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Verfahren zur Herstellung von geprägten Kunststoff-Folien Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wenig biegesteifen, dünnen geprägten
Folien aus einem Kunststoff, der durch Verformung über die Streckgrenze an den verformten
Stellen einen Farbwechsel erfährt.
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Mit Hilfe eines bekannten Verfahrens erzielt man Prägungen mit kontrastierenden
Farben ohne Verwendung von Tinten oder Farbstoffen, nämlich durch die Einwirkung
von Verformungskräften auf steife, thermoplastische Kunststoff-Folien, durch die
eine bleibende Kaltverformung der Folien an denjenigen Punkten erfolgt, auf die
die Kraft einwirken konnte. Gewöhnlich werden die erforderlichen Kräfte mittels
komplementärer Prägeformen aufgebracht, welche die Form der gewünschten Buchstaben
oder Zahlen bestimmen. Die USA.-Patentschrift 2 925 625 beschreibt dieses Kontrastfarben-Prägeverfahren
und zählt einige Folienwerkstoffe auf, die zur Ausführung des Prägeverfahrens geeignet
sind. Die Druckschrift nennt beispielsweise steife, thermoplastische Folien aus
einer Polyvinylcbloridverbindung oder aus bestimmten Copolymeren von PVC, die mit
Zusätzen gemischt und in Folienform gebracht werden, derart, daß sie einen entspannten,
micellaren Aufbau von anfänglich gleichmäßiger Grundfarbe haben, welche durch die
oben geschilderte Verformung geändert wird und den Prägungen eine abweichende Farbe
verleiht. Die Zusätze können Stabilisatoren, Gleitmittel und Pigmentstoffe wie Aluminiumhydrat,
hydriertes Chromhydroxyd, Magnesiumsilikat, Schlämmkreide, Kieselgur oder Kreiden
sein, wie es in der USA.-Patentschrift 2 925 625 beschrieben ist.
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Mit diesem Verfahren lassen sich ansprechende und dauerhafte Etiketten
u. dgl. herstellen, die sich durch stark kontrastierende Farben auszeichnen, In
der Regel führt das Prägen der soeben beschriebenen Werkstoffe zu einem Weißwerden,
so daß der Ausdruck »kontrastierende Farbe« in diesem Zusammenhang auch »weiß« umfaßt.
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Leider müssen die für dieses Verfahren verwendeten Folien eine bestimmte
Mindestdicke haben, damit die Steifigkeit ausreicht, auf das Prägen mit dem gewünschten
Farbwechsel anzusprechen. Andererseits haben Folien der obenerwähnten Art, die zu
dünn sind, um in ihrem selbsttragenden Zustand (ohne fremde Abstützung bzw. Verstärkung)
den gewünschten Farbwechsel hervorzubringen, natürlich noch latente Farbwechseleigenschaften,
die aus folgenden Gründen erwünscht sind: Erstens ist das Material, aus dem diese
Kontrastfarben-Prägefolien hergestellt werden, relativ teuer, so daß sich beträchtliche
Ersparnisse ergäben, wenn man die Folienstärke unter die obenerwähnte Minimalstärke
reduzieren könnte.
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Zweitens haben Blätter oder Folien mit einer Dicke, die zum Hervorrufen
des gewünschten Farbwechsels in ihrem selbsttragenden Zustand ausreicht, eine Steifigkeit,
die in vielen Anwendungsfällen der Verwendung dieser Folien für selbstklebende Etiketten
entgegensteht. Dünnere Folien passen sich viel besser verschiedenen Oberflächen
an und neigen weniger dazu, auszubeulen oder zu schrumpfen als dickere, steife Blätter.
Mit Klebstoff versehen, stellen Folien, die so dünn sind, daß sie nur noch latente
Farbwechseleigenschaften haben, ein ideales Etikettier-oder Dekorationsmaterial
dar.
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Drittens sind solche Blätter, deren Stärke ausreicht, den gewünschten
Farbwechsel in ihrem selbsttragenden Zustand hervorzurufen, in der Regel auch anderen
mechanischen Verformungen und nicht nur Prägen gegenüber empfindlich, so daß beispielsweise
beim Knicken, Biegen oder ähnlichen mechanischen Deformationen leicht ein Farbwechsel
hervorgerufen wird, Hingegen sind Folien, die dünn genug sind, nur noch latente
Farbwechseleigenschaften zu besitzen, weniger empfindlich gegen solche mechanischen
Verformungen. Auf diese Weise würde das unterschiedliche Ansprechen der Folien auf
Prägen einerseits und andere mechanische Verformungen andererseits, d. h. ihre »Trennschärfe«,
bedeutend verstärkt.
