammenwirken mit den weiteren erfindungsrelevanten Merkmalen die gestellte Aufgabe in dem wünschenswerten Maße löst.
Die Härtung der erfindungsgemäßen Tinte erfolgt durch die Einwirkung von UV-Strahlen. Hierbei besteht keine kritische Eingrenzung der Wellenlänge der zu verwendenden UV-Strahlung. Es ist bevorzugt, wenn der radikalische sowie der kationische Photoinitiator ein Absorptionsmaximum zwischen etwa 300 nm und 480 nm, insbesondere zwischen etwa 350 nm und 450 nm, aufweist. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei dem bezeichneten Absorptionsmaximum um ein Haupt- oder Nebenmaximum handelt. Bevorzugt ist es, wenn es sich um ein Hauptmaximum handelt. Selbstverständlich können auch mehrere Absorptionsmaxima vorliegen, wobei mindestens ein Absorptionsmaximum innerhalb dieser angegebenen Rahmenbedingungen liegen soll.
Dabei ist zur vorteilhaften Verwirklichung der vorliegenden Erfindung, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, eine Optimierung durch Abstimmung mit dem jeweils gewählten UV-Strahler vorzunehmen.
Bei der Wahl des verwendeten radikalischen und/oder des kationischen Photoinitiators unterliegt die Erfindung keinen relevanten Beschränkungen. Dem Fachmann ist es ohne Weiteres möglich, aufgrund der Erkenntnis des vorliegenden technologischen Bereichs einen geeigneten Photoinitiator auszuwählen. Es hat sich gezeigt, dass bei der Wahl des radikalischen oder von mehreren radikalischen Photoinitiatoren solche des Norrish-Typs I und/oder Norrish-Typs II von besonderem Vorteil sind. Diese Photoinitiator-Typen unterscheiden sich in der Art und Weise ihrer Initiierung der photochemischen Abläufe.
Der radikalische Photoinitiator des Norrish-Typs I zerfällt unter alpha-Spaltung der Bindung zwischen der Carbonylfunktion und dem Alkylrest unter Bildung von Radikalen. Die gebildeten Radikale treten mit den zu polymerisierenden Monomeren in Wechselwirkung, wodurch die Polymerisation initiiert wird. Photoinitiatoren des Norrish-Typs I sind grundsätzlich unimolekulare Photoinitiatoren und können beruhen auf Benzyl-Ketonen, monomeren Hydroxy-Ketonen, polymeren Hydroxy-Ketonen, alpha-Amino-Ketonen, Acylphosphin-Oxiden und Metallocenen. Diese Aufzählung ist nicht erschöpfend. Bevorzugt für Norrish-Typ I Photoinitiatoren sind folgende Verbindungen zu nennen: 2-Hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-on (Irgacure 127), 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton (Irgacure 184, Doublecure 184), Phenylbis 2,4,6-trimethylenzoyl-phosphinoxid (Irgacure 819), 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholino-phenyl)-butanon-1 (Irgacure 369), 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid (Doublecure TPO, Genocure LTM), 2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-on (Irgacure 379), 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on (Darocur 1173, Genocure DHMA), 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon (Double Cure 173), 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (Irgacure 651) und 2-Methyl-1[4-(methylothio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on (Irgacure 907).
Bei dem Photoinitiator des Norrish-Typs 11 erfolgt eine intermolekulare Spaltung unter einer H^•-Abstraktion. Das auf diese Weise gebildete Radikal trat mit den zu polymerisierenden Monomeren in Wechselwirkung und initiiert die Polymerisation. Bevorzugt für Norrish-Typ II-Photoinitiatoren sind folgende Verbindungen zu nennen: 2-Ethylhexyl 4-methylamino-benzoat (Genocure EHA), Ethyl-4-dimethylaminobenzoat, Isopropylthioxanthon (Genocure ITX), Benzophenon, 4-Phenylbenzophenon (Genocure PBZ), 4,4'-bis(diethylamino)benzophenon (Doublecure EMK).
Photoinitiatoren des Norrish-Typs II sind in der Regel bimolekulare Photoinitiatoren und erfordern einen zusätzlichen Synergisten. Der erforderliche entsprechende Synergist liegt insbesondere in Form von acrylierten oder nicht acrylierten tertiären Aminen oder alkoxylierten Acrylat-Monomeren vor. Als Amine kommen insbesondere Trimethylamin, Dimethylethanolamin, Methyldiethanol-Amin und/oder acrylierte Amine sowie alkoxylierte Acrylat-Monomere, wie das Diethylenglycoldiacrylat, in Frage.
