DE102015006054B4

DE102015006054B4 - System und Verfahren zum Übertragen von ein- und mehrfarbigen Abbildungen auf Substrate

Info

Publication number: DE102015006054B4
Application number: DE102015006054.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Hiller Aylin Lisa De; Hiller Lara De; Oez Hasibe Ebru De
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2035-05-16
Also published as: WO2016184558A1; DE102015006054A1

Abstract

System zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate umfassend eine Kombination von zwei Komponenten A und B, wobeidie Komponente A einen Träger und eine einseitig darauf angeordnete mindestens teilflächige Tonerschicht umfaßt und mindestens die dem Toner zugewandte Oberfläche des Trägers eine Metallbeschichtung aufweist, auf welche die Tonerschicht aufgebracht ist,die Komponente B einen Träger, umfaßt,wobei mindestens eine Oberfläche des Trägers mit einer Polymerbeschichtung (Extrusionsschicht) aus Polyolefinen, Polyolefincopolymeren oder Polyurethanen mit einer Schichtdicke von ca. 30 - 60 g/m2 ausgerüstet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate (Transferdrucken), wie textile Unterlagen, insbesondere T-Shirts, Tassen, Magnetfolien, Spiegel oder andere glatte Oberflächen aus Metall, Leder, Keramik, Holz, Plexiglas, Karton oder Kunststoff. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate.
Die DE 3501817 A1 und die JP S62-238 784 A betreffen Verfahren zur Übertragung von Abbildungen, wobei auf eine Transferfolie mit einer Metallschicht eine Schmelzklebstoffschicht musterförmig aufgebracht wird.
Die JP 2006-150930 betrifft ein übliches Folientransferverfahren unter Verwendung einer Heißprägefolie.
Die JP H03-221 486 A betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Abbildungen, wobei die Abbildung mit einem Kopiergerät auf einen hitzebeständigen Film kopiert wird, eine Transferfolie wird auf das kopierte Bild gelegt wird, Hitze und Druck eingebracht werden, um den Toner, der die Abbildung bildet, zu übertragen. Die eine Metallschicht umfassende Transferfolie wird auf ein Substrat aufgebracht und durch erneute Einbringen von Wärme und Druck die Abbildung übertragen.
Die US 4 724 026 A betrifft ein Verfahren, worin ein bedrucktes Substrat unter Einwirkung von Wärme und Druck mit einer Metallbeschichtung versehen wird.
Die WO 2006/019421 A2 betrifft das Übertragen von Abbildungen auf Substrate, mittels eines Zwei-Blatt-Systems.
Beim Transferdrucken, d.h. dem Übertragen von Abbildungen auf Substrate, wie textile Unterlagen, mit Hilfe sog. Transferpapiere, auf welche die zu übertragende Abbildung vorab aufgebracht wird, unter erhöhten Druck- und Temperaturbedingungen, kommt es häufig beim Einsatz farbiger Substrate, insbesondere bei gefärbten Polyester-Substraten, dazu, dass die Farbe des Substrats, häufig Sublimationsfarben, in die Schichten der aufzutragenden Abbildung eindringt und dort zu Farb- und/oder Konturabweichungen führt (Resublimation).
Ein weiteres Problem beim Übertragen von Abbildungen auf Substrate ist die Waschbeständigkeit der Abbildung.
Es wurde überraschend gefunden, dass bei Einsatz einer Metallschicht auf welche die zu übertragende Abbildung vorab aufgebracht wird, diese beim Übertragungsvorgang als quasi Sperrschicht gegenüber der Farbe des Substrats wirkt und eine Resublimation verhindert.
Darüber hinaus wurde gefunden, dass bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Metallschicht, die nach Übertragung der Abbildung die oberste dem Substrat abgewandete Schicht der Abbildung darstellt, die Waschbeständigkeit der Abbildung deutlich verbessert ist. Es sind dabei Waschtemperaturen bis 60°C möglich. Es wird vermutet, dass dies auf einer Sperrwirkung der Metallschicht gegenüber durchströmendem Wasser bedingt ist. Diese Erhöhung der Waschbeständigkeit wird auch beobachtet, wenn weitere Schichten auf der Metallschicht angeordnet sind, wie Farb- oder Tonerschichten, und insoweit farbige Abbildungen übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung stellt daher ein System und Verfahren zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate bereit, die die vorgenannten Nachteile überwinden.
Das erfindungsgemäße System umfasst eine Kombination von mindestens zwei Komponenten A und B. Komponente A -nachfolgend auch als A-Folie bezeichnetbesitzt eine Schichtstruktur und umfaßt einen Träger, eine Metallbeschichtung und eine auf der Metallbeschichtung angeordnete mindestens teilflächige Tonerschicht.
Der Träger ist, z.B. eine Folie, Karton oder Papier, insbesondere eine Polyesterfolie mit einer Stärke von z. B. ca. 0,03 - 0,5 mm, vorzugsweise ca. 0,05-0,015 mm, wie eine Folie,die als Grundlage für sog. Transfer- oder Textildruckfolien dem Fachmann geläufig ist.
Mindestens eine Oberfläche des genannten Trägers bzw. der Folie, d.h. mindestens die dem Toner zugewandte Oberfläche, weist eine Metallbeschichtung auf.
