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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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A. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine organische Tintenzusammensetzung
für ein
Glassubstrat und ein Verfahren für
ihre Anwendung und insbesondere eine organische Tintenzusammensetzung
des durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Typs zum Drucken von
Etiketten, Designs oder einer beliebigen anderen Verzierung auf
Glasflaschen.
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B. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Es
gibt einige bekannte anorganische und organische Pigmentzusammensetzungen
auf dem Markt, die hauptsächlich
zum Bedrucken und Verzieren von Kunststoff- und Papiergegenständen eine
akzeptable Färbung
bereitstellen. Jedoch wurden diese Pigmentzusammensetzungen hauptsächlich auf
Grund ihrer schwachen Wasser-, Lösungsmittel-,
Abriebbeständigkeit
usw. zur Aufbringung auf Glassubstraten als nicht geeignet betrachtet.
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Es
gibt eine Anzahl an bekannten durch Strahlung aushärtbaren
Zusammensetzungen für
den Siebdruck, die Metallpigmente wie Kupfer, Silber, Cadmium, Chrom,
Mangan usw. einschließen.
Beispiele für
derartige Tintenzusammensetzungen sind in den
US-Patentschriften Nr. 3,957,694 ;
3,968,056 und
3,989,644 , alle von Bolon et al.,
offenbart, die hauptsächlich
für den
Siebdruck auf gedruckten Schaltungen geeignet sind.
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Es
war ein erhöhtes
Interesse von Glasherstellern, insbesondere von Glasflaschenherstellern,
zum Etikettieren oder Verzieren von Glasflaschen hauptsächlich aus
Umweltschutzzwecken und zum Reduzieren von Energieverbrauch, sowie
zum Einhalten von Umweltbestimmungen, organische Tinten zu verwenden.
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Es
ist auch eine Anzahl an pigmentierten oder nicht-pigmentierten organischen
Zusammensetzungen, die aufgebracht und durch Ultraviolett- oder
Infrarotstrahlung ausgehärtet
werden, für
die unterschiedlichsten Zwecke, wie Bereitstellung von Privatsphäre, Sonnenstrahlungssteuerung,
Abriebsfestigkeitssteigerung usw. bekannt, wobei Beispiele für diese
organischen Zusammensetzungen in den
US-Patentschriften Nr.
4,923,754 und
4,946,874 beide
von Lee et al.;
5,514,521 von
Kobayashi;
5,178,952 von
Yamamoto et al.; und
5,262,450 von
Vera et al. offenbart sind.
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Die
Anwendung dieser Pigmente oder Beschichtungen ist herkömmlich auf
Kunststoff- und Papiersubstrate, gedruckte Schaltungen usw. beschränkt, jedoch
waren der Anmelderin hauptsächlich
auf Grund einer schwachen Anhaftung oder Verankerung an der sehr
glatten Oberfläche
der Glassubstrate, sowie auf Grund ihrer schwachen Wasser-, Lösungsmittel-
und Abriebbeständigkeit
für grobe
Handhabung keine Informationen in Bezug auf Glasanwendungen erhältlich.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,731,359 von
Kamen et al. offenbart eine pigmentierte Tintenzusammensetzung,
einschließend
eine durch Strahlung aushärtbare
Zusammensetzung und ein Pyrrolopyrrol- oder Isoindolinpigment zum
Bereitstellen einer roten oder gelben Farbe, die offensichtlich
durch Heißprägen aus
einer Folie oder direkt auf ein Substrat aufgebracht und dann durch
Strahlung ausgehärtet
werden kann.