Auch bei der Wahl der kationischen Photoinitiatoren ist die Erfindung nicht kritisch beschränkt. Hier ist es dem Fachmann möglich, unter Berücksichtigung der oben angestellten vorzugsweise einzuhaltenden Rahmenbedingungen für die Wellenlänge bzw. das Absorptionsmaximum, einen besonders geeigneten kationischen Photoinitiator aufzufinden. Es hat sich gezeigt, dass der mindestens eine kationische Photoinitiator vorzugsweise in Form eines Triarylsulphoniumsalzes, insbesondere eines Triphenylsulphoniumsalzes, Diaryliodoniumsalzen oder Metallocenen, vorliegt, wobei die Art des Gegenions nicht bedeutsam ist. Bei dem Gegenion kann es sich beispielsweise um PF₆ ^–, SbF₆ ^–, oder (C₆F₅)₄B^– handeln. Beispielhaft für kationische Photoinitiatoren sind folgende Verbindungen zu nennen: (4-Bromophenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Chlorophenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Fluorophenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Iodophenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Methoxyphenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Methylphenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Methylthiophenyl)methylphenyl sulfonium triflat, (4-Phenoxyphenyl)diphenylsulfonium triflat, (4-Phenylthiophenyl) diphenylsulfonium triflat, (4-tert-Butylphenyl)diphenylsulfonium triflat, (tert-Butoxycarbonylmethoxynaphthyl)-diphenylsulfonium triflat, 1-Naphthyl diphenylsulfonium triflat, 2-(4-Methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)1-3,5-triazin, Bis(4-tert-butylphenyl)Iodonium ρ-toluenesulfonat, Bis(4-tert-butylphenyl)Iodonium perfluoro-1-butanesulfonat, Bis(4-tert-butylphenyl)Iodoniumtriflat, Boc-methoxyphenylsulfoniumtriflat, Diphenyliodonium 9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonat, Diphenyliodonium hexafluorophosphat, Diphenyliodoniumnitrat, Diphenyliodonium ρ-toluenesulfonat, Diphenyliodonium perfluoro-1-butanesulfonat, Diphenyliodoniumtriflat, N-Hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide perfluoro-1-butanesulfonat, N-Hydroxynaphthalimidetriflat, Triarylsulfonium hexafluoroantimonatsalze, Triarylsulfonium hexafluorophosphatsalze, Triarylsulfonium perfluoro-1-butanesulfonat, Triarylsulfonium triflat, Tris(4-tert-butylphenyl)sulfonium perfluoro-1-butanesulfonat, Tris(4-tert-butylphenyl)sulfonium triflat und (4-methylphenyl)[4-(2-methyipropyl)phenyl]-iodonium hexafluorophosphat (Irgacure^® 250, vertrieben von der Firma Ciba).
Vorzugsweise ist der kotionische Photoinitiator metallfrei.
Der Wirkmechanismus von kotionischen Photoinitiatoren lässt sich dahingehend beschreiben, dass diese durch Bestrahlung mit UV-Licht zur Abspaltung eines H⁺-Kations angeregt werden, das in der Folge die kationische Polymerisation der Monomeren initiiert.
Der Gehalt an radikalischen und/oder kationischen Photoinitiatoren in der UV-härtbaren Tinte gemäß der Erfindung ist nicht von kritischer Bedeutung. Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Gehalt an radikalischen Photoinitiatoren etwa 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere etwa 6 bis 18 Gew.-%, beträgt. Wird der Wert von etwa 5 Gew.-% unterschritten, führt dies zu einer deutlichen Verlängerung der Aushärtungszeit, während ein Überschreiten von 20 Gew.-% aufgrund der damit verbundenen Kosten nicht wünschenswert ist, weil der angestrebte Effekt nicht verbessert würde.
Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung hat es sich gezeigt, dass es in Einzelfällen zweckmäßig ist, zwei unterschiedliche Photoinitiatoren einzusetzen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die zwei Photoinitiatoren in dem Bereich von 270 bis 480 nm absorbieren, wobei die Auswahl dieser mindestens zwei Photoinitiatoren so getroffen wird, dass mindestens ein Photoinitiator ein Hauptmaximum in der Absorptionskurve unter 290 nm und ein Photoinitiator ein Hauptmaximum in der Absorptionskurve über 290 nm aufweist. Der Mindestabstand der Absorptionsmaxima der mindestens zwei Photoinitiatoren sollte zweckmäßig mindestens etwa 20 nm, insbesondere mindestens etwa 30 nm, betragen. Wenn hier von Absorptionsmaxima die Rede ist, soll es sich bei diesen insbesondere um solche Absorptionsmaxima handeln, die im Wellenlängenbereich von 210 bis 400 nm auftreten. Viele radikalische Photoinitiatoren des Norrish Typs I und II weisen im Bereich von 200 ± 10 nm ebenfalls Absorptionsmaxima auf, die jedoch im Sinne der Erfindung außer Betracht bleiben sollen. Vorzugsweise werden bei der Bestimmung der Abstandes der Absorptionsmaxima der radikalischen Photoinitiatoren (A) und (B), die im Bereich von 210 bis 400 nm auftreten, die relativen Absorptionshauptmaxima herangezogen, d. h. diejenigen Maxima die für den jeweiligen Photoinitiator im Bereich von 210 bis 400 nm die höchste Absorption aufweisen.
Unter Beachtung dieser bevorzugten Angaben ist es zweckmäßig, dass das Absorptionsmaximum, insbesondere das relative Absorptionshauptmaximum im Bereich von 210 bis 400 nm, des radikalischen Photoinitiators (A) unter 290 nm und des radikalischen Photoinitiators (B) über 290 nm liegt. Auch kann es als bevorzugt angegeben werden, dass das Absorptionsmaximum des radikalischen Photoinitiators (A) zwischen 210 und 280 nm, insbesondere zwischen 230 und 270 nm, und das Absorptionsmaximum des radikalischen Photoinitiators (B) zwischen 300 und 400 nm, insbesondere zwischen 310 und 370 nm, liegt. Zweckmäßig ist es, dem Mol-Verhältnis der beiden bezeichneten radikalischen Photoinitiatoren (A) und (B) Aufmerksamkeit zuzuwenden. So liegt das Mol-Verhältnis des radikalischen Photoinitiators (A) zum radikalischen Photoinitiator (B) vorzugsweise zwischen etwa 0,7:1 und 1:0,7, insbesondere bei etwa 1:1.
In Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung können nicht allgemein alkoxylierte und/oder polyalkoxylierte polyfunktionelle Acrylat-Monomere einbezogen werden. Vielmehr beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass diese zur Lösung der gestellten Aufgabe mindestens drei Acrylatfunktionen aufweisen müssen. Bevorzugt wird es dabei, dass das polyfunktionelle Acrylat-Monomer vier oder mehr Acrylatfunktionen, insbesondere sechs oder mehr Acrylatfunktionen, aufweist. Ebenso können in der vorliegenden Erfindung Gemische solcher polyfunktioneller Acrylat-Monomere eingesetzt werden.
