ZUSAMMENSETZUNG

ZUSAMMENSETZUNG FÜR DEN LASERTRANSFERDRUCK SOWIE LASERTRANSFERDRUCKVERFAHREN

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Komponente in einer

Zusammensetzung, eine Zusammensetzung für den Lasertransferdruck sowie ein Lasertransferdruckverfahren.

Aus dem Stand der Technik sind die Grundlagen des sogenannten

Lasertransferdruckes bekannt, wobei ein laserstrahltransparenter Träger, der gegenüber einem zu bedruckenden Substrat angeordnet ist, mit einer

Drucksubstanz beschichtet ist, wobei durch Bestrahlung der Beschichtung mittels Laserstrahlenergie an einer definierten Position auf dem Träger ein Teil der Drucksubstanz verdampft, wobei die nicht verdampfte Drucksubstanz an der definierten Position auf dem Träger durch die verdampfte Drucksubstanz vom laserstrahltransparenten Träger in Richtung des Substrates beschleunigt wird, wobei der nicht verdampfte Anteil der Drucksubstanz sich teilweise an einem bestimmten Zielort auf dem Substrat absetzt , um eine Beschichtung zu bilden. Hinsichtlich der einzelnen und genauen Details in Bezug auf die grundsätzlichen Verfahrensprinzipien des Lasertransferdruckverfahrens wird vollumfänglich auf die Offenbarungen der Patentschriften US 6,805,918 B2, EP 2474 004 Bl, EP 2 155 499 Bl, EP 1 268 211 Bl sowie EP 1 485 255 Bl verwiesen, sodass die dortigen Offenbarungen diesbezüglich auch Teil der Offenbarung der aktuellen Patentanmeldung darstellen und daher auch vollinhaltlich darauf zurückgegriffen werden kann.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten

Lasertransferdruckverfahren (LTP) ist zum einen, dass dieses Verfahren häufig eine gewisse Spritzerneigung und / oder Sprühnebelbildung beim Drucken auf das Substrat zeigt. Zum anderen ist in der Regel der Abstand zwischen Träger und Substrat auf 0,1 - 0,2 mm begrenzt, da der bei größeren Abständen notwendige Impuls zur Ablösung eines Tropfens zum Zerplatzen des Tropfens und einem sehr unregelmäßigen Druckbild führt. Größere Abstände sind jedoch für eine industrielle Umsetzung des Verfahrens von großer Bedeutung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verwendungen,

Zusammensetzungen und diesbezügliche Lasertransferdruckverfahren bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile zumindest teilweise minimieren, sodass ein sehr sauberes Druckbild bei deutlich größeren

Abständen zwischen Träger und Substrat ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verwendung nach Anspruch 1, eine Zusammensetzung nach Anspruch 12 sowie ein

Lasertransferdruckverfahren nach Anspruch 14.

Die Rheologie (Viskosität, Elastizität, Zügigkeit) von Farben und Pasten ist eine wesentliche Stellgröße, um die Eigenschaften von Farben und Pasten zu beeinflussen. Dabei wird das Zusammenspiel von Viskosität, Elastizität und Zügigkeit im Allgemeinen für den angewendeten Druckprozess

optimiert. Allerdings decken sich die optimalen Theologischen Eigenschaften des Druckprozesses meist nicht mit den optimalen Theologischen Eigenschaften, die beim Lagern, beim Pumpen oder z.B. auch nach dem

Druckprozess auf dem Substrat gefordert sind. Aus diesem Grund handelt sich bei Farben und Pasten meist um einen Kompromiss, der versucht diese unterschiedlichen Forderungen auszubalancieren.

Auch beim Laser-Transfer-Druck (LTP) gilt es, dieses Spannungsfeld der unterschiedlichen optimalen rheologischen Eigenschaften

auszubalancieren. Die Erfindung macht sich diesbezüglich zunutze, dass mit dem Einwirken des Lasers eine lokale Erwärmung stattfindet und damit in der Drucksubstanz (in diesem Kontext auch erfindungsgemäß als Zusammensetzung bezeichnet) enthaltene Bestandteile eine zeitlich und räumlich begrenzte Veränderung der Rheologie der Drucksubstanz auslösen. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei z.B. um das Schmelzen von enthaltenen

Polymerpartikeln. Durch das Schmelzen erhöht sich unter anderem die

Viskosität der Drucksubstanz, wodurch der Druckprozess z.B. geringere

Spritzerneigung aufweist und / oder aufgrund einer Stabilisierung der

Drucksubstanz beim Übertrag ein größerer Druckabstand möglich wird. Diese könnte man prinzipiell auch durch eine allgemein konstant höhere Viskosität erreichen, allerdings mit dem Nachteil, dass z.B. Pump- und Auftragsprozess dadurch erschwert werden.

