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Verfahren zum Verzieren von Kunstharzpresskörpern
Die Verzierung von Kunststoffgegenständen mit Schrift oder Bild oder beidem bietet verschiedene Schwierigkeiten sowohl drucktechnischer als auch presstechnischer Art. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen kann eine gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen verbund- und kratzfeste Ver-
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ganges, also dann, wenn der Gegenstand vorgepresst ist, d. h. der chemische Prozess der Kondensierung des Kunststoffmaterials noch nicht vollendet ist. So hat sich beim Pressen von Kunststoff-Gegenständen gezeigt, dass es möglich ist, im Verlaufe des ersten Drittels des Pressvorganges bzw. des Kondensierens die Presse kurz zu öffnen und eine bedruckte Vorlage auf den Rohpressling bzw. auf dessen zu verzierende Oberfläche aufzulegen und während des weiteren Pressvorganges auf den Gegenstand aufzupressen.
Der Pressling kann dabei aus mit gleichartigem Kunstharz getränktem faserigen Material bestehen. Es ist u. a. auch schon vorgeschlagen worden, ein bedrucktes, vorzugsweise dünnes Papier mit einer Lösung von Kunstharz zu imprägnieren, es dann mit der bedruckten Seite auf den Pressling zu legen und zu verpressen. Dabei wurde erreicht, dass die aufgedruckte Verzierung am fertigen Kunststoff-Gegenstand durch das Papier sichtbar wurde, d. h. durchscheint.
Mehrjährige Versuche haben jedoch gezeigt, dass die bekannten Verfahrensvorschläge nicht zum gewünschten Ziel führen.
Papier schlechthin muss eine gewisse Dicke haben und ist in der Regel holzhaltig, also der Gefahr des Gelbwerdens ausgesetzt ; solches Papier ist deshalb für den eingangs erwähnten Zweck ungeeignet, weil es niemals eine ausreichende Transparenz ergibt. Schrift oder Bild werden vielleicht undeutlich und in den Farben mattgrau durchschimmern, aber klar und mit allen Farbwerten und-Schattierungen wird die Verzierung nie zu sehen sein. Auch das Imprägnieren ist kein einfacher Vorgang, weil in der Verzierungsauflage Lufteinschlüsse zurückbleiben, die graue Flecken zurücklassen. Ferner ist festgestellt worden, dass man nicht einfach bekannte Druckfarben verwenden kann ; sie verändern sich beim Imprägnieren und Verpressen, laufen aus und verschmieren dadurch die Verzierung.
Neben weiteren Verfahrensmassnahmen hat sich als besonders wichtig das Verhältnis der Kondensationszustände zwischen Auflage und Rohpressling herausgestellt, d. h. der Stand der räumlichen Verknüpfung der chemischen Bindungen in beiden Materialien. Es ist dies der Grad der Vernetzung, die die Härtbarkeit der härtbaren Kunstharze ergibt.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Verzieren von Kunstharzpresskörpern, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale : langfaserige, reine. sich gut verfilzende, mittels eines Bindemittels gebundene, in Papierform gebrachte und als Farbträger dienende Zellulose wird mit hitzebeständigen Farben verziert, worauf deo Farbträger im Hochfrequenzfeld auf mindestens 100 C erhitzt und sodann durch Eintauchen in eine Harzlösung, welche artgleich mit dem Kunstharz des mit ihm zu verbindenden Pressling ist, imprägniert und im Farbträger noch enthaltende Luft mittels Vakuum entfernt, worauf durch Erwärmen bei gleichzeitiger Trocknung der Harzgehalt des imprägnierten Farbträgers auf einen Kondensationsrückstand gebracht wird, in welchem der Harzfluss praktisch beendet ist,
worauf dem nun hart und spröde gewordenen Farbträger zur Erreichung der erforderlichen Elastizität erneut Feuchtigkeit zugeführt wird, worauf der auf diese Weise pressfertig gemachte Farbträger mit seiner bedruckten Seite auf den bis zum gleichen Kondensationszustand vorgeheizten Pressling aufgelegt und in beiden das Kunstharz unter Druck fertig kondensiert wird.
Erfindungsgemäss wird langfaserige, reine und sich gut verfilzende Zellulose verwendet,
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welche eine wichtige Voraussetzung für einen brauchbaren Farbträger erfüllt : die durch Imprägnierung und Verpressung sich einstellende höchste Transparenz. Sie ist in zwei Beziehungen von Bedeutung. In vielen Fällen werden Presslinge nur zu einem Teil ihrer Oberfläche mit Verzierungen versehen, während der restliche Teil die Farbe des Presslings beibehalten soll. Aus diesem Grunde muss die Transparenz des Farbträgers nach dem Verpressen so gross werden, dass die durchscheinende Farbe des Presslings nur wenig verändert wird. Dieses Ziel wird mit dem erfindungsgemässen Farbträger vollkommen erreicht.