Als bevorzugte Beispiele polyfunktioneller Acrylat-Monomere können bezeichnet werden: Dipentaerythritolhexaacrylat (Miramer 600), Ditrimethylolpropantetraacrylat (Miramer 410), Trimethylolpropantriacrylat (Miramer 300) und/oder ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (Miramer 3130). Im Rahmen der Erfindung ist Dipentaerythritolhexaacrylat ein besonders bevorzugt einzusetzendes Acrylatmonomer, da mit diesem eine einfache Möglichkeit besteht, die gewünschte Viskosität einzustellen. Generell kommen noch folgende polyfunktionelle Acrylat-Monomere, die die Anforderungen der Erfindung mit mindestens drei Acrylatfunktionen erfüllen, in Frage: Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittetracrylat und Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat.
Daneben ist es möglich, auch alkoxylierte und/oder polyalkoxylierte polyfunktionelle Acrylat-Monomere einzusetzen, die eine geringere Funktionalität von beispielsweise 2 oder 1 aufweisen. In diesem Fall ist die Menge solcher zusätzlicher Monomere zu begrenzen, vorzugsweise auf weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5%, bezogen auf die gesamte Menge an Monomeren. Ebenso können zusätzlich nichtalkoxylierte oder polyalkoxylierte Acrylat-Monomere eingesetzt werden. Deren Menge sollte ebenfalls auf weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, beschränkt werden. Wenn Mischungen von Monomeren eingesetzt werden, sollte die durchschnittliche Funktionalität der Monomeren größer oder gleich 3, vorzugsweise größer oder gleich 4 und insbesondere größer oder gleich 6 sein.
Zusätzlich können ebenfalls polyfunktionelle Acrylate verwendet werden, bei denen die Acrylatgruppen an ein oligomeres Grundmolekül (backbone) gebunden sind, das seinerseits aus einer sich n-fach wiederholenden Abfolge eines polymerisierten Monomers besteht. Solche Acrylate werden im Folgenden als „radikalisch härtbare Oligomere” bezeichnet. Bevorzugte Beispiele dafür sind Polyetheracrylate, wie das bereits erwähnte Polyethylenglycol 400 Diacrylat, aber daneben auch Epoxy(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Urethan(meth)acrylate sowie acrylierte Oligoamide. (meth) bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sich sowohl um Acrylate als auch um Methacrylate sowie um Gemische davon handeln kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Polyetheracrylate herangezogen, insbesondere von der Firma Rahn AG mit der Handelsbezeichnung Genomer 3364 und Genomer 3497. Bei Einsatz eines radikalisch härtbaren Oligomers werden auf einen Gewichtsteil radikalisch härtbares Oligomer zweckmäßigerweise etwa 10 bis 100 Gewichtsteile Acrylmonomer eingesetzt, insbesondere etwa 3 bis 50 Gewichtsteile.
Als kationisch härtbare Monomere sind allgemein Epoxide ohne relevante Beschränkung verwendbar. Vorzugsweise handelt es sich bei den Epoxiden um cycloaliphatische oder aromatische Epoxide. Bevorzugt sind in diesem Zusammenhang epoxylierte Polyisoprene, und cycloaliphatische Dialkoxide, insbesondere 7-Oxabicycla[4.1.0]heptan-3-Carbonsäure, 7-Oxabicyclo[4.1.0]hept-3-ylmethyl ester (Araldite CY-179) zu nennen.
Neben Epoxiden können auch Vinylether, Oxethane oder Lactone eingesetzt oder zugesetzt werde, beispielsweise der Divinylether von Triethylenglycol (Rapicure DVE).
Zweckmäßig ist es, die Menge an polyfunktionellen Acrylat-Monomer und/oder des Epoxid-Monomers optimierend festzulegen. Eine Menge dieser Monomere von etwa 40 bis 90 Gew.-%, insbesondere von etwa 50 bis 80 Gew.-%, ist besonders vorteilhaft. Wird die Menge von etwa 40 Gew.-% unterschritten, dann führt dies nicht zu einer ausreichenden Härtung der Tinte, so dass keine wünschenswerte Wischfestigkeit und Beständigkeit erzielt werden kann. Ein Überschreiten der Menge von 90 Gew.-% lässt nicht mehr genug Raum für die weiteren Inhaltsstoffe, die zwingend oder zweckmäßigerweise in die erfindungsgemäße UV-härtbare Tinte einbezogen werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die radikalischen Photoinitiatoren in Kombination mit dem UV-härtbaren alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten polyfunktionellen Acrylat-Monomeren mit mindestens drei Acrylatfunktionen eingesetzt werden, während die kationischen Photoinitiatoren zweckmäßigerweise mit den Epoxid-Monomeren umgesetzt werden.
Es ist zweckmäßig, das Molverhältnis aller polyfunktionellen Acrylat-Monomere zu allen radikalischen Photoinitiatoren zu optimieren. Es hat sich dabei gezeigt, dass das Molverhältnis von etwa 5:1 bis 19:1, insbesondere etwa 7:1 bis 15:1 besonders vorteilhaft ist. Dieses Molverhältnis gilt im Übrigen auch für den Einsatz der kationischen Photoinitiatoren.