Der Begriff Übertrag bezeichnet dabei den gesamten Prozess, beginnend mit der Einwirkung der Laserstrahlung auf die Drucksubstanz und endend, sobald die Bewegung des auf das Substrat übertragenen Teils der Drucksubstanz aufgrund der Kinetik und Oberflächenspannung beendet ist und nur noch Veränderungen aufgrund des Verdampfens von Lösungsmitteln in der

Umgebungsatmosphäre auftreten. Erfindungsgemäß wird eine Komponente in einer Zusammensetzung und / oder eine Zusammensetzung mit einer Komponente, verwendet, wobei es sich um eine laseraktivierbare Komponente handelt, die im Einsatz durch

Laserbestrahlung derart aktiviert wird, dass sich die Viskosität und / oder die Elastizität und / oder die Zügigkeit der Zusammensetzung aufgrund einer Temperaturerhöhung der Zusammensetzung erhöht.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei temperaturabhängigen Viskositätsmessungen die Viskosität der untersuchten Drucksubstanzen bei Temperaturerhöhung zunächst bis zu einer bestimmten Temperatur abnimmt, und dann entgegen des typischen Verhaltens von Fluiden sprunghaft zunimmt. Dieser überraschende Effekt tritt um den Schmelzbereich von zugesetzten Polymeren oder anderen Additiven auf. Eine weitergehende Analyse hat gezeigt, dass in diesen speziellen Zusammensetzungen die Löslichkeit der zugesetzten Komponenten teilweise überschritten war und die Komponente bei Raumtemperatur daher zum Teil ungelöst vorlag.

Dabei hat es sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, dass die Aktivierung der Komponente zu einem Anstieg der Viskosität von mindestens 100 mPa-s, bevorzugt um 500 mPa-s, besonders bevorzugt um 1000 mPa-s, führt.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Aktivierung der Komponente einen Phasenübergang, beispielsweise und insbesondere von fest zu flüssig, dieser in der Zusammensetzung beinhaltet.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn die Aktivierung der Komponente eine Erhöhung der Löslichkeit der Komponente in der Zusammensetzung beinhaltet. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dieser Komponente um ein schmelzbares Polymer handelt.

Die vorgenannten Vorteile führen dazu, dass durch die Laseraktivierung der Komponente das Verhältnis von Speichermodul der Zusammensetzung zum Verlustmodul der Zusammensetzung - schließlich der Gelcharakter der

Zusammensetzung - zunimmt.

Dabei hat es sich in Praxis als vorteilhaft bewährt, wenn es sich bei der laseraktivierbaren Komponente um ein Polymer aus den Gruppen

Polyethylenglykol , Polyvinylpyrrolidon , Polyvinylacetat , Polyvinylalkohol , Polyacrylat, Polyester oder Copolymere dieser Polymere oder Blends handelt.

In diesem Kontext ist es vorteilhaft, wenn das Molgewicht des Polymers so gewählt wird, dass das Polymer in der Zusammensetzung bei der

Arbeitstemperatur des Druckprozesses nicht vollständig gelöst ist.

Dabei ist es insbesondere in diesem Kontext vorteilhaft, da bewährt, wenn es sich um

a) Polyethylenglykol mit einer Molmasse > 600 g/mol; und / oder

b) Polyvinylpyrrolidon mit einer Molmasse von beispielsweise 10.000 g/mol; und / oder

c) Polyvinylacetat mit einer Molmasse von beispielsweise 55.000-70.000 g/mol; und / oder

d) Polyvinylalkohol mit einer Molmasse von beispielsweise 31.000 g/mol; und / oder

e) Polyacrylat, beispielsweise das Natriumsalz der Polyacrylsäure mit einer Molmasse von 5.100 g/mol; und / oder f) Polyester, beispielsweise Poly(D,L)-lactid mit einer Molmasse von 10.000- 18.000 g/mol handelt.

Diese Liste ist beispielhaft und nicht erschöpfend zu verstehen. So können z.B. auch Epoxide, Polysaccharide, Polyurethane, Poly(organo)siloxane,

Formaldehydkondensate, (modifizierte) Naturharze, (modifizierte) Naturstoffe, Wachse, Polyether als laseraktivierbare Komponenten fungieren.