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Viertens wurde beobachtet, daß Blätter mit einer zum Hervorrufen des
gewünschten Farbwechsels in ihrem selbsttragenden Zustand ausreichenden Stärke unerwünschte
»Halo«-Effekte an den Ansatzpunkten und -liniere der Prägungen zeigen, indem Farbwechsel
auch in den Bereichen auftreten, die nahe den eingeprägten Zahlen oder Buchstaben
liegen. Demgegenüber
neigen solche Folien, die die obenerwähnte
»Trennschärfe« zwischen den tatsächlichen Prägungen und anderen Arten mechanischer
Verformung - einschließlich der nur zufällig beim Prägen auftretenden - besitzen,
weniger zu jenem »Halo-Effekt«, so daß sich mit ihnen ein hübscheres, ansprechenderes
Etikett oder Identifizierungszeichen ergibt.
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In manchen Fällen ist es fünftens wünschenswert, beispielsweise wenn
Etiketten in Fenster von Akten-Klarsichthüllen eingesetzt werden müssen, dünnere
Folien oder Streifen zu haben, als der Mindeststärke entspricht, die bisher zur
Erzielung des Farbwechsels in selbsttragenden (eigensteifen) Folien oder Streifen
nötig war.
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Das Problem, auch nur eines der vorgenannten Bedürfnisse zu befriedigen,
besteht in der Tatsache, daß solche Folien, die nicht mindestens die vorerwähnte
Mindestdicke haben, keinen ausreichenden Farbwechsel in ihrem selbsttragendenZustand
zeigen, sondern daß sie praktisch nur latente Farbwechseleigenschaften haben.
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Die vorliegende Erfindung löst die sich hieraus ergebende Aufgabe,
dünnere Folien als bisher zur Herstellung geprägter Etiketten od. dgl. nutzbar zu
machen, dadurch, daß diese Folien, die eine zur unmittelbaren Erzeugung sichtbarer
Farbänderungen durch Prägen nicht ausreichende Steifheit und Dicke haben, vor dem
Prägen auf entsprechend dicke und biegesteife Rückschichtfolien aufgebracht werden,
damit die dünnen Folien im Schichtverband an den Prägestellen eine Verformung über
die Streckgrenze erfahren.
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Die vorliegende Erfindung schafft damit ein Verfahren, welches die
vorteilhafte Verwendung von nur latent farbwechselnden Folien ermöglicht und diesen
Folien sichtbare Farbwechseleigenschaften mitteilt.
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Dieses Verfahren ist nicht mit solchen bekannten Methoden zu verwechseln,
bei denen eine Folie, deren Dicke für einen Farbwechsel beim Prägen bereits ausreicht,
lediglich eine Rückschicht zum Schutz einseitig aufgebrachter Klebstoffe oder zur
Verstärkung der Folie versehen wird. Zur Veranschaulichung derartiger bekannter
Verfahren möge die in der USA.-Patentschrift 3 036 945 vorgeschlagene Anordnung
einer Rückschicht dienen, die aber auf einer bereits sichtbare Farbwechseleigenschaften
besitzenden Folien vorgesehen ist. Die oben beschriebenen Vorteile einer Folie mit
latenten Farbwechseleigenschaften können nicht nutzbar gemacht werden, wenn eine
derartige Folie mit sichtbaren Farbwechseleigenschaften verwendet wird.
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Gemäß einerWeiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
daß als zu prägende Folie ein mit einem in flüssiger Form. aufgebrachten und getrockneten
Kunststoffüberzug versehenes Trägerblatt verwendet wird.
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Die Dicke der erfindungsgemäß verwendeten Folie kann nicht mit absoluter
Genauigkeit angegeben werden, da diejenige Foliendicke, die im Gegensatz zu sichtbaren
Farbwechseleigenschaften zu latenten führt, von der Art und Zusammensetzung des
für die Folie verwendeten, farbwechselnden Materials abhängt.
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In der Regel werden latente statt sichtbare Farbwechseleigenschaften
erzielt, wenn die Foliendicke unter etwa 0,075 bis 0,1 mm liegt. Dünnere Folien,
beispielsweise von 0,025 bis 0,05 mm können ebenfalls verwendet werden. Die anhaftende
Rückschicht kann eine Stärke haben, die größer als diejenige einer Folie mit latenten
Farbwechseleigenschaften ist. Auch hier kann die Stärke der Rückschicht nicht mit
völliger Exaktheit angegeben werden, da diejenige Rückschichtdicke, die zur Übertragung
sichtbarer Farbwechseleigenschaften auf die Folie notwendig ist, von verschiedenen
Faktoren abhängt, zu denen die spezifische Steifigkeit der Rückschicht und der Folie
sowie die Art, die Zusammensetzung und die Stärke der Folie gehören. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird eine Rückschicht von etwa 0,125 bis 0,2 mm verwendet.
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Die Rückschicht kann aus steifem Material sein, beispielsweise aus
steifem Polyvinylchlorid, Acrylnitril, Butadienstyren, Polystyren, Polyäthylen oder
einem kunstharzgetränkten Papier, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Die Rückschicht
kann ferner aus zwei oder mehreren Lagen zusammengesetzt sein, von denen mindestens
eine aus steifem Material besteht.
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Im, folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigt bzw. zeigen F i g. 1 A und 1 B einschichtige
(nichtlaminierte) Folien aus einem Farbkontrast-Prägematerial, Fig, 2A und 2B ein
laminiertes, mehrschichtiges Kontrastfarben-Prägematerial gemäß einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, F i g. 3 ein mehrschichtiges Farbkontrast-Prägeblatt
gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und F i g. 4 ein
mehrschichtiges Kontrastfarben-Prägeblatt gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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F i g. 1 A zeigt in Seitenansicht einen Streifen oder eine Folie 10,
das aus einem Material besteht, welches die oben beschriebenen, beim Prägen auftretenden
Farbkontrasteigenschaften besitzt und beispielsweise aus den in der erwähnten USA.-Patentschrift
2 925 625 genannten Polyvinylchlorid- oder Polyvinylchlorid-Copolymer-Verbindungen
besteht. Gegebenenfalls kann der Streifen oder das Blatt 10 auch aus solchen Mischungen
bestehen, die an Stelle von Polyvinylchlorid Acrylnitril, Butadienstyrol oder Polystyrol
einschließen. Eine Folie, die eines dieser Styrole aufweist, kann in der in der
USA.-Patentschrift 2 925 625 offenbarten Weise aufgebaut und durch Kalandrieren,
Spritzpressen oder Planpressen hergestellt sein.
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Um einen nutzbaren Farbwechsel in der Folie 10 zu gewährleisten, muß
sie einer bestimmten Kaltfließverformung an denjenigen Stellen unterworfen werden,
an denen der Farbwechsel stattfinden soll. Hierzu ist es erforderlich, daß die Dehnungszonen
beim Prägen auf diejenigen Bereiche beschränkt werden, in denen der Farbwechsel
gewünscht wird. Sobald man jedoch Folien geringerer Dicke verwendet, wird man beobachten,
daß sich die Dehnungszonen im Prägebereich über die Folie zu erstrecken versuchen.
F i g. 1 B soll diese Tatsache veranschaulichen.
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Gemäß F i g. 1 B ist die Folie 10 mit einer einfachen Prägung 11 versehen.
Ist die Dicke der Folie 10 geringer als etwa 0,075 bis 0,1 mm, so wird man finden,
daß sich die Dehnungszone beim Prägen über beträchtliche Entfernungen vom Ort des
Prägens in die Folie erstreckt, weil die Beweglichkeit des Folienmaterials
relativ
hoch und seine Steifigkeit bei derart geringen Dicken relativ klein ist. Dadurch
verteilen sich die Verformungskräfte beim Prägen über einen relativ großen Bereich
der Folie, so daß eine Kaltfließverformung nur an den Punkten 12 und 13 stattfindet,
an denen die Folie 10 geknickt wird. Dieser sporadisch auftretende Farbwechsel kann
nicht als verwendbarer, nutzbringender Farbkontrasteffekt bezeichnet werden.
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Wäre die Folie 10 jedoch so dick wie die herkömmlichen Kontrastfarben-Prägeblätter,
so hätte es eine ausreichend große Steifigkeit und eine ausreichend geringe Beweglichkeit,
um nutzbringende Kontrastfarbeneffekte zu zeigen. Dann würden jedoch die oben aufgeführten
Vorteile dünner Folien verlorengehen.
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Gemäß F i g. 2A ist an der dünnen Folie 10 eine Rückschicht 20 beispielsweise
durch Kleben befestigt. Diese Rückschicht 20 kann aus einem der obengenannten Rückschichtwerkstoffe
bestehen.
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Wenn der die Lagen 10 und 20 enthaltende Verbund geprägt wird, beispielsweise
bei 21 in F i g. 2 B, so verleiht die Rückschicht 20 dem daraufliegenden Streifen
bzw. der Folie 10 eine derartige Steifigkeit, daß die Dehnungszone mindestens annähernd
auf den Prägebereich beschränkt bleibt. Schattierungen in den F i g. 1 A und 1 B
sowie in den F i g. 2 A und 2B deuten die relative Länge der Dehnungszone an. Wenn
die Dehnungszone in der in F i g. 2B gekennzeichneten Weise beschränkt ist, so kann
wenig - wenn überhaupt - Material in merklichem Ausmaß in den Prägebereich gezogen
werden, und es verbleiben ausreichend starke Kaltfließverformungskräfte im Prägebereich
erhalten, die den bei 22 angedeuteten, gewünschten Farbwechsel hervorrufen. Gleichzeitig
wird die Ausbildung von Farbhöfen (Halo-Effekt) an den Prägungen entscheidend verringert
oder gänzlich verhindert. Das Ergebnis ist eine kontrastfarbige Prägung von auffallepder
Schärfe und Schönheit.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung wurde in F i g. 1 A ein Element 1
willkürlicher Länge angegeben, dem ein Element 2 gleicher Länge in F i g. 2 A gegenübersteht.
Wenn die Folie 10 in F i g. 1 A in der in F i g. 1 B gezeichneten Weise geprägt
wird, so erfährt das Längenelement 1 eine Längenzunahme von J1 a und nimmt
damit die Länge a -i- dl a an. Die relative Dehnung beträgt
worin a die anfängliche Länge des Elementes 1 und A1 a die obenerwähnte Längenzunahme
des Elementes 1 ist.
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Wenn der in F i g. 2 A gezeigte, die Lagen 10 und 20 enthaltende laminare
Verbund gemäß F i g. 2B geprägt wird, so erfährt das Längenelement 2 eine Längenzunahme
von d2 a und nimmt damit die Länge a ',- d2 a an. Die relative
Dehnung ist
worin a die anfängliche Länge des Elementes 2 und d., a die Längenzunahme
des Elementes 2 ist.
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-Wenn die Dehnungszone gemäß F i g. 2B auf den Prägebereich beschränkt
ist, so sind die in der Folie 10 während der Längung e2 aufgebauten Spannungen höher
als die während der Längung ei in der Folie 10 aufgebauten Spannungen, weil im letzteren
Falle sich die Dehnungszone über den Ort der Prägung hinaus erstreckt und bewegliches
Material in Richtung der in F i g. 1 B gezeichneten Pfeile 16 zum Prägeort fließen
kann, worauf es nach dem Prägevorgang elastisch zurückkehrt.
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Hieraus wird ersichtlich, daß die Anwesenheit der Rückschicht 20 die
Entwicklung von Kaltverformungsspannungen ermöglicht, welche ausreichen, einen Farbwechsel
in einem solchen Streifen oder einer solchen Folie hervorzurufen, welche ohne die
Rückschicht 20 nicht die zur Erzeugung eines nutzbringenden Farbkontrastes erforderlichen
Spannungen entwickeln könnte.
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F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in
welchem eine Rückschicht 50 von der Art der in den F i g. 2A und 2B gezeigten Rückschicht
20 abnehmbar an einer Farbkontrast-Prägeschicht 40 nach Art der in den F i g. 2A
und 2B dargestellten Deckschicht 10 befestigt ist. Auch hier ist die Schicht 40
so dünn, daß sie für sich allein nur latente Farbwechseleigenschaften besitzt. Um
der Schicht 40 sichtbare Farbkontrast-Prägeeigenschaften zu verleihen, ist die Rückschicht
50 an jener mittels einer Klebstoffschicht 47 befestigt. Die Klebeschicht 47 kann
aus einem der bekannten druckempfindlichen Klebmittel bestehen, die eine sichere,
feste Verbindung zur Verhinderung relativen Gleitens der benachbarten Oberflächen
der Deckschicht und der Rückschicht bewirken, aber das Abziehen der Rückschicht
erlauben, sobald dies gewünscht ist. Klebstoffe dieser Art werden seit Jahren in
der Etikettierteclmik verwendet.
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Da die Farbkontrast-Prägeschicht 40 so dünn ist, daß sie lediglich
latente Farbkontrasteigenschaften hat, bildet sie nach Abziehen der Rückschicht
50 ein ideales selbstklebendes Etikett od. dgl., weil die dünne Schicht sich verschiedenen
Oberflächen viel leichter anpaßt und wesentlich weniger zum Ausbeulen oder Knicken
neigt als ein Farbkontrast-Prägeblatt oder -Streifen, welcher dick genug ist, sichtbare
Farbprägeeigenschaften zu haben.
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Bevor die Rückschicht 50 abgezogen ist, verleiht sie der latent farbwechselnden
Frontschicht 40 sichtbare Farbprägeeigenschaften, so daß sich eine klare und auffallende
Kontrastfarbe ergibt, wenn die Schichten 40 und 50 geprägt werden, wie beispielsweise
in der in F i g. 3 bei 41 gezeigten Weise.
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Man kann das Entfernen der Rückschicht 50 dadurch erleichtern,daß
man einen der herkömmlichen Trennüberzüge 51 auf der in Kontakt mit dem Klebstoff
47 befindlichen Oberfläche der Rückschicht 50 vorsieht.
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F i g. 4 zeigt ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
in dem wiederum eine latent farbwechselnde Frontschicht 40 a der in F i g. 3 mit
40 und in den F i g. 2 A und 2 B mit 10 bezeichneten Art verwendet wird. Die Ausführung
gemäß F i g. 4 hat eine Verbundrückschicht 50 a, die mit der Frontschicht
40 verbunden ist. Der laminare Rückschichtverbund 50a umfaßt eine abnehmbare Rückschicht
52 von der Art der in den F i g. 3 sowie den F i g. 2 A und 2B dargestellten Rückschichten
50 bzw. 20 sowie ferner eine Schicht 53, die bleibend an der Frontschicht 40 a befestigt
ist, und eine zwischen der Schicht 52 und der Rückschicht 53 angeordnete Klebeschicht
47 a. Auch hier kann die innere Fläche
der Rückschicht 52 mit einem
herkömmlichen Trennüberzug versehen sein, der das Abnehmen der Rückschicht 52 nach
dem Prägevorgang erleichtert.
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Die Schicht 53 kann aus dünnem Fasermaterial bestehen, wie beispielsweise
aus imprägniertem oder nicht imprägniertem Papier oder Textil, aus gefärbten oder
ungefärbten Metallblättern oder -folien oder aus einem gefärbten, ungefärbten oder
metallisiertem Kunststoff. Falls man es wünscht, kann der die Frontschicht 40 a
bildende Werkstoff auf die Schicht 53 in Form eines flüssigen Überzuges aufgebracht
und dann durch Trocknung oder auf andere Weise zu der gewünschten Dicke verfestigt
werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine Acrylnitrilbutadienstyrenverbindung
auf eine anodisch behandelte Aluminiumfolie aufgebracht.
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Es ist einleuchtend, daß die Schicht 53 der Frontschicht
40 eine Hintergrundfarbe verleiht, die das ansprechende Erscheinungsbild
des fertigen Etiketts bzw. Dekorationsmusters noch erhöht und somit zu auffallenden
Farbeffekten führt. Ähnliche Effekte können bei der Ausführungsform gemäß F i g.
3 durch Zufügung eines Farbstoffes zum Klebstoff 47 erzielt werden.
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In vielen Anwendungsfällen wird es sich als zweckmäßig erweisen, die
Frontschicht 40 in F i g. 3 bzw. 40 a in F i g. 4 unpigmentiert zu lassen
und die Farbeffekte durch die vorstehend beschriebenen Farbstoffe bzw. eingefärbte
oder metallisierte Schichten zu erzielen. Es ist ferner nicht erforderlich, daß
die oben beschriebenen Frontschichten auf hohe Steifib keit vergütet werden, wenn
die Rückschicht oder die Rückschichten der mit ihnen verbundenen Frontschicht ausreichende
Steifigkeit verleihen.