Phosphoreszierendes, bedruckbares Material

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein phosphoreszierendes Material, das mittels Transfersystemen resp. Transferverfahren für digitale Daten, insbesondere Bilder und Texte, wie Laser-Beschriftung und insbesondere Ink-jet-Drucker, beschriftbar und bedruckbar ist. Solche Transfersysteme resp. Transferverfahren oder Transfertechnologien werden in der Folge als digitale Bildtransfersysteme resp. -verfahren resp. -technologien bezeichnet.

[0002] Es sind bereits Beschichtungen mit phosphoreszierendem Material bekannt, z.B. Beschichtungen für Textilien, Fahrräder etc. Solche Beschichtungen erhöhen die Sichtbarkeit der entsprechend beschichteten Gegenstände im Dunkeln. Sie werden üblicherweise mit Druckverfahren wie Siebdruck, etc. aufgebracht.

[0003] Die phosphoreszierenden Schichten des Stands der Technik haben allerdings diverse Nachteile. Da die phosphoreszierenden Materialien unter Lichtbestrahlung nur geringe Eigenfarbe zeigen, ist deren Kontrast auf hellem Untergrund, z.B. am Tage oder in einem gut beleuchteten Raum, sehr gering. Zudem werden solche Schichten üblicherweise im Siebdruckverfahren aufgebracht, d.h. jedes "Motiv" braucht eine entsprechende Schablone. Bei Kombination phosphoreszierender Materialien mit üblichen Farben, entfällt zwar der Nachteil des schlechten Kontrastes auf hellem Untergrund bei Lichtbestrahlung, das Aufbringen verschiedener Farben bedingt aber eine entsprechende Anzahl Druckschablonen.

[0004] Werden phosphoreszierende Schichten alleine z.B. auf ein helles T-Shirt aufgebracht, so sind sie bei Tage kaum zu sehen. Ein solches T-Shirt hat geringe Anziehungskraft für Leute, die nicht alleine ein im Dunkeln gut sichtbares Bild resp. einen sichtbaren Schriftzug auf ihrem T-Shirt haben wollen. Ferner ist aufgrund der bisherig verwendeten Auftragsverfahren eine individuelle Gestaltung nicht oder nur sehr beschränkt möglich. Individuelle Gestaltung von z.B. T-Shirts ist sehr gefragt. Materialien und Verfahren zur individuellen Gestaltung und Herstellung von T-Shirts sind bekannt, z.B. aus EP 0 850 786. Diese T-Shirts nach Stand der Technik sind aber im Dunkeln nicht sichtbar.

[0005] Auch bei Beschriftungen, die im Dunkeln Hinweise geben sollen, sind die bisherigen Beschriftungsverfahren nur beschränkt tauglich, da sich die Herstellung von Druckschablonen nur für grosse Stückzahlen lohnt, so dass individuell optimierte Beschriftung kaum möglich oder sehr teuer ist.

[0006] Ziel der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein mit digitalem Druckverfahren, resp. entsprechender Techniken bedruckbares resp. beschriftbares phosphoreszierendes Material bereitzustellen.

[0007] Dieses Ziel wurde erreicht durch die Bereitstellung eines phosphoreszierenden Materials, das eine Trägerschicht und eine Farbaufnahmeschicht umfasst und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Farbaufnahmeschicht ein phosphoreszierendes Pigment enthält.

[0008] Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein erfindungsgemässes Material gute Tintenaufnahmefähigkeit aufweist und das Phosphoreszieren einer solchen Schicht durch die digital aufgebrachte Farbschicht vollkommen überdeckt werden kann, wodurch im Dunkeln ein klares Hell-Dunkel-Bild entsteht.

[0009] Die Farbaufnahmeschicht kann eine homogene Schicht sein oder aus übereinanderliegenden Schichten aufgebaut sein, wobei eine Teilschicht, vorzugsweise die näher beim Träger gelegene Teilschicht, das phosphoreszierende Pigment enthält.