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Schließlich offenbart
die
US-Patentschrift Nr. 5,696,177 von
Noguchi et al. eine Zusammensetzung, die u. a. für Glasoberflächen vorgesehen
ist, umfassend (i) ein lineares Copolymer, enthaltend einen ersten Bestandteil
eines Monomers, ausgewählt
aus Alkylmethacrylat, Acrylonitril und Styrol, und einen zweiten
Bestandteil von einem hydrophilen Monomer, und (ii) ein Harz, das
durch Veresterung von einem Teil von in einem Epoxyharz vorliegenden
Epoxygruppen erhaltenen wurde, das u. a. aus Epoxyurethanharzen
ausgewählt
sein kann. Das lineare Polymer (i) liegt in einer Menge von 20 bis
80 Gewichtsteilen vor und das Harz (ii) ist in einer Menge von 80
bis 20 Gewichtsteilen enthalten. Diese Zusammensetzung kann einen
Silanhaftverstärker;
ein Polyamid und Zusätze,
ohne Spezifizierung der Mengen davon enthalten.
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Diese
Tinten waren offensichtlich für
die Aufbringung auf Wegwerf-(Einweg-) glasflaschen geeignet.
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Deshalb
wurden einige Haftverstärker,
Photoinitiatoren wie Irgacure 184 von Ciba Geigy, Verstärkungsmittel,
Lagerungsstabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Vernetzungsmittel
usw. in die Tintenzusammensetzungen und Beschichtungen eingebracht,
um ihre Beständigkeit
im Flaschenbefüllungsverfahren,
mehreren alkalischen Waschverfahren und grober Handhabung zu verbessern,
jedoch wurden sie noch nicht zum Verleihen der gewünschten
Eigenschaften zur Aufbringung auf Mehrwegglasflaschen als geeignet
betrachtet.
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Erfindungsgemäß ist eine
durch Ultraviolettstrahlung aushärtbare
organische Tintenzusammensetzung bereitgestellt, umfassend 80 bis
95 Gew.-% einer Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis; 0,5 bis 8 Gew.-% eines
Zusatzes, einschließend
ein Gemisch aus Polyethylenwachsen und Polytetrafluorethylenwachsen;
einen Haftverstärker,
welcher der Tintenformulierung zugesetzt oder unabhängig als
eine Grundierung vor dem Verzierungsverfahren auf das Glassubstrat
aufgetragen werden kann und der ein Silan in einer Konzentration von
0,15 bis 3 Gew.-% einschließt;
und 1 bis 8 Gew.-% eines geblockten aliphatischen Polyisocyanatkatalysators,
der eine Polymerisierungsreaktion und zusätzliche Vernetzungsreaktion
zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis und dem Haftverstärker bei
Erwärmung
auf etwa 160 bis 200°C
fördert,
wobei ein durch die Tintenzusammensetzung gebildetes Durchdringungsnetzwerk
(als IPN bekannt) auf dem Glassubstrat gebildet wird, das
insbesondere
für Glassubstrate
geeignet ist;
eine erhöhte
Haftung an einem Glassubstrat auf Grund eines durch die Tintenzusammensetzung
gebildeten starken Durchdringungsnetzwerks auf dem Glassubstrat
nach dem Erwärmen
des Glassubstrats auf etwa 160 bis 200°C aufweist, das durch eine Vernetzungsreaktion
zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis und der Grundierung
bewirkt wird, die durch einen geblockten aliphatischen Polyisocyanatkatalysator
geeignet gefördert
wird;
überraschenderweise
eine gewünschte
Festigkeitssteigerung in Bezug auf das Waschen vor und nach dem Abfüllverfahren,
sowie eine geeignete Chemikalien- und Abriebbeständigkeit und Beständigkeit
in Bezug auf hohe Beanspruchungen, welchen Einwegglasflaschen unterzogen
werden, aufweist;
am Ofen kalziniert werden kann, wenn sie
als Bruchglas in eine geschmolzene Glasmasse recycelt wird, ohne Beeinflussen
der Eigenschaften der Glasmasse, da sie keine toxischen Metalle
wie Blei, Cadmium, sechswertiges Chrom usw. enthält;
umweltfreundlich geeignet
ist, da sie keine schädlichen
Verbrennungsgase oder Treibhausgase erzeugt;
den Tintenverbrauch
reduziert, da sie ein spezifisches Gewicht aufweist, das etwa fünf mal weniger
schwer ist als die sinterbaren keramischen Lacke, die herkömmlich zur
Verzierung von Glasflaschen verwendet wurden;
einen größeren Ertrag
pro Gewichtseinheit bereitstellt und Energie und Raum spart, das
sie zum Erwärmen des
Lacks keine großen Öfen benötigt;
intensivere
und strahlendere Farben und einen breiteren Bereich an Farben als
keramische Lacke bereitstellt;
eine bessere Haftung auf dem
Glassubstrat auf Grund der Vernetzungsreaktion zwischen der Tinte
auf Epoxy-Polyurethan-Basis und dem Haftverstärker, nachdem sie erwärmt wurde,
aufweist, wobei das Durchdringungsnetzwerk auf der Oberfläche der
Glasflaschen gebildet wird und auf Grund des spezifischen Anwendungsverfahrens
durch das sie anwendbar ist.
