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DE3438272A1 - Druckfarbe fuer das spritz- oder strahldrucken - Google Patents

Druckfarbe fuer das spritz- oder strahldrucken

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DE3438272A1
DE3438272A1 DE19843438272 DE3438272A DE3438272A1 DE 3438272 A1 DE3438272 A1 DE 3438272A1 DE 19843438272 DE19843438272 DE 19843438272 DE 3438272 A DE3438272 A DE 3438272A DE 3438272 A1 DE3438272 A1 DE 3438272A1
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weight
printing
styrene
ink according
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DE19843438272
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DE3438272C2 (de
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Yog R. Glen Ellyn Ill. Bhatia
Herman Chicago Ill. Stallworth
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Videojet Technologies Inc
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AB Dick Co
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/36—Inkjet printing inks based on non-aqueous solvents

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Description

Druckfarbe für das Spritz- oder Strahldrucken
Das bekannte Strahl- oder Spritzdrucken stellt eine Drucktechnik ohne direkter Berührung eines Druckwerks mit dem Druckträger dar. Nach diesem Druckverfahren wird ein Tröpfchenstrom von Druckfarbe auf den Druckträger gerichtet und elektronisch so beeinflußt, daß auf diesem die angestrebte Information, also Schrift oder Bild, entsteht. Das Spritzdrucken eignet sich insbesondere für das Bedrucken von unregelmäßig geformter Flächen, wie den Boden von Getränkebehältern.
Bekanntlich müssen die physikalischen Eigenschaften einer Drucktinte für das Spritzdrucken sorgfältig eingestellt werden. Nicht auf den Druckträger gelangende Drucktinte wird wieder aufgefangen und geht zurück in das Vorratsgefäß für Drucktinte. Daher ist es notwendig, das Niveau an Druckfarbe in dem Druckwerk entsprechend zu halten und zu gewährleisten, daß die Druckfarbe relativ konstante Viskosität besitzt, selbst wenn es zu gewissen Verdunstungsverlusten kommen kann. Es ist also erforderlich, Viskosität t
elektrischen Widerstand, Oberflächenspannung, Schallgeschwindigkeit und Dichte der Druckfarbe einzustellen.
Im allgemeinen enthalten Druckfarben für das Spritzdrucken ein Bindemittel in Form eines Harzes oder Kunststoffs, einen löslichen Farbstoff und ein Lösungsmittel. Zu diesen Grundbestandteilen können die Druckfarben noch Mittel zur Verzögerung der Verdunstung enthalten, um die Verdunstungsverluste in die Hand zu bekommen,sowie Mittel für die Einstellung des elektrischen Widerstands und andere übliche Bestandteile.
Das Bindemittel dient u.a. dazu, die Haftung zwischen Bild und Druckträger zu verbessern. Es wurden bereits die verschiedensten Kunststoffbinder für Spritzdrucktinten bekannt (US-PS 4 210 566 und 4 260 531), die sich für das Bedrucken von behandelten und unbehandelten Kunststoffflächen eignen und die Styrol/Acrylsäure-Copolymere sind. Diese Druckfarben enthalten auch Weichmacher, ein modifiziertes Harz, einen Farbstoff, ein Mittel zur Verzögerung der Verdunstung und ein Lösungsmittelsystem einschließlich Wasser und niederen Alkanol.
Einer der Hauptnachteile dieser bekannten Druckfarben ist der beträchtliche Wassergehalt. Demzufolge muß das Bindemittel, wie ein Styrol/Acrylsäure-Copolymeres ;in Wasser verseifbar sein, d.h. eine gewisse Wasserlöslichkeit besitzen. Die Notwendigkeit von Wasser als wesentliche Komponente des Lösungsmittelsystems führt zu zahlreichen Nachteilen, insbesondere mangelnder Haftung an Glas und Metall beim Bedrucken von Oberflächen solcher Stoffe. Darüberhinaus muß das Lösungsmittelsystem organische Lösungsmittel enthalten, die mit Wasser mischbar sind. Dies bringt weitere Beschränkungen hinsichtlich der brauchbaren Farbstoffe mit sich. In den bekannten Druckfarben konnte man nicht mit be-