Da die Photoinitiatoren beim Einsatz in den UV-härtbaren Tinten gemäß der Erfindung feinst dispergiert bzw. gelöst sein sollten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, für die jeweils herangezogenen Photoinitiatoren einen Lösungsvermittler heranzuziehen. Dies gilt sowohl für die radikalischen als auch für die kationischen Photoinitiatoren. Insbesondere Photoinitiatoren des Norrish-Typs II sind in den oxylierten und/oder polyalkoxylierten polyfunktionellen Acrylat-Monomeren meist nur schlecht löslich, so dass für diese zweckmäßigerweise ein Lösungsvermittler zugesetzt wird. Besonders vorteilhaft ist es, als Lösungsvermittler einen Photoinitiator heranzuziehen, der nicht in dem Strahlungsbereich von 300 nm bis 480 nm absorbiert.
Die mengenmäßige Beziehung zwischen dem Lösungsvermittler und dem jeweils eingesetzten Photoinitiator ist nicht kritisch beschränkt. Vorzugsweise entfallen auf einen Gewichtsteil wirksamen Photoinitiator mindestens etwa 2 Gewichtsteile des lösungsvermittelnden (per se nicht wirksamen) Photoinitiators.
Wenn im Vorstehenden von einem Gehalt an radikalischen Photoinitiatoren die Rede war, so ist dieser Gehalt bei Anwesenheit eines als Lösungsvermittler wirkenden Photoinitiators dahingehend zu verstehen, dass der Gehalt des Lösungsvermittlers im Gehalt an Photoinitiator nicht berücksichtigt wird. Das Verhältnis des wirksamen Photoinitiators liegt hier Fall vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis 8 Gew.-% (bezogen auf die gesamte Zusammensetzung), vorzugsweise von etwa 3 bis 6 Gew.-%. Auch wenn im Vorstehenden von einem Molverhältnis zwischen den radikalischen Photoinitiatoren und den Acrylatmonomeren die Rede war, so bezieht sich dies auf die Kombination von nicht wirksamen und wirksamen Photoinitiatoren. Das Molverhältnis der wirksamen Photoinitiatoren zu den polyfunktionellen Acrylatmonomeren liegt zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 1:10 bis 1:30, insbesondere zwischen etwa 1:15 und 1:25.
Um die Farbigkeit der UV-härtbaren Tinte gemäß der Erfindung zu gewährleisten, ist es zwingend, dieser ein oder mehrere Farbmittel einzuverleiben, insbesondere in Form von Pigmenten. Die Pigmente liegen vorzugsweise in Form von Ruß, von Titandioxid, eines gelben Pigments, insbesondere eines Quinacrilidons, eines blauen Pigmentes, insbesondere eines Benzimidazolons und/oder eines Phthalocyanins, und/oder eines roten Pigments, insbesondere eines Isoindolinons, vor. Allein oder auch in Verbindung mit diesen Pigmenten können auch Farbstoffe einbezogen werden. Dabei kann es sich insbesondere handeln um Direktfarbstoffe, wie DIRECT YELLOW 34, 44, 50, 86, 132, 134 und 147, DIRECT RED 117, 239 und 254, DIRECT BLACK 19 und 168, DIRECT BLUE 199 sowie DIRECT RED 75, reaktive Farbstoffe, wie REACTIVE YELLOW 95, REACTIVE ORANGE 35, REACTIVE RED 24, 31, 120, 180, 195 198, 218 und 245 sowie Säurefarbstoffe, wie ACID YELLOW 23, 36, 194, 219 und 220, ACID BLUE 09 und 15, ACID VIOLET 17, ACID RED 249 und 315 und ACID ORANGE 142.
Auch der Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise optimiert, indem dieser etwa 1,0 bis 12 Gew.-%, insbesondere etwa 1,5 bis 8 Gew.-% beträgt. Ein Überschreiten des Wertes von 12 Gew.-% führt zu keiner weitergehenden relevanten Steigerung der Farbintensität des Druckes. Wenn die Menge von etwa 1,0 Gew.-% unterschritten wird, wird keine ausreichende Farbintensität gewährleistet. Die mittlere Partikelgröße des jeweils gewählten Pigments liegt zweckmäßigerweise zwischen etwa 0,1 und 30 μm, insbesondere zwischen etwa 0,5 und 15 μm.
Die erfindungsgemäße Tinte kann neben den zwingenden Bestandteilen weitere Additive enthalten, um deren Eigenschaften zu verbessern. Vorzugsweise enthält die Tinte ein Dispergiermittel, insbesondere in Form von Solsperse^® 24000, Solsperse^® 39000, Solsperse^® 35000, Solsperse^® 32000 und/oder Solsperse^® 76400 (Firma Lubrizol). Auch der Einbezug eines Synergisten, der zusammen mit dem Dispergiermittel wirkt, kann von Vorteil sein. Dabei handelt es sich vorzugsweise um solche in Form von Solsperse^® 5000, Solsperse^® 12000 und/oder Solsperse^® 22000 (Firma Lubrizol).
Das Verhältnis von Dispergiermittel zu Synergist wird derartig eingestellt, dass auf ein Gewichtsteil Synergist bis zu etwa 30 Gewichtsteile Dispergiermittel, insbesondere etwa 5 bis 10 Gewichtsteile, entfallen. Von Vorteil ist es, wenn zusätzlich Lichtstabilisatoren und/oder Benetzungsmittel vorliegen. Die Lichtstabilisatoren verhindern, dass eine vorzeitige Aushärtung der erfindungsgemäßen Tinte erfolgt, indem die Aktivierungsenergie für die Polymerisation der polyfunktionellen Acrylat-Monomere bzw. der Epoxid-Monomere erhöht wird. Bevorzugt wird als Lichtstabilisator Glycerinpropoxylat(1 PO/OH)-triacrylat (Geronad 16) eingesetzt. Der Lichtstabilisator wird zweckmäßigerweise in einem optimierten Mengenverhältnis zugesetzt, wonach der Lichtstabilisator in einer Menge von etwa 0,2 bis 4,0, insbesondere von etwa 0,5 bis 2,5 Gew.-% vorliegt.