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Außerdem ist
erfindungsgemäß ein Verfahren
zur Herstellung und Anwendung der vorstehend offenbarten Tintenzusammensetzung
bereitgestellt, umfassend: a) Herstellung einer durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzung durch Mischen von 80 bis 95 Gew.-% einer Tintenzusammensetzung auf
Epoxy-Polyurethan-Basis; und 0,5 bis 8 Gew.-% eines Zusatzes, hergestellt
aus einem Gemisch aus Polyethylenwachsen und Polytetraflourethylenwachsen,
unter kräftigem
Rühren
des Gemischs; b) Zusetzen einer Haftverstärkergrundierungszusammensetzung,
umfassend 0,15 bis 3 Gew.-% Silan; c) Zusetzen von 1 bis 8 Gew.-%
eines geblockten aliphatischen Polyisocyanatkatalysators; e) Aufbringen
der hergestellten Tintenzusammensetzung auf das Glassubstrat durch
Siebdruck, Tampondruck oder dergleichen und Aushärten der Tintenzusammensetzung
durch Bestrahlen der beschichteten Oberfläche mit Ultraviolettstrahlung;
f) Erwärmen des
Substrats, indem es durch einen Heiz-Kühlofen geleitet wird, zum Erhöhen der
Temperatur des Substrats auf zwischen 160 bis 200°C zum Fördern einer
Vernetzungsreaktion zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis und der Haftverstärkungsgrundierung
unter Bildung eines Durchdringungsnetzwerks; und g) Aufbringen eines
Schmiermittels einschließend
eines Produkts auf Ölsäurebasis
als Gas oder Dampf und/oder Sprühen
einer wässrigen
Lösung
eines ethoxylierten Polyethylenderivats.
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Es
wurde auch gefunden, dass der Haftverstärker als Grundierung auf das
Glassubstrat vor dem Verzierungsverfahren aufgetragen werden kann,
anstatt ihn bei der Zusammensetzung zu kombinieren, obwohl dies
dem Aufbringungs-(Verzierungs-)verfahren
einen zusätzlichen
Schritt zufügt.
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Außerdem kann
für die
Aufbringung der Grundierung auf eine Glasoberfläche die Grundierung günstigerweise
durch die Zusetzung von Wasser hydrolisiert werden und dann eine
Lösung
mit der hydrolisierten Grundierung in einem Gemisch aus Wasser und
Ethylalkohol, angesäuert
mit Essigsäure
oder Kohlendioxid, hergestellt werden, um durch Besprühen oder
Tränken
oder Bewischen der Flaschen in der Lösung auf die Glasoberfläche aufgebracht
zu werden, und durch Erwärmen
bei 100 bis 150°C
für eine
Dauer von 5 bis 25 Minuten getrocknet werden.
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Somit
stellt die vorstehende Zusammensetzung in Kombination mit dem offenbarten
Verfahren für
ihre Herstellung und Anwendung alle vorstehend offenbarten Vorteile über den
bekannten Stand der Technik bereit.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine insbesondere
für Glassubstrate und
Glasflaschen geeignete durch Ultraviolettstrahlung aushärtbare organische
Tintenzusammensetzung bereitzustellen, welche vor und nach dem Flaschenbefüllungsverfahren
die gewünschte
Beständigkeit
in Bezug auf das Waschen mit Wasser und Chemikalien aufweist, sowie
eine geeignete Beständigkeit
in Bezug auf starken Abrieb und hohe Beanspruchungen, welchen Einwegglasflaschen
unterzogen werden.
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Es
ist auch eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbare
organische Tintenzusammensetzung der vorstehend offenbarten Natur
bereitzustellen, welche auf Grund eines durch die Tintenzusammensetzung
an dem Glassubstrat gebildeten starken Durchdringungsnetzwerks nach
Erwärmen
des Glassubstrats auf etwa 160 bis 200°C, verursacht durch eine Vernetzungsreaktion
zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis und der Grundierung,
gefördert
durch einen geblockten aliphatischen Polyisocyanatkatalysator, eine
erhöhte
Haftung an einem Glassubstrat aufweist.
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Es
ist auch eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbare
organische Tintenzusammensetzung der vorstehend offenbarten Natur
bereitzustellen, die an einem Ofen kalziniert werden kann, wenn
sie als Glasbruch in eine geschmolzene Glasmasse recycelt wird,
ohne die Eigen schaften der Glasmasse zu beeinflussen, da sie keine
toxischen Metalle wie Blei, Cadmium, sechswertiges Chrom usw. enthält, und
die sie umweltfreundlich geeignet macht, da sie keine schädlichen
Verbrennungsgase oder Treibhausgase erzeugt.
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Es
ist auch eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbare
organische Tintenzusammensetzung der vorstehend offenbarten Natur
bereitzustellen, die den Tintenverbrauch reduziert, da sie ein spezifisches
Gewicht aufweist, das etwa fünf
mal weniger schwer ist als die sinterbaren keramischen Lacke, die
herkömmlich
zur Verzierung von Glasflaschen verwendet wurden, wodurch ein größerer Ertrag
pro Gewichtseinheit bereitgestellt und Energie und Raum gespart
wird, das sie zum Erwärmen des
Lacks keine großen Öfen benötigt;
Es
ist auch eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbare
organische Tintenzusammensetzung der vorstehend offenbarten Natur
bereitzustellen, die intensivere und strahlendere Farben und einen
breiteren Bereich an Farben als keramische Lacke bereitstellt;
Es
ist zusätzlich
eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung und Anwendung einer durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
organischen Tintenzusammensetzung bereitzustellen, die insbesondere
für Glassubstrate
geeignet ist, durch die den Glassubstraten, Produkten oder Flaschen
alle vorstehend gewünschten
offenbarten Eigenschaften verliehen werden.
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Diese
und andere zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung mit Bezug
auf spezifische Ausführungsformen
davon klar.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematischer Mechanismus des Kondensationsverfahrens einer
Silanlösung
auf der Glasoberfläche
einer Glasflasche durch das „Trocknungsverfahren", wie in der detaillierten
Beschreibung der Erfindung erklärt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist eine
durch Ultraviolettstrahlung aushärtbare
Tintenzusammensetzung bereitgestellt, umfassend:
eine durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbare
Tintenzusammensetzung, einschließend 80 bis 95 Gew.-% einer Tinte
auf Epoxy-Polyurethan-Basis; und 0,5 bis 8 Gew.-% eines ein Gemisch
aus Polyethylenwachsen und Polytetrafluorethylenwachsen einschließenden Zusatzes;
1
bis 8 Gew.-% eines geblockten aliphatischen Polyisocyanatkatalysators,
und
eine 0,15 bis 3 Gew.-% eines Silans einschließende Haftverstärkergrundierung,
die direkt in der durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzung eingeschlossen oder vor Aufbringen der durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzung unabhängig
auf ein Substrat aufgebracht werden kann, damit der geblockte aliphatische
Polyisocyanatkatalysator beim Erwärmen auf 160 bis 200°C eine Polymerisationsreaktion
und eine Vernetzungsreaktion zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis
und dem Haftverstärker
unter Bildung eines Durchdringungsnetzwerks fördert.
