DE102021110790A1 - Washable lacquer system for printing on a substrate, substrate and method for producing the washable lacquer system with several steps and recycling process with several steps - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein mit Wasser entfernbares Lacksystem zum Bedrucken eines Substrats umfassend eine mittig angeordnete Druckfarbschicht und eine deckend angeordnete Klarlackschicht, mit einer direkt auf dem Substrat gelegenen Primer-Schicht, welche einen polymeren Primer enthält und auf dem Substrat haftet, wobei der polymere Primer ionische Endgruppen aufweist sowie Substrat und Verfahren zum Herstellen des mit Wasser entfernbaren Lacksystems mit mehreren Schritten sowie Recyclingverfahren mit mehreren Schritten.The invention relates to a water-removable lacquer system for printing on a substrate comprising a centrally arranged printing ink layer and an opaque clear lacquer layer, with a primer layer located directly on the substrate, which contains a polymeric primer and adheres to the substrate, the polymeric primer being ionic Has end groups and substrate and method for producing the multi-step water-removable paint system and multi-step recycling process.
Description
Die Erfindung betrifft ein mit Wasser entfernbares Lacksystem zum Bedrucken eines Substrats, Substrat und Verfahren zum Herstellen des entfernbaren Lacksystems mit mehreren Schritten sowie Recyclingverfahren mit mehreren SchrittenThe invention relates to a water-removable lacquer system for printing on a substrate, a substrate and a method for producing the removable lacquer system with several steps and recycling processes with several steps
Das Recyceln von Kunststoffen wird als Lösung für ein bedeutendes ökologisches Problem gesehen. Das Recyceln von bedrucktem Kunststoff ist jedoch nur eingeschränkt oder teilweise nicht mehr möglich, da die in der Druckfarbe befindlichen Polymere auf dem Kunststoff des Kunststoff-Substrats stark anhaften, wodurch kein sortenreiner Kunststoff mehr vorliegt. Dieses Problem ergibt sich bei flexiblen Verpackungen, insbesondere auch beim In-Mould-Labeling (IML), bei dem zunächst ein mit einem Lacksystem Kunststoffetikett vorbedruckt wird. Beim In-Mould-Labeling wird anschließend das Etikett mittels elektrostatischer Aufladung oder Vakuum im Inneren einer Spritzgussform fest angebracht und verschmilzt beim Spritzvorgang zu einem Teil des fertigen Produkts.The recycling of plastics is seen as a solution to a major ecological problem. However, the recycling of printed plastic is only possible to a limited extent or partially no longer possible, since the polymers in the printing ink adhere strongly to the plastic of the plastic substrate, which means that there is no longer any single-origin plastic. This problem arises in the case of flexible packaging, in particular also in the case of in-mold labeling (IML), in which a plastic label is first pre-printed with a lacquer system. With in-mold labeling, the label is then firmly attached to the interior of an injection mold by means of electrostatic charging or a vacuum and melts into part of the finished product during the injection molding process.
Somit ist die Druckfarbe fest auf dem Etikett aufgetragen und das Etikett mit dem darunterliegenden Bauteil verschmolzen. Ein Separieren von dem Kunststoff und der Druckfarbe ist, wenn überhaupt, nur mit hohem technischem Aufwand möglich.The printing ink is thus firmly applied to the label and the label is fused with the component underneath. A separation of the plastic and the printing ink is possible, if at all, only with great technical effort.
Eine Möglichkeit zum Entfernen der Druckfarbe wäre ein Anlösen mit organischen Lösungsmitteln. Dem stünden jedoch ein hoher Aufwand für das Herstellen des organischen Lösungsmittels sowie die dabei entstehenden VOC-Emissionen (Volatile Organic Compounds) entgegen.One way of removing the printing ink would be to dissolve it with organic solvents. However, this would be countered by a high expenditure for the production of the organic solvent and the resulting VOC emissions (volatile organic compounds).
Aus diesem Grund wäre ein wasserlösliches Lacksystem vorteilhaft. Wasser ist als Lösungsmittel kostengünstig und umweltfreundlich. Einem wasserlöslichen Lacksystem stünde jedoch eine geringe Haltbarkeit entgegen, da beispielsweise Verpackungen leicht mit Feuchtigkeit in Kontakt kommen können, insbesondere durch Kondenswasser bei gekühlten Produkten.For this reason, a water-soluble paint system would be beneficial. As a solvent, water is inexpensive and environmentally friendly. A water-soluble lacquer system would, however, have a short shelf life, since packaging, for example, can easily come into contact with moisture, in particular through condensation in chilled products.
Aus der
Die
Die
Beim regulären In-Mould-Labeling weist ein Kunststoffetikett den folgenden Druckaufbau auf: Zunächst die Folie, anschließend ein Lacksystem bestehend aus einer Schicht Druckfarbe sowie zuoberst einer Schicht Toplack (Klarlack). Das Etikett wird anschließend in eine Form für Spritzguss eingesetzt. Die Druckfarben können auf wässriger Basis, lösungsmittelhaltiger Basis, UV-vernetzend oder auf konventioneller, Öl-Basis sein.With regular in-mold labeling, a plastic label has the following pressure build-up: First the film, then a lacquer system consisting of a layer of printing ink and, on top, a layer of top lacquer (clear lacquer). The label is then inserted into a mold for injection molding. The printing inks can be water-based, solvent-based, UV-crosslinking or conventional, oil-based.
Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern und insbesondere ein mittels Wasser von einem Kunststoff entfernbares Lacksystem bereitzustellen, welches unter anderem für In-Mould-Labeling, aber auch für weitere flexible Verpackungen, verwendbar ist und gegenüber kaltem Wasser, insbesondere Kondenswasser, beständig ist.The object of the invention is to improve the state of the art and, in particular, to provide a paint system that can be removed from a plastic by means of water, which can be used, among other things, for in-mold labeling, but also for other flexible packaging, and which is resistant to cold water, in particular condensation, is constant.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein mit Wasser entfernbares Lacksystem zum Bedrucken eines Substrats umfassend eine mittig angeordnete Druckfarbschicht und eine deckend angeordnete Klarlackschicht, mit einer direkt auf dem Substrat gelegenen Primer-Schicht, welche einen polymeren Primer enthält und auf dem Substrat haftet, wobei der polymere Primer ionische Endgruppen aufweist.The object is achieved by a lacquer system that can be removed with water for printing on a substrate, comprising a centrally arranged printing ink layer and an opaque clear lacquer layer, with a primer layer which is located directly on the substrate and which contains a polymeric primer and adheres to the substrate, the polymeric primer having ionic end groups.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird somit eine Primerschicht als unterste Schicht hinzugefügt, welche ionische Endgruppen aufweist und dadurch eine verbesserte Wasserlöslichkeit beziehungsweise erhöhte Hydrophilität besitzt.In contrast to the prior art, a primer layer is added as the bottom layer, which has ionic end groups and thus has improved water solubility or increased hydrophilicity.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Verwendung eines polymeren Primers mit ionischen Endgruppen dazu führt, dass ansonsten vollständig wasserresistente In-Mould-Labeling-Lacksysteme mit Wasser entfernbar werden. In Kontakt mit heißem Wasser lösen sich alle Schichten des entfernbaren Lacksystems vom Substrat, und die hydrophoben Schichten des Lacksystems lösen sich in Plättchenform ab und schwimmen auf. Hierdurch wird ein Recycling des IMLbedruckten Kunststoffs ermöglicht, da nach Ablösen des entfernbaren Lacksystems wieder ein sortenreiner Kunststoff vorliegt. Ein sortenreiner Kunststoff liegt selbstverständlich nur vor, wenn die mittels In-Mould-Labeling zu bedruckende Folie sowie der beim In-Mould-Labeling eingespritzte Kunststoff identisch sind. Dies wäre beispielsweise bei einer bedruckten Polypropylen-Folie und eingespritztem Polypropylen der Fall, nicht hingegen bei einer Polystyrol-Folie und eingespritztem Polypropylen.Surprisingly, it has been found that the use of a polymeric primer with ionic end groups means that otherwise completely water-resistant in-mold labeling lacquer systems can be removed with water. In contact with hot water, all layers of the removable paint system detach from the substrate, and the hydrophobic layers of the paint system detach in platelet form and float. This enables the IML-printed plastic to be recycled, since once the removable paint system has been detached, a single-type plastic is available again. A single-origin plastic is of course only present if the film to be printed using in-mold labeling and the plastic injected during in-mold labeling are identical. This would be the case, for example, with a printed polypropylene film and injected polypropylene, but not with a polystyrene film and injected polypropylene.
Der beobachtete Effekt des mit Wasser entfernbaren Lacksystems ist insbesondere überraschend, da der Primer augenscheinlich für das Wasser nicht zugänglich ist, sondern durch andere bedruckte Schichten überdeckt wird. Derzeit wird davon ausgegangen, dass sich die mittig gelegene Druckfarbschicht und in der zuoberst gelegene Klarlackschicht befindlichen Polymerteilchen beim Trocknen, also beim Verdunsten des Wassers, zusammenrücken, wodurch sich mit dem Auge nicht sichtbare Poren oder Kanäle bilden. Es wird vermutet, dass diese Kanäle für die Durchdringung der mittleren und obersten Schicht des Lacksystems sorgen, wodurch der polymere Primer für das heiße Wasser zugänglich wird.The observed effect of the paint system that can be removed with water is particularly surprising since the primer is apparently not accessible to the water, but is covered by other printed layers. It is currently assumed that the centrally located printing ink layer and the polymer particles located in the top clearcoat layer move together during drying, i.e. when the water evaporates, as a result of which pores or channels that are invisible to the eye form. It is assumed that these channels ensure the penetration of the middle and top layer of the paint system, making the polymer primer accessible to the hot water.