Unter Metallbeschichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung soll eine entsprechende Beschichtung verstanden weren, die z.B. durch Bedampfen der Folie mit Metall oder durch Beschichtung mit wässrigen und/oder lösungsmittelhaltigen Systemen auf Basis von Metallpigmenten, insbesondere Aluminium, erhalten wird. Typischerweise beträgt die Schichtdicke ca. 1 - 10 g/m², vorzugsweise 2-5 g/m². Die genannten wässrigen und/oder lösungsmittelhaltigen Systeme enthalten bevorzugt zusätzlich einen Haftvermittler.
Die Metallbeschichtung kann beispielsweise mittels einer dem Fachmann geläufigen Transfer-Metallisierung oder Übertragungsmetallisierung aufgebracht sein. Dabei wird üblicherweise eine dünne (z.B. 0.05 gm²) Metall-Schicht (z.B. Aluminium) mittels Vakuum auf eine beschichtete Folie aufgebracht, welche auf das Trägermaterial laminiert wird. Nach einem kontrollierten Trocknungsprozess wird der Trägerfilm entfernt, die Metallisierung verbleibt auf dem Trägermaterial. Vorteilhaft kann auf die Metallbeschichtung ein Primer oder Lack aufgetragen sein, der optional Corona-behandelt ist, um die Tonerhaftung zu erhöhen.
Der Träger bzw. die Folie kann zwischen der Träger- bzw. Folienoberfläche und der genannten Metallbeschichtung ein oder mehrere zusätzliche Schichten aufweisen, wobei erfindungsgemäß die Metallbeschichtung immer die dem Toner zugewandete äußerste Schicht ist.
Als zusätzliche Schicht kann eine Release-Schicht (Ablöseschicht) auf der der Metallbeschichtung zugewandtenTrägeroberfläche angeordnet sein, die ein Abtrennen bzw. Ablösen des Trägers von der Abbildung nach dem Übertragungsvorgang auf das Substrat erleichtert. Beim Vorhandensein mehrerer zusätzlicher Schichten zwischen Trägeroberfläche und der Metallbeschichtung ist erfindungsgemäß die Release-Schicht immer auf die Trägeroberfläche aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Release-Schicht in den Träger bzw. Folie derart eingearbeitet, das diese als eine einzige Schicht mit Release-Eigenschaften erscheinen.
Release-Schichten sind dem Fachmann geläufig. Eine entsprechende Beschichtung kann z.B. mit Polymeren, wie Polyestern, Polypropylenen oder Fluorcarbonen, Silikonen oder hochschmelzende Wachse, erfolgen.
Bevorzugt sind Beschichtungen mit Silikonen oder Quilon-Produkten (Handelsprodukte der Fa. Zaclon LLC), wobei der Träger im unbeschichteten oder beschichteten Zustand optional einer Oberflächenbehandlung unterzogen ist.
Quilon-Produkte sind Chrom (III)-C₁₄-C₁₈-Fettsäurekomplexe, z.B. CAS 65229-24-5, CAS 15659-56-0, CAS 15242-96-3.
Die Silikonisierung erfolgt mittels z.B. thermischer Vernetzung oder UV-Vernetzung zu einem Polydimethylsiloxan-Gerüst. Entsprechende Verfahren und Produkte, die beispielsweise auch als Trennpapiere bezeichnet werden, sind dem Fachmann geläufig. Vorzugsweise weist eine entsprechende (Silikon)Beschichtung einen Trennwert von über 100 cN/20 mm, bevorzugt etwa 100 - 200 cN/20mm, insbesondere etwa 100 - 150 cN/20mm auf.
Als zusätzliche Schicht kann eine opake Weißschicht auf der dem Toner abgewandten Seite der Metallbeschichtung angeordnet sein. Die Weißschicht enthält 25 - 75 % eines Weißpigments, beispielsweise Titandioxid, Kreide, Bariumsulfat, Zinksulfid, Zinksulfat oder Kaolin, bevorzugt Titandioxid, 75 - 25 % eines Kunststoffbindemittels, das ein Polyolefin, Polyolefincopolymer oder Polyurethan sein kann.
Vorzugsweise enthält die Weißschicht zusätzlich eine anorganische kristalline Substanz, wie insbesondere Kieselsäure aber auch Calciumcarbonat oder Bentonit. Der Anteil der anorganische kristalline Substanz beträgt typischerweise etwa 10 - 30 % bezogen auf die Trockenmenge der Weißschicht.
Die Weißschicht weist vorteilhaft Glasübergangs- bzw. Erweichungstemperaturen im Bereich von ca. 130 - 180°C, bevorzugt ca. 140 - 160°C auf.
Die Schichtdicke der Weißschicht beträgt etwa 2 - 15 g/m2, vorzugsweise 4-12 g/m2, insbesondere 2 - 8 g/m2, besonders 3 - 5 g/m2.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Weißschicht verhindert einen häufig zu beobachtenden „Graueffekt“.
Bevorzugt umfasst die A-Folie den Schichtaufbau: Träger bzw. Folie, Release-Schicht, Weißschicht, Metallbeschichtung.
Als zusätzliche Schicht kann eine Farbschicht vorgesehen sein, die die Farbe der Abbildung nach dem Übertragungsvorgang auf das Substrat bestimmt. Die Zusammensetzung der Farbschicht kann analog der vorgenannten Weißschicht sein, wobei die Farbpigmente nach der gewünschten Farbe, z.B. gelb, rote, orange, etc., gewählt werden. Entsprechende Farbpigmente sind dem Fachmann geläufig. Die Farbschicht ist dementsprechend auf der dem Toner abgewandten Seite der Metallbeschichtung angeordnet oder, sofern vorhanden, zwischen der Weißschicht und dem Träger oder zwischen der Weißschicht und der Release-Schicht.
Als zusätzliche Schicht kann eine Polymerschicht, z.B. auf Polyesterbasis, mit Affinitität für Sublimationsfarben vorgesehen sein. Eine solche Schicht ist besonders vorteilhaft bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Systems als 3-Komponenten-System, in welchem neben den genannten Komponenten A und B eine weitere Komponente A' enthalten ist, wie unten erläutert. Die Polymerschicht ist dementsprechend auf der dem Toner abgewandten Seite der Metallbeschichtung angeordnet oder, sofern vorhanden, zwischen der Weißschicht und dem Träger oder zwischen der Weißschicht und der Release-Schicht.
Die Polymerschicht, bevorzugt transparent, besteht typischerweise aus Kunststoffen, welche eine gewisse Affinität zu den Tonerfarbstoffen aufweisen, d.h. diese in ihre Matrix aufnehmen und andererseits diese beim Waschen nicht wieder abgeben. Kunststoffe mit Erweichungstemperaturen über 80 °C, vorzugsweise über 100 °C, die bei üblichen Wasch- und Benutzungstemperaturen nicht klebrig werden, werden bevorzugt. Optional können Zusätze wie Kieselsäure oder Zelluloseester oder andere bekannte Verarbeitungshilfsmittel zugefügt werden. Als Kunststoff besonders geeignet sind Polyester, Polyurethane, Polyacrylate und andere Verbindungen, beispielsweise Homo- oder Copolymerisate aus Vinylacetat, Vinylalkohol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Methyl- und/oder Ethylacrylsäure oder -methacrylsäure, Maleinsäureverbindungen, Styrol u.a.
Weiterhin geeignet sind Zelluloseester und Zelluloseether wie Ethylzellulose, Benzylzellulose, Zellulosepropionate oder -acetate oder -butyrate oder auch Polyester der Terephthalsäure oder Polyamide, wie Nylon oder Perlon.
Die Schichtdicke der Polymerschicht beträgt etwa 2 - 15 g/m2, vorzugsweise 4 - 12 g/m2, insbesondere 2 - 8 g/m2, besonders 3 - 5 g/m2.
Auf der Metallbeschichtung ist eine Tonerschicht angeordnet. Dabei ist der Toner in Form der gewünschten Abbildung aufgebracht. Die Tonerschicht ist dabei mindestens teilflächig auf der Oberfläche angeordnet, d.h. daß mindestens Teile der Oberfläche mit Toner bedeckt sind in Abhängigkeit von der geometrischen Form der Abbildung. Üblicherweise verbleiben Teile der Oberfläche frei von Toner. Das Aufbringen erfolgt dabei vorteilhaft mittels digitalem Druck, Laserdruck, insbesondere mittels (Farb)Kopierern oder (Farb)Laserdruckern wobei handelsübliche Toner zum Einsatz kommen. Derartige Toner bestehen aus den entsprechenden Farbpigmenten in einer Kunststoffmatrix, üblicherweise aus Polyester mit einem Schmelzbereich von z.B. ca. 80 - 120°C und ggf. Hilfsstoffen. Als Toner im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen auch wasserlösliche oder lösemittelhaltige Tinten oder Sublimationstinten, Polymerfarben, sogenannte Flexo-Farben, Siebdruckfarben, Offset-Farben oder dergleichen in Betracht.
Die Schichtdicke der Tonerschicht liegt bei den üblichen technisch bedingten Werten und beträgt typischerweise 5 - 50, vorzugsweise 5 - 20 g/m2 (in Flächengewicht) .
Da erfindungsgemäß der Toner auf die Metallbeschichtung aufgebracht wird, dient der Toner faktisch nur zur Konturübertragung der Abbildung.
Daher kann sogar mit schwarzem Toner gearbeitet werden, da die Farbe der Abbildung auf dem Substrat durch die Metallbeschichtung oder die vorgenannten zusätzlichen Schichten, wie der Weißschicht oder der Farbschicht, zwischen Metallbeschichtung und Träger bestimmt wird.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Komponente A gewährleistet, dass unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Übertragung der Abbildung auf das Substrat, d.h. bei Temperaturen von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, auch 180 - 220°C oder etwa 150 - 170°C und einem Druck von ca. 2 - 5 bar, keine Hintergrundübertragung auf das Substrat erfolgt. Hintergrundübertragung bedeutet in diesem Fall, daß in den Bereichen der Oberfläche, die frei von Toner sind, Teile der ggfs. vorhandenen Beschichtung des Trägers auf das Substrat übertragen werden. Die genannten tonerfreien Bereiche der Komponente A sind erfindungemäß die Metallbeschichtung, die unter den angegebenen Bedingungen praktisch inert gegenüber dem Substrat ist.
Das erfindungsgemäße Aufbringen des Toners auf die Metallbeschichtung ermöglicht zudem den Einsatz handelsüblicher (Laser)Drucker/Kopierer, da insoweit keine Verunreinigung der (Laser)Drucker/Kopierer durch sich ablösende Teile der Beschichtung verursacht wird.
Die Komponente B -nachfolgend auch als B-Papier bezeichnet- besitzt ebenfalls eine Schichtstruktur und umfaßt einen Träger, eine einseitig darauf angeordnete Polymerschicht (im Folgenden auch als Extrusionsschicht bezeichnet), die im Prozeß der Übertragung der Abbildung auf das Substrat als Haftschicht auf dem Substrat dient.
Der Träger ist, z.B. eine Folie, Karton oder Papier, insbesondere ein Papier mit einem Flächengewicht von z. B. ca. 80-150, vorzugsweise ca. 90-100 g/m2, wie ein maschinenglattes, für (Farb)Kopierer oder (Farb)Laserdrucker geeignetes Papier.
Mindestens eine Oberfläche des genannten Trägers bzw. Papiers ist mit einer Polymerbeschichtung aus Polyolefinen, Polyolefincopolymeren oder Polyurethanen mit einer Schichtdicke von ca. 30 - 60, vorzugsweise 25-50 g/m2 ausgerüstet.
Als Polyolefine werden beispielsweise LDPE optional mit Maleinsäureanhydrid, EVA mit 7-28 %, vorzugsweise 7-15 % VA-Anteil, Ethylenacrylsäurecopolymere oder Ethylen-methylacrylat- copolymere mit 5-12 % Acrylsäure, Ethylenbutylacrylat-copolymere mit 5-20 % Acrylat verwendet, die vorzugsweise einen Schmelzindex nach ASTM-D-1238 (MFI) von 3,5-22, vorzugsweise 7-15 g/10 min bei 2,16 kg/190°C aufweisen.
Bevorzugt ist die Extrusionsschicht wachshaltig. Als Wachse kommen z.B. Paraffine bzw. Paraffinwachse oder auch Mischungen von Paraffinwachsen mit LDPE, in Betracht. Die Wachse weisen typischerweise Schmelzpunkte im Bereich von 60 - 100 °C auf. Insbesondere kann zwischen Trägeroberfläche und der Extrusionsschicht zusätzlich eine Wachsschicht angeordnet sein, die typischerweise eine Schichtdicke von z.B. 10 - 20 g/m2 aufweist.
Vorteilhaft kann die Komponente B weitere Schichten aufweisen. Bevorzugt sind auf der Extrusionsschicht zusätzlich eine oder mehrere weitere Polymerschichten (als äußere Schichten) angeordnet, insbesondere Polymer-Kieselsäure-Mischungen. Diese äußeren Schichten kontaktieren beim Verbinden von Komponente B und Komponente A die Tonerschicht der Komponente A. Als Polymere kommen beispielsweise Polyurethane, EVA und EEA in Betracht. Typischerweise beträgt der Kieselsäuregehalt ca. 20 - 50 Gew.-% bezogen auf die Gesamttrockenmasse. Die weiteren Schichten können unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Verbindens der Komponenten A und B auch mit der Extrusionsschicht zusammen eine einzige Schicht bilden. Der Begriff „Extrusionsschicht“ soll daher auch die Ausführungsformen mit optionalen auf der Extrusionsschicht angeordneten weiteren Schichten sowie die Ausbildung einer einzigen Schicht aus Extrusionsschicht und der/den weiteren Schicht(en) unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Verbindens der Komponenten A und B einschließen.
Die Extrusionsschicht dient im Prozeß der Übertragung der Abbildung auf das Substrat als Haftschicht auf dem Substrat. Dementsprechend weist die Extrusionsschicht vorteilhaft eine Glasübergangs- bzw. Erweichungstemperatur auf, die bei Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme oberhalb des Erweichungsbereichs zu einem ein Kohäsionsbruch in der Extrusionsschicht führt, so dass Teile der Extrusionsschicht am Träger haften bleiben und so eine dünne flexible Kunststoffschicht auf das Substrat übertragen wird.
Das vorgenannte Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme erfolgt nach der Verbindung von Komponente A (A-Folie) und Komponente B (B-Papier), die durch Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 130 - 150°C bis maximal etwa 180 - 220°C, beispielsweise von etwa 130 - 200°C, besonders von etwa 140°C bis maximal etwa 180°C, insbesondere von etwa 140 - 160°C, , typischerweise für minimal etwa 30 - 45 sec. bis maximal etwa 120 sec., insbesondere ca. 60 - 90 sec., vorzugsweise 90 sec. erfolgt. Das Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme erfolgt typischerweise im Bereich von ca. 0 - 15 sec. nach dem Pressvorgang.
Die Extrusionsschicht weist daher vorteilhaft Glasübergangs- bzw. Erweichungstemperaturen im Bereich von ca. 60 - 80°C auf.