Der neue Farbträger kann auch mit der verzierten bzw. bedruckten Seite dem Kunststoff-Pressling zugekehrt verpresst werden, wobei aber im Gegensatz zum vorgeschlagenen handelsüblichen Papier das Erfindungsziel einwandfrei erreicht wird ; die Transparenz des Farbträgers wird aber dabei so gross, dass die Leuchtkraft der Farben durch die sie einschliessende und bedeckende Kunststoffmasse nicht beeinträchtigt wird. Damit wird die Verzierung des Gegenstandes gegen chemische und mechanische Einflüsse absolut geschützt. Das Einlegen des Farbträgers mit der bedruckten bzw. verzierten Seite gegen den Rohpressling bedingt bekanntlich, dass die Verzierung seitenverkehrt auf dem Farbträger angebracht werden muss.
Als Bindemittel der Zellulose-Fasern werden vorteilhaft, was an sich bekannt ist, nur Melaminharz oder nur abgebaute Stärke verwendet, wobei im ersten Falle das Melamin in trockener Substanz auf die verfilzte Zellulose gebracht oder der unverarbeiteten Zellulose in wässeriger Lösung beigemischt werden kann.
Das als Binder zu verwendende Melamin soll bei einer Temperatur getrocknet bzw. vorkondensiert werden, welche der späteren Imprägnierung des Farbträgers kein erhebliches Hindernis durch zu stark ausgehärtete Melaminharzteile bereitet. Die Art, wie die Zellulose-Fasern gebunden werden, ist deshalb besonders wichtig, weil ungebundene, jedoch verfilzte Zellulose, wie sie beispielsweise in der Form von Löschpapier in den Handel kommt, als Farbträger dem Bedrucken und Imprägnieren Schwierigkeiten bereitet, welche das Verfahren unwirtschaftlich machen.
Wird solches Löschpapier beispielsweise im Druckverfahren verziert, dann verschmutzt der ungebundene und während der Bearbeitung frei werdende Zellulosestaub die Druckplatten, Walzen oder Gummizylinder, während bei der Behandlung solcher Farbträger mit der Imprägnierlösung, also im nassen Zustand, die mechanische Festigkeit absolut ungenügend ist, so dass der Farbträger bei der geringsten Beanspruchung fasert oder zerreisst, was naturgemäss eine wirtschaftliche Verarbeitung un- möglich macht. Demgegenüber weist der erfindungsgemässe Farbträger eine ausreichende Nassreissfähigkeit auf.
Auch die einwandfreie Imprägnierung und Verformbarkeit des Farbträgers hängt davon ab, dass die Zellulosefasern in einer der bereits beschriebenen Arten gebunden werden.
Je mehr ausgehärtete Harzteite des Bindemittels (Binder) in dem fabrikationsmässig hergestellten Farbträger enthalten sind, um so schwieriger gestaltet sich die Imprägnierung, und die Möglichkeit, dem Farbträger den prozentual notwendigen Anteil an Imprägnierlösung zuzuführen, kann dadurch in Frage gestellt werden. Bei der Herstellung des Farbträgers ist ferner zu beachten, dass der als Bindemittel der Zellulosefasern dienende Gehalt an Melaminharz sich zwischen einem die Bedruckbarkeit ermöglichenden Minimum von 1 % und einem die Imprägnierung und Verformbarkeit nicht erschwerenden Maximum von 4 /o hält.
Der Farbträger wird mit einer wässerigen Lösung eines Kunstharzes imprägniert, beispielsweise mit Phenol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd oder Melamin-Formaldehyd, wobei die in wässeriger Lösung zu verarbeitenden Kunstharze artgleich mit dem für die Herstellung des Presslinge zu verwendenden Kunstharz sein müssen.
Um eine rasche, gleichmässige und von Luftblasen freie Harzaufnahme des Farbträgers zu erzielen, wird die Imprägnierung zweckmässig in einem Kessel vorgenommen, in welchem abwechselnd Vakuum und Druck erzeugt werden können. In der Zeichnung
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seiner Organe rein schematisch dargestellt, wobei die Apparate zur Erzeugung von Druck uncl Vakuum, sowie die Einrichtungen zur Aufnahme der Imprägnierlösung nicht gezeichnet sind. 1 ist ein Kessel mit dem mittels Deckel 2 und Verschraubung 3 verschliessbaren Kesselraum 4. in welchen die notwendigen, durch Ventile gesteuerten Leitungen führen, u. zw. :
5. 6 für Vakuum,- , 7, 8 für Druck, - 9, 10 fÜr die Zuleitung der
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? J', Di. aufeinandergeschichteten Farbträger 14 werden in einer Schale 15 in den Kesselrauni gebracht und letzterer mittels Deckel 2 und Verschraubung 3 geschlossen. Dann werden die Ventile 8, 10 und 12 für die Leitungen 7,9 und 11 geschlossen. Durch öffnen des Ventils-6 wird über die Leitung 5 im Kessel- raum- ein möglichst hohes Vakuum erzeugt, beispielsweise von 30 mm Hg. Nach Schliessung des Ventils 6 wird durch öffnen des Ventils 10 über die Leitung 9 das erforderliche Quantum Imprägnierlösung auf die geschichteten Farbträger 14 gegeben, jedoch so, dass das Vakuum unverändert bestehen
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bleibt.