Vorteilhafterweise weist das mit Wasser entfernbare Lacksystem keine hydrolysierbaren Gruppen auf, sodass ein Entfernen mit Wasser anstelle von alkalischen Lösungen möglich ist. Dies wird insbesondere durch die vorliegenden ionischen Gruppen ermöglicht.The paint system that can be removed with water advantageously does not have any hydrolyzable groups, so that removal is possible with water instead of alkaline solutions. This is made possible in particular by the ionic groups present.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Stabilität des mit Wasser entfernbaren Lacksystems gegenüber kaltem Wasser. Somit kann das entfernbare Lacksystem in Bereichen eingesetzt werden, in welchem bei das entfernbare Lacksystem bei Raumtemperatur in Kontakt mit Wasser kommt, beispielsweise bei Verpackungen, die für eine Verwendung unter Kühlung bestimmt sind und auf welchen sich Kondenswasser bilden kann.Another advantage results from the stability of the paint system, which can be removed with water, to cold water. The removable lacquer system can thus be used in areas in which the removable lacquer system comes into contact with water at room temperature, for example in packaging that is intended for use with cooling and on which condensation water can form.
Unter „kaltem Wasser“ wird Wasser oder eine wässrige Lösung mit einer Temperatur von weniger als 45 °C, insbesondere weniger als 35 °C, weniger als 27 °C, weniger als 16 °C oder beispielsweise weniger als 8 °C, verstanden.“Cold water” is understood to mean water or an aqueous solution with a temperature of less than 45 ° C., in particular less than 35 ° C., less than 27 ° C., less than 16 ° C. or, for example, less than 8 ° C.
Unter „heißem Wasser“ wird Wasser oder eine wässrige Lösung mit einer Temperatur von 60 °C oder wärmer, insbesondere 70 °C oder wärmer, 80 °C oder wärmer oder beispielsweise 95 °C oder wärmer, verstanden. Als Obergrenze wird dabei jeweils der Siedepunkt des Wassers verstanden, welcher unter anderem von dem Umgebungsdruck abhängig ist.“Hot water” is understood to mean water or an aqueous solution with a temperature of 60 ° C. or warmer, in particular 70 ° C. or warmer, 80 ° C. or warmer or, for example, 95 ° C. or warmer. The upper limit is understood to be the boiling point of the water, which is dependent, among other things, on the ambient pressure.
Unter „partiellem Aufbringen“ wird verstanden, dass auf einige Bereiche der Oberfläche Druckfarbe aufgebracht wird, auf andere Bereiche hingegen nicht. Falls beispielsweise nur ein schwarzer Schriftzug auf einem weißen Substrat gedruckt werden soll, so wird schwarze Farbe in Form des Schriftzugs auf das Substrat aufgebracht, wohingegen auf die restliche Oberfläche keine Farbe aufgebracht wird. Das Aufbringen erfolgt mit Hilfe eines Druckwerkes.“Partial application” is understood to mean that printing ink is applied to some areas of the surface, but not to other areas. If, for example, only black lettering is to be printed on a white substrate, black ink is applied to the substrate in the form of the lettering, whereas no ink is applied to the rest of the surface. The application takes place with the help of a printing unit.
Unter einem „entfernbaren Lacksystem“ oder „mit Wasser entfernbaren Lacksystem“ wird ein System aus mehreren Schichten verstanden, welches wenigstens eine Lackschicht, insbesondere Klarlackschicht, umfasst und mittels Wasser, insbesondere heißem Wasser, von einem Untergrund, insbesondere dem Substrat, abgelöst („abgewaschen“) werden kann.A "removable lacquer system" or "water-removable lacquer system" is understood to mean a system made up of several layers which comprises at least one lacquer layer, in particular a clear lacquer layer, and which is detached ("washed off") from a surface, in particular the substrate, by means of water, in particular hot water ") can be.
Dabei wird die „Druckfarbe“ meist partiell aufgetragen, Primer und Toplack werden häufig vollflächig aufgetragen. Somit kann der Toplack auch auf dem Primer aufgetragen sein.The "printing ink" is mostly applied partially, the primer and top coat are often applied over the entire surface. This means that the top coat can also be applied to the primer.
Unter dem „Substrat“ wird das bedruckte Material verstanden. Dies kann beispielsweise der Kunststoff sein, auf welchen das mit Wasser entfernbare Lacksystem aufgebracht wird. Dabei kann das entfernbare Lacksystem zunächst auf ein In-Mould-Etikett aufgebracht werden, sodass unter dem Kunststoff-Substrat das In-Mould-Etikett verstanden werden kann. Während des In-Mould-Labelings wird das In-Mould-Etikett mittels Spritzguss mit einem Gegenstand verschmolzen, sodass unter dem Kunststoff-Substrat nun der Gegenstand verstanden werden kann, wie beispielsweise eine Eis-Verpackung. Unter dem Substrat kann jedoch auch beispielsweise das Metall einer bedruckten Metallfolie oder ein Papier, welches bedruckt ist, verstanden werden.The “substrate” is understood to mean the printed material. This can be, for example, the plastic to which the paint system that can be removed with water is applied. The removable Lacquer system are first applied to an in-mold label, so that the plastic substrate can be understood as the in-mold label. During in-mold labeling, the in-mold label is fused with an object by means of injection molding, so that the plastic substrate can now be understood to mean the object, such as an ice cream pack. However, the substrate can also be understood to mean, for example, the metal of a printed metal foil or a paper which is printed.
