Brillante Farben mit VINNOL ® - Wacker Chemie AG


Brillante Farben mit VINNOL®

Großformatige Werbebanner und vollflächige Fahrzeugverklebungen sind echte Hingucker. Ihre farbige Oberfläche entsteht durch professionellen Tintenstrahldruck. Dabei kommen meist lösemittelbasierte Digitaldruckfarben zum Einsatz. Für solche Farben hat WACKER das polymere Bindemittel VINNOL® E 18/38 entwickelt.

Überall in den Städten buhlt großformatige Werbung um Aufmerksamkeit: An Gebäuden, Gerüsten oder Bauzäunen drängen sich riesige Banner optisch in den Vordergrund; vor Hotels, Museen und Ladengeschäften versuchen Standup- Screens zum Eintritt zu überreden. Fahrzeugvollverklebungen, im Fachjargon Vehicle- Wrapping genannt, sitzen wie eine zweite Haut auf Bussen, Straßenbahnzügen und Lieferwagen – mit großer Wirkung fürs Auge.

So unterschiedlich diese Werbemittel auf den ersten Blick erscheinen mögen, haben sie doch eines gemeinsam: In ihnen kommen Kunststofffolien zum Einsatz, die in sehr kleinen Stückzahlen individuell bedruckt und weiterverarbeitet werden. Die Folien bestehen meist aus Weich-PVC; bedruckt werden sie mit Großformat-Tintenstrahldruckern.

Widerstandsfähige Beschichtung

Mindesthaltbarkeitsdaten werden auf die Verpackungen verschiedener Konsumgüter aufgedruckt. Mit Hilfe von VINNOL® E 18/38 haftet die Druckfarbe auf zahlreichen unterschiedlichen Substraten.

Werbebanner, Stand-up-Screens und Vehicle- Wrappings sind der Witterung ausgesetzt und werden zudem von Zeit zu Zeit gereinigt. Wasserbasierte Druckfarben, wie sie vom Tintenstrahldrucker am heimischen Schreibtisch bekannt sind, sind in der Regel nicht beständig genug; zudem haften sie schlecht auf Weich- PVC. Werbemittelhersteller setzen stattdessen entweder UV-härtende oder aber lösemittelbasierte Digitaldruckfarben ein. Deren Bindemittelsystem gibt dem Druckbild nicht nur eine hohe Qualität, sondern auch die notwendige Beständigkeit.

Die Druckbranche erwartet, dass der Tintenstrahldruck in Zukunft eine noch höhere Auflösung liefert als heute schon und dass von den Tintenstrahldruckfarben keine merkliche Geruchsbelästigung mehr ausgeht. Mit VINNOL® E 18/38 hat WACKER jetzt ein polymeres Bindemittel entwickelt, mit dem Druckfarbenhersteller diesen Anforderungen entsprechen können.

Mit Farben auf Basis des neuen VINNOL®-Bindemittels können verschiedene Kunststoffarten mit Barcodes bedruckt werden.

Inzwischen sind alle wichtigen Kunden bemustert. „Die Rückmeldungen sind sehr vielversprechend. Mit VINNOL® E 18/38 bieten wir nicht nur ein Bindemittel höchster Qualität, sondern können auch auf die individuellen Bedürfnisse unserer Kunden eingehen und mit unserem technischen Service eine maßgeschneiderte Lösung zur Verfügung stellen“, sagt Feike van der Heide, der das globale Harzgeschäft von WACKER POLYMERS verantwortet. „Unser Ziel ist es, stetig neue Geschäftsfelder zu erschließen und bestehende Märkte mit Hilfe unserer innovativen Produkte weiter voran zu bringen.“