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In
Bezug auf das Verfahren zur Herstellung und Aufbringung der vorstehend
offenbarten durch Ultraviolettstrahlung aushärtbare Tintenzusammensetzung
in einer bevorzugten Ausführungsform
davon umfasst dieses:
- a) Herstellen einer durch
Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzung durch:
- i) Mischen von 80 bis 95 Gew.-% einer Epoxy-Polyurethan-Tinte;
und 0,5 bis 8 Gew.-% eines aus einem Gemisch aus Polyethylenwachsen
und Polytetrafluorethylenwachsen hergestellten Zusatzes, kräftiges Rühren des
Gemischs; und
- ii) Zusetzen von 1 bis 8 Gew.-% eines geblockten aliphatischen
Polyisocyanatkatalysators;
- b) Unabhängiges
Aufbringen einer 0,15 bis 3 Gew.-% eines Silans umfassenden Haftverstärkergrundierungszusammensetzung
auf eine Oberfläche
des Substrats;
- c) Aufbringen der durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzung auf das Glassubstrat durch Siebdruck oder
Tampondruck;
- d) Aushärten
der Tintenzusammensetzung auf dem Substrat durch Bestrahlen des
Substrats mit Ultraviolettstrahlung; und
- f) Erwärmen
des Substrats zum Erhöhen
seiner Temperatur auf zwischen 165 bis 200°C, damit der geblockte aliphatische
Polyisocyanatkatalysator eine Polymerisationsreaktion und eine Vernetzungsreaktion
zwischen der Tinte auf Epoxy-Polyurethanbasis und dem Haftverstärker unter
Bildung eines Durchdringungsnetzwerks fördert; und
- g) Aufbringen eines Schmiermittels, einschließend ein
Produkt auf Ölsäurebasis
als Gas oder Dampf und Sprühen
einer wässrigen
Emulsion eines ethoxylierten Polyethylenderivats auf den die Tintenzusammensetzung
einschließenden
Bereich des Glassubstrats.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist es günstig,
die Haftverstärkergrundierungszusammensetzung
separat herzustellen, indem zuerst die Grundierung wie das N-B-(N-Vinylbenzlyamino)ethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilanmonohydrogenchlorid
durch Zugabe von 1 Gew.-% entmineralisiertem Wasser hydrolysiert
wird, das Gemisch für
eine Dauer von 24 Stunden ruhen gelassen wird, damit das Hydrolisieren
erfolgen kann, und die zum Binden der oberen Beschichtung erforderlichen
Energie reduziert wird, und dann eine verdünnte Lösung mit dem hydrolisierten
Silan mit einer Konzentration von 0,5 bis 5,0 Gew.-% in einem Gemisch
aus Wasser und Ethylalkohol, angesäuert mit Essigsäure oder
Kohlendioxid auf einen pH-Wert von 5,0 bis 6,0 hergestellt wird;
und diese Lösung
auf die Glasoberfläche
durch Besprühen
oder Tränken
oder Bewischen der Flaschen mit der Lösung aufgebracht wird, und
dann die behandelten Flasche durch Erwärmen auf 100 bis 150°C, vorzugsweise
110°C für eine Dauer
von 5 bis 25 Minuten, vorzugsweise eine Dauer von 15 Minuten getrocknet
wird.
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Außerdem kann
die Haftverstärkergrundierung
der durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Tintenzusammensetzung
direkt zugesetzt werden, um als eine einzige Tintenzusammensetzung
auf das Substrat aufgebracht zu werden.
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Der
chemische Mechanismus des Alkoxysilans ist folgendermaßen
- A) Hydrolyse: RSi(OCH3)3 + 3H2O → RSi(OH)3 + 3CH3OH
- B) Kondensation der Glasoberfläche durch das wie in 1 veranschaulichte
Trocknungsverfahren.
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Nun
kann die Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis insbesondere aus verschiedenen
Farben ausgewählt werden,
wird rote Farbe gewünscht,
wird diese ausgewählt
aus der Familie von Monoazo-Pigmenten, wie denjenigen, die als cd-Photoflex
von der Firma Sericol, Inc. bekannt sind, insbesondere denjenigen,
die unter dem Markennamen Graftol 210; Red 2000 CD-JC-2455; Red
Rubine CD-155; Intensive Red CD-141; Heat Red CD-180, alle von der
Firma Sericol, Inc. vertrieben werden.
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Die
weiße
Farbe ist ausgewählt
aus der Titandioxidfamilie, insbesondere denjenigen, die unter den Spezifikationen
Opaque White CD-311, auch von Sericol Inc., vertrieben werden.
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Andere
Farben sind Yellow Medium CD-123; Yellow Lemon CD-111; Silver Gray
CD-302; Black Shadow Cd-SB; Opaque Black CD-301; Reflex Blue CD-205; Blue Process
CD-190; und andere.
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Die
Zusätze,
die das Gemisch aus Polyethylenwachsen und Polytertafluorethylenwachsen,
bekannt als „PTFE" einschließen, sind
ausgewählt
aus denjenigen, die als Polifluo XF-523 von der Firma Micropowders,
Corp., die Serie TL von Harwick Standard Chemical, Polipenco von
Polymer Corporation und Whitcon von Witford Chemical Corp. und andere,
vertrieben werden.
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Die
Haftverstärkergrundierung
ist ausgewählt
aus denjenigen, die als Z-6011, 2-6032, beide von Dow Coming, A-1100 von
Witco vertrieben werden oder Ähnlichem
oder ein Gemisch davon.
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Der
geblockte aliphatische Polyisocyanatkatalysator ist ausgewählt aus
denjenigen, die als SP-CD Catalyst von Sericol, Inc. vertrieben
werden.
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Und
schließlich
ist das ein Produkt auf Ölsäurebasis
einschließende
Schmiermittel ausgewählt
aus denjenigen, die als AP-5 von US-CAN vertrieben werden.
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Folglich
ist es klar, dass auf Grund der Eigenschaften der durch Ultraviloett
aushärtbaren
organischen Tintenzusammensetzung es günstig ist, die Zusammensetzung
wenige Stunden vor ihrer Aufbringung herzustellen und aufzubringen.
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In
den folgenden Beispielen wurden spezifische durch Ultraviloett aushärtbare Tintenzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche eines Glasstücks aufgebracht
und wurden die bedruckten Glasstücke
den folgenden Tests unterzogen, um die spezifischen Beständigkeitseigenschaften
der Tintenzusammensetzungen zu bestimmen.
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In
allen Beispielen wird die folgende Assoziation mit Bezug auf die
entsprechende Bedeutung verwendet:
- TINTE
- = Tinte auf Epoxy-Polyurethan-Basis
- WACHSGEMISCH
- = Gemisch aus Polyethylen-
und Polytetrafluorethylenwachsen
- KATALYSATOR
- = Geblockter aliphatischer
Polyisocyanatkatalysator
- PC-TEMP
- = Nachhärtetemperatur
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Das „HEISSWASSER
75°C, 15
MIN." genannte Testverfahren
ist ein Test, der durch Untertauchen eines mit der durch Ultraviolettstrahlung
aushärtbaren
Tintenzusammensetzung bedruckten und nachgehärteten Glasstücks in heißem Wasser
bei 75°C
während
15 Minuten; dann Extrahieren des heißen Wassers und Prüfen, ob
irgendwelche Blasen oder Tintenablösungen vorliegen, durchgeführt wird.