Die Benetzungsmittel dienen dazu, dass die ausgedruckte UV-Tinte gemäß der Erfindung sich optimiert auf dem jeweils bedruckten Substrat verteilt. Hierbei kann es sich insbesondere handeln um die oben erwähnten Acrylate bzw. Epoxide zeigen im Rahmen der Verwirklichung vorliegender Erfindung auch die Funktion eines Benetzungsmittels.
Zu den Impact-Drucksystemen, in denen die erfindungsgemäße UV-härtbare Tinte eingesetzt wird, ist Folgendes auszuführen: Die Drucksysteme beruhen auf dem Einsatz von textilen Bändern, insbesondere von Gewebe-Bändern. Hierbei ist die Standardform eines Textilfarbbandes ein Textilgewebeband, das für den Druckvorgang in dem Impact-Drucksystem eingefärbt wird. Es besteht häufig aus Nylon, kann jedoch auch aus Seide oder Baumwolle bestehen. Die Tränkung mit der UV-Tinte wird so eingestellt, dass ein druckloses Berühren des Substrats nicht zur Einfärbung führt. Erst der Anschlag einer Type überträgt mit den erhöhten Bereichen durch Druck die im Gewebe enthaltene erfindungsgemäße UV-härtbare Tinte. Damit die Typen selbst keine UV-härtbare Tinte annehmen, sind sie vorzugsweise verchromt. Durch die Übertragung auf das Substrat wird zwar lokal UV-härtbare Tinte entzogen, durch Kapillarwirkung gleicht die UV-Tinte aus den angrenzenden Bereichen diesen lokalen Farbmangel jedoch innerhalb kürzester Zeit wieder aus. Für die üblichen Impact-Drucksysteme werden meist Farbbänder einer Breite von etwa 13 mm (entsprechen ½ Inch) eingesetzt. Die Art des Farbbandes, das innerhalb der Impact-Drucksysteme gemäß der Erfindung eingesetzt wird, ist, wie ersichtlich, nicht von kritischer Bedeutung.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein mit einer UV-härtbaren Tinte, wie vorstehend beschrieben, getränktes Farbband.
Prinzipiell erfolgt ein Druckvorgang mit der beschriebenen Tinte wie folgt: Die Farbbänder, insbesondere die angesprochenen Textilfarbbänder, werden mit der erfindungsgemäßen UV-härtbaren Tinte getränkt und dann in dem jeweiligen Impact-Drucksystem, insbesondere in Form eines Nadeldruckers, eingesetzt. Nach dem Druck wird die Tinte mit einer UV-Lampe ausgehärtet. Als UV-Lampe bzw. UV-Strahler erweisen sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen UV-härtbaren Tinten Hg-, Fe- und Thallium-Strahler (beispielsweise der Firma Fusion), insbesondere LED-Lampen (z. B. von der Firma Phoseon oder von Pro Light Opto Technology Corporation, 3 W, Wellenlängenbereich 375 bis 450 nm), als bevorzugt.
Die ausdruckte Schrift ist nach der Aushärtung mittels UV-Strahlen gegenüber polaren Lösungsmitteln, insbesondere Aceton, Wasser, Isopropylalkohol und auch nichtpolaren Lösungsmitteln (Mineralöl Exxsol D140), besonders wischfest. Die Aushärtung kann in Einzelfällen durch Sonnenenergie, Hitze, Schlag oder Ultraschall erfolgen
Die erfindungsgemäße UV-härtbare Tinte lässt sich für den Fachmann anhand fachmännischer Erwägungen herstellen. Allerdings hat es sich gezeigt, dass ein erfinderisches Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen UV-härtbaren Tinte sich dadurch auszeichnet, dass

1.) ein Mahlgut bzw. eine Tintenbasis dadurch hergestellt wird, indem ein oder mehrere UV-härtbare Monomere in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers mit ein oder mehreren Pigmenten und gegebenenfalls Dispergiermitteln und/oder zusätzlich Synergisten, Stabilisatoren und weiteren Additiven, in einer Hochleistungsmühle, insbesondere in einer Perlenmühle, so lange gemahlen werden, bis sich eine mittlere Partikelgröße zwischen etwa 0,1 bis 30 μm eingestellt hat,
2.) das erhaltene Mahlgut mit mindestens einem polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylat-Monomeren mit mindestens drei Acrylatfunktionen sowie Photoinitiatoren des Norrish Typs I und/oder II und gegebenenfalls weiteren Additiven entsprechend den vorstehenden Angaben gemischt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, dass bei der Durchführung des Schritts 1 eine Maximaltemperatur von etwa 60°C eingehalten wird. Eine besonders vorteilhafte Rahmenbedingung kann mit 20°C bis 40°C angegeben werden. In der Regel wird der Mahlvorgang relativ kurz gehalten, um zu einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 μm zu gelangen.
Nach dem oben bezeichneten Schritt 1) wird ein besonders vorteilhaftes Mahlgut bzw. eine vorteilhafte Tintenbasis hergestellt, insbesondere als Zwischenprodukt zur Herstellung einer UV-härtbaren Tinte gemäß der Erfindung, wie vorstehend dargestellt, wobei der Gehalt an Pigment etwa 20 bis 60 Gew.-%, insbesondere etwa 35 bis 45 Gew.-%, beträgt. Ein Überschreiten des Wertes von 60 Gew.-% bedeutet, dass das Mahlgut nachher nicht weiter bearbeitet werden kann. Ein Unterschreiten des Wertes von etwa 20 Gew.-% führt dazu, dass nicht mehr die bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung zweckmäßige Viskosität erreichbar ist.
Die Erfindung besteht nicht nur in den oben beschriebenen Ausgestaltungen in Form einer UV-härtbaren Tinte, eines Verfahrens zu dessen Herstellung sowie das bezeichnete Zwischenprodukt in Form eines Mahlguts bzw. einer Tintenbasis, sondern auch in der speziellen Verwendung der UV-härtbaren Tinte, wie es auch der Kern der Erfindung vorstehend ausdrückt, in Impact-Drucksystemen, insbesondere in Nadeldruckern mit einem Gewebeband, wie vorstehend bereits beschrieben.
Aufgrund der notwendigen Miniaturisierung in den Nadeldrucksystemen kommen als UV-Strahler vor allem LED-UV-Strahler in Frage, die sich durch einen geringen Energie-(ca. 3 W, keine Wasserkühlung) und Platzbedarf gegenüber herkömmlichen Hg-, Fe- oder Thallium-Entladungsstrahlern auszeichnen. LED-Strahler weisen in der Regel kein kontinuierliches Emissionsspektrum auf, so dass der gewählte Photoinitiator auf den Emissionsbereich des LED-Strahlers abzustimmen ist. Mit anderen Worten muss der Photoinitiator so gewählt werden, dass er in relevantem Umfang in der bezeichneten Bandbreite absorbiert. Dabei kann, wie vorstehend gezeigt, eine Mischung aus verschiedenen Photoinitiatoren besonders geeignet sein, um das Ziel der Erfindung zu erreichen. Die vorliegende Erfindung umfasst daher auch die Verwendung der UV-härtbaren Tinte, wie vorstehend beschrieben, in einem Impact-Drucksystem, insbesondere einem Nadeldrucker mit Gewebeband, das mit einer Lichtquelle zur Belichtung der gedruckten UV-härtbaren Tinte ausgestattet ist, die im Wesentlichen Licht einer Wellenlänge von 300 bis 480 nm emittiert.
Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die ausgedruckte und gehärtete erfindungsgemäße Tinte wünschenswert wischfest ist und darüber hinaus gegenüber äußeren Einflüssen eine besondere Beständigkeit zeigt. Während nach dem Stand der Technik eine mit einem Impact-Drucksystem gedruckte Tinte in Einzelfällen überklebt werden muss, kann dieses Überkleben bei der Anwendung der erfindungsgemäßen UV-Tinte unterbleiben. Es sind keinerlei relevante Schutzmaßnahmen für den Erhalt des Drucks vorzunehmen. Ihr Einsatz ist in den gängigen Impact-Drucksystemen, insbesondere in Nadeldruckern, problemlos möglich. Sie lässt sich kostengünstig herstellen, da sie auf insbesondere im Handel gut erhältlichen Acrylat-Monomeren und Epoxid-Monomeren beruht. Die erfindungsgemäße Tinte zeichnet sich durch gute Lagerbeständigkeit aus, vorzugsweise wenn sie unter Sauerstoffbedingungen, insbesondere unter einer Sauerstoffatmosphäre gelagert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert.
Beispiele
Vorauszuschicken ist, dass bei den nachfolgend geschilderten Beispielen eine 3 Watt LED-Lampe für die Aushärtung aller erfindungsgemäßen UV-Tinten verwendet wurde. Der UV-Strahlungsbereich lag im Bereich von 375 bis 450 nm. Die Lichtenergie in mJ/cm² und der Strahlungsbereich wurden mit einem Power Puck II-Dosimeter gemessen. Die jeweiligen Messdaten gehen aus 1 hervor.
Die Tinten gemäß nachstehenden Versuchen A1 bis A21 wurden wie folgt hergestellt:
Die Monomer-, Stabilisator-, Initiator- und Mahlgut-Komponenten wurden zusammengegeben und miteinander vermischt. Das Mahlgut bestand aus einer Mischung aus Miramer M222 (36,2%), Miramer M3130 (15%), Genorad 16 (2%), Solsperse 39000 (6%), Solsperse 5000 (0,8%) und dem Pigment Spezialschwarz 250 (40 Gew.-%). Das Mahlgut wurde hergestellt, indem zunächst der Stabilisator, das Dispergiermittel und die Monomere gemischt wurden. Zu dieser Mischung wurde der Synergist (Solsperse 5000) zugegeben. Anschließend wurde 15 bis 60 min lang gemischt. Schließlich wurde das Pigment Spezialschwarz 250 zugegeben und für einen Zeitraum von 30 Min. untergemischt. Die Viskosität des Mahlguts betrug (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 25°C) 1818 mPa·s. Die Partikelgröße des Pigments war kleiner als 20 μm. Die Viskosität der erhaltenen Tinten wurde bei 25° mit einem Bohlin-Gerät unter Einhaltung folgender Parameter bestimmt: Mess-System: CP 2°/60 mm; Temperatur Modus: Isotherm 25°C; Vor-Scherung: aus; Bereich: linear; Start-Schubspannung: 0,2 Pa; End-Schubspannung: 2.0 Pa,
Die Wischfestigkeit der Tests wurde wie folgt durchgeführt: Nach der Aushärtung der Tinte wurde die Wischfestigkeit mit Wattestäbchen geprüft. Im Falle einer Verfärbung des Wattestäbchens wurde die Belichtungszeit so lange erhöht, bis der ausgehärtete Film wischfest wurde, d. h. keine Verfärbung des Wattestäbchens (mit und ohne Lösungsmittel) sichtbar war. Anschließend wurde die Lösungsmittel-Beständigkeit und die Wischfestigkeit überprüft, indem der ausgehärtete Film nach 2 Stunden in entsprechende Lösungsmittel (Aceton, Isopropylalkohol (IPA), Wasser, Exxsol D140) getaucht und darauf die Wischfestigkeit unter Einwirkung von Wattestäbchen überprüft wurde.
Die Aushärtungszeit wird bis zu dem Zeitpunkt gemessen, an dem die Wischfestigkeit eintritt.
Die Wischfestigkeitstests wurden mit Exxsol D140 durchgeführt. Hierbei handelt es sich um ein niedrig-viskoses Mineralöl (10 bis 15 mPa·s). Die Viskosität der erfindungsgemäßen UV-Tinte wurde, wie vorstehend gezeigt, auf mindestens 100 mPa·s festgelegt (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 25°C). Bei Versuchen wurde festgestellt, dass bei Erniedrigung des Pigment-Anteils der Anteil an gleichfalls herangezogenem Farbstoff erhöht werden kann.
Bei der Interpretation des ersten Teils der nachfolgenden Tabelle 1 (A1 bis A7) ist zu berücksichtigen, dass eine erhöhte Aushärtungszeit noch zu einem vorteilhaften Ergebnis führen kann. Beispielsweise könnte bei A3 ein zufriedenstellendes Gesamtergebnis eintreten, wie auch bei A4, wo mit einer Aushärtungszeit von 8 Sekunden ein insgesamt zufriedenstellendes Ergebnis eintritt. Allerdings ist A4 mit einer Aushärtungszeit von 8 Sekunden zu schlecht. Hierbei ist der Rußgehalt des Mahlgutes mit 2,8 Gew.-% zu niedrig. Bei zufriedenstellenden Versuchen sollte der Rußgehalt bei möglichst über 5 Gew.-% liegen.
Aus Tabelle 2 (A8 bis A14) ist es ersichtlich, dass eine deutliche Verbesserung der Aushärtungszeit (Aushärtungszeit bis wischfest in Sekunden) sowie der Trocknungsenergie in mJ/cm² gegenüber den Formulierungen aus Tabelle 1 eintritt. Die Werte der Wischfestigkeit und der Beständigkeit sind weitestgehend zufriedenstellend. Ein Rußgehalt von nur 3 Gew.-% (A8) könnte, je nach Anwendung, in Einzelfällen zu niedrig sein. Die Aushärtungszeit bis zur Wischfestigkeit (Sekunden) ist in allen Versuchen zufriedenstellend (3 Sekunden) bis sehr günstig (1 Sekunde).
Besonders der Versuch A14 ist sehr zufriedenstellend, da trotz hohen Rußgehaltes von etwa 8 Gew.-% eine sehr schnelle Aushärtungszeit von nur 1 Sekunde realisiert werden konnte. Die Trocknungsenergie ist ebenfalls sehr niedrig. Die Wischfestigkeit und die Chemikalienbeständigkeit sind sämtlich gut (stets ”ja”).
Die in Tabelle 2 (A8–A14) bezeichneten Photoinitiatoren sind sowohl solche vom Norrish-Typ I (Genocure LTM, Irgacure 379) als solche vom Norrish-Typ II (Double Cure EMK). Die Initiatoren des Norrish-Typs I weisen im Emissionsbereich der Lichtquelle keine signifikante Absorption auf und dienen in den beschriebenen Zusammensetzungen als Lösungsvermittler für Doublecure EMK.
Nachdem die Werte der Tabelle 2 im Wesentlichen sehr zufriedenstellend sind, wurden bei den Werten der Tabelle 3 in den Versuchen A15 bis A21 die polymeren Materialien variiert. In der ersten Spalte ist die Funktionalität des Acrylatmonomers mit 1, 2, 3, 4 und 6 bezeichnet. Die Tabelle zeigt, dass neben der richtigen Photoinitiatorenauswahl die Funktionalität der Acrylate bezüglich Aushärtungszeit, Wischfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit eine entscheidende Rolle spielt. Als positiver Vergleichsversuch gemäß der Erfindung gilt das Beispiel A14. Die Versuche A15 bis A21 zeigen, dass die Reaktivität von monofunktionalen Acrylaten zu polyfunktionalen Acrylaten zunimmt. Lediglich die Verbindungen mit den Funktionalitäten 4 und 6 sind im Hinblick auf die Aushärtungszeit (5 bzw. 1 Sekunde) sowie auf die Wischfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit (stets ”ja”) vollständig zufriedenstellend. Darüber hinaus wurden bei den negativen Versuchen A15 bis A20 auch zu niedrige Viskositäten festgestellt. 13 bis 117 mPa·s.

Anlage 1 Erfindungsgemäß herangezogene Photoinitiatoren (Handelsname, Strukturformel, chemischer Name)

Claims

UV-härtbare Tinte für Impact-Drucksysteme, insbesondere für Nadeldrucker, mit einem Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, und weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen radikalischen und/oder einen kationischen Photoinitiator und mindestens ein UV-härtbares, alkoxyliertes und/oder polyalkoxyliertes polyfunktionelles Acrylat-Monomer mit mindestens drei Acrylatfunktionen und/oder ein Epoxid-Monomer, insbesondere ein polyfunktionelles Epoxid-Monomer, enthält und eine Mindestviskosität (gemessen mit dem Bohlin-Gerät bei 25°C) von 100 mPa·s aufweist.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mindestviskosität von etwa 200 mPa·s, insbesondere von etwa 1000 bis 2500 mPa·s, aufweist.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radikalische sowie der kationische Photoinitiator ein Absorptionsmaximum zwischen etwa 300 nm und 480 nm, insbesondere zwischen etwa 350 nm und 450 nm, aufweist.