Der chinesische Druckfarbenhersteller Beijing KinColor Digital Technology war einer der ersten, der seine Produkte mit VINNOL® E 18/38 formulierte. „Wir haben eine deutlich bessere Druckleistung festgestellt, unter anderem, weil sich die Pigmente dank der neuen VINNOL® Type gleichmäßiger in der Druckfarbe verteilen“, erklärt Rong Jin, Leiter von Beijing KinColor Digital Technology. Seit Jahren nutzt das Unternehmen WACKER Bindemittel, weil diese in Qualität und Leistung konstant hohes Niveau bieten. Gemeinsam mit der Anwendungstechnik von WACKER haben sie eine geeignete Formulierung einer Drucktinte mit VINNOL® E 18/38 entwickelt, die am Markt sehr gut ankam. „Dank WACKER haben wir mit unserer neuen Farbe unsere Marktposition gestärkt“, sagt Rong Jin.

„Diese Anforderungen – niedrige Viskosität und Vermeidung des Absetzens – stellen die Farbenhersteller allerdings vor einen Zielkonflikt.“

Dr. Ulrich Lauter Leiter des anwendungstechnischen Labors für VINNOL®-Harze, WACKER POLYMERS

VINNOL® – BINDEMITTEL FÜR INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN

Unter dem Markennamen VINNOL® bietet WACKER ein Polymer-Sortiment an, das für Beschichtungen in vielen industriellen Anwendungsgebieten genutzt werden kann – von Industriebeschichtungen und Klebstoffen über Anstrichmittel und Druckfarben bis hin zu Heißsiegellacken für die Lebensmittelverpackung. Bei VINNOL® handelt es sich um Co- und Terpolymere, die auf Vinylchlorid und Vinylacetat basieren, wobei sich die einzelnen Typen in der Zusammensetzung und in den Polymerisationsgraden und damit auch in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden. Im Sortiment befinden sich auch Typen, in denen carboxylgruppenhaltige Bausteine enthalten sind; diese Typen haften gut auf metallischen Oberflächen. Ebenfalls erhältlich sind hydroxygruppenhaltige Typen, die beispielsweise in Reaktivlacken eingesetzt werden können.

Insgesamt ist das VINNOL®-Sortiment sehr breit gefächert. Sämtliche Typen sind beliebig untereinander mischbar und mit vielen anderen gebräuchlichen Bindemitteln kompatibel. Zur Herstellung von VINNOL® wendet WACKER zwei unterschiedliche Verfahren an: die Suspensions- oder die Emulsionspolymerisation. Typen, die für den Einsatz in Digitaldruckfarben vorgesehen sind, werden bevorzugt im Emulsionsverfahren hergestellt.

Der Tintenstrahldruck zählt zu den berührungslosen Druckverfahren. Die Farbe gelangt in Form feinster Tröpfchen auf das zu bedruckende Substrat, ohne dass zu ihrer Übertragung eine Schablone oder – wie es in der Fachsprache heißt – eine Druckform benötigt wird. Die digitalen Druckdaten steuern direkt, auf welche Stellen des Substrats die Farbtröpfchen gelangen und wohin nicht. Weil sowohl die Kosten für die Erzeugung der Druckform als auch die Rüstzeiten zur Einrichtung der Druckmaschine entfallen, lässt sich sogar eine Druckauflage von nur einem einzigen Exemplar wirtschaftlich realisieren.

Es gibt zwei Varianten des Tintenstrahldrucks, das Drop-on-Demand-Verfahren (DoD) und das Continuous-Ink-Jet-Verfahren (CIJ). Papier oder Folien – auch in großen Formaten – werden im DoD-Verfahren bedruckt. Das CIJ-Verfahren wird dagegen überwiegend in Druckern angewandt, die in eine industrielle Produktionslinie integriert sind; es eignet sich gut zum Bedrucken von Gegenständen mit gekrümmten Oberflächen. Die produzierten Artikel können auf diese Weise zum Beispiel mit einer Seriennummer, einem Markennamen, einem QR-Code oder einem Haltbarkeitsdatum versehen werden.

