DE69929350T2

DE69929350T2 - Druckverfahren mit reaktive farben

Info

Publication number: DE69929350T2
Application number: DE69929350T
Authority: DE
Inventors: Kimberlee Mt. Pleasant THOMPSON; Barbara Mt. Pleasant WAGNER; Ming Mt. Pleasant XU
Original assignee: Sawgrass Systems Inc
Current assignee: Sawgrass Systems Inc
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: EP1133395A4; US6105502A; ATE314934T1; DE69929350D1; WO2000020218A1; AU6415099A; EP1133395A1; DK1133395T3; EP1133395B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Siebdruck ist eines der herkömmlichen Verfahren zum direkten Drucken von Bildern auf Textilien. Siebdruckfarben bestehen aus Pigmenten, die in einer wässrigen Druckpaste dispergiert sind, die Bindemittel und vernetzbare Fixiermittel enthält. Diese Gemische vernetzen sich bei höherer Temperatur nach dem Druckvorgang und fixieren dadurch den Aufdruck auf dem Stoff. Zu den verschiedenen Nachteilen kommerzieller vernetzbarer Fixiermittel zählen unerwünschte Nebenprodukte, wie z. B. Formaldehyd, kurze Verarbeitungszeiten und erschwerte Dispersion.
Uhl et al., U.S. Patent Nr. 4,849,262 beschreibt eine Druckpaste und eine Färbeflüssigkeit, die Feinpartikel-Dispersionen von Polyisocyanaten in deaktivierter Form enthält. Die Deaktivierung der Partikeloberflächen wird durch die Dispersion von Polyisocyanaten in Gegenwart von Mitteln erreicht, die mit Isocyanat reaktiv sind. Nur die Isocyanat-Gruppen, die auf der Oberfläche der Partikel vorhanden sind, reagieren mit dem Deaktivierungsmittel. Der restliche Teil der Polyisocyanat-Moleküle im Inneren des Partikels tritt nicht in Reaktion. Die Deaktivierungsverbindungen bilden eine Art von Polymerhülle auf der Oberfläche der Polyisocyanat-Partikel, die durch Wärme entfernt wird.
Traubel et al., U.S. Patent Nr. 5,556,935 beschreibt eine Textildruckpaste, die ein hydrophil modifiziertes Polyisocyanat-Vernetzungsmittel enthält. Ein hydrophiles Polyisocyanat-Präpolymer wird im Zusammenhang mit Polyepoxid-Verbindungen und modifizierten Polycarbodiimiden verwendet. Reiff et al., U.S. Patent Nr. 5,607,482 beschreibt eine Textildruckpaste, die ein chemisch blockiertes Polyisocyanat-Vernetzungsmittel enthält. Ein hydrophiles Polyisocyanat wird blockiert, um eine Reaktion zu verhindern. In den beiden oben genannten Fällen sind aufgrund der hydrophilen Natur der Pastenbestandteile Druckpasten mit wässrigen Emulsionen oder Öl-in-Wasser-Emulsionen erforderlich.
Die moderne Lithographie basiert darauf, dass die Oberflächeneigenschaften überzogener Metallplatten modifiziert werden. Die gebräuchlichsten sind Zink- oder Aluminiumdruckplatten, die mit einem lichtempfindlichen oleophilen und hydrophoben Material überzogen sind. Wenn die Platte durch ein fotografisches Farbauszugsnegativ hindurch belichtet wird, werden die belichteten Bereiche "ausgehärtet", so dass der Film in den unbelichteten Bereichen abgewaschen werden kann. Auf diese Weise wird das Design auf der Platte in einem Muster aus oleophilen druckenden Bereichen und hydrophilen nicht druckenden Bereichen reproduziert. Die druckenden Bereiche nehmen eine ölbasierte Druckfarbe auf und die nicht druckenden Bereich nehmen keine auf. Im allgemeinen sind die nicht druckenden Bereich aus einem Wasser aufnehmenden hydrophilen Bereich gebildet. Demzufolge erfolgt ein gewöhnliches lithographisches Drucken dadurch, dass sowohl eine gefärbte Druckfarbe als auch ein Feuchtmittel auf die Oberfläche einer Druckplatte aufgebracht werden, wobei die ölbasierte Druckfarbe und das Feuchtmittel selektiv von dem druckenden Bereich bzw. dem nicht druckenden Bereich der Platte aufgenommen werden. Die Technik wird als Offset-Lithographie bezeichnet, da das mit gefärbter Druckfarbe gefärbte Bild zunächst an einen Gummizylinder abgegeben und anschließend auf das Papier übertragen wird. Das lithographische Verfahren ist eine Balance zwischen den Eigenschaften der Druckfarbe, des Feuchtmittels und der Druckplatte.