UV-härtbare Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Photoinitiator radikalisch und vom Norrish-Typ I und/oder vom Norrish-Typ II ist.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle Acrylat-Monomer 4 oder mehr Acrylatfunktionalitäten, insbesondere 6 oder mehr Acrylatfunktionalitäten aufweist.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Photoinitiatoren etwa 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere etwa 6 bis 18 Gew.-%, beträgt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine kationische Photoinitiator in Form eines Triarylsulfoniumsalzes, Diaryliodoniumsalzes oder Metallocens vorliegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle Acrylat-Monomer in Form von Dipentaerythritolhexaacrylat (Miramer 600), Ditrimethylolpropantetraacrylat (Miramer 410), Trimethylolpropantriacrylat (Miramer 300) und/oder ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (Miramer 3130) vorliegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polyfunktionelle Acrylat-Monomer und/oder das Epoxid-Monomer in einer Menge von etwa 40 bis 90 Gew.-%, insbesondere von etwa 50 bis 80 Gew.-%, vorliegen.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis aller polyfunktioneller Acrylat-Monomere zu allen radikalischen Photoinitiatoren etwa 5:1 bis 19:1, insbesondere etwa 7:1 bis 15:1, beträgt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment in Form von Ruß, von Titandioxid, eines gelben Pigmentes, insbesondere eines Quinacrilidons, eines blauen Pigmentes, insbesondere eines Benzimidazolons und/oder eines Phthalocyanins, und/oder eines roten Pigments, insbesondere eines Isoindolinons, vorliegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Farbmitteln, insbesondere an Pigmenten, etwa 1,0 bis 12 Gew.-%, insbesondere etwa 1,5 bis 8 Gew.-%, beträgt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelgröße des Pigments zwischen etwa 0,1 und 30 μm, insbesondere zwischen etwa 0,5 und 15 μm liegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Dispergiermittel enthält, das insbesondere in Form von Solsperse^® 24000, Solsperse^® 39000, Solsperse^® 35000, Solsperse^® 32000 und/oder Solsperse^® 76400 (Firma Lubrizol) vorliegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Synergisten in Form von Solsperse^® 5000, Solsperse^® 12000 und/oder Solsperse^® 22000 (Firma Lubrizol) enthält.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitere Additive in Form von Lichtstabilisatoren und/oder Benetzungsmitteln enthält.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstabilisator die Aktivierungsenergie für die Polymerisation der polyfunktionellen Acrylat-Monomere erhöht.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstabilisator Glycerinpropoxylat(1 PO/OH)-triacrylat (Geronad 16) ist.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstabilisator in einer Menge von etwa 0,2 bis 4,0, insbesondere von etwa 0,5 bis 2,5 Gew.-%, vorliegt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz zweier Photoinitiatoren, die in dem Bereich von 270 bis 480 nm absorbieren, die Auswahl dieser mindestens zwei Photoinitiatoren so getroffen wird, dass mindestens ein Photoinitiator ein Hauptmaximum in der Absorptionskurve unter 290 nm und mindestens ein Photoinitiator sein Hauptmaximum in der Absorptionskurve über 290 nm aufweist, wobei der Mindestabstand der Absorptionsmaxima der mindestens zwei Photoinitiatoren etwa 20 bis 140 nm, insbesondere etwa 30 bis 70 nm beträgt.
UV-härtbare Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Lösungsvermittler für den bzw. die herangezogenen Photoinitiatoren enthält.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsvermittler ein Photoinitiator herangezogen wird, der nicht in dem Strahlungsbereich von 300 nm bis 480 nm absorbiert.
UV-härtbare Tinte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf 1 Gewichtsteil wirksamen Photoinitiator mindestens etwa 2 Gewichtsteile des lösungsvermittelnden nichtwirksamen Photoinitiators entfallen.
Verfahren zur Herstellung einer UV-härtbaren Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass 1.) ein Mahlgut bzw. eine Tintenbasis dadurch hergestellt wird, indem ein oder mehrere UV-härtbare Monomere in Form eines polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylmonomers mit ein oder mehreren Pigmenten und gegebenenfalls Dispergiermitteln und/oder zusätzlich Synergisten, Stabilisatoren und weiteren Additiven, in einer Hochleistungsmühle, insbesondere in einer Perlenmühle, so lange gemahlen werden, bis sich eine mittlere Partikelgröße zwischen etwa 0,1 bis 30 μm eingestellt hat, 2.) das erhaltene Mahlgut mit mindestens einem polyfunktionellen alkoxylierten und/oder polyalkoxylierten Acrylat-Monomeren mit mindestens drei Acrylatfunktionen sowie Photoinitiatoren des Norrish Typs I und/oder II und gegebenenfalls weiteren Additiven entsprechend den Angaben nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 gemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des Schritts 1.) eine Maximaltemperatur von etwa 60°C eingehalten wird.
Mahlgut bzw. Tintenbasis, erhältlich nach Schritt 1 der Ansprüche 24 oder 25, insbesondere als Zwischenprodukt zur Herstellung einer UV-härtbaren Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Pigment etwa 20 bis 60 Gew.-%, insbesondere etwa 35 bis 45 Gew.-% beträgt.
Verwendung der UV-härtbaren Tinte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 in Impact-Drucksystemen, insbesondere auf der Grundlage eines Gewebebandes.
Verwendung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Impact-Drucksystem mit einer UV-Lichtquelle zur Belichtung der gedruckten UV-härtbaren Tinte ausgestattet ist, die im wesentlichen Licht eine Wellenlänge von etwa 300 bis 480 nm emittiert.