Es hat sich gezeigt, dass die Metallbeschichtung dazu führt, dass hohe Gesamtschichtdicken der Komponente A nach Verbinden (unter Temperatur und Druck) mit der Komponente B sauber getrennt werden können. Die Gesamtdicke der Schichten der Komponente A, ohne die Tonerschicht, beträgt bevorzugt ca. 5 - 20 g/m2, besonders bevorzugt ca. 10 - 20 g/m2. Es wird angenommen, dass dieser Effekt durch die Härte und Größe der Metallpigmente erzielt wird.
Zum Zweck der Übertragung einer Abbildung auf ein Substrat werden die Komponente A (A-Folie) und die Komponente B (B-Papier) des erfindungsgemäßen Systems unter Druck und Temperatur zunächst miteinander verbunden. Dies erfolgt zweckmäßig durch Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 130 - 150°C bis maximal etwa 180 - 220°C, beispielsweise von etwa 130 - 200°C, besonders von etwa 140°C bis maximal etwa 180 °C, insbesondere von etwa 140 - 160°C, , typischerweise für minimal etwa 30 - 45 sec. bis maximal etwa 120 sec., insbesondere ca. 60 - 90 sec., vor-zugsweise 90 sec.
Es wurde überraschend gefunden, dass die Metallbeschichtung der Komponente A gewährleistet, dass bei dem Verbinden der Komponenten A und B lediglich eine Verbindung zwischen der Tonerschicht der Komponente A und der obersten Schicht der Komponente B erfolgt, nicht jedoch zwischen den tonerfreien Bereichen der Komponente A und der obersten Schicht der Komponente B. Somit werden beim darauffolgenden Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme die Teile der Beschichtung der Komponente B, welche die tonerfreien Bereiche der Komponente A überdecken, zusammen mit dem Träger der Komponente B abgetrennt bzw. abgezogen. Ein analoger Effekt wird auch beim Abtrennen bzw. Ablösen des Trägers der Komponente A nach der Übertragung der Abbildung auf das Substrat beobachtet. Insofern wird ein quasi selbstentgitterndes System erhalten. Es wird angenommen, dass dieser Effekt durch die Eigenschaften bezüglich der Wärmekapazität der metallischen Schicht bzw. der Metallpigmente in der Beschichtung bedingt ist.
Das Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme, typischerweise im Bereich von ca. 0 - 15 sec. nach dem Pressvorgang, erfolgt unter Kohäsionsbruch der Extrusionsschicht bzw. der weiteren Schichten, oder ggf. in einem Vermischungsbereich von Extrusionsschicht und weiterer(en) Schicht(en), die unter den Druck- und Temperaturbedingungen auch mit der Extrusionsschicht zusammen eine einzige Schicht bilden können. Dies führt dazu, daß die Teile der Beschichtung der Komponente B, welche die tonerfreien Bereiche der Komponente A überdecken, zusammen mit dem Träger der Komponente B abgetrennt bzw. abgezogen werden.
Im Ergebnis erhält man eine Sandwich-Struktur aus der Schichtstruktur der Komponente A mit über der Tonerschicht angeordnetem Schichtaufbau der Komponente B: Träger A → Metallbeschichtung → Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch). In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Extrusionsschicht, wobei auch die Ausführungsformen mit optionalen auf der Extrusionsschicht angeordneten weiteren Schichten sowie die Ausbildung einer einzigen Schicht aus Extrusionsschicht und der/den weiteren Schicht(en) unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Verbindens der Komponenten A und B eingeschlossen sind, der optional vorhandenen Wachsschicht (die zwischen Extrusionsschicht und Träger B angeordnet sein kann) kann der Kohäsionsbruch auch gegebenenfalls in der optionalen Wachsschicht oder in einem Vermischungsbereich Tonerschicht und Extrusionsschicht oder Extrusionsschicht und optionaler Wachsschicht erfolgen. Dementsprechend kann der Aufbau der erhaltenen Sandwich-Struktur variieren. Wenn die Komponente A ein oder mehrere zusätzliche Schichten umfasst, variiert die erhaltene Sandwich-Struktur entsprechend, z.B. Träger A → Release-Schicht → Metallbeschichtung → Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch); Träger A → Release-Schicht → Weißschicht → Metallbeschichtung -> Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch); Träger A → Farbschicht → Metallbeschichtung → Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch); Träger A -> Release-Schicht → Farbschicht → Weißschicht → Metallbeschichtung → Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch). oder Träger A → Release-Schicht → Polymerschicht → Weißschicht → Metallbeschichtung → Tonerschicht → Extrusionsschicht optional wachshaltig (nach Kohäsionsbruch).
In diesem Zustand ist das erfindungsgemäße System einsatzbereit für die Übertragung der Abbildung auf ein Substrat, indem die Sandwich-Struktur mit der verbliebenen Extrusionsschicht auf das Substrat aufgebracht wird und wobei der Vorgang besonders vorteilhaft unter Druck- und Temperaturbedingungen erfolgt, die analog zu den Druck- und Temperaturbedingungen der Verbindung von Komponente A und Komponente B sind. Dies erfolgt daher bevorzugt durch Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, besonders von etwa 150 - 200°C, auch 180 - 220°C oder etwa 140-160°C, typischerweise für minimal etwa 15 - 20 sec. bis maximal etwa 60 - 120 sec., insbesondere ca. 15 - 45 sec, vorzugsweise 15 - 30 sec.
