Die Erfindung betrifft einen elektrofotografisch verarbeitbarer Toner mit Tonerteilchen, die ein Matrixmaterial aufweisen, wobei die Tonerteilchen zumindest teilweise eine erste Glasflusskomponente aufweisen, die eine erste Schmelztemperatur besitzen.

Aus der WO 03/058351 A1 ist ein Toner bekannt, der einen Glasfluss als Bestandteil aufweist. Der Glasfluss ist dabei so gestaltet, dass der Toner sich zum Bedrucken von Spezialgläsern wie beispielsweise Glaskeramiken, eignet.

Aus dem Stand der Technik sind auch Glasgegenstände bekannt, die eine angerauhte Oberfläche aufweisen. Diese wird zum Beispiel durch Sandstrahlen oder mittels einer Ätzung gebildet und bietet dann einen besonderen optischen Effekt. Anstelle der mechanischen Bearbeitung der Oberfläche werden vereinzelt auch Sieb-Druckverfahren eingesetzt, bei denen eine Farbe auf die Oberfläche des Glassubstrats aufgerakelt wird. Die Farbe bildet nach deren Aushärtung/Einbrennen eine Schicht auf dem Glas, die den Eindruck einer bearbeiteten Glasoberfläche nachstellt. Beim Sieb-Druckverfahren muss für jedes Dekor ein entsprechendes Sieb hergestellt werden, so dass eine indivuduelle Bedruckung nicht ohne Weiteres durchgeführt werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung mit einem Toner auf einfache Weise eine transluzente Struktur auf einer Glasoberfläche erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Tonerteilchen eine zusätzliche zweite Glasflusskomponente aufweist, deren Schmelztemperatur größer ist, als die der ersten Glasflusskomponente.

Die unterschiedlichen Schmelztemperaturen der beiden Glasflusskomponenten ermöglicht es, die niedrig schmelzende Glasfluss-Komponente beim Einbrand weitgehend aufzuschmelzen. Die Glasflusskomponente mit dem höheren Schmelzpunkt wird unter Vermittlung der ersten, aufgeschmolzenen Glasflusskomponente an das Glassubstrat angebunden. Sie schmilzt nicht oder unvollständig auf. Dabei bilden sich im Übergangsbereich zwischen der aufgeschmolzenen und der nicht geschmolzenen Glasflusskomponente optische Übergänge, an denen das Licht gebrochen wird. Die nicht geschmolzenen beziehungsweise teilaufgeschmolzenen Glasflusspartikel bilden somit Streulichtzentren. Mit dem erfindungsgemäßen Toner lassen sich damit transluzente Schichten auf einfache Weise individuell auf der Oberfläche des Glassubstrates erzeugen.

Gemäß einer möglichen Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Tonerteilchen zumindest teilweise eine erste Glasflusskomponente aufweisen, die eine erste Schmelztemperatur besitzen, wobei die Glasflusspartikel der ersten Glasflusskomponente eine erste Größenverteilung und die Glasflusspartikel der zweiten Glasflusskomponente eine zweite Größenverteilung aufweisen und wobei die Größenverteilung der ersten Glasflusskomponente eine geringere mittlere Größe aufweist, als die der zweiten Größenverteilung. Bei dieser Ausführungsvariante werden die vorerwähnten Streulichtzentren über einen gesteuerten Aufschmelzprozess generiert. Dabei nutzt man aus, dass die kleinen Glasflusspartikel in der Regel schneller aufschmelzen, als die größeren. Über eine Temperatur-Zeit-gesteuerte Prozessführung kann erreicht werden, dass die "großen" Glasflussteile nicht vollständig aufschmelzen. Dabei können dann auch die Glasflusskomponenten aus dem gleichen Material bestehen.

Bevorzugterweise ist für die Zusammensetzung der Glasflusskomponente eine bimodale Größenverteilung vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Glasflusskomponenten auf schwermetallfreien Gläsern, insbesondere Pb- und /oder Cd-freien Gläsern, basieren. Der Toner ist damit frei von umweltbelastenden Stoffen. Dies ist auch aus arbeitsschutz-technischen Belangen von Vorteil.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Glasflusskomponenten auf Zink-Borosilikatglas basieren. Dieser Glasfluss liegt als kostengünstiges Ausgangsmaterial vor, das sich insbesondere bei der Beschichtung von Glaskeramiken und vorgespannten Spezialgläsern bestens zur Dokumentation eignet.