Langlebigkeit des Druckkopfes

Mit dem niedrigviskosen Bindemittel VINNOL® E 18/38 können auch auf großformatigen Bannern Bilder hochauflösend gedruckt werden.

„Der Druckkopf ist der heilige Gral des Tintenstrahldruckers – mit ihm steht und fällt der gesamte Druck. Ihn möglichst lange funktionsfähig zu halten, ist oberstes Gebot“, erläutert Anwendungstechniker Dr. Ulrich Lauter, der das neue polymere Bindemittel VINNOL® E 18/38 mitentwickelt hat. Im Zusammenspiel mit der Farbe bestimmt der Druckkopf die Qualität des Drucks.

Wird etwa eine besonders hohe Auflösung angestrebt, muss der Druckkopf so konstruiert werden, dass sich möglichst kleine Farbtröpfchen bilden und auf den Bedruckstoff treffen. Je kleiner aber die Tröpfchen werden sollen, desto niedriger muss die Viskosität der Druckfarbe werden, desto dünnflüssiger muss sie also sein. Von der Druckfarbe hängt auch die Farbsättigung ab. Ein Farbdruck sieht besonders brillant aus, wenn die Pigmente in der flüssigen Druckfarbe sehr fein und homogen verteilt sind – die winzigen Pigmentpartikel dürfen sich nicht zu größeren Agglomeraten zusammenlagern und sollen über lange Zeitspannen in der Schwebe bleiben.

„Diese Anforderungen – niedrige Viskosität und Vermeidung des Absetzens – stellen die Farbenhersteller allerdings vor einen Zielkonflikt“, gibt Dr. Ulrich Lauter zu bedenken. „Je dünnflüssiger die Farbe nämlich ist, desto leichter sedimentieren die Pigmentpartikel.“ Eine Sedimentation beeinträchtigt nicht nur die Farbbrillanz, sondern verkürzt auch die Standzeit des Druckkopfes. Werden einzelne Düsen im Druckkopf durch abgelagerte Partikel verstopft, versagt der Tintenstrahldrucker. Viskosität und Dispergierfähigkeit hängen in hohem Maße vom eingesetzten polymeren Bindemittel ab. „Die technologische Weiterentwicklung des Tintenstrahldrucks erfordert insbesondere auch eine Optimierung der eingesetzten Bindemittel“, betont Dr. Lauter. Das Bindemittel ist die filmbildende Komponente einer Druckfarbe – es schließt die Pigmentpartikel ein, verklebt sie untereinander und fixiert sie auf dem Substrat.

WACKER bietet bereits seit Jahren unter dem Markennamen VINNOL® E Bindemittel an, mit denen Farbenhersteller die Sedimentationsneigung gering halten können, wie Dr. Ulrich Lauter erklärt: „Es handelt sich um Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, die wir durch Emulsionspolymerisation herstellen. Diese Polymere sind dafür bekannt, dass sie gut mit der Pigmentoberfläche wechselwirken und dadurch die feingemahlenen Partikel stabilisieren und in der Schwebe halten.“ Daher kann VINNOL® E zu einem guten Kompromiss zwischen den beiden gegenläufigen Zielen – niedrige Viskosität und geringe Sedimentationsneigung – führen.

Eignung für milde Lösemittel

Ein Anwendungsbeispiel für CIJ-Tinten auf Basis von VINNOL® E 18/38: Codierung von Kabeln.

In den letzten Jahren rückte eine weitere Anforderung immer stärker in den Vordergrund: Um die Geruchsbelastung der Druckerei-Mitarbeiter mit Lösemitteldämpfen zu verringern, wünscht die Branche Farben, die mit möglichst milden Lösemitteln formuliert wurden. Als mild oder eco werden Lösemittel bezeichnet, deren Dämpfe weder gesundheitsschädlich sind noch merklich riechen. Beispiele sind etwa bestimmte Glykolether und Glykolester. Solche „Eco-Solvent-Druckfarben“ sind für Druckshops oder Werbeagenturen, in denen DoD-Drucker stehen. Bei Farben für CIJ-Drucker stellt der Geruch ein geringeres Problem dar, da diese Drucker ausschließlich im industriellen Produktionsumfeld genutzt werden, wo Lösemitteldämpfe nötigenfalls abgesaugt werden.