Vorliegend wird somit ein entfernbares Lacksystem bereitgestellt, welches mit heißem Wasser rückstandslos vom Substrat abgelöst werden kann. Bevorzugt wird dabei Wasser ohne zugesetzte Stoffe verwendet.In the present case, a removable lacquer system is thus provided which can be removed from the substrate without leaving any residue with hot water. Preferably, water is used without added substances.
Das entfernbare Lacksystem besteht aus drei oder mehr Schichten, wobei die unterste Schicht (a) ein polymerer Primer ist, der direkt auf dem Substrat haftet und das Substrat bedeckt. Auf oder oberhalb der Primer-Schicht ist als mittlere Schicht (b) eine vollflächige oder partielle Druckfarbschicht aufgebracht, welche den Primer bedeckt, sowie auf oder oberhalb der Druckfarbschicht eine Klarlackschicht (c). Die Klarlackschicht ist somit zuoberst gelegen und am weitesten vom Substrat entfernt. An den Stellen, an denen keine Druckfarbe aufgebracht ist, besteht das entfernbare Lacksystem hingegen aus zwei oder mehr Schichten.The removable lacquer system consists of three or more layers, the bottom layer (a) being a polymeric primer that adheres directly to the substrate and covers the substrate. On or above the primer layer, a full-area or partial printing ink layer is applied as the middle layer (b), which covers the primer, and a clear lacquer layer (c) is applied on or above the printing ink layer. The clearcoat layer is thus on top and furthest away from the substrate. In the places where no printing ink has been applied, the removable lacquer system consists of two or more layers.
Das mit Wasser entfernbare Lacksystem kann auf jeglichen flexiblen Verpackungen aufgebracht werden. Dazu zählen insbesondere IML-Verpackungen, Blow-Mould-Verpackungen, Wrap-Around-Etiketten für jegliche Flaschenarten. Als weitere Verpackungsarten sind Schlauchverpackungen, Standbodenbeutel, Stiftstapelbeutel, Seitenfaltenbeutel, Kreuzbodensack, Blockbodenbeutel, Randsiegelbeutel sowie Deckelfolien, Einschlagfolien und Wicklerfolien zu nennen.The paint system, which can be removed with water, can be applied to any flexible packaging. This includes in particular IML packaging, blow-mold packaging, wrap-around labels for all types of bottles. Other types of packaging include tubular packaging, stand-up pouches, stackable pencils, side-gusset pouches, cross-bottom pouches, block-bottom pouches, edge-sealed pouches as well as lid films, wrapping films and wrapper films.
Als Substrate sind für diese Anwendungen Metallfolien, beispielsweise Aluminiumfolien, Kunststoff-Folien wie Polyethylen-Folien (PE), Polypropylen-Folien (PP), Polyethylenterephthalat-Folien (PET), Polystyrol-Folien (PS), Polyvinylchlorid-Folien (PVC), Verbundfolien, Papier oder metallisiertes Papier (beispielsweise mit Aluminium bedampft) nutzbar.The substrates for these applications are metal foils, for example aluminum foils, plastic foils such as polyethylene foils (PE), polypropylene foils (PP), polyethylene terephthalate foils (PET), polystyrene foils (PS), polyvinyl chloride foils (PVC), Composite foils, paper or metallized paper (for example vapor-coated with aluminum) can be used.
Um eine gute Lösbarkeit des entfernbaren Lacksystems zu erreichen weist das Lacksystem genau drei Schichten auf. Hierdurch wird eine gute Lösbarkeit des entfernbaren Lacksystems ermöglicht, da die Durchdringung des entfernbaren Lacksystems nicht durch weitere Schichten gestört wird.In order to achieve good solubility of the removable paint system, the paint system has exactly three layers. This enables the removable lacquer system to be easily removed, since the penetration of the removable lacquer system is not disturbed by further layers.
In einer weiteren Ausführungsform ist der polymere Primer ein Block-Copolymer.In a further embodiment the polymeric primer is a block copolymer.
Dabei ist das Polymer aus wenigstens zwei Blöcken zusammengesetzt, die sich in ihrer Polarität, beziehungswiese hier Hydrophilie, deutlich unterscheiden. Somit besteht wenigstens ein Block aus einem oder mehreren hydrophilen Monomeren und ein oder mehrere Blöcke bestehen aus einem oder mehreren hydrophoben Monomeren.The polymer is composed of at least two blocks which differ significantly in their polarity, or in this case hydrophilicity. Thus, at least one block consists of one or more hydrophilic monomers and one or more blocks consists of one or more hydrophobic monomers.
Derzeit wird davon ausgegangen, dass sich durch derartige Block-Copolymere eine Kern-Schale-Struktur (Core-Shell-Structure) ausbildet, solange sich das Polymer in wässriger Dispersion befindet. Es wird davon ausgegangen, dass dabei die hydrophilen Anteile (ein Block oder mehrere Blöcke) die Schale bildet und die hydrophilen Anteile den Kern. Ein solches Polymerisat kann nach Abdampfen des Wassers bereits bei Raumtemperatur einen Film auf dem Substrat (beispielsweise Polypropylen) bilden. Ein Vorteil dieser Block-Copolymere, die vermutlich Kern-Schale-Strukturen ausbilden, ist, dass derartige Polymerfilme nicht klebrig sind. Somit können die Etiketten weiterhin gestapelt werden und bei Bedarf wieder voneinander getrennt werden. Dies steht im Gegensatz zu statistischen Copolymeren, die bei gleicher Zusammensetzung einen klebrigen Film bilden würden.It is currently assumed that such block copolymers form a core-shell structure (core-shell structure) as long as the polymer is in an aqueous dispersion. It is assumed that the hydrophilic parts (a block or several blocks) form the shell and the hydrophilic parts form the core. Such a polymer can form a film on the substrate (for example polypropylene) after the water has evaporated at room temperature. One advantage of these block copolymers, which presumably form core-shell structures, is that such polymer films are not tacky. This means that the labels can still be stacked and separated from each other again if necessary. This is in contrast to random copolymers, which would form a sticky film with the same composition.
In einer Ausführungsform weist die Schale beziehungsweise die hydrophilen Blöcke des Copolymers eine Zusammensetzung aus 20 - 40 % Acrylsäure, 25 - 45 % Methylstyrol und 25 - 45 % Styrol auf und/oder der Kern beziehungsweise die hydrophoben Blöcke des Copolymers eine Zusammensetzung aus Acrylsäureestern auf und/oder Methacrylsäureestern. In einer Ausführungsform weist der Kern 15 - 25 % Methylmethacrylat, 10 - 15 % Ethylhexylacrylat, 10 - 20 % Butylmethacrylat und 40 - 60 % n-Butylacrylat auf.In one embodiment, the shell or the hydrophilic blocks of the copolymer has a composition of 20-40% acrylic acid, 25-45% methylstyrene and 25-45% styrene and / or the core or the hydrophobic blocks of the copolymer has a composition of acrylic acid esters and / or methacrylic acid esters. In one embodiment, the core comprises 15-25% methyl methacrylate, 10-15% ethylhexyl acrylate, 10-20% butyl methacrylate and 40-60% n-butyl acrylate.
Um einen Kompromiss zwischen Haftung und Fließfähigkeit zu finden beträgt das Masseverhältnis von Schale (hydrophile Anteile) zu Kern (hydrophobe Anteile des Block-Copolymers) 0,8:2 bis 1,4:2.In order to find a compromise between adhesion and flowability, the mass ratio of shell (hydrophilic parts) to core (hydrophobic parts of the block copolymer) is 0.8: 2 to 1.4: 2.
In einer Ausführungsform sind die ionischen Endgruppen des polymeren Primers Acrylatgruppen.In one embodiment, the ionic end groups of the polymeric primer are acrylate groups.
Um die Löslichkeit zu erhöhen weisen die ionischen Endgruppen des Primers Natrium, Kalium oder Ammonium als Gegenion auf.In order to increase the solubility, the ionic end groups of the primer have sodium, potassium or ammonium as a counterion.
In einer Ausführungsform enthält die Druckfarbschicht eine wässrige Druckfarbe, eine lösemittelhaltige Druckfarbe, eine UV-härtende Druckfarbe oder eine konventionelle, Öl-basierte Druckfarbe.In one embodiment, the printing ink layer contains an aqueous printing ink, a solvent-containing printing ink, a UV-curing printing ink or a conventional, oil-based printing ink.
Um eine hohe Fließfähigkeit während des Drucks zu ermöglichen, weist die Klarlackschicht im ungehärteten Zustand eine Viskosität von 38 - 43 Sekunden gemäß
In einer weiteren Ausführungsform weist die Klarlackschicht eine erhöhte Wasseraufnahmefähigkeit von wenigstens 100 - 300 g/m2 bei einer Prüfzeit 60 Sekunden gemäß
In einer Ausführungsform sind der Toplack und der Primer jeweils für einen Zeitraum, welcher während des IML-Einspritzvorgangs verwendet wird, stabil gegenüber den Temperaturen, die während des In-Mould-Labelings verwendet werden, dies sind insbesondere Temperaturen von 200 bis 250 °C. Der für den Einspritzvorgang notwendige Zeitraum umfasst beispielsweise 0,1 bis 10 Sekunden, insbesondere 2 bis 4 Sekunden.In one embodiment, the top lacquer and the primer are each stable to the temperatures used during the in-mold labeling for a period of time which is used during the IML injection process, in particular temperatures of 200 to 250 ° C. The time period required for the injection process includes, for example, 0.1 to 10 seconds, in particular 2 to 4 seconds.