[0010] Damit das digital aufgebrachte Bild, z.B. ein mittels Laser- oder Ink-jet-Bedruckung oder -Beschriftung aufgebrachtes Farbbild, klar abgebildet wird, d.h. eine gute Auflösung zeigt, ist es vorteilhaft, wenn die Farbaufnahmeschicht poröse Feststoff-Teilchen in einem Bindemittel umfasst. Solche poröse Teilchen sind z.B. Keramikteile, wie Zeolithe, oder Kunststoffteilchen, wobei solche Teilchen durch ein spezielles Herstellungsverfahren direkt, oder durch nachträgliches Verkleinern oder Agglomerieren erhalten werden können. Bevorzuge poröse Teilchen sind poröse, feste Thermoplaste. Vorzugsweise haben solche Teilchen eine spezifische Oberfläche von > 6 m²/g, insbesondere ≥ 20 m²/g, eine Teilchengrösse von 0.1-40 µm, insbesondere 5-15 µm, und eine Schmelztemperatur von < 200°C. Speziell bevorzugt sind Thermoplaste wie die unter dem Namen Orgasol bekannten Produkte, insbesondere Orgasol® 3501 von z.B. Elf Atochem, Pouteaux, Frankreich mit einem Teilchendurchmesser von ca. 10 µm und einer Oberfläche von ca. 25 m²/g.

[0011] Werden z.B. Keramikpartikel verwendet, wie Zeolith, so werden diese vorzugsweise in Kombination mit porösen festen Thermoplasten, wie Orgasol® 3501, verwendet.

[0012] Wird die Farbaufnahmeschicht aus Teilschichten aufgebaut, wobei 2 Teilschichten bevorzugt sind, so sind tiefschmelzende poröse Teilchen stark bevorzugt, da diese beim Aufschmelzen durchsichtig werden. Solche poröse Teilchen können entweder nur in einer Teilschicht, vorzugsweise der Teilschicht ohne phosphoreszierendes Pigment, oder in beiden Teilschichten vorhanden sein.

[0013] Für rasche Farbabsorption ist die Anwesenheit poröser Teilchen in der vom Träger abgewandten Schicht bevorzugt.

[0014] Als phosphoreszierendes Pigment eignen sich nicht-radioaktive, lang phosphoreszierende Pigmente, wie sie z.B. in EP 0 622 440 = US 5,424,006 beschrieben sind und z.B. von Nemoto (Europe) B.V. in Amsterdam NL unter dem Namen LumiNova® erhältlich sind. Eingesetzt werden sie üblicherweise in Mengen von 5-60 %, vorzugsweise in Mengen von ca. 35 %. Solche Pigmente phosphoreszieren im allgemeinen mindestens 3 Stunden, oft sogar gegen 8 Stunden.

[0015] Zusätzlich bevorzugt ist, wenn nicht nur die Feststoff-Teilchen in der Farbaufnahmeschicht, sondern auch das Bindemittel porös sind. Durch eine solche erhöhte Porosität lässt sich die lokale Flüssigkeitsaufnahme, sei es Tinte oder Pigmentschmelze, erhöhen, was zu einer besseren Durchdringung der gesamten Schicht mit Pigment und klaren Konturen führt. Ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Bindemittelschicht ist z.B. aus EP 0 850 786 bekannt.

[0016] Das Bindemittel kann ein thermoplastisches Harz sein, das gegebenenfalls nach einmaliger Erwärmung und Aktivierung weiter vernetzt oder ein bereits vollständig vernetztes, duroplastisches Harz. Die Wahl des geeigneten Bindemittels richtet sich z.B. nach dem Verwendungszweck des bedruckten resp. beschrifteten erfindungsgemässen Materials.

[0017] Bevorzugte Bindemittel, insbesondere für Transfermaterialien, umfassen Polyvinylalkohole, Polyvinylacetate, Polyvinylpyrrolidone, vernetzte, lineare Polyurethane und speziell bevorzugt Polyamide, für den Transfer auf z.B. Baumwoll-T-Shirts speziell Thermoplaste mit Schmelzpunkt < 200°C, insbesondere < 140°C.

[0018] Die Farbaufnahmeschicht weist üblicherweise einen Anteil an Bindemittel von 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 20-70 Gew.-%, speziell bevorzugt ca. 30 Gew.-%, porösen Teilchen von 5 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise ca. 35 Gew.-% und phosphoreszierendem Pigment von 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise ca. 35 Gew.-% auf. Sie wird in Mengen von (in getrocknetem Zustand) 5 bis 80 g/m² auf den Träger aufgebracht.

[0019] Die erfindungsgemässen phosphoreszierenden Materialien umfassen Transferschichten, z.B. für die Übertragung von Bildern, d.h. der Farbaufnahmeschicht, auf ein Substrat. Solche Substrate sind z.B. Gewebe, Gewirke, Vliese, insbesondere Textilien wie T-Shirts, aber auch Gegenstände wie Türen, Fahrräder etc. Neben den Transferschichten umfassen die erfindungsgemässen phosphoreszierenden Materialien auch "fixe" Materialien, d.h. Materialien, bei denen die Farbaufnahmeschicht auf der Trägerschicht verbleibt.