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Der „KALTWASSER
2°C, 15
MIN" ist ein Testverfahren,
das durch Untertauchen eines mit der durch Ultraviolettstrahlung
aushärtbaren
Tintenzusammensetzung bedruckten und nachgehärteten Glasstücks in kaltem
Wasser bei 2°C
während
15 Minuten; dann Extrahieren des kalten Wassers und Prüfen, ob
irgendwelche Blasen oder Tintenablösungen vorliegen, durchgeführt wird.
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Der „KREUZSCHRAFFURTEST" ist ein Testverfahren,
das durch Herstellen von 6 parallelen Schnitten oder Kratzern, die
auf einer Glasoberfläche,
die mit der durch UV-Strahlung ausgehärteten und nachgehärteten Tinte
1 mm voneinander beabstandet sind, durch ein Messer oder ein ähnliches
Gerät und
dann Herstellen von weiteren ähnlichen
6 Schnitten oder Kratzern, jedoch diesmal senkrecht mit 90° zu den ersten, durchgeführt wird.
Dann wird die Glasoberfläche
von jeglichen durch die Schnitte oder Kratzer gelöstem Material
mit einer weichen Bürste
und Kleben eines transparenten Klebebands über den zerkratzten Bereich
gereinigt, indem es vollständig
daran gepresst wird, um es an der Tinte auf der Glasoberfläche in diesem
Bereich zu kleben; und schließlich
das Klebebands von der Glasoberfläche grob abgelöst und geprüft,, ob
die Tinte durch das Klebeband entfernt wurde.
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Der „ABFÜLLANLAGENSIMULATIONSTEST" wurde durch einen
von American Glass Research International hergestellten Abfüllanlagenensimulator
durch Eintauchen von Glasflaschen, die mit den erfindungsgemäßen durch
spezifische Strahlung aushärtbaren
Tinten bedruckt waren, in ein heißes Wasserbad bei 75°C für eine Dauer
von 15 Minuten, Herausnehmen der Flaschen aus dem heißen Wasserbad,
Ausleeren des heißen
Wassers, deren Stehenlassen für
eine Dauer von 5 Minuten bei Raumtemperatur, deren Befüllen mit kaltem
Wasser mit einer Temperatur von 0 bis 2°C und Platzieren der Flaschen
an der Abfüllanlagensimulatoranlage;
deren Drehen am Simulator für
eine Dauer von einer Minute mit einer Geschwindigkeit von 700 Flaschen
pro Minute, Anhalten des Simulators und schließlich Prüfen der Flaschen auf Kratzer
und andere Tintenbeschädigungen,
durchgeführt.
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Beispiel 1
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Bedruckungstests
wurden mit den folgenden auf die Oberfläche von Glasflaschen aufgebrachten durch
UV-Strahlung aushärtbaren
Tintenzusammensetzungen durchgeführt,
die mit hydrolisiertem Trimethoxysilan mit einer Konzentration von
1,0% mit Wasser und Ethylalkohol behandelt und bei einer Temperatur
von 100 bis 150°C
getrocknet wurden.
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Diese
Tests wurden unter konstanter Beibehaltung der Mengen des geblockten
Polyisocyanatkatalysators und der Nachhärtetemperatur durchgeführt, wobei
sich die Konzentrationen der Wachse änderten.
| Weiße Tintenzusammensetzung | Beständigkeitstest
an Glasflaschen |
| Test
Nr. | Tinte | Wachsgemisch | Katalysator | PC Temp °C | Heißes Wasser 75°C 15 Min. | Kaltes Wasser 2°C 5 Min. | Kreuzschraffurtest | Abfüllanlagensimulationstest | Beob. |
| 1 | 98,5 | 0,5 | 1 | 165 | 20 | 40 | 50 | 20 | |
| 2 | 97,0 | 2,0 | 1 | 165 | 30 | 40 | 50 | 20 | |
| 3 | 95,0 | 4,0 | 1 | 165 | 40 | 55 | 70 | 20 | |
| 4 | 93,0 | 6,0 | 1 | 165 | 45 | 60 | 100 | 20 | |
| 5 | 91,0 | 8,0 | 1 | 165 | 45 | 60 | 80 | 20 | |
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Beispiel 2
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Die
gleichen Tests wie Beispiel 1 wurden durchgeführt, jedoch unter konstantem
Beibehalten der Wachsmengen in 6,0 Teilen und der Temperatur bei
165°C und Ändern der
Konzentration des geblockten Polyisocyanatkatalysators.