liebigem Erfolg wasserunlösliche Farbstoffe verwenden. Darüberhinaus trocknen natürlich stark wasserhaltige Druckfarben langsamer.
Aufgabe der Erfindung ist also eine Druckfarbe für das
Spritz- oder Strahldrucken, welches obige Nachteile nicht besitzt und dessen Bindemittel sicher auf dem Druckträger haftet, ohne daß große Wassermengen enthalten sind.
Die erfindungsgemäße Drucktinte enthält ein Styrol/Acrylat-Copolymeres, wobei die Monomereinheiten in einem Molverhältnis von 1 bis etwa 4 enthalten sind. Bevorzugt werden Copolymere in der Säureform, also enthaltend freie Carboxylgruppen , im Gegensatz zum Stand der Technik, denn dort werden Copolymere bevorzugt, die mit einem Amin oder
Ammoniak neutralisierte Säuregruppen aufweisen.
Das erfindungsgemäß als Bindemittel verwendete Copolymere enthält statistisch verteilt Styrolgruppen und Acrylsäuregruppen der Formeln
- CH - CH2 - ~ CH2 " CH ~
COOH und
im Gegensatz zum Stand der Technik, wo eine ähnliche statistische Verteilung von Styrolgruppen, jedoch mit neutralisierten Acrylsäuregruppen der Formel
- CH, -CH-
2 I
COONH4
verwendet wurde.
Die Neutralisation der Säuregruppen n-acn dem Stand der
Technik war notwendig, um einen alkalischen pH-Wert, d.h. > 7 t aufrecht zu erhalten und damit die nötige Wasserlöslichkeit zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Druckfarbe enthält hingegen eine minimale Wassermenge, d.h. <5 %, vorzugsweise <2 % Wasser. Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Druckfarbe wird im sauren Bereich, d.h. zwischen 1 und 7, gehaltenem zu gewährleisten, daß das Polymere in der Säureform verbleibt.
In der erfindungsgemäßen Druckfarbe wird bevorzugt ein Copolymeres verwendet, dessen Molverhältnis Styrol : Acrylsäure 1,5 - 2,5 beträgt. Derartige Copolymere sind Handelsprodukte ("Joncryl 67") und werden hergestellt durch Umsetzung von 2 mol Styrol mit etwa 1 mol Acrylsäure.
Für die erfindungsgemäße Druckfarbe eignen sich nicht nur Bindemittel auf der Basis von Polymeren des Styrols mit Acrylsäure sondern auch des Styrols mit substituierten Acrylsäuren insbesondere substituiert mit einer niederen Alkylgruppe der allgemeinen Formel
Il
CH2 = C - C - OH
R
worin der Substituent R 1 - 5 Kohlenstoffatome enthält wie Methyl, Ethyl, η- und i-Propyl, n-Butyl, 1-Methylpropyl und 2-Methylpropyl. Von den alkylsubstituierten Säuren bevorzugt man Methacrylsäure für die Herstellung des erfindungsgemäß als Bindemittel verwendeten Copolymeren.
5 Die erfindungsgemäße Druckfarbe kann manchmal - manchmal zweckmäßigerweise - auch Modifikatoren für das Bindemittel enthalten. Bei diesen kann es sich um Harzöl oder Harzester handeln und zwar in Mengen von'O - 15, vorzugsweise
0-6 Gew.-%, innerhalb der erfindungsgemäßen Druckfarbe.
Die erfindungsgemße Druckfarbe kann darüberhinaus üblicherweise angewandte Bestandteile enthalten, z.B. einen löslichen Farbstoff und ein Lösungsmittelsystem. Das Lösungsmittelsystem ist in der erfindungsgemäßen Druckfarbe vorzugsweise eine Kombination eines niederen Alkanols mit 1 - 3 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Propanol und eines niederen aliphatischen Ketons,insbesondere mit 2-6 C-Atomen, wie Aceton, Dimethylketon, Methylethylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon und Ethylpropylketon. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Druckfarbe 10 - 85, insbesondere 20 - 40 Gew.-% Alkanol und 10 - 60, insbesondere 20 - 40 Gew.-% Keton.
Die Menge an Farbstoff in der erfindungsgemäßen Druckfarbe ist nicht kritisch und kann innerhalb weiter Grenzen variieren, nämlich 0,5-8 Gew.-%, vorzugsweise 1 - 5 % löslicher Farbstoff. Es können die verschiedensten basischen Farbstoffe einschließlich Basischviolett 10 und 3 verwendet werden.