Wenn ein farbiges Sandstrahl-, Ätzimitat- oder dergleichen -dekor geschaffen werden soll, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mindestens eine der Glasflusskomponenten aus einem eingefärbten Glas besteht. Dabei können fein verteilte Metalle, beispielsweise als Nanopartikel oder färbende Metall-Ionen im Glasfluss enthalten sein.

In bevorzugter Weise ist es vorgesehen, dass die erste Glasflusskomponente eine Schmelztemperatur >500°C und die zweite Glasflusskomponente eine Schmelztemperatur > 550°C aufweist, insbesondere dass die erste Glasflusskomponente eine Schmelztemperatur im Bereich zwischen 600 bis 650°C und die zweite Glasflusskopmonente im Bereich zwischen 650 bis 700°C aufweist. Abhängig von der Ausbrandststeuerung kann dabei die Differenz zwischen den beiden Schmelztemperaturen so gewählt werden, dass ausreichend sicher ein vollständiges Aufschmelzen der zweiten Glasflusskomponente verhindert ist.

Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Tonern ist es von Bedeutung, dass ein Matrixmaterial verwendet wird, das die optischen Eigenschaften des erzeugten Tonerbildes nicht nachteilig beeinträchtigt. Insbesondere ist darauf zu achten, dass beim Ausbrennen des Matrixmaterials das Aufschmelzen der Glasflusskomponenten nicht behindert wird.

Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, dass das Matrixmaterial von einer Kunststoffmatrix gebildet ist, dass die Kunststoffmatrix Polyester und/oder ein Styrolacrylat aufweist und dass der Anteil des Polyesters 5-100 Gew% der Kunststoffmatrix beträgt. Diese Kunststoffmatrizen haben den Vorteil, dass sie über einen weiten Temperaturbereich ausbrennen (beispielsweise im Bereich zwischen 350 und 500°C). Dies wirkt sich deutlich positiv auf die Gleichmäßigkeit des Druckbildes aus. Pinholes, zum Beispiel durch ein zu schnelles Ausbrennen, werden durch diese Kunststoffmatrix weitgehend verhindert. Die Kunststofftoner brennen vollständig oder nahezu vollständig aus, ohne störende Rückstände zu hinterlassen. Dies wird besonders effektiv mit Tonern erreicht, bei denen vorgesehen ist, dass der Zusammensetzungsbereich der Kunststoffmatrix für die Komponenten Polyester/Styrolacrylat im Bereich zwischen 50/50 bis 20/80 Gew.% belegen ist. Das kontinuierliche Ausbrandverhalten des Toners über einen weiten Temperaturbereich hinweg kann auf einfache Weise dann unterstützt werden, wenn vorgesehen ist, dass der Styrolacrylat-Anteil in der Kunststoffmatrix mindestens zwei Styrolacrylat-Komponenten aufweist, die einen unterschiedlichen Schmelzbereich aufweisen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

in schematischer Schnittansicht ein Tonerteilchen eines erfindungsgemäßen Toners,

Fig. 2

in Seitenansicht und im Schnitt eine mit einem Toner-bild beschichtete Glasplatte und

Fig. 3

die Glasplatte gemäß Fig. 2 in Vorderansicht.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Tonerteilchen 10, wie es in einem Ein- oder Zweikomponenten-Toner Verwendung findet. Das Tonerteilchen 10 weist eine Materialmatrix 11 auf. Diese besteht in der Regel aus einem Kunststoffmaterial, das beispielsweise die Bestandteile Polyester und Styrolacrylat enthält. In das Matrixmaterial 11 sind eine erste und eine zweite Glasflusskomponente 12 und 13 eingebettet. Dabei weist die erste Glasflusskomponente 12 einen niedrigeren Schmelzpunkt als die zweite Glasflusskomponente 13 auf.

Die Tonerteilchen eines Toners sind entweder alle oder nur teilweise in der in Fig. 1 gezeigten Weise aufgebaut. Denkbar ist auch, dass ein weiterer Teil der Tonerteilchen 10 nur eine der beiden Glasflusskomponenten aufweist.

Der Toner kann auf ein Glassubstrat 20 mittels eines elektrofotografischen Druckprozesses aufgebracht werden. Ein solcher Druckprozess ist beispielsweise in der DE 103 36 352 hinreichend beschrieben. Der Inhalt dieses Dokumentes wird diesbezüglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Schrift gemacht.