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Bedruckungstests
von Glasflaschen wurden für
die Tintenzusammensetzung durchgeführt, die mit hydrolisiertem
Trimethoxysilan mit einer Konzentration von 1,0% mit Wasser und
Ethylalkohol behandelt und bei einer Temperatur von 100 bis 150°C getrocknet
wurden.
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| Weiße Tintenzusammensetzung |
Beständigkeitstest
an Glasflaschen |
| Test
Nr. |
Tinte |
Wachsgemisch |
Katalysator |
PC Temp °C |
Heißes Wasser 75°C 15 Min. |
Kaltes Wasser 2°C 5 Min. |
Kreuzschraffurtest |
Abfüllanlagensimulationstest |
Beob. |
| 1 |
92,0 |
6,0 |
2,0 |
165 |
30 |
55 |
50 |
30 |
|
| 2 |
90,0 |
6,0 |
4,0 |
165 |
55 |
75 |
80 |
40 |
|
| 3 |
88,0 |
6,0 |
6,0 |
165 |
65 |
80 |
100 |
55 |
|
| 4 |
88,0 |
6,0 |
8,0 |
165 |
70 |
90 |
100 |
60 |
|
| 5 |
84,0 |
6,0 |
10,0 |
165 |
60 |
80 |
80 |
50 |
|
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Beispiel 3
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Die
gleichen Tests wie Beispiel 1 wurden durchgeführt, jedoch unter konstantem
Beibehalten der Wachsmenge in 6,0 Teilen und der Konzentration des
geblockten Polyisocyanatkatalysators und Ändern der Nachhärtetemperatur.
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Bedruckungstests
von Glasflaschen wurden für
die Tintenzusammensetzung durchgeführt, die mit hydrolisiertem
Trimethoxysilan mit einer Konzentration von 1,0% mit Wasser und
Ethylalkohol behandelt und bei einer Temperatur von 100 bis 150°C getrocknet
wurden.
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| Weiße Tintenzusammensetzung |
Beständigkeitstest
an Glasflaschen |
| Test
Nr. |
Tinte |
Wachsgemisch |
Katalysator |
PC Temp °C |
Heißes Wasser 75°C 15 Min. |
Kaltes Wasser 2°C 5 Min. |
Kreuzschraffurtest |
Abfüllanlagensimulations-test |
Beob. |
| 1 |
84,0 |
6,0 |
8,0 |
180 |
80 |
90 |
100 |
75 |
|
| 2 |
84,0 |
6,0 |
8,0 |
190 |
90 |
100 |
100 |
90 |
|
| 3 |
84,0 |
6,0 |
8,0 |
200 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
| 4 |
84,0 |
6,0 |
8,0 |
210 |
100 |
100 |
100 |
100 |
Änderung der
Tintenfarbe zu bräunlich |
| 5 |
84,0 |
6,0 |
8,0 |
220 |
100 |
100 |
85 |
100 |
Änderung der
Tintenfarbe zu dunklerem bräunlich |
-
Es
ist schließlich
klar, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend offenbarten spezifischen
Ausführungsformen
der Tintenzusammensetzung und auf das Verfahren zur Herstellung
und deren Aufbringung auf die Glassubstrate beschränkt ist,
und dass der Durchschnittsfachmann Änderungen in der Zusammensetzungen
und Schritten im Hinblick auf die Lehren dieser Erfindung einbringen
kann, die innerhalb des wie in den folgenden Ansprüchen beanspruchten
Umfangs der Erfindung liegen.