0 Die erfindungsgemäße Druchfarbe kann auch Mittel zur Verzögerung der Verdunstung der Lösungsmittel enthalten. Dabei kann es sich um üblicherweise angewandte Stoffe handeln wie Ethylenglykol—-monomethyl-, -dimethyl-, -monoethyl- , -diethyl-, -monobutyl-, -monophenyl-, -mono-2-ethylbutylether, Diethylenglykolmonomethyl-, -monoethylether, Ethylenglykolmonomethyl-, -monoethyletheracetat, Diethylenglykol-monomethyletheracetat, Propylenglykolmethylether und Dipropanglykol-methylether.
Das die Verdunstung verzögernde Mittel kann in der erfindungsgemäßen Druckfarbe bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 5-15 Gew.-%, ausmachen.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Druckfarbe Zusätze an Aminsalzen enthalten, um die Stabilität und den elektrischen Widerstand zu erhöhen. Gute Ergebnisse erzielt man mit einem löslichen organischen Salz wie Hydroxylamin-Hydrochlorid oder Dimethylaminhydrochlorid in einer Menge bis 2 Gew.-%, vorzugsweise bis 1 Gew.-%.zur Stabilisierung und Einstellung des elektrischen Widerstands der Druckfarbe.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Druckfarbe auch einen oder mehrere oberflächenaktive(n)Stoff(e)enthalten, um die Verträglichkeit der einzelnen Bestandteile innerhalb der Druckfarbe zu verbessern. Bevorzugt werden nicht ionische oberflächenaktive Mittel, insbesondere oxyalkylierte Phenole wie Nonyl-phenoxypolyethoxyethanol ("Triton N 101"). Oberflächenaktive Mittel können in der erfindungsgemäßen Druckfarbe in einer Menge bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis 5 Gew.-%, enthalten sein.
Die erfindungsgemäße Druckfarbe hat folgende physikalische Eigenschaften:
Physikalische Eigenschaften
pH Viskosität mPa's bei 25°C elektrischer Widerstand
cTL · cm
25 Schallgeschwindigkeit (m/s)
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert.
bevorzugt
1-7 2-5
1-10 1,5-2,5
10-3000 500-1500
00-1400 1200-1300
Beispiel 1
Es wurde durch Mischen folgender Bestandteile eine Druckfarbe hergestellt:
Gew.-Teile
Methanol 425,7
Methylethylketon 307,0
Ethylenglykol-methylether 89,0
entionisiertes Wasser 14,7
Harz-methylester 13,5
Styrol/Acrylsäure-Copolymer 129,5 (Joncryl 67)
Dimethylamin-hydrochlorid 0,7
Basisch Violett 10 5,0
Basisch Violett 3 15,0
Nach dem Filtrieren wies die Druckfarbe folgende Eigenschaften auf:
pH 2,1
Viskosität 2,0 mPa-s
spezifischer Widerstand 730 Sh -era
Schallgeschwindigkeit 1233 m/s
Beispiel 2
Rezeptur der Druckfarbe:
Methanol
Methylethylketon Ethylenglykol-methylether entionisiertes Wasser Harz-methylester Styrol/AcrylsMure-Copolymer (Joncryl 67) Dimethylamin-hydrochlorid Basisch Violett Basisch Violett Nonylphenoxypolyethoxyethanol (Triton N 101)
Gew.-Teile
425,7
307,0
89,0
14,7
13,5
129,5
0,7
5,0
15,0
40,0
Eigenschaften der Druckfarbe:
pH
Viskosität spezifischer Widerstand Schallgeschwindigkeit 2,2
2,1 mPa* s tfb -cm m/s
Beispiel 3
0 Rezeptur der Druckfarbe:
Methanol
Methylethylketon Propylenglykol-methylether entionisiertes Wasser Harz-methylester Styrol/Acrylsäure-Copolymer (Joncryl 67) Dimethylamin-hydrochlorid Basisch Violett Basisch Violett 3 Gew.-Teile
851,4
614,0
178,0
29,4
27,0
259,0
1,4 10,0 29,6
Eigenschaften der Druckfarbe:
PH
Viskosität spezifischer Widerstand Schallgeschwindigkeit 2,0
2,1 mP a · s iTb -cm m/s
Beispiel 4
Rezeptur der Druckfarbe:
Methanol ο Methylethylketon Ethylenglykol-methylether entionisiertes Wasser Harz-methylester Styrol/Acrylsäure-Copolymer (Joncryl 67) Dimethylamin-hydrochlorid Basisch Violett Basisch Violett y -Methacryloxy-propyltrimethoxy silan (A-I74) Gew.-Teile 425,7 307,0
89,0
14,7
13,5
129,5
0,7
5,0
15,0
20,0
Eigenschaften der Druckfarbe:
pH
Viskosität spezifischer Widerstand 5 Schallgeschwindigkeit 2,1
2,0 mPa-s Sh -cm m/s
Beispiel 5
Rezeptur der Druckfarbe; - 10 -
Methanol
Methylethylketon Ethylenglykol-methylether entionisiertes Wasser Styrol/Acrylsäure-Copolymer (Joncryl 67)
Dimethylamin-hydrochlorid Basisch Violett 10 Basisch Violett 3 Harzöl
Gew.-Teile 373,7 272,4
69,7
10,2
96,0
0,5
6,2 18,0 20,0
Eigenschaften der Druckfarbe:
pH
Viskosität
spezifischer Widerstand Schallgeschwindigkeit
2,0
2,4 mP a·s lib -cm m/s
8127