TINTENSTRAHLDRUCK

Beim Tintenstrahldruck werden zwei prinzipiell unterschiedliche Verfahren unterschieden: das diskontinuierliche (Drop on Demand, DoD) und das kontinuierliche Verfahren (Continuous Ink-Jet, CIJ).

Drop-on-Demand-Verfahren: Bei diesem Verfahren werden die Farbtröpfchen nur bei Bedarf erzeugt und aus den Düsen des Druckkopfes ausgespritzt – also nur dann, wenn sie einen Bildpunkt ergeben sollen. Ein typischer Druckkopf, wie er in professionellen DoD-Druckern eingesetzt wird, enthält pro Farbe 256 Düsen, deren Durchmesser 20 bis 50 Mikrometer beträgt. Je nach Druckkopftechnologie haben die Tröpfchen ein Volumen zwischen 2 und 40 Pikoliter. Die Pigmentpartikel der Farbe dürfen nicht größer als 5 bis 8 Mikrometer sein. Vor jeder Düse sitzt ein Filter, der zu großen Partikeln den Durchgang versperrt. Wichtigstes Hauptlösemittel der für DoD-Drucker verwendeten Farben ist derzeit Butylglykolacetat.

Continuous-Ink-Jet-Verfahren: Bei diesem Verfahren wird eine elektrisch leitfähige Druckfarbe eingesetzt, die als kontinuierlicher Strahl aus einer im Druckkopf befindlichen Düse ausgestoßen wird. Der Strahl zerfällt auf seinem Weg zum Bedruckstoff in einzelne, mikroskopisch kleine Tropfen, deren Volumen zwischen 10 Pikoliter und 1 Nanoliter liegt. Pro Sekunde entstehen etwa 60.000 bis 100.000 solcher Tröpfchen. Die Tröpfchen durchlaufen zwei elektrische Felder. Im ersten Feld werden sie elektrisch geladen. Das zweite Feld wird durch die digitalen Druckdaten gesteuert und beeinflusst die Flugbahn der Tröpfchen: Je nachdem, ob das Feld ein- oder ausgeschaltet ist, werden die Tröpfchen entweder unterschiedlich stark zum Bedruckstoff hin abgelenkt und erzeugen dort einen Farbpunkt oder sie treffen mangels Ablenkung nicht auf das zu bedruckende Substrat auf. Die nicht abgelenkten Tröpfchen werden aufgefangen und in den Farbenbehälter des Druckers zurückgeführt. Als Lösemittel enthalten Farben für CIJ-Drucker häufig Methylethylketon.

Milde Lösemittel haben auch Nachteile: Etliche Bindemittel sind in diesen Lösemitteln nur unzureichend löslich. Zudem haften mit milden Lösemitteln formulierte Tintenstrahldruckfarben schlechter auf Weich-PVC und anderen Kunststoffsubstraten, sodass das Druckbild weniger abriebfest wird. Beides trifft auch auf die VINNOL® E-Type zu, die seit längerer Zeit für den Einsatz in Digitaldruckfarben zur Verfügung steht. Das Ziel von Dr. Lauter und seinem Team war es daher, ausgehend von diesem Produkt ein neues Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer maßzuschneidern, das einen optimalen Kompromiss zwischen den teilweise gegenläufigen Anforderungen ermöglicht. Dies gelang mit dem neuen VINNOL® E 18/38.

Die neue Type verbessert nicht nur die Löslichkeit in milden Lösemitteln, sondern erreicht auch eine besonders niedrige Viskosität der Polymerlösung. Zudem ist VINNOL® E 18/38 beständig gegen Wasser, Alkohol und schwach basische Reinigungsmittel.