Die Dauer der Einwirkung hängt u. a. von der Saugfähigkeit des Farbträgermaterials ab ; sie kann beispielsweise etwa 10 Minuten betragen. Alsdann wird das Ventil 10 geschlossen und durch Öffnung des Ventils 8 über die Leitung 7'ein Druck von etwa'3 Atü erzeugt und das Ventil 8 wieder geschlossen.
Na'. 1 Ablauf der notwendigen Dauer ; der Druckeinwirkung wird über das Ventil 12 und die Leitung 11 der Druck abgelassen und der Deckel 2 abgehoben, worauf die imprägnierten Farbträger 14 dem Kesselraum 4 entnommen werden können. Die Druckkontrolle erfolgt mittels eines Manometers 13.
Nach dem Kondensieren, jedoch vor dem Verarbeiten des Farbträgers wird dem letzteren wieder Feuchtigkeit zugeführt, zweckmässig in der Form von Wasserdampf. Dadurch wird dem Farbträger die Sprödigkeit genommen, so dass eine Verformung desselben. bei sphärisch geringer Wölbung des Rohpresslings unnötig und trotzdem eine Faltenbildung oder ein Brechen des sonst harten und spröden Farbträgers vermieden wird.
Ferner wird bei der Verformung unabhängig vom Pressling die Tiefziehfähigkeit des Farbträgers durch erhöhte Plastizität verbessert.
Schliesslich hat man auch die Möglichkeit, dem bereits mit einer wässerigen Harzlösung, jedoch ohne Katalysator, imprägnierten und bis zu einem bestimmten Grad kondensierten Farbträger im Wasserdampf einen Katalysator zuzuführen, beispielsweise Ameisensäure, ohne Gefahr zu laufen, das Vorkondensat bei den relativ hohen Trocknungstemperaturen zu weit vorzuhärten und damit eine Vorformung und Verpressung überhaupt auszuschliessen, Durch die Sättigung des Farbträgers mit Feuchtigkeit wird der Kondensationsprozess durch die sich dabei entwickelnde und freiwerdende Wärme beschleunigt.
Dadurch, dass dem imprägnierten und vorkondensierten Farbträger Katalysatoren zugeführt werden, wird beim Pressen die Standzeit des Presslings nach dem Einlegen des Farbträgers wesentlich verkürzt und es kann die Beschaffenheit der Oberfläche. nach dem prozentualen Anteil des Katalysators zum Harzgehalt des Farbträgers, welche.- ihm zwecks Imprägnierung in Form einer wässerigen Harzlösung zugeführt wurde, verändert und bis zum Hochglanz gesteigert werden, so dass, wenn Hochglanz gewünscht wird, ein nachträgliches Polieren des fertig gepressten und verzierten Formlings nicht mehr erforderlich ist.
Für Proben und Einzelanfertigungen lässt sich der Farbträger auch mit wasserlöslichen Farben bemalen oder mit Bleistift, Kohlenstift und Pastellstift verzieren.
Nach der Imprägnierung, jedoch vor der völligen Trocknung kann der Farbträger zwecks Schaffung einer Materialreserve für das Tiefziehen gekreppt, also gekräuselt oder gewellt werden. Bei der sphärischen Verformung glätten sich diejenigen Stellen, wo Materialknappheit besteht, während sich der Farb- träger dort, wo genügend Material vorhanden ist, verdichtet.
Der verzierte Farbträger wird vor der Imprägnierung zwecks Stabilisierung der Farben zwischen mindestens zwei Elektroden eines Hochfrequenzgenerators gebracht und während kurzer Zeit einer Wärmewirkung ausgesetzt.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich mit ganz besonderem Vorteil zur Verzierung von solchen Kunstharzpresskörpern verwenden, bei welchen der Rohpressling aus einzelnen Schichten kunststoffgetränkter Materialien (Packpapier od. dgl.) besteht. Hiebei wird der Farbträger mit der verzierten Seite auf die oberste Schicht des Rohpresslings gelegt und in der beschriebenen Weise verpresst. Die aus der Verfahrensweise sich ergebende hohe Transparenz des Farbträgers lässt die Farben der. Verzierung voll zur Geltung kommen und es erübrigt sich die bei dem bisherigen Verfahren notwendige Aufbringung eines schützenden Deckblattes.
Schliesslich ist noch klarzustellen, dass in der vorstehenden Beschreibung wie auch in den Patentansprüchen unter "Verzieren" die Anbringung von Bild, Ornament, Zeichnung oder Schrift in einer oder mehreren Farben oder wahlweise Kombinationen dieser Elemente auf dem Farbträger verstanden wird.
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