Claims (6)

Pate ntansprüche
1. Druckfarbe für das Spritzdrucken, bestehend im wesentlichen aus
a) 5 bis 2 5 Gew.-% eines Copolymeren von Styrol und einer Säure der Formel
CH- = C - COOH
2 I
worin R H oder eine C, - C^-Alkylgruppe ist, in dem das Molverhältnis Styrol : Säure 1 bis etwa 4 beträgt,
b) 0,5 bis 8 Gew.-% eines löslichen Farbstoffs,
c) einem Lösungsmittelsystem aus einem niederen Alkanol
und einem niederen aliphatischen Keton, wobei der Alkanol in einer Menge von 10 bis 85 Gew.-% und das Keton in einer Menge von 10 bis 60 Gew.-% vorhanden ist, und
d) 0 bis etwa 50 Gew.-% zumindest eines Mittels zur Verzögerung der Verdunstung.
wobei die Druckfarbe einen pH-Wert zwischen 1 und 7 aufweist und weniger als 5 Gew.-% Wasser enthält.
2. Druckfarbe nach Anspruch 1, worin das Copolymere her gestellt worden ist aus 1,5 bis 2,5 mol Styrol je Acrylsäure.
3. Druckfarbe nach Anspruch 1 mit einer Viskosität bei 25°C von 1 bis 10 mPa-s, einem spezifischen Widerstand von 10 bis 3000 ifh #cm und einer Schallgeschwindigkeit von 1100 bis 1400 m/s.
4. Druckfarbe nach Anspruch 1 bis 3, enthaltend zusätzlich ein Modifiziermittel für das Copolymere bis 15 Gew.-% in Form von Harzölen und/oder Harzestern.
5. Druckfarbe nach Anspruch 1 bis 4, enthaltend zusätzlich ein Mittel zur Verzögerung der Verdunstung in Form von Glykolethern und/oder Glykolestern.
6. Druckfarbe nach Anspruch 1-5, enthaltend zusätzlich bis 2 Gew.-% eines Aminsalzes.
8127
DE3438272A 1983-10-20 1984-10-18 Druckfarbe für das Spritz- oder Strahldrucken Expired DE3438272C2 (de)

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