Dabei werden vorteilhafterweise die beim In-Mould-Labeling zu bedruckende Kunststoff-Folie sowie der beim In-Mould-Labeling eingespritzte Kunststoff aus demselben Material gewählt, da nur dann ein sortenreines Recycling möglich ist. Beispielsweise wäre ein Verpackungsbehälter (eingespritzter Kunststoff) aus PP mit einem In-Mould-Label (Folie) aus PET nicht sortenrein recycelbar, weil das Kunststoff-Substrat auf dem Behälter verbleibtThe plastic film to be printed on during in-mold labeling and the plastic injected during in-mold labeling are advantageously selected from the same material, since only then is pure recycling possible. For example, a packaging container (injected plastic) made of PP with an in-mold label (film) made of PET cannot be recycled according to type because the plastic substrate remains on the container
Eine „konventionelle, Öl-basierte, IML-fähige Druckfarbe“ wird auch „Folienfarbe“ genannt.A "conventional, oil-based, IML-compatible printing ink" is also called a "foil ink".
Zum Erreichen eines zeitoptimierten Druckprozesses wird der Primer direkt vor dem Aufbringen der restlichen Bestandteile des entfernbaren Lacksystems aufgedruckt. In einer weiteren Ausführungsform wird zunächst der Primer aufgetragen und das Aufbringen der restlichen Bestandteile folgt zu einem späteren Zeitpunkt.To achieve a time-optimized printing process, the primer is printed on directly before the remaining components of the removable lacquer system are applied. In a further embodiment, the primer is applied first and the remaining components are applied at a later point in time.
In einer Ausführungsform wird das entfernbare Lacksystem mittels Flexodruck, Tiefdruck, Offset-Druck und/oder Siebdruck aufgebracht.In one embodiment, the removable lacquer system is applied by means of flexographic printing, gravure printing, offset printing and / or screen printing.
Unter „mechanischer Einwirkung“ wird insbesondere ein Bürsten, ein Einwirken eines Wasserstrahls mit hohem Druck oder durch einen plattenförmigen Gegenstand verursachte Scherkräfte verstanden. Solch ein Vorgang kann in einer speziell gefertigten Industriewaschmaschine, welche in Recyclinganlagen zu finden ist, durchgeführt werden.“Mechanical action” is understood to mean, in particular, brushing, the action of a water jet at high pressure or shear forces caused by a plate-shaped object. Such a process can be carried out in a specially manufactured industrial washing machine which can be found in recycling plants.
In einer Ausführungsform sind der Verpackungsbehälter und das In-Mould-Etikett aus dem gleichen Material gefertigt, insbesondere aus dem gleichen Kunststoff.In one embodiment, the packaging container and the in-mold label are made from the same material, in particular from the same plastic.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Substrat aus Kunststoff, Papier oder Metall, wobei das Substrat ein mit Wasser entfernbares Lacksystem nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.In a further aspect, the object is achieved by a substrate made of plastic, paper or metal, the substrate having a paint system according to one of the preceding claims that can be removed with water.
In noch einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen des mit Wasser entfernbaren Lacksystems nach einem der vorherigen Ansprüche mit den folgenden Schritten:
- -Bereitstellen des Substrats,
- -Aufbringen der direkt auf dem Substrat gelegenen Primer-Schicht, welche einen polymeren Primer mit ionischen Endgruppen enthält und auf dem Substrat haftet,
- -Aufbringen einer partiell über der Primer-Schicht angeordnete Druckfarbschicht und
- -Aufbringen einer über der Primer-Schicht und über der Druckfarbschicht angeordneten Klarlackschicht, sodass das mit Wasser entfernbare Lacksystem erhalten wird.
- -Providing the substrate,
- -Application of the primer layer directly on the substrate, which contains a polymeric primer with ionic end groups and adheres to the substrate,
- -Application of a printing ink layer partially arranged over the primer layer and
- -Application of a clear lacquer layer arranged over the primer layer and over the printing ink layer, so that the lacquer system that can be removed with water is obtained.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Recyclingverfahren zum Entfernen eines mit Wasser entfernbaren Lacksystems nach der oben stehenden Beschreibung, wobei das mit Wasser entfernbare Lacksystem mittels heißen Wassers von dem Substrat entfernt wird und das Substrat ohne Lacksystem zurückbleibt, wobei unter heißem Wasser entweder Wasser oder eine wässrige Lösung mit einer Temperatur von 60 °C oder wärmer oder 70 °C oder wärmer oder 80 °C oder wärmer oder 95 °C oder wärmer verstanden wird.In a further aspect, the object is achieved by a recycling method for removing a water-removable paint system according to the above description, the water-removable paint system being removed from the substrate by means of hot water and the substrate without it Lacquer system remains, with hot water either water or an aqueous solution with a temperature of 60 ° C or warmer or 70 ° C or warmer or 80 ° C or warmer or 95 ° C or warmer.
In einer weiteren Ausführungsform wird das mit Wasser entfernbare Lacksystem unter Verwendung mechanischer Einwirkung vom Substrat entfernt wird.In a further embodiment, the lacquer system which can be removed with water is removed from the substrate using mechanical action.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch einen Verpackungsbehälter aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der Verpackungsbehälter mittels Spritzgusses und einem In-Mould-Etikett hergestellt ist, wobei das In-Mould-Etikett mit dem Kunststoff des Verpackungsbehälters verschmolzen ist, wobei das In-Mould-Etikett ein mit Wasser entfernbares Lacksystem nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.In a further aspect, the object is achieved by a packaging container made of thermoplastic material, the packaging container being manufactured by means of injection molding and an in-mold label, the in-mold label being fused with the plastic of the packaging container, the in-mold -Label has a water-removable lacquer system according to one of the preceding claims.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
-
1 eine schematische Darstellung eines mit Wasser entfernbaren Lacksystems (A) aus drei Schichten, -
2 eine schematische Darstellung eines schwer mit Wasser entfernbaren Lacksystems (B) aus drei Schichten und -
3 eine schematische Darstellung eines nicht mit Wasser entfernbaren Lacksystems (C) aus zwei Schichten.
-
1 a schematic representation of a paint system (A) that can be removed with water and consists of three layers, -
2 a schematic representation of a paint system (B) made of three layers and difficult to remove with water -
3 a schematic representation of a paint system (C) made up of two layers that cannot be removed with water.
Zum Bereitstellen eines mit Wasser entfernbaren Lacksystems (
Als Primer wird „Brelack Primer 490“ des Herstellers Adesiv GmbH verwendet, auf Basis einer weichen Dispersion aus Styrol und Acrylsäureestern beziehungsweise Methacrylsäureestern, mit einem Feststoffgehalt von 46 - 50 % gemäß
Als Druckfarbe wird „SICURA Plast LM“ des Herstellers Siegwerk Druckfarben AG & Co. KGaA verwendet, ein radikalisch härtendes UV Offset System der Farbe blau."SICURA Plast LM" from the manufacturer Siegwerk Druckfarben AG & Co. KGaA is used as the printing ink, a radical curing UV offset system in the color blue.
Als wasserdurchlässiger Toplack (
Als wasserundurchlässiger Toplack (
Für das mit Wasser entfernbare Lacksystem (A) werden zunächst der Primer in einer Menge von 2 g/m2 (bezogen auf das Trockenauftragsgewicht) mittels „K-Lox-Roller 621“ des Herstellers RK PrintCoat Instruments Ltd. auf eine Polypropylenfolie „EUP 60“ des Herstellers Treofan Germany GmbH & Co. KG mit einer Dicke von 60 µm appliziert. Dann wird die blaue Druckfarbe mit dem Laborandruckgerät „Peach Proofer“ des Herstellers Mickle Laboratory Engineering Co. Ltd. angedruckt. Dazu werden 0,75 g auf den Zylinder zum Einfärben gegeben. Anschließend wird der wasserdurchlässige Toplack mit 2 g/m2 (bezogen auf das Trockenauftragsgewicht) mittels „K-Lox-Roller 621“ des Herstellers RK PrintCoat Instruments Ltd. auf die nasse Farbe appliziert. Der Andruck wird in einem Trockenschrank „Universalschrank UN30“ des Herstellers Memmert GmbH & Co. KG bei 80 °C durch die Heißluft getrocknet.For the paint system (A) that can be removed with water, the primer is first applied in an amount of 2 g / m 2 (based on the dry application weight) using the “K-Lox Roller 621” from the manufacturer RK PrintCoat Instruments Ltd. applied to a polypropylene film "EUP 60" from the manufacturer Treofan Germany GmbH & Co. KG with a thickness of 60 µm. Then the blue printing ink is applied with the laboratory pressure device "Peach Proofer" from the manufacturer Mickle Laboratory Engineering Co. Ltd. printed. To do this, 0.75 g is placed on the cylinder for coloring. The water-permeable top coat is then applied at 2 g / m 2 (based on the dry application weight) using the “K-Lox Roller 621” from the manufacturer RK PrintCoat Instruments Ltd. applied to the wet paint. The proof is dried in a drying cabinet “Universal Cabinet UN30” from the manufacturer Memmert GmbH & Co. KG at 80 ° C using the hot air.
Als Vergleich wird ein schwer mit Wasser entfernbares Lacksystem (B) auf eine unbedruckte Stelle der genannten Polypropylenfolie gedruckt. Dazu wird der genannte Primer, die genannte Druckfarbe und der wasserundurchlässiger Toplack verwendet. Die sonstigen Parameter werden wie für das mit Wasser entfernbare Lacksystem gewählt.As a comparison, a varnish system (B) that is difficult to remove with water is printed on an unprinted area of the polypropylene film mentioned. For this purpose, the above-mentioned primer, the above-mentioned printing ink and the water-impermeable top varnish are used. The other parameters are chosen as for the water-removable paint system.
Außerdem wird ein nicht mit Wasser entfernbares Lacksystem (C) auf eine unbedruckte Stelle der genannten Polypropylenfolie gedruckt. Dazu wird die genannte Druckfarbe sowie der wasserdurchlässige Toplack verwendet. Der Primer wird im nicht mit Wasser entfernbaren Lacksystem (C) nicht verwendet. Die sonstigen Parameter werden wie für das mit Wasser entfernbare Lacksystem gewählt.In addition, a lacquer system (C) that cannot be removed with water is printed on an unprinted area of the polypropylene film mentioned. The aforementioned printing ink and the water-permeable top varnish are used for this purpose. The primer is not used in the paint system (C) that cannot be removed with water. The other parameters are chosen as for the water-removable paint system.