Gebräuchliche Bindemittel für lithographische Druckfarben umfassen trocknende Öle, künstliche trocknende Öle, Harze, wie z. B. Kopal, Dammar, Schellack, gehärtetes Harz und Harzester, Phenolharze, wie z. B. harzmodifizierte Phenolharze und 100% Phenolharze, Maleinsäureharze, Alkydharze, Petroleumharze, Vinylharze, Acrylharze, Polyamidharze, Epoxyharze, Aminoalkydharze, Polyurethanharze, Aminoplaste, Cellulosederivate, wie z. B. Nitrocellulose und Ethylcellulose, Leim, Casein, Dextrin und dergleichen. Weitere Zusätze, die im allgemeinen in Druckfarben für den lithographischen Druck verwendet werden, umfassen Wachse, Fette, Weichmacher, Stabilisierungsmittel, Trocknungsmittel, Verdickungsmittel, Dispergiermittel und Füllmittel.
Die Druckfarbenzusammensetzung kann dadurch hergestellt werden, dass man das Bindemittel für die Druckfarbe, den farbgebenden Stoff und die Zusätze mittels eines üblichen Verfahrens, wie z. B. Verfahren mit Walzenmühle, Kugelmühle, Attritor oder Sandmühle, gleichmäßig vermischt oder knetet.
Feuchtmittel können nicht nur aus Wasser bestehen, sondern auch aus Wasser, das mit solchen Substanzen wie Desensibilisierungsbeschleunigern, Puffern, Konservierungsmitteln und Benetzungsmitteln modifiziert wurde. Beispiele für derartige Substanzen sind Gummiarabikum, Carboxymethylcellulose, Natrium alginat, Polyvinylpyrrolidin, Polyvinylimidazol, Poly-vinylmethylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Carboxymethylstärke, Ammoniumalginat, Methylcellulose-Sulfate, (z. B. Natriumsulfat und Ammoniumsulfat), Phosphorsäure, Salpetersäure, Salpetrigsäure, Gerbsäure und deren Salze, Polyol-Verbindungen mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen (Polyethylenglykole, Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerol, Diethylenglycol, Hexylenglycol), schwache organische Säuren (Zitronensäure, Sukzinsäure, Weinsäure, Adipinsäure, Askorbinsäure, Propionsäure), Polyacrylsäure, Ammoniumbichromat, Alginsäureester von Propylenglykol, Aminopolycarboxylat (z. B. Ethylendiamintetraessigsäure-Natriumsalz), anorganische Kolloide (z. B. kolloidale Silika) und oberflächenaktive Substanzen. Diese Verbindungen werden allein oder in Gemischen verwendet. Zusätzlich zu den oben genannten Verbindungen können wassermischbare organische Lösungsmittel verwendet werden, wie z. B. Methanol, Dimethylformamid und Dioxan, eine kleine Menge an farbgebenden Stoffen, wie z. B. Phthalocyanin-Farbstoffe, Malachitgrün und Ultramarin.
Krishnan et al., U.S. Patente Nr. 5,725,646 und 5,778,789 offenbaren wasserbasierte Druckfarben für den lithographischen Druck. Der Hauptgrund für die Verwendung dieser Art von System liegt in der Reduzierung der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), die in herkömmlichen lithographischen Druckfarben vorhanden sind. Eine wasserbasierte lithographische Druckfarbe erfordert eine Druckplatte mit hydrophilen druckenden Bereichen und hydrophoben nicht druckenden Bereichen. Wenn ein Feuchtmittel mit flüchtigem Wasserstoff erforderlich ist, wird es zu keiner deutlichen Reduzierung der VOCs in dem Vorgang kommen.
Die Erfindung von wasserlosen lithographischen Druckplatten eliminiert die Verwendung von Feuchtmitteln. Der nicht druckende Bereich wird mit einem Polymer, wie z. B. Silizium, überzogen, das die Druckfarbe abstößt. Flusen und Staubkörner neigen dazu, die Oberfläche einer solchen Platte zu beschädigen, wodurch die Lebensdauer der Platte begrenzt wird. Die Unterschied in der Oberflächenenergie zwischen den druckenden Bereichen und den nicht druckenden Bereichen herkömmlicher lithographischer Offset-Druckplatten liegt üblicherweise bei 40 Dyn/cm, wohingegen der für wasserlose Druckplatten bei etwa 20 Dyn/cm liegt. Dieser geringere Unterschied in der Oberflächenenergie erhöht das Tonen, bei dem der nicht druckende Bereich Druckfarbe aufnimmt und auf das Drucktuch und anschließend auf den Druck überträgt.
Das Transferdrucken bietet gegenüber dem Direktdruck zahlreiche Vorteile. Beim Transferdruck kann das Endbild auch auf anderen Substraten erscheinen als denen, die sich leicht in einem Drucker bearbeiten lassen. Gedruckte Bilder können auf Textilien, wie z. B. Kleidung, übertragen werden, während ein direkter Druck auf die Kleidung problematisch sein kann.
Das Bild kann auf ein Substrat gedruckt werden, das als Zwischenträger dient, und bis zur Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt gelagert werden. Die Lagerzeit kann vor der Übertragung auf das Endsubstrat unendlich sein. Dies ist insbesondere in der Bekleidungsindustrie vorteilhaft, wo sich die Mode schnell ändert. Durch den Einsatz von Übertragungen werden beim einem Wechsel des Modestils keine bedruckten Stoffe verschwendet. Ein weiterer Vorteil des Transferdruckens liegt darin, dass das gedruckte Bild auf jedes geeignete Substrat gleich welcher Form, Größe oder Zusammensetzung übertragen werden kann.
Transferverfahren, bei denen Sublimations- oder Dispersionsfarben verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vgl. beispielsweise Hale, U.S. Patent Nr. 5,246,518. Feste Bestandteile der Sublimationsfarbe gehen bei etwa 204°C (400°F) in Gas über und haben bei Aktivierungstemperatur eine hohe Affinität zu Polyester. Während Sublimationsfarben bei Verwendung eines Polyestersubstrats zu exzellenten Ergebnissen führen, haben diese Farbstoffe eine begrenzte Affinität zu anderen Materialien, wie z. B. zu Naturstoffen wie Baumwolle und Wolle.
Demzufolge erzeugen Bilder, die mit wärmeaktivierten Druckfarben erzeugt werden, die Sublimationsfarben umfassen, und die auf Textilmaterialien übertragen werden, die einen hohen Prozentsatz an Naturgewebe als Bestandteil enthalten, wie z. B. Baumwolle, Wolle oder Seide, nicht die hohe Bildqualität, die man erhält, wenn Bilder, die aus derartigen Druckfarben gebildet sind, auf ein Polyestersubstrat gedruckt werden. Eine Bildübertragung, bei der Sublimationsfarben verwendet werden und mit Wärme und Druck eingewirkt wird, um das Bild auf ein Substrat aus Naturgewebe, wie z. B. Baumwolle oder Baumwoll-Polyester-Gemische, zu übertragen, führt zu schlechten Ergebnissen.
Plattendruckverfahren und insbesondere die Offsetlithographie sind die am weitesten verbreiteten Druckarten. Es besteht ein Bedarf an Bildübertragungs verfahren, bei denen das Bild durch ein Plattendruckverfahren gedruckt und anschließend dauerhaft auf Substrate übertragen wird, die keine Polymer- oder Polyesterkomponente enthalten, wie z. B. natürliche Textilgewebe. Eine lange Lagerfähigkeit der Druckfarbe vor der endgültigen Übertragung des Bildes ist ebenfalls ein Bedürfnis.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungsverfahren, bei dem ein Bild auf ein erstes Substrat gedruckt wird, wobei Lithographie, Tiefdruck, Kupfertiefdruck, Hochdruck oder andere Druckverfahren, die Platten verwenden, zum Einsatz kommen, und bei dem das Bild vom ersten Substrat auf ein Endsubstrat übertragen wird. Die Druckfarbenformulierung, die gedruckt und übertragen wird, umfasst farbgebende Stoffe (engl.: colorants), wie z. B. Farbstoffe (engl.: dyes) oder Pigmente, einschließlich Sublimationsfarbstoffe, Polymerfarbstoffe oder andere Farbstoffe, die hier alle als farbgebende Stoffe bezeichnet werden. Die Bezeichnung "Plattendruckverfahren" ist hier als Druckverfahren adoptiert, definiert und verwendet, bei denen Platten als Druckflächen verwendet werden, ganz gleich, ob diese Platten flach oder gebogen sind, wie z. B. Zylinder, oder ob solche Platten aus Aluminium, Gummi, Kunststoff oder anderen häufig verwendeten Materialien bestehen, und umfasst den Reliefdruck, wie z. B. Hochdruck und Flexographie, den Flachdruck, wie z. B. Lithographie, und den Tiefdruck, wie z. B. Kupfertiefdruck und Kupferdruck, aber umfasst beispielsweise keinen Siebdruck, da keine Druckplatte zum Erzeugen des Bildes verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Plattendruckverfahren, bei dem ein Bild zunächst auf ein Substrat gedruckt wird, das als Zwischenträger dient und beispielsweise Papier sein kann. Das gedruckte Bild kann dann auf ein Endsubstrat, einschließlich Textilien aus Naturgewebe, wie z. B. Baumwolle, wärmeübertragen werden.
Ein Verbinden und/oder Vernetzen der Farbbilder der vorliegenden Erfindung wird durch die Reaktion zwischen Verbindungen vorgesehen, die aus jeder von zwei chemischen Gruppen ausgewählt werden. Die erste Gruppe umfasst Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die in der Lage sind, mit aktivem Wasserstoff zu reagieren, wie z. B. Isocyanat- oder Epoxygruppen. Die zweite Gruppe umfasst Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die aktiven Wasserstoff enthalten, wie z. B. Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylsäuregruppen, oder Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die aktiven Wasserstoff nach einem Umwandlungsprozess enthalten, wie z. B. Anhydridgruppen.