Der Träger der Komponente A wird danach im kalten Zustand abgetrennt bzw. abgezogen. „Kalter Zustand“ bedeutet vorliegend unter den Glasübergangs- oder Erweichungstemperaturen der Schichten, vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur.
Das erfindungsgemäße System aus einer Kombination der Komponenten A und B ist für die Übertragung von Abbildungen mit metallischer Oberfläche (oberste, dem Substrat abgewandte Schicht ist die Metallbeschichtung) oder einfarbiger Abbildungen (oberste, dem Substrat abgewandte Schicht ist die Weißschicht oder die Farbschicht) geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße System neben den genannten Komponenten A und B eine weitere Komponente A' auf. Diese Komponente A' ist ein bedruckbares Transferpapier zur Übertragung von Abbildung auf Substrate, wie sie dem Fachmann geläufig sind. Bevorzugt stellt die Komponente A' ein Transferpapier dar, umfassend einen Träger und eine einseitig darauf angeordnete mindestens teilflächige Tonerschicht, wie in der WO 2013/159922 A1 als Komponente A beschrieben.
Der Träger ist, z.B. eine Folie, Karton oder Papier, insbesondere ein Papier mit einem Flächengewicht von z. B. ca. 80-150, vorzugsweise ca. 90-100 g/m2, wie ein maschinenglattes, für (Farb)Kopierer oder (Farb)Laserdrucker geeignetes Papier oder eine für (Farb)Kopierer oder (Farb)Laserdrucker geeignete Folie.
Mindestens eine Oberfläche des genannten Trägers bzw. Papiers, d.h. mindestens die dem Toner zugewandte Oberfläche, weist eine Ausrüstung mit Antihafteigenschaften auf.
Unter Antihafteigenschaften im Sinne der vorliegenden Erfindung soll eine gute Tonerhaftung auf der Oberfläche im heißen Zustand bei gleichzeitig guten Trenn- bzw. Ablöseeigenschaften, insbesondere vom Toner im kalten Zustand beim Transfervorgang verstanden werden. Dies ist dadurch bedingt, daß der Träger der Komponente A' nach der Übertragung der Abbildung auf das Substrat im kalten Zustand, d.h. vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur, entfernt wird.
Die Antihafteigenschaften werden insbesondere durch Erzeugen einer hydrophoben und/oder oleophoben Oberfläche mittels Tränkung, Beschichtung, z.B. mit Polymeren, wie Polyestern, Polypropylenen oder Fluorcarbonen, Silikonen oder hochschmelzende Wachse, und/oder Änderung der Oberflächenstruktur, z.B. durch Änderung, insbesondere Reduzierung der Kontaktfläche über bestimmte Rauhigkeitsprofile, erhalten.
Bevorzugt sind Beschichtungen mit Silikonen oder Quilon-Produkten (Handelsprodukte der Fa. Zaclon LLC), wobei der Träger im unbeschichteten oder beschichteten Zustand optional einer Oberflächenbehandlung unterzogen ist.
Quilon-Produkte sind Chrom (III)-C₁₄-C₁₈-Fettsäurekomplexe, z.B. CAS 65229-24-5, CAS 15659-56-0, CAS 15242-96-3.
Die Silikonisierung erfolgt mittels z.B. thermischer Vernetzung oder UV-Vernetzung zu einem Polydimethylsiloxan-Gerüst. Entsprechende Verfahren und Produkte, die beispielsweise auch als Trennpapiere bezeichnet werden, sind dem Fachmann geläufig. Vorzugsweise weist eine entsprechende (Silikon)Beschichtung einen Trennwert von über 100 cN/20 mm, bevorzugt etwa 100 - 200 cN/20mm, insbesondere etwa 100 - 150 cN/20mm auf.
Verfahren zur Änderung der Oberflächenstruktur, z.B. durch Behandlung der Oberfläche mittels Profilwalzen o.ä., sind dem Fachmann ebenfalls geläufig.
Zur Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche und der Haftkraft des Toner kann die Oberfläche des Trägers optional einer weiteren Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Oberflächenspannung unterzogen werden, insbesondere erfolgt erfindungsgemäß eine Plasma- oder Corona-Behandlung.
Auf der entsprechend ausgerüsteten Oberfläche ist eine Tonerschicht angeordnet. Dabei ist der Toner in Form der gewünschten Abbildung aufgebracht, wie oben unter der Komponente A bereits beschrieben.
Die gewünschte Abbildung in Bezug auf die Komponente A' entspricht dabei vorzugsweise der Abbildung, die auf die Komponente A des Systems aufgebracht wurde. Insbesondere ist die gewünschte Abbildung auf die Komponente A' mittels (Farb)Kopierer oder (Farb)Laserdrucker, besonders bevorzugt im Vierfarbdruck (CMYK), aufgebracht. Bei direkter Positionierung (mit der Tonerschicht dem Substrat zugewandt) über der bereits auf das Substrat übertragenen Abbildung der Komponente A ist somit eine Übertragung mehrfarbiger Abbildungen möglich.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ermöglicht daher auf den Einsatz von teuren Druckern bzw. Kopieren mit Weißtoner (sog. CMYW-Drucker) bei der Übertragung (mehr)farbiger Abbildungen zu verzichten und stattdessen preiswerte CMYK-Drucker bzw. -Kopierer einzusetzen, wie sie auch für Heimanwendungen mittlerweile üblich sind.