Somit unterscheidet sich das nicht mit Wasser entfernbare Lacksystem (C) vom mit Wasser entfernbaren Lacksystem (A) lediglich darin, dass im nicht mit Wasser entfernbaren Lacksystem (C) kein Primer (
Im Folgenden ist der Entfernungsvorgang beschrieben:The following is the removal process:
Das mit Wasser entfernbare Lacksystem, das schwer mit Wasser entfernbare Lacksystem und das nicht mit Wasser entfernbare Lacksystem werden jeweils für die in der Tabelle 1 angegebene Zeit 80 °C heißem Wasser mittels Eintauchen ausgesetzt.The paint system that can be removed with water, the paint system that is difficult to remove with water and the paint system that cannot be removed with water are each exposed to 80 ° C hot water by immersion for the time indicated in Table 1.
In einer zweiten Probe wird der Entfernungsprozess durch mechanische Einwirkung, wie zum Beispiel durch der Einsatz einer Spülbürste des Typs 1580 des Herstellers haug bürsten KG oder eines harten Wasserstrahles, unterstützt.In a second sample, the removal process is supported by mechanical action, such as the use of a 1580 dishwashing brush from the manufacturer haug bürsten KG or a hard water jet.
Das mit Wasser entfernbare Lacksystem löst sich bereits durch die Einwirkung von heißem Wasser weitgehend von der Polypropylenfolie. Kein weiteres Nachbearbeiten mittels einer Handbürste ist notwendig.The paint system, which can be removed with water, is largely detached from the polypropylene film by the action of hot water. No further reworking with a hand brush is necessary.
Das schwer mit Wasser entfernbare Lacksystem (B) löst sich durch Einwirkung von heißem Wasser erst nach längerer Einwirkzeit. Mittels der mechanischen Einwirkung kann das mit Wasser entfernbare Lacksystem jedoch weitgehend entfernt werden.The paint system (B), which is difficult to remove with water, only dissolves after a long exposure time when exposed to hot water. However, the paint system that can be removed with water can largely be removed by means of the mechanical action.
Das nicht mit Wasser entfernbare Lacksystems (C) bleibt vollständig an der Polypropylenfolie haften. Auch mittels langer Einwirkzeiten und der mechanischen Einwirkung kann das Ablösen des Systems nicht erzielt werden.The lacquer system (C), which cannot be removed with water, remains fully adhered to the polypropylene film. Even with long exposure times and mechanical action, the detachment of the system cannot be achieved.
Zur Untersuchung der Stabilität des mit Wasser entfernbaren Lacksystems (A), des schwer mit Wasser entfernbaren Lacksystems (B) und des nicht mit Wasser entfernbaren Lacksystems (C) wurde jeweils eine Probe des jeweiligen Lacksystems in 16 °C kaltem Wasser für 6 Stunden, 12 Stunden, 24 Stunden oder 7 Tage aufbewahrt. Bei keinem der Lacksysteme konnte innerhalb des genannten Zeitraumes eine optische Veränderung festgestellt werden.To investigate the stability of the paint system (A) that can be removed with water, the paint system (B) that is difficult to remove with water and the paint system (C) that cannot be removed with water, a sample of the respective paint system was in each case in 16 ° C cold water for 6 hours, 12 Stored for hours, 24 hours or 7 days. No visual change was found in any of the paint systems within the specified period.
Die Komponenten und Ergebnisse der unterschiedlichen Lacksysteme sind in der Tabelle 1 zusammengefasst:
Tabelle 1
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- mit Wasser entfernbares Lacksystem (A)paint system removable with water (A)
- 101101
- Polypropylenfolie als Kunststoff-SubstratPolypropylene film as a plastic substrate
- 103103
- Primer-SchichtPrimer layer
- 105105
- DruckfarbenschichtInk layer
- 107107
- wasserdurchlässige Toplack-Schichtwater-permeable top lacquer layer
- 200200
- schwer mit Wasser entfernbares Lacksystem (B)Paint system difficult to remove with water (B)
- 207207
- wasserundurchlässige Toplack-Schichtwaterproof top coat
- 300300
- nicht mit Wasser entfernbares Lacksystem (C)paint system that cannot be removed with water (C)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1134239 A1 [0006]EP 1134239 A1 [0006]
- US 6232392 B1 [0007]US 6232392 B1 [0007]
- DE 19619462 C1 [0008]DE 19619462 C1 [0008]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN 53211 [0036, 0052, 0054, 0055]DIN 53211 [0036, 0052, 0054, 0055]
- DIN EN ISO 3251 [0036, 0052, 0054, 0055]DIN EN ISO 3251 [0036, 0052, 0054, 0055]
- DIN EN ISO 535 [0037]DIN EN ISO 535 [0037]
- DIN EN ISO 2811-1 [0052, 0054, 0055]DIN EN ISO 2811-1 [0052, 0054, 0055]
- DIN ISO 976 [0052, 0054, 0055]DIN ISO 976 [0052, 0054, 0055]
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