[0020] Fixe Materialien sind relativ unkritisch und können eine Vielzahl von verschiedenen Trägermaterialien aufweisen, vorausgesetzt, dass ihre Flexibilität und die Haftung der Farbaufnahmeschicht für die Durchführung des Druckverfahrens ausreichend ist. Zur Erhöhung der Haftung kann gegebenenfalls eine Oberflächenbehandlung des Trägers oder eine Haftvermittlerschicht zwischen der Träger- und der Farbaufnahmeschicht vorgesehen werden.

[0021] Bei fixen Materialien ist auch die Farbaufnahmeschicht, insbesondere das Bindemittel nicht weiter kritisch, solange es ausreichend Zutritt zu den porösen Feststoff-Teilchen gestattet. Um die Farbpigmente zusätzlich zu fixieren, kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, ein z.B. thermisch nachvernetzendes thermoplastisches Bindemittel einzusetzen, das beim Aufschmelzen die porösen, mit Farbpigmenten beladenen Teilchen weiter benetzt und zumindest teilweise "versiegelt". Es liegt selbstverständlich auch im Rahmen dieser Erfindung die bedruckte resp. beschriftete Farbaufnahmeschicht durch nachträgliches Aufbringen einer Abdeckung, z.B. einer Folie, gegen mechanische Beschädigung zu sichern, z.B. bei Verwendung als Zeichen, wie Bodenbeschriftungen, Armaturen- oder Tastaturen-Bezeichnungen etc.

[0022] Andere Anwendungen setzen im Rahmen dieser Erfindung als Transfermaterialien bezeichnete Materialien voraus, bei denen mindestens die Farbaufnahmeschicht auf ein Substrat, z.B. ein Textil, übertragen wird.

[0023] Nicht phosphoreszierende Transfermaterialien sind bekannt und beispielsweise in EP 0 850 786 beschrieben. Solche Schichtsysteme sind grundsätzlich auch für die phosphoreszierenden Materialien dieser Erfindung geeignet, sofern sie in der Farbaufnahmeschicht poröse Feststoffteilchen enthalten, so dass diese Schicht mit phosphoreszierendem Pigment versehen werden kann, ohne dass Probleme mit einer nur teilweisen Abdeckung der Phosphoreszenz durch das aufgebrachte Bild resp. den aufgebrachten Schriftzug erzielt wird. Ein "Durchscheinen" der Phosphoreszenz könnte die klare Aussage des im Dunkeln sichtbaren Bildes beeinträchtigen, was insbesondere bei wichtigen Beschriftungen, wie z.B. von Notausgängen, unerwünschte Folgen haben könnte.

[0024] Solche Transfermaterialien müssen neben der ausreichenden Flexibilität und der ausreichenden Haftung der Farbaufnahmeschicht an der Trägerschicht während des Bedruckens resp. Beschriftens auch gute Transfereigenschaften aufweisen, d.h. z.B. gute Abziehbarkeit der Trägerschicht nach Wärmebehandlung, z.B. Aufbügeln oder Heisslaminieren des mit der Farbaufnahmeschicht auf einem Substrat, z.B. einem Textil, aufliegenden Transfermaterials. Dieses Trennen von Träger und Farbaufnahmeschicht kann z.B. durch eine Freisetzungsschicht zwischen Trägerschicht und Farbaufnahmeschicht, z.B. eine Silikonschicht und/oder eine Schicht aus einem tiefschmelzenden thermoplastischen Polymer, verbessert werden, wobei eine solche Freisetzungsschicht aus einem tiefschmelzenden thermoplastischen Polymer zugleich einen Schutzfilm über der auf ein Substrat übertragenen Farbaufnahmeschicht ausbilden und diese stabilisieren kann. Eine Freisetzungsschicht aus einem tiefschmelzenden thermoplastischen Polymer weist einen Schmelzpunkt auf, der etwa dem Schmelzpunkt des Bindemittels in der Farbaufnahmeschicht entspricht. Die Freisetzungsschicht wird üblicherweise in Mengen von 5 bis 50 g/m² (bezogen auf Trockensubstanz) aufgebracht.

[0025] Ein für das Transfersystem bevorzugtes Trägermaterial ist ein einseitig silikonisiertes Papier mit einem Flächengewicht im Bereich von 50-150 g/m².

[0026] Vorzugsweise sind die auf ein Substrat übertragenen Schichten atmungsaktiv, so dass diese den Träger insbesondere bei sportlicher Betätigung, wie Radfahren, Laufen, Wandern, aber auch beim Tanzen, nicht beeinträchtigen.

[0027] Die phosphoreszierende Farbaufnahmeschicht kann einfach hergestellt werden, indem pulverisiertes phosphoreszierendes Pigment mit den anderen Komponenten der Farbaufnahmeschicht oder einer Teilschicht der Farbaufnahmeschicht vermischt und die resultierende Mischung auf einen gegebenenfalls vorbehandelten, resp. vorbeschichteten Träger nach gängigem Verfahren aufgebracht wird.

[0028] Die Verwendung der phosphoreszierenden Materialien der vorliegenden Erfindung ist sehr vielseitig. Wie bereits erwähnt können diese zur Signalisation von z.B. Notausgängen, Feuerlöschern etc. verwendet werden, aber auch zur Bezeichnung von Bedienungsanlagen, deren sichere Bedienung auch oder gerade bei Stromausfall wichtig ist.

[0029] Eine andere Verwendungsmöglichkeit ist beim Bedrucken von Textilien gegeben, insbesondere bei deren individueller Gestaltung, wo durch das Aufbringen phosphoreszierender "Weissbereiche" neben dem auch bei bisher angewendeten Materialien erhaltenen ästhetischen Effekt in heller Umgebung zudem ein ästhetischer Effekt im Dunkeln oder z.B. in einer Diskothek erzielt wird. Gleichzeitig wird der Träger durch die Phosphoreszenz bei schlechtem Licht besser sichtbar gemacht, was zu dessen Sicherheit, z.B. als Fussgänger auf schlecht beleuchteten Strassen oder Wegen, beiträgt.

[0030] Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel:

Verwendete Substanzen:

[0031] 

1. Herstellung eines Bindemittellösung für eine poröse Hotmeltschicht:
Ein Polyamid, z.B. Elvamid, wird in einem Gemisch von Wasser und Ethanol oder Wasser und Methanol gelöst. Für das spätere Eindispergieren der mikroporösen Partikel und des phosphoreszierenden Pigments und Stabilisierung der stehenden Dispersion kann zusätzlich ein für organische Füllstoffe typisches Dispergierhilfsmittel eingerührt werden. Die Konzentration des Polyamids in der Lösung sollte etwa 10 bis 90 Gew.-% betragen und das Mischungsverhältnis Wasser/Alkohol wird derart eingestellt, dass sich beim Aufstreichen der viskosen Bindemittellösung auf einen Träger und anschliessendem Trocknen bei ungefähr 60-80°C porige Schichten bilden.

2. Mikroporöse Partikel:
Polyamidpulver, beispielsweise Orgasol 3501 (Korngrösse ungefähr 10 Mikron, spezifische Oberfläche ungefähr 25 m²/g).

3. Phosphoreszierendes Pigment:
Nicht-radioaktives, phosphoreszierendes Pigment in Pulverform, beispielsweise Luminova G 300.

4. Verdünnungsmittel:
Wasser/Alkohol im gleichen Mischungsverhältnis wie oben.

5. Wässrige Dispersion für das Aufbringen der Hotmeltschicht (Grundierung):
Eine Dispersion auf der Basis eines siegelfähigen Ethylen-acrylsäure-Copolymers, beispielsweise ein Enorex-Typ mit einem Festkörpergehalt von ungefähr 40 %.

Beispiel 1: Herstellung einer Transferfolie:

[0032] In einem ersten Schritt wird mittels eines Beschichtungsverfahrens, z.B. Reverseroll, die Dispersion für die Hotmeltschicht (Freisetzungsschicht) auf die Silikonseite eines einseitig silikonisierten Abhäsivpapiers (120 g/m²) aufgebracht und anschliessend bei einer Temperatur von ungefähr 110°C getrocknet. Der Trockenauftrag sollte ungefähr 30 g/m² betragen. In einem zweiten Schritt wird die Dispersion für die poröse Hotmeltschicht (Farbaufnahmeschicht) zubereitet. Mittels Rührwerk werden der Bindemittellösung (Punkt 1) unter Dispergierbedingungen abwechslungsweise Portionen des Polyamidpulvers (Punkt 2), des phosphoreszierenden Pigments (Punkt 3) und des Verdünnungsmittels (Punkt 4) eingerührt, bis eine mit Beschichtungsverfahren, z.B. Reverseroll, beschichtbare, sämige Dispersion geeigneter Viskosität entsteht. Alternativ können das Polyamidpulver (Punkt 2) und das phosphoreszierende Pigment (Punkt 3) vorab gemischt und diese Mischung portionenweise, abwechselnd mit dem Verdünnungsmittels (Punkt 4), eingerührt werden. Auf die Hotmeltschicht (Freisetzungsschicht/1. Schritt) wird nun mittels Beschichtungsverfahren, z.B. Reverseroll die Dispersion für die poröse Hotmeltschicht (Farbaufnahmeschicht) aufgetragen und bei einer Temperatur von ungefähr 60-110°C getrocknet. Der Trockenauftrag sollte etwa 30 g/m² betragen. Der Festkörperanteil des Bindemittels bezogen auf die poröse Hotmeltschicht liegt vorzugsweise bei etwa 30 Gew.-%, der Anteil an mikroporösen Partikeln bei ca. 35 Gew.-% und der Anteil an phosphoreszierendem Pigment bei ca. 35 Gew.-%.