Schließlich ist es im erfinderischen Gesamtkontext besonders vorteilhaft, wenn es sich um eine Verwendung für den Lasertransferdruck handelt.

Darüber hinaus wird eine Zusammensetzung für den Laser-Transfer-Druck, mit einer laseraktivierbaren Komponente, die erfindungsgemäß vorher aufgezeigt worden ist, beansprucht.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die nachfolgenden Substanzen in den aufgezeigten Gewichtsangaben vorliegen:

Füllstoffe (z.B. Shepherd Black 30C941, Sigma-Aldrich Silberpulver 2-3.5 prn)

10 - 90 Gew-%

Lösungsmittel (z.B. Wasser, Dipropylenglycolmethylether)

1 - 90 Gew-% laseraktivierbare Komponente 0,01 - 80 Gew-%

Glasfritte (z.B. Schott G018-255, G018-249) 0 - 60 Gew-%

Metallorganische Verbindungen (z.B. Silberoxalat) 0 - 10 Gew-%

Absorptionsmittel für die Laserstrahlung (z.B. Kremer Pigmente Flammruß)

0 - 5 Gew-%

Additive (z.B. BYK-7420 ES) 0 - 5 Gew-% Bindemittel (z.B. Kremer Pigmente Gummi arabicum, Casein)

0 - 90 Gew-%

Schließlich wird auch ein Lasertransferdruckverfahren beansprucht, wobei eine laseraktivierbare, erfindungsgemäß aufgezeigte Komponente und / oder eine diesbezügliche Zusammensetzung als Drucksubstanz verwendet wird, wobei in diesem Kontext Druckabstände von > 300 pm möglich sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet durch einen entsprechenden Laserpuls eine lokale Erwärmung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung statt, sodass eine diesbezügliche erfindungsgemäße Komponente lokal und selektiv schmilzt und / oder ihre Löslichkeit in der Zusammensetzung erhöht wird, wobei darüber hinaus ein Teil eines Lösungsmittels, beispielsweise und insbesondere Wasser, Alkohole, aliphatische und aromatische Lösungsmittel, verdampft, sodass eine Veränderung von Viskosität und / oder die Elastizität und / oder die Zügigkeit einhergeht und dies zu einer Stabilisierung und / oder einem festeren Zusammenhalt des Materials der erfindungsgemäßen

Zusammensetzung im Übertrag, das heißt während des Ablösens vom Träger bzw. der Bewegung in Richtung Substrat, und damit zu einem besseren, reproduzierbareren und saubereren Druckbild mit weniger Spritzern und weniger sogenannten Satellitentropfen, weniger Sprühnebelbildung und einem größeren möglichen Druckabstand (bis erfindungsgemäß 5 mm !) führt.

Beim Übertrag der Drucksubstanz vom Träger zum Substrat kommt es aufgrund der wirkenden mechanischen Kräfte zu einer Verscherung der Drucksubstanz. Diese Verscherung führt, genau wir die Temperaturerhöhung durch die

Laserstrahlung, zu einer Veränderung der Theologischen Eigenschaften der Drucksubstanz. Diese Veränderung kann den Auswirkungen der Temperaturerhöhung entgegenlaufen.

Die Temperatur des Trägers kann zur weiteren Steuerung der

Zusammensetzungseigenschaften angepasst werden, wie zum Beispiel beim Senken der Temperatur des Trägers, um den Unterschied zur Temperatur und Zusammensetzung nach dem Laserpuls zu vergrößern, was dazu führt, dass die Löslichkeit der erfindungsgemäßen Komponente noch geringer wird.

Dipolmoment- und Polarisierbarkeitseigenschaften der einzelnen Bestandteile untereinander in Bezug auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung führen dazu, dass Wasserstoffbrückenbindungen und andere assoziative

Wechselwirkungen als ein weiteres Mittel zur Anpassung der

Zusammensetzungseigenschaften dienen, wobei die erfindungsgemäßen Komponenten aktiv und / oder passiv an einem solchen

Wasserstoffbrückennetzwerk teilnehmen können, wobei im allgemeinen die erfindungsgemäße Zusammensetzung zumindest während des Übertrags einen gelartigen Charakter aufweist ( das heißt, dass das Speichermodul der

Zusammensetzung größer als das Verlustmodul der Zusammensetzung ist).

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele in nicht beschränkender Art und Weise näher erläutert.