Besondere Farbrillianz wird erreicht, wenn in diesem Falle die Komponente A als zusätzliche Schicht eine Weißschicht und optional zusätzlich eine Polymerschicht mit Affinität zu Sublimationsfarben umfaßt.
Der Träger der Komponente A' ist zweckmäßig so ausgeführt, daß unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Übertragung der Abbildung auf das Substrat, d.h. bei Temperaturen von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, auch 180 - 220°C oder etwa 140 - 160°C und einem Druck von ca. 2 - 5 bar, keine Hintergrundübertragung auf das Substrat erfolgt. Hintergrundübertragung bedeutet in diesem Fall, daß in den Bereichen der Oberfläche, die frei von Toner sind, Teile der ggfs. vorhandenen Beschichtung des Trägers auf das Substrat übertragen werden. Um dies zu verhindern werden hochschmelzende Beschichtungsmaterialien, insbesondere Silikone oder Quilon-Produkte, eingesetzt, die Glasübergangs- bzw. Erweichungstemperaturen im Bereich von vorzugsweise über etwa 250°C aufweisen.
Der Einsatz entsprechend hochschmelzender Beschichtungsmaterialien ermöglicht zudem den Einsatz handelsüblicher (Laser)Drucker/Kopierer zur Aufbringung der Tonerschicht, da insoweit keine Verunreinigung der (Laser)Drucker/Kopierer durch sich ablösende Teile der Beschichtung verursacht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger der Komponente A' eine Folie um eine exakte Positionierung zu erleichtern.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Abbildung auf die Komponente A und die Komponente A' mit demselben Drucker bzw. Kopierer aufgebracht, um Versatz zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate umfaßt

- das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Systems, umfassend die Komponenten A und B;
- die Verbindung der Komponente A und der Komponente B unter Druck und Temperatur durch Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 130 - 150°C bis maximal etwa 180 - 220°C, beispielsweise von etwa 130 - 200°C, besonders von etwa 140°C bis maximal etwa 180°C, insbesondere von etwa 140 - 160°C, typischerweise für minimal etwa 30 - 45 sec. bis maximal etwa 120 sec., insbesondere ca. 60 - 90 sec., vorzugsweise 90 sec.;
- das Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme, zweckmäßig oberhalb des Erweichungsbereichs der Extrusionsschicht der Komponente B, typischerweise im Bereich von ca. 0 - 15 sec. nach dem Pressvorgang, unter Erhalt einer Sandwich-Struktur;
- das Aufbringen der Sandwich-Struktur mit der Extrusionsschicht der Komponente B auf das Substrat, wobei in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Extrusionsschicht und der optionalen Wachsschicht ein Kohäsionsbruch auch gegebenenfalls in der optionalen Wachsschicht oder in einem Vermischungsbereich von Tonerschicht und Extrusionsschicht oder Extrusionsschicht und optionaler Wachsschicht bzw. der weiteren Schichten, oder ggf. in einem Vermischungsbereich von Extrusionsschicht und weiterer(en) Schicht(en), die unter den Druck- und Temperaturbedingungen auch mit der Extrusionsschicht zusammen eine einzige Schicht bilden können, erfolgen. Dementsprechend kann der Aufbau der erhaltenen Sandwich-Struktur und insoweit die auf das Substrat aufzubringende Schicht variieren;
- anschließendes Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, besonders von etwa 150 - 200°C, auch 180 - 220°C oder etwa 140-160°C, typischerweise für minimal etwa 15 - 20 sec. bis maximal etwa 60 - 120 sec., insbesondere ca. 15 - 45 sec., vorzugsweise 15 - 30 sec., wobei die Abbildung auf das Substrat übertragen wird; und
- Abtrennen des Trägers der Komponente A bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangs- oder Erweichungstemperaturen der Schichten, vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erfindungsgemäßes System, umfassend die Komponenten A und B und Komponente A' bereitgestellt.
In diesem Falle umfasst das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte:

- Positionieren der Komponente A' mit der Tonerschicht über der bereits auf das Substrat übertragenen Abbildung der Komponente A;
- anschließendes Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, besonders von etwa 150 - 200°C, auch 180 - 220°C oder etwa 140-160°C, typischerweise für minimal etwa 15 - 20 sec. bis maximal etwa 60 sec., insbesondere ca. 15 - 45 sec., vorzugsweise 15 - 30 sec., wobei die Abbildung auf das Substrat (bzw. auf die bereits auf das Substrat übertragene Abbildung der Komponente A) übertragen wird; und
- Abtrennen des Trägers der Komponente A' bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangs- oder Erweichungstemperaturen der Schichten, vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit üblichen Vorrichtungen, sog. Transferpressen durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft kann der Schritt des Verbindens von Komponente A und B sowie das Übertragen der Abbildung auf das Substrat bei den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen durchgeführt werden, was eine besonders einfache und schnelle Verfahrensführung bedingt, da keine zusätzlichen Abkühl- und/oder Aufheizphasen notwendig sind. Dementsprechend sind vorteilhaft keine Änderungen an den Einstellungen der eingesetzten Transferpresse vorzunehmen.
Soweit nichts anderes angegeben ist oder sich aus dem Zusammenhang zwingend anders ergibt, beziehen sich Prozentangaben auf das Gewicht, im Zweifel auf das Gesamtgewicht der Mischung.
Die Erfindung bezieht sich auch auf sämtliche Kombinationen von bevorzugten Ausgestaltungen, soweit diese sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Angaben „etwa“ oder „ca.“ in Verbindung mit einer Zahlenangabe bedeuten, dass zumindest um 10 % höhere oder niedrigere Werte oder um 5 % höhere oder niedrigere Werte und in jedem Fall um 1 % höhere oder niedrigere Werte eingeschlossen sind.

Claims

System zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate umfassend eine Kombination von zwei Komponenten A und B, wobei die Komponente A einen Träger und eine einseitig darauf angeordnete mindestens teilflächige Tonerschicht umfaßt und mindestens die dem Toner zugewandte Oberfläche des Trägers eine Metallbeschichtung aufweist, auf welche die Tonerschicht aufgebracht ist, die Komponente B einen Träger, umfaßt, wobei mindestens eine Oberfläche des Trägers mit einer Polymerbeschichtung (Extrusionsschicht) aus Polyolefinen, Polyolefincopolymeren oder Polyurethanen mit einer Schichtdicke von ca. 30 - 60 g/m2 ausgerüstet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Komponente A zwischen der Trägeroberfläche und der Metallbeschichtung ein oder mehrere zusätzliche Schichten aufweist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht eine Release-Schicht, eine Weißschicht, eine Farbschicht und/oder eine Polymerschicht mit Affinitität für Sublimationsfarben ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Weißschicht 25 - 75 % eines Weißpigments, wie Titandioxid, Kreide, Bariumsulfat, Zinksulfid, Zinksulfat oder Kaolin, bevorzugt Titandioxid, und 75 - 25 % eines Kunststoffbindemittels, das ein Polyolefin, Polyolefincopolymer oder Polyurethan ist, enthält wobei vorteilhaft zusätzlich eine anorganische kristalline Substanz, wie insbesondere Kieselsäure aber auch Calciumcarbonat oder Bentonit enthalten ist.
System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A und B unter Druck und Temperatur miteinander verbindbar ausgeführt sind.
System nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zusätzliche Komponente A' enthält, die ein bedruckbares Transferpapier zur Übertragung von Abbildung auf Substrate ist, umfassend einen Träger und eine einseitig darauf angeordnete mindestens teilflächige Tonerschicht.
System nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B eine oder mehrere weitere Polymerschichten als äußere Schichten enthält, insbesondere Polymer-Kieselsäure-Mischungen.
Verfahren zum Übertragen von Abbildungen auf Substrate umfassend Bereitstellen eines Systems nach einem der Ansprüche 1-7, umfassend die Komponenten A und B, Verbinden der Komponente A und der Komponente B unter Druck und Temperatur durch Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von etwa 130 - 220°C, typischerweise für ca. 30 - 120 sec., Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme typischerweise im Bereich von ca. 0 - 15 sec. nach dem Pressvorgang, unter Erhalt einer Sandwich-Struktur, Aufbringen der Sandwich-Struktur mit der nach Abtrennung des Träger der Komponente B verbliebenen obersten Schicht, vorzugsweise der Extrusionsschicht der Komponente B auf das Substrat, anschließendes Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von etwa 100 - 250°C, typischerweise für ca. 15 - 60 sec., und Abtrennen des Trägers der Komponente A bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangs- oder Erweichungstemperaturen der Schichten, vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Komponente A und der Komponente B und/oder das sich an das Aufbringen der Sandwich-Struktur anschließende Pressen bei etwa 140 - 200°C, insbesondere bei 140 - 180°C für ca. 15 - 90 sec., vorzugsweise 30 - 90 sec. erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen des Trägers der Komponente B in der Wärme oberhalb des Erweichungsbereichs der Extrusionsschicht der Komponente B erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das der Schritt des Verbindens der Komponente A und der Komponente B und das sich an das Aufbringen der Sandwich-Struktur anschließende Pressen bei gleichen Temperaturbedingungen, bevorzugt bei etwa 140 - 220°C erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erfindungsgemäßes System, umfassend die Komponenten A und B und Komponente A' bereitgestellt wird.
Verfahren nach Ansprch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden zusätzlichen Schritte umfasst: - Positionieren der Komponente A' mit der Tonerschicht über der bereits auf das Substrat übertragenen Abbildung der Komponente A; - anschließendes Pressen bei ca. 2 - 5 bar im Temperaturbereich von minimal etwa 100 - 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, beispielsweise von etwa 100 - 250°C, besonders von etwa 150°C bis maximal etwa 200 - 250°C, insbesondere von etwa 150 - 220°C, besonders von etwa 150 - 200°C, auch 180 - 220°C, typischerweise für minimal etwa 15 - 20 sec. bis maximal etwa 60 sec., insbesondere ca. 15 - 45 sec., vorzugsweise 15 - 30 sec., wobei die Abbildung auf das Substrat übertragen wird; und - Abtrennen des Trägers der Komponente A' bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangs- oder Erweichungstemperaturen der Schichten, vorzugsweise im Bereich der Raumtemperatur.