Um eine vorzeitige oder unerwünschte Reaktion zu verhindern, werden die funktionellen Gruppen einer oder beider reaktiven Gruppen entweder durch eine chemische Blockierung mit Blockierungsmitteln oder durch eine physikalische Barriere, wie z. B. Einkapselungsmittel, geschützt. Die schützenden Mittel werden mittels Einwirkung von Wärme in einem spezifischen Temperaturbereich entfernt.
Die Druckfarben enthalten Verbindungen aus einer oder beiden reaktiven chemischen Gruppen. Die Druckfarben sind vorzugsweise hydrophob und in organischen Lösungsmitteln löslich. Das Bild kann durch den Drucker auf ein Substrat oder einen Zwischenträger gedruckt werden, bei dem es sich um Papier handeln kann und der eine aufnehmende Schicht haben kann, die Verbindungen aus der einen oder aus beiden reaktiven chemischen Gruppen enthält. Um die dauerhafte Bindung des Bildes auf dem Endsubstrat zu verbessern, kann eine Schicht aus Bindemittelmaterial, die ein Polymerbindemittel enthalten kann, zusammen mit den farbigen Druckfarben aufgedruckt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung betrifft Druckverfahren im allgemeinen, wie z. B. den Lithographikdruck, den Tiefdruck etc., und insbesondere ein Verfahren zum Transferdrucken von Druckfarbe auf einen Zwischenträger und zum anschließenden Wärmeaktivieren der Druckfarbe, um das gedruckte Bild dauerhaft auf einem Endsubstrat zu fixieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung druckt eine lithographische Druckerpresse ein Bild mit farbigen Druckfarben auf einen Zwischenträger, wie beispielsweise Papier. Das Bild wird auf ein Endsubstrat übertragen, mit dem sich der/die farbgebenden Stoffe dauerhaft aufgrund einer Reaktion zwischen den Komponenten in dem Bildmaterial und dem Endsubstrat verbinden.
Ein Verbinden und/oder Vernetzen der Farbbilder der vorliegenden Erfindung erfolgt durch die Reaktion zwischen Verbindungen, die aus jeder von zwei chemischen Gruppen ausgewählt werden. Die erste Gruppe umfasst Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die in der Lage sind, mit aktivem Wasserstoff zu reagieren, wie z. B. Isocyanat- oder Epoxygruppen. Eine bevorzugte Einheit von Verbin dungen, die Isocyanatgruppen umfasst, wird als Polyisocyanate bezeichnet. Die zweite Gruppe umfasst Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die aktiven Wasserstoff enthalten, wie z. B. Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylsäuregruppen, oder Verbindungen mit funktionellen Gruppen, die aktiven Wasserstoff nach einem Umwandlungsprozess enthalten, wie z. B. Anhydridgruppen. Eine bevorzugte Einheit von Verbindungen umfasst Hydroxylgruppen und wird hier als Polyole bezeichnet.
Funktionelle Isocyanat-Gruppen sind sehr reaktionsfähig und eine atmosphärische Feuchtigkeit wird bei Raumtemperatur ein Aushärten einleiten. Funktionelle Epoxy-Gruppen erfordern die Gegenwart von Katalysatoren und/oder eine erhöhte Temperatur für ein vollständiges Aushärten, jedoch wird über die Zeit eine gewisse Reaktion auftreten. Um eine vorzeitige oder unerwünschte Reaktion zu verhindern, werden diese funktionellen Gruppen entweder durch eine chemische Blockierung mit Blockierungsmitteln oder durch eine physikalische Barriere, wie z. B. Einkapselungsmittel, geschützt. Die schützenden Mittel werden vorzugsweise mittels Einwirkung von Wärme entfernt, die eine Reaktion zwischen den Verbindungen, die aus jeder der zwei chemischen Gruppen ausgewählt werden, ermöglicht. Weitere Verfahren können, obgleich sie nicht darauf beschränkt sind, Bestrahlungen, chemische Verfahren, Verfahren mit Druckausübung und/oder Kombinationen derselben umfassen.
Die Druckfarben, die in dem Druckverfahren eingesetzt werden, können Verbindungen aus einer oder beiden reaktiven chemischen Gruppen umfassen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Druckfarbe Polyol- und Polyisocyanatverbindungen. Die Verwendung von Polyolen in der vorliegenden Erfindung erfüllt zwei Hauptziele der Erfindung. Viele Polyole sind wachsartige Materialien, die als Schmiermittel und Trennmittel während der Übertragung des gedruckten Druckfarbenbildes von dem Zwischenträger auf das Endsubstrat dienen. Die Polyole liefern ferner funktionelle Gruppen, die aktive Wasserstoffe enthalten, die in der Lage sind, sich mit aktivem Isocyanat zu vernetzen und sich dauerhaft mit dem Endsubstrat zu verbinden. Darüber hinaus kann das wachsartige Polyol Wachse in der Druckfarbenformulierung teilweise oder vollständig ersetzen und folglich die Bildqualität verbessern.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfordert, dass das Polyol und das blockierte oder geschützte Polyisocyanat in getrennten Druck farbenformulierungen, beispielsweise in getrennten Farben, vorhanden sind. Vorzugsweise wird die Druckfarbe, die das Polyol enthält, zunächst auf den Zwischenträger aufgebracht, gefolgt von der Druckfarbe, die das blockierte Polyisocyanat enthält. Der Vorteil dieser Druckmethode liegt darin, dass die das Polyol enthaltende Druckfarbenschicht in nächstem Kontakt mit dem Zwischenträger, wie z. B. Papier, sein wird, und von daher eine verbesserte Freisetzung aus dem Zwischenträger während der Wärmeübertragung auf das Endsubstrat vorsehen wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Zwischenträger eine aufnehmende Schicht haben, die Verbindungen aus einer oder beiden reaktiven chemischen Gruppen enthält. In einem Ausführungsbeispiel enthält die aufnehmende Schicht Polyisocyanat-Verbindungen. Die aufnehmende Schicht kann einen Weichmacher, wie z. B. Phthalate oder Adipate, enthalten, um dem Substrat eine erhöhte Flexibilität zu verleihen. Die aufnehmende Schicht kann auch Polymerbindemittelmaterialien enthalten. Eine Freisetzungsschicht, die eine Polymerschicht sein kann, kann zwischen dem Zwischenträger und der aufnehmenden Schicht vorhanden sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die aufnehmende Schicht die Polyol-Komponente, die als Freisetzungsschicht dient, und eine Vernetzungskomponente zur Vernetzung mit dem Polyisocyanat in der gedruckten Druckfarbe.
Beim Druckverfahren wird ein Druckfarbenbild zunächst auf einen Zwischenträger gedruckt, bei dem es sich um Papier handeln kann. Das Drucken des Druckfarbenbildes auf den Zwischenträger findet bei einer Temperatur statt, die ausreicht, um die Druckfarbe ohne ein Entfernen der Blockierungsgruppen zu drucken und anschließend ein Verbinden und/oder Vernetzen der Druckfarbe zu aktivieren, entweder in der Druckfarbe selbst oder zwischen der Druckfarbe und dem Zwischenträger oder optional der aufnehmenden Schicht. Es wird eine höhere Temperatur aufgebracht, vorzugsweise mit Druck aus einer Wärmepresse, um das Bild von dem Zwischenträger auf das Endsubstrat zu übertragen. Die Wärme aktiviert die Druckfarbe und fixiert sie gleichzeitig dauerhaft auf dem Endsubstrat. Auf diese Weise wird das Bild dauerhaft in dem Substrat eingebettet und eine exzellente Beständigkeit kann für das endgültige entworfene Bild erreicht werden. Während des Transfervorgangs wird entsprechender Druck ausgeübt, um den richtigen Oberflächenkontakt zwischen dem Zwischenträger und dem Endsubstrat sicherzustellen.
Polyole, die sich zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung eignen, können eine durchschnittliche Funktionalität zwischen zwei und vier Hydroxylgruppen pro Molekül haben. Im allgemeinen können Polyole oder Mischungen hiervon ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 50,000 und vorzugsweise ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 3000 haben. Das durchschnittliche Molekulargewicht der Gesamtheit aller Polyolverbindungen ist als die Summe des Produktes aus dem Molekulargewicht und dem Molenbruch jeder Polyol-Verbindung in dem Gemisch definiert. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Druckfarbe umfasst ein Gemisch aus Polyol-Verbindungen mit einem hohen Molekulargewicht zwischen 3000 und 10000 und Polyol-Verbindungen mit einem niedrigen Molekulargewicht, das nicht über 600 liegt.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet wird es offensichtlich sein, dass andere Hydroxyl enthaltende Materialien verwendet werden können, ohne dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Weitere geeignete aktive Wasserstoff enthaltende funktionelle Gruppen umfassen Amino-, Thiol-, Carboxylsäure- und Anhydridgruppen.
Polyisocyanate, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, sind aliphatische und/oder cycloaliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate. Besonders bevorzugt sind Polyisocyanate, in denen alle Isocyanat-Gruppen an aliphatischen Kohlestoffatomen angehängt sind. Aliphatische Polyisocyanate, die sich für die vorliegende Erfindung eignen, umfassen diejenigen mit der Struktur: OCN-(CH2)n-NCO wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 16 und vorzugsweise 4 oder 6 ist, d.h. Tetramethylen-Diisocyanat und Hexamethylen-Diisocyanat (HDI). Weitere geeignete aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate sind: 1-Isocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexan (im Handel bekannt als Isophoron-Diisocyanat (IPDI)), Trimethylhexamethylen-diisocyanat, die isomeren Bis(isocyanatomethyl)-benzene und -toluene, 1,4-Bis(isocyanatomethyl)-cyclohexan, 4,4'-Methylen bis(cyclohexylisocyanat), Cyclohexan-1,4-diisocyanat und dergleichen. Derartige aliphatische Polyisocyanate können entweder allein oder in einer Mischung mit einer oder mehr der anderen oben aufgeführten aliphatischen Polyisocyanate verwendet werden.
Beispiele für aromatische Isocyanate, die sich für die vorliegende Erfindung eignen, sind 2,4-toluen-diisocyanat, 2,6-toluen-diisocyanat, im Handel erhältliche Gemische aus 2,4- und 2,6-toluen-diisocyanat, 4,4'-diphenylmethan diisocyanat, Dianisidin-diisocyanat, die isomeren Benzen-, Xylen- und Naphthalen-Diisocyanate. Derartige aromatische Polyisocyanate können allein oder in einem Gemisch mit anderen aromatischen Polyisocyanaten, wie z. B. die oben aufgeführten, oder mit den oben aufgeführten aliphatischen Polyisocyanaten verwendet werden.
Anstelle von Polyisocyanaten können Polyisothiocyanate oder Verbindungen, die sowohl Isocyanat- als auch Isothiocyanat-Gruppen enthalten, verwendet werden, beispielsweise Hexamethylen-Diisothiocyanat, Tetramethylen-Diisothiocyanat, 2,4- und 2,6-Toluen-diisothiocyanat.
Um eine vorzeitige Reaktion der Isocyanate oder Polyisocyanate zu verhindern, werden blockierte oder gehemmte Isocyanate oder Polyisocyanate verwendet. Ein blockiertes Isocyanat, wie es hier verwendet wird, ist aus der Reaktion eines Blockierungsmittels und eines Isocyanats abgeleitet. Derartige blockierte Isocyanate bilden erneut das ursprüngliche Isocyanat bei Entfernen des Blockierungsmittels, wie z. B. durch Wärme oder durch Erwärmen mit nucleophilen Reagenzien, und können die gleichen Produkte hervorbringen, wie die Reaktion der gleichen nucleophilen Reagenzien mit den Stammisocyanaten. Die Blockierungs- und Isocyanatgruppen werden spezifisch derart gewählt, dass die Temperatur zur Blockierungsauflösung im Bereich von 60–220°C liegt. Blockierungsauflösungstemperaturen unter 60°C sehen weder für die Druckfarbe noch für den bedruckten Zwischenträger eine geeignete Lagerstabilität vor. Darüber hinaus muss die Temperatur, die zum Entfernen der schützenden Mittel aus diesen chemischen Gruppen erforderlich ist, höher als die Temperatur sein, bei der das Drucken auf den Zwischenträger erfolgt. Typische Wärmeübertragungstemperaturen liegen im Bereich zwischen 175 und 220°C und von daher muss die Blockierungsauflösungstemperatur auf oder unter dieser Temperatur liegen. Ferner sind Blockierungsauflösungstemperaturen von über 220°C unerwünscht, da darüber liegende Temperaturen das Endsubstrat während der Wärmeübertragung beschädigen können. Vorzugsweise tritt die blockierungsauflösende Reaktion bei einer Wärmeeinwirkung zwischen 120°C und 200°C ein.
Übliche Beispiele für Blockierungsmittel umfassen Phenole und substituierte Phenole, Alkohole und substituierte Alkohole, Thiole, Laktame, wie z. B. Alpha-pyrrolidon, Epsilon-Caprolactam, Mercaptame, primäre und sekundäre Säureamide, Imide, aromatische und aliphatische Amine, aktive Methylenverbindungen, Oxime von Aldehyden und Ketone und Salze der Schwefelsäure. Das Polyisocyanat und die Polyolverbindungen haben vorzugsweise eine durchschnittliche Funktionalität zwischen zwei und vier. Das Verhältnis der Äquivalenten von Isocyanatgruppen zu den Äquivalenten von Hydroxylgruppen kann zwischen 1/2 bis 10/1 und vorzugsweise zwischen 1/1 bis 2/1 liegen.
Es können Katalysatoren enthalten sein, um die Vernetzungsreaktion zu katalysieren. Beispiele für Katalysatoren für die Isocyanat/Polyol-Reaktion umfassen tertiäre Amine, wie z. B. Triethylamin, Triethylendiamin, Hexahydro-N,N'-dimethyl-anilin, Tribenzylamin, N-methyl-piperidin, N,N'-Dimethylpiperazin, Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxide, Schwermetallionen, wie z. B. Eisen(III), Mangan(III), Vanadium(V) oder Metallsalze wie z. B. Bleioleat, Blei-2-Ethylhexanoat, Blei(II)-octanoat, Blei und Kobalt-naphthenat, Zink(II)-Ethylhexanoat, Dibutylzinn-Dilaurat, Dibutylzinn-Diacetat und auch Wismut, Antimon- und Arsenverbindungen, beispielsweise Tributylarsen, Triethylstilbenoxid oder Phenyldichlorstilben. Dibutylzinn-Katalysatoren werden besonders bevorzugt.
Polymerbindemittel können in die Druckfarbe oder in die Formulierungen für die aufnehmende Schicht oder die Freisetzungsschicht aufgenommen werden. Diese Materialien können Harze und Mischungen hiervon enthalten. Harze, die verwendet werden können, umfassen Kolophonium und modifiziertes Kolophonium, wie z. B. Kalzium-, Magnesium- und Zinkmetallresinate, Esterharz von Kolophonium, Maleinharze und -ester, dimerisiertes und polymerisiertes Kolophonium und kolophoniummodifizierte Fumarsäureharze, Schellack, Asphalte, Phenolharze und kolophoniummodifizierte Phenolharze, Alkydharze, Polystyrolharze und Copolymere hiervon, Terpenharze, alkylierte Urea-Formaldehydharze, alkylierte Melamin-Formaldehydharze, Polyamidharze, Vinylharze und Copolymere hiervon, wie z. B. Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Ethylenvinylacetat und Polyvinylbutyral, Ketonharze, Acrylharze wie z. B. Polyacrylsäure und Polymethacrylsäure, Epoxidharze, Polyurethanharze, Polyesterharze, Celluloseharze wie z. B. Nitrocellulose, Ethylcellulose, Celluloseacetatbutyrat und Carboxymethylcellulose.
Die farbgebenden Stoffe, die in der Druckfarbe verwendet werden, können Farbstoffe oder Pigmente sein. Geeignete Farbstoffe umfassen, obgleich sie nicht darauf beschränkt sind, Pigmente, Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe, Basisfarbstoffe, Lösungsmittelfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe oder Küpenfarbstoffe. Bevorzugt werden farbgebende Stoffe, die eine hydroxylhaltige oder eine aminhaltige funktionelle Gruppe oder eine einen anderen aktiven Wasserstoff enthaltende funktionelle Gruppe enthalten, die in der Lage ist, mit einem Isocyanat zu reagieren. Bevorzugter sind solche, die mindestens eine Hydroxyl-Gruppe enthalten.
Die Druckfarbe für die vorliegende Erfindung kann in einem System mit Lösungsmittel als Trägermaterial vorliegen. Geeignete Lösungsmittel umfassen Ketone, Ester, Alkohole, Glykolether, Glykoletherester und aromatische Kohlenwasserstoffe. Beispiele umfassen Methylethylketon, Methylamylketon, Methylisobutylketon, Methanol, Ethanol, Isopropanol, Toluen, Xylen, Propylenglycol, Monomethylether, Propylenglycolmonomethyletheracetat, Butylacetat und N-Methylpyrrolidinon.
Andere Inhaltsstoffe in den Druckfarbenformulierungen können Wachse, Fette, Weichmacher, Stabilisierungsmittel, Trocknungsmittel, Verdickungsmittel, Dispergiermittel und Füllmittel umfassen.
Das Endübertragungssubstrat kann Kunststoff-, Metall-, Holz-, Glas-, Keramik-, Papier- oder Textilmaterialien umfassen. Die Substrate müssen in der Lage sein, der Wärmeübertragungstemperatur standzuhalten, ohne sich zu verformen, zu schmelzen oder sich abzubauen. Das Substrat sollte entweder Verbindungen enthalten, die Gruppen haben, die aktiven Wasserstoff enthalten; oder eine derartige Oberfläche haben, dass ein dauerhaftes Verbinden mit dem Bild erreicht werden kann.
Die bevorzugten Endübertragungssubstrate sind textile Substratmaterialien, die Hydroxylgruppen und/oder primäre oder sekundäre Aminogruppen enthalten, die mit dem freien Isocyanat reagieren. Ein chemisches Pfropfen wird durch eine Copolymerisation zwischen den Komponenten der Druckfarbenschicht und dem Endsubstratmaterial erreicht, was zu einer höheren Stabilität und Haltbarkeit führt. Solche Materialien umfassen Baumwolle, sekundäres Celluloseacetat, Regene ratcellulosefaserstoff, Wolle, Seide und Polyamide wie z. B. Nylon 6, Nylon 6.6 und Nylon 12.