[0033] Eine solche Schicht weist eine gute mechanische Stabilität und Porosität auf und lässt sich mit digitalen Bildtransfersystemen gut bedrucken und beschriften, sie kann aber auch mit üblichen Malhilfsmitteln wie wässrigen und lösungsmittelhaltigen Malstiften, Wasserfarben und Wachsmalkreiden ähnlich wie gewöhnliches Papier bemalt werden.

[0034] Der Übertrag auf ein Substrat wie weisse und bunte Baumwoll-T-Shirts erfolgt mit dem Bügeleisen bei etwa 160°C bis 200°C (Wärmestufe für Baumwolle). Das Hotmeltmaterial wird mit der bedruckten resp. beschrifteten Seite gegen das T-Shirt gelegt und an die gewünschte Stelle positioniert. Mit dem Bügeleisen wird der Papierrücken unter kräftigem Druck gründlich überstrichen, damit die Farbe mit der Schicht verschmelzen kann und diese sich mit dem Stoff verbindet. Wenn sich der heissgewordene Papierrücken wieder etwas abgekühlt hat, wird das Abhäsivpapier abgezogen. Anschliessend können mehrere Waschprozesse in einer Waschmaschine mit gängigen Waschmitteln durchgeführt werden. Das phosphoreszierende Pigment und die Farben zeigten gute Waschechtheit.

[0035] Analog kann der Übertrag auch mittels Heisslaminator auf z.B. ein grösserflächiges Textil, z.B. ein Banner, erfolgen.

Beispiel 2: Herstellung eines "fixen" Materials:

[0036] Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben vorgegangen, wobei die Farbaufnahmeschicht direkt (ohne Freisetzungsschicht) auf den Träger aufgebracht wird. Da bei einem "fixen" Material keine Übertragbarkeit gefordert ist, braucht das als Träger verwendete Material keine die Trennung fördernde Schicht aufzuweisen, z.B. ein zu diesem Zweck verwendetes Papier nicht silikonisiert zu sein, vielmehr kann - je nach Anforderung - ein Haftvermittler eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Mittels Drucktechniken resp. Beschrifttechniken für digitale Daten, insbesondere Daten von Bildern und Texten, bedruckbares und beschriftbares Material mit einer Trägerschicht und einer Farbaufnahmeschicht, die poröse Feststoffteilchen und ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbaufnahmeschicht zudem ein phosphoreszierendes Pigment enthält.

2. Material gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Teilchen eine Teilchengrösse von 5-40 µm, insbesondere 5-15 µm, und eine Oberfläche von ≥ 20 m²/g aufweisen.

3. Material gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbaufnahmeschicht aus einer einheitlichen Schicht bestehen.

4. Material gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbaufnahmeschicht aus mindestens zwei und bevorzugt zwei Teilschichten besteht.

5. Material gemäss einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Teilchen aus thermoplastischem Material sind.

6. Material gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Teilchen aus Polyamid sind, einen mittleren Durchmesser von ca. 10 µm und eine Oberfläche von 25 m²/g aufweisen.

7. Material gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein thermoplastisches Bindemittel ist.

8. Material gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel porös ist.

9. Material gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das phosphoreszierende Pigment ein nicht-radioaktives Pigment mit mindestens 3 Stunden Phosphoreszenz ist.

10. Material gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen der Trägerschicht und der Farbaufnahmeschicht eine Freisetzungsschicht aufweist, die bei einer Temperatur schmilzt, die maximal der Erweichungstemperatur des Bindemittels in der Farbaufnahmeschicht entspricht.

11. Verfahren zur Herstellung eines Materials gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das phosphoreszierende Pigment mit den anderen Bestandteilen der Farbaufnahmeschicht oder einer Teilschicht davon gemischt und auf die gegebenenfalls mit einer Freisetzungsschicht versehene Trägerschicht aufgebracht wird.

12. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Markierung.

13. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Bedrucken von Substraten.

14. Verwendung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Gewebe, Gewirke oder Vlies ist, insbesondere ein Textil.