Nachdem der Toner auf die Oberfläche des Glassubstrates aufgedruckt ist, wird er unter Wärmeeinwirkung eingebrannt. Dabei ist die Einbrandtemperatur so gewählt, dass sie über dem Schmelzpunkt der ersten Glasflusskomponenten 12, jedoch unter dem der zweiten Glasflusskomponenten 13 liegt. Damit wird erreicht, dass die erste Glasflusskomponente 12 vollständig aufschmilzt und den aufgeschmolzenen Glasfluss 14 bildet, wie er in Fig. 2 entsprechend markiert ist. Die zweite Glasflusskomponente 13 schmilzt nicht (oder gegebenenfalls nicht vollständig) auf und bildet so Streulichtzentren. Der aufgeschmolzene Glasfluss fungiert somit als Haftvermittler zwischen dem Glassubstrat 20 und der zweiten Glasflusskomponente 13. Auf diese Weise entsteht als Tonerbild auf der Vorderseite 21 des Glassubstrats 20 der Aufdruck 23. Das Matrixmaterial 11 brennt beim Einbrennen des Toners rückstandslos aus.

Wie die Fig. 2 weiter erkennen lässt, wird Licht 25, beispielsweise von der Rückseite 22, in das Glassubstrat 20 eingeleitet. Das Licht gelangt in den aufgeschmolzenen Glasfluss 14. Vorzugsweise weist dieser hierzu den gleichen Brechungsindex wie das Glassubstrat 20 auf. Das Licht 25 wird im Bereich der als Streulichtzentren dienenden Partikeln der zweiten Glasflusskomponente 13 gebrochen, so dass das Streulicht 26 entsteht. Auf diese Weise wird mit dem Aufdruck 23 eine Beschichtung gestaltet, die einen transluzenten Glasgegenstand schafft. In dem Toner können neben Ladungssteuerungsstoffen auch Fließhilfsstoffe für ein verbessertes Fließverhalten beim Einbrand enthalten sein. Die Glasflusskomponenten 12, 13 sind in der Regel im Matrixmaterial nicht vollständig eingebettet, sondern nur teilweise von diesen eingehüllt.

Die Glasflusskomponenten 12, 13, können, wie dies Fig. 1 zeigt, in einem Tonerteilchen als getrennte Partikel vorliegen. Denkbar ist es jedoch auch, dass Partikel Verwendung finden, die beide Glasflusskomponenten enthalten.

Der Anteil der Glasflusskomponenten im Toner beträgt > 50 Gew.% bis 80 Gew.%, typischer Weise 60 bis 75 Gew.% und vorzugsweise < 70Gew.%.

Die Partikelgröße der Tonerteilchen ist für einen idealen Tonerübertrag auf das Glassubstrat so gewählt, dass der D 50 vol-Wert zwischen 5 und 15 µm ist.

Die Größe der Glasflusspartikel beträgt bevorzugt D 50 vol = 9 bis 10µm und/oder der D 90 vol-Wert liegt im Bereich < 15µm, vorzugsweise < 10µm.

Zur Bedruckung eignen sich Gläser, wie Kalk-Natron-Gläser, Borosilikat-Gläser, transparente, eingefärbte oder nicht gefärbte Glaskeramiken (beispielsweise Li-Al-Si-Glaskeramiken), die eine Hochquarzmischkristall-Phase aufweisen.

Der Einbrand des Toners kann bei Kalk-Natron-Gläsern auch während des Vorspannprozesses (600-720°C), vorzugsweise im Bereich zwischen 600 bis 650°C erfolgen, oder im Fall der Glaskeramik während des Keramisierungsprozesses (bis 900°C). Selbstverständlich ist auch ein nachträglicher Einbrand (Sekundärbrand) möglich. Der Toner wird im elektrofotografischen Druckverfahren übertragen. Dabei ist eine individuelle Bildstrukturierung möglich. Bei flächigen Bedruckungen kann auch eine elektrostatische Bedruckung vorgenommen werden.

Eine ausreichend transluzente Wirkung lässt sich mit Schichtdicken, im Bereich zwischen 1 bis 15 µm, typischer Weise 3 bis 5 µm, erreichen.

Mögliche Anwendungsbeispiele ergeben sich mit bedruckten Glastüren, Architekturgläsern, Duschtüren, Duschkabinen, Glasschilder, Behälterglas, Glaskeramik, beispielsweise Ofensichttüren, Kochfelder etc.