Thermisch expandierbare Druckfarbe kann erzeugt werden, die ein Expansionsmittel enthält. Ein gleichzeitiges Expandieren und Vernetzen erzeugt ein dreidimensionales Bild, das dauerhaft mit dem Substrat verbunden ist. Die Höhe des Bildes hängt von der Konzentration des Expansionsmittels, der Temperatur und des während des Wärmeübertragungsvorgangs ausgeübten Druckes ab. Bevorzugte Expansionsmittel umfassen solche, die sich bei Erwärmung zersetzen, um gasförmige Produkte freizusetzen, die dazu führen, dass sich die Druckfarbe ausdehnt. Derartige Expansionsmittel, die als chemische Treibmittel bekannt sind, umfassen organische Expansionsmittel wie z. B. Azoverbindungen, einschließlich Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid und Diazonaminobenzen, Nitrosoverbindungen wie z. B. N,N-dimethylterephthalamid, Sulfonylhydrazide wie z. B. Benzensulfonylhydrazid, p-Toluensulfonylhydrazid, p-Toluensulfonylazid, Hydrazolcarbonamid, Aceton-p-sulfonylhydrazon und anorganische Expansionsmittel wie z. B. Natriumbicarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumbicarbonat.
Es kann eine thermisch expandierbare Druckfarbe hergestellt werden, die flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält, die in einem Mikrokügelchen eingekapselt sind, die bei Wärmeeinwirkung aufbricht. Die gasförmigen Produkte, die beim Aufbrechen erzeugt werden, dehnen die Druckfarbe aus. Thermisch expandierbare Mikrokapseln bestehen aus einem Kohlenwasserstoff, der bei niedrigen Temperaturen flüchtig und in einer Wand aus thermoplastischem Harz angeordnet ist. Beispiele für Kohlenwasserstoffe, die sich zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung eignen, sind Methylchlorid, Methylbromid, Trichlorethan, Dichlorethan, n-Butan, n-Heptan, n-Propan, n-Hexan, n-Pentan, Isobutan, Isophetan, Neopentan, Petroleumäther und aliphatische Kohlenwasserstoffe, die Fluor enthalten, wie z. B. Freon oder eine Mischung hiervon.
Beispiele für Materialien, die sich zum Bilden der Wand der thermisch expandierbaren Mikrokapsel eignen, umfassen Polymere von Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Styrol, Polycarbonat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat und Vinylacetat, Copolymere dieser Monomere und Mischungen der Polymere der Copolymere. Ein Vernetzungsmittel kann je nach Eignung verwendet werden. Der Durchmesser der thermisch expandierbaren Mikrokapsel liegt im Bereich von 0,1–300 Mikrometern und vorzugsweise in einem Bereich von 0,3–50 Mikrometern mit einer höheren Präferenz in einem Bereich von 0,5–20 Mikrometern.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Übertragungsverfahren, bei dem das Bild durch ein Plattendruckverfahren auf ein erstes Substrat gedruckt wird, das Papier sein kann, und bei dem das Bild anschließend dauerhaft auf ein Substrat übertragen wird, das keine Polymer- oder Polyesterkomponente hat, wie z. B. natürliche Textilstoffe. Ein lange Lagerfähigkeit der Druckfarbe vor der endgültigen Übertragung auf das Bild wird durch Lagerung des Bildes auf dem Zwischenträger oder der Übertragungsplatte erreicht.

Claims

Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe, umfassend die folgenden Schritte: a. Herstellen einer Druckfarbe, die einen Farbstoff enthält, wobei mindestens eine Verbindung mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die mit aktivem Wasserstoff reagiert, und wobei mindestens eine Verbindung mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die aktiven Wasserstoff enthält, b. Versorgen einer Offset-Druckvorrichtung mit der Druckfarbe, c. Drucken der Druckfarbe mittels der Offset-Druckvorrichtung auf ein erstes Substrat, um ein Bild auf dem ersten Substrat auszubilden, und d. anschließendes Übertragen des Bildes von dem ersten Substrat auf ein Endsubstrat durch Wärmeeinwirkung auf das erste Substrat und Reagieren der mindestens einen Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die mit aktiven Wasserstoff reagiert, mit der mindestens einen Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die aktiven Wasserstoff enthält, um das Bild mit dem Endsubstrat zu verbinden.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe ferner ein Blockiermittel umfasst, das während des Druckens der Druckfarbe eine Reaktion zwischen der mindestens einen Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die mit aktivem Wasserstoff reagiert, und der mindestens einen Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die aktiven Wasserstoff enthält, verhindert, und wobei anschließend nach der Wärmeinwirkung auf das erste Substrat dieses Blockiermittel entfernt wird.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die mit aktivem Wasserstoff reagiert, ein Isocyanat ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die einen aktiven Wasserstoff enthält, ein Polyol ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die mit aktivem Wasserstoff reagiert, ein Isocyanat ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die einen aktiven Wasserstoff enthält, ein Polyol ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die einen aktiven Wasserstoff enthält, ein Polyol ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe nicht-wässrig ist.
Plattendruckverfahren unter Verwendung von reaktiver Druckfarbe nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe nicht-ionisch ist.