Ausführungsbeispiele:

Zusammensetzung 1:

50 g Polyethylenglykol 2000 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 1800- 2200 g/mol) werden zusammen mit 400 g Polyethylenglykol 400 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 380-420 g/mol) auf etwa 70 °C erhitzt und zu einer klaren Lösung verrührt. Bei dieser Temperatur werden langsam 550 g Schwarzpigment (The Shepherd Color Company, Black IG) eingerührt. Die noch warme Mischung wird mittels eines auf 20 °C temperierten Dreiwalzstuhls (EXAKT Advanced Technologies GmbH, EXAKT 80E, AI203 Walzenmaterial) schrittweise mit kleiner werdenden Spaltmaßen (beginnend mit 120 pm bis hinunter zu 5 pm) homogenisiert. Die so erhaltene Paste kann direkt für den LTP-Prozess verwendet oder unter Feuchtigkeitsausschluss für einige Wochen gelagert werden.

Zusammensetzung 2:

50 g Polyethylenglykol 2000 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 1800- 2200 g/mol) werden zusammen mit 300 g Polyethylenglykol 400 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 380-420 g/mol) und 100 g Ethylenglykol (Carl Roth GmbH + Co. KG) auf etwa 70 °C erhitzt und zu einer klaren Lösung verrührt. Bei dieser Temperatur werden langsam 550 g Schwarzpigment (The Shepherd Color Company, Black IG) eingerührt. Die noch warme Mischung wird mittels eines auf 20 °C temperierten Dreiwalzstuhls (EXAKT Advanced Technologies GmbH, EXAKT 80E, AI203 Walzenmaterial) schrittweise mit kleiner werdenden Spaltmaßen (beginnend mit 120 pm bis hinunter zu 5 pm) homogenisiert. Die so erhaltene Paste kann direkt für den LTP-Prozess

verwendet oder unter Feuchtigkeitsausschluss für einige Wochen gelagert werden. Zusammensetzung 3:

11,3 g g Polyethylenglykol 2000 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 1800- 2200 g/mol) werden zusammen mit 25 g Polyethylenglykol 400 (Carl Roth GmbH + Co. KG, molare Masse: 380-420 g/mol) auf etwa 70 °C erhitzt und zu einer klaren Lösung verrührt. Zu dieser Lösung werden unter Rühren 0,14 g BYK 378 (BYK-Chemie GmbH) und 2,10 g BYK 7420 ES (BYK-Chemie GmbH) gegeben. Bei dieser Temperatur werden sodann langsam 93,5 g Silberpartikel (Sigma-Aldrich, Partikelgröße: 2-3,5 miti) und 19,3 g Silberpartikel (Sigma- Aldrich, Partikelgröße: < 100 nm, PVP beschichtet), 1,55 g Kohlenstoff (Kremer Pigmente GmbH & Co. KG) und 1,5 g Bi ₂ 0 ₃ (Carl Roth GmbH + Co. KG)

eingerührt. Die noch warme Mischung wird mittels eines auf 20 °C

temperierten Dreiwalzstuhls (EXAKT Advanced Technologies GmbH, EXAKT 80E, AI203 Walzenmaterial) schrittweise mit kleiner werdenden Spaltmaßen

(beginnend mit 120 miti bis hinunter zu 10 miti) homogenisiert. Die so erhaltene Paste kann direkt für den LTP Prozess verwendet oder unter

Feuchtigkeitsausschluss für einige Wochen gelagert werden.

Übertragsprozess 1:

Für den Lasertransferdruck wird ein Faserlaser verwendet, der bei einer

Wellenlänge von 1070 nm emittiert. Als Träger wird eine Polyimid-Folie, als Substrat Glas verwendet. Ein Druckabstand zwischen Träger und Substrat von 500 mit) wird gewählt. Die Beschichtung der Drucksubstanz auf dem Träger hat eine Dicke von 30 miti. Die Strahlquelle wird im Dauerstrahl-Modus (continuous wave) bei 150 W mittlerer Leistung betrieben. Übertragsprozess 2:

Für den Lasertransferdruck wird ein Faserlaser verwendet, der bei einer Wellenlänge von 1070 nm emittiert. Als Träger und Substrat wird Glas verwendet. Ein Druckabstand zwischen Träger und Substrat von 1 mm wird gewählt. Die Beschichtung der Drucksubstanz auf dem Träger hat einer Dicke von 50 pm. Die Strahlquelle wird gepulst mit einer Pulsdauer von ca. 1 ps betrieben. Die mittlere Leistung beträgt 20 W bei einer Pulswiederholrate von 100 kHz.