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Viele organische Kunststoffolien, z. B. Polyäthylen, sind außerordentlich
schwer zu bedrucken, da die unbehandelte Folie nur eine geringe Haftfähigkeit bzw.
Verträglichkeit für die üblichen Farbstoffe und Farbbindemittel hat. Infolgedessen
werden auf diese Folienoberflächen aufgetragene Druckfarben leicht weggewischt bzw.
abgeblättert, und die Ergebnisse sind völlig unbefriedigend.
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Es sind bereits viele Verfahren bekannt, um die charakteristischen
Oberflächeneigenschaften solcher Kunststoffolien dahingehend zu ändern, daß sie
für die gebräuchlichen Farben und Überzüge geeigneter werden. Diese Verfahren sind
chemischer, elektrischer und strahlungstechnischer Natur, sie haben sich aber vielfach
als nachteilig und mit Mängeln behaftet erwiesen.
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Die chemische Behandlung ist zeitraubend und bedarf einer erheblichen
Apparatur. Man hat bei Polyäthylen auch schon vorgeschlagen, die Folie durch eine
Gasflamme hindurch - oder an einer solchen vorbei - zu ziehen, um die Bedruckbarkeit
zu verbessern. Dieses Verfahren ist aber schwer regelbar und bringt viel Abfall.
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Auch die elektrischen Verfahren zur Vorbehandlung von Polyäthylenfolien
vor dem Bedrucken haben zahlreiche Nachteile. Sie sind nicht zufriedenstellend,
wenn Polyäthylen mit einem Gehalt von fettigen oder öligen Gleitmitteln behandelt
werden soll, und zeigen auch viele Mängel bei der Behandlung von Polyäthylen ohne
die genannten Zusätze.
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Es sind bereits Verfahren zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von
Folienoberflächen aus Kunststoffen bekannt, bei denen man die Folie zwischen zwei
Elektroden - wobei die Folie auf der einen Elektrode aufliegt - einem veränderlichen
elektrischen Feld aussetzt, wobei die eine Elektrode aus einem dielektrischen Material
von höherem dielektrischem Verlustfaktor als der Kunststoff und die zweite Elektrode
aus einem elektrischen Leiter oder einem zweiten dielektrischen Material von niedrigerem
dielektrischem Verlustfaktor als die erste Elektrode besteht.
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Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Verbessern der Bedruckbarkeit
von Folienoberflächen aus Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen oder
Polyäthylenterephthalat, indem man die Folien zwischen zwei Elektroden - wobei die
Folie auf der einen Elektrode aufliegt - einem veränderlichen elektrischen Feld
aussetzt, wobei die eine Elektrode aus einem dielektrischen Material von höherem
dielektrischem Verlustfaktor als der Kunststoff besteht und die zweite Elektrode
aus einem elektrischen Leiter oder einem zweiten dielektrischen Material besteht,
welches das gleiche oder im wesentlichen gleiche ist wie das zu verarbeitende Material,
dadurch gekennzeichnet, daß man auch die zweite Elektrode in direkte Berührung mit
der Folie bringt.
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Der Unterschied des zuletzt genannten bekannten Verfahrens zu dem
neuen Verfahren besteht darin, daß im bekannten Verfahren die Folie nur mit der
einen Elektrode in Berührung steht, während im neuen Verfahren die Folie von beiden
Elektroden berührt wird. Es wurde nun festgestellt, daß mittels des neuen Verfahrens
Folien erhalten werden können, die eine bessere Bedruckbarkeit besitzen als Folien,
die mittels des bekannten Verfahrens behandelt worden sind. Die Haftfestigkeit der
auf die Folienoberflächen aufgebrachten Druckfarben wurde
dabei nach dem üblichen
Klebstreifentest bestimmt, bei dem die Klebstreifen auf die bedruckte Oberfläche
aufgebracht und. dann wieder davon abgezogen werden. Die dabei äuf der Oberfläche
der Folie verbleibende Menge an Farbe ist ein Maß für die Haftfestigkeit der Farbe
auf der behandelten Folie. Es wurde festgestellt, daß auf den erfindungsgemäß behandelten
Oberflächen eine größere Menge an Farbe verbleibt als auf den nach dem bekannten
Verfahren behandelten Oberflächen.
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Weiterhin kann im erfindungsgemäßen Verfahren unter Erzielung verbesserter
Ergebnisse mit einer vielfachen Geschwindigkeit im Vergleich zum bekannten Verfahren
gearbeitet werden, was einen wesentlichen technischen Fortschritt darstellt.
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Das veränderliche elektrische Feld wird erzeugt durch Anwendung einer
Wechselspannung verhältnismäßig hoher Frequenz zwischen den Elektroden in Überlagerung
über eine Wechselspannung niedriger Frequenz oder eine Gleichspannung oder auch
über beide.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete
Vorrichtung umfaßt eine Haupttrommel aus Metall von 40cm Durchmesser und 66 cm Länge,
28 Metallwalzen von 1,9 cm Durchmesser und 30 cm Länge, die regelmäßig zirkumferentiell
etwa 1800. um den Umfang der Trommel angebracht sind. Die Walzen sind mit einer
Schicht aus 0,35 mm dickem Polyvinylchlorid mit einem Leistungsfaktor von 16 bei
600 Hertz überzogen.
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Eine Spannungszufuhr ist zwischen den Walzen und der Trommel angeschlossen.
Die Spannung verläuft in einer steilen Welle mit einer Grundfrequenz von 650 Hertz,
die den Walzen zugeführte positive Periode ist etwa viermal länger als die Dauer
der negativen Periode. Die Spitzenspannung beträgt 2500 Volt. Die Walzen werden
durch eine Feder mit der Trommel in Berührung gebracht, so daß, wenn eine Folie
zur Behandlung um die Trommel geleitet wird, diese auf beiden Seiten durch Trommel
und Walzen, die die Elektroden darstellen, berührt wird.
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Die Folien werden behandelt, indem sie zwischen der Trommel und den
Walzen etwas mehr als 1800 um die Trommel geleitet werden mit einer von der Art
der Folie abhängigen Geschwindigkeit von 15 bis über 120 m/Min.
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Es ist festgestellt worden, daß das Material, aus welchem die dielektrische
Bekleidung der Elektrode mit dem höheren dielektrischen Verlustfaktor besteht, das
Ausmaß und die Geschwindigkeit der Folienbehandlung ebenso bestimmt wie die benutzte
Spannung. Hartpapier und andere Papiere werden hierbei sehr bevorzugt, da sie nur
geringe Spannungen erfordern und eine schnelle gleichförmige Behandlung von leicht
regelbarer Intensität, Tiefe und Ausdehnung bewirken. Das Papier ist auch keiner
nennenswerten Verschlechterung durch elektrische Streufelder ausgesetzt; dadurch
werden höhere Anforderungen an die Bedienung und Betriebsunterbrechungen vermieden.
Ferner wird die Behandlung der Folie nicht durch das Vorhandensein von Falten in
ihr ungünstig beeinflußt; ein Vorteil, der den bekannten Verfahren fehlt. Außerdem
kann der Behandlungsbereich sehr genau eingestellt werden; so können - wenn gewünscht
- die Kanten der Bahn auf Bruchteile eines Zolls unbehandelt bleiben, um deren Wärmeklebeigenschaften
später gut benutzen zu können.
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Die dielektrische Bekleidung dieser Elektrode soll so dünn wie möglich
sein, vorzugsweise nicht über 0,5 mm. So z. B. haben zwei Lagen von Hartpapier von
0,075 mm Stärke sich als höchst wirksam erwiesen. Andere Materialien, die mit Vorteil
zur dielektrischen Bekleidung dieser Elektroden benutzt werden können, sind polyamidgefirnißte
oder mit Schellack überzogene Seide, Leinen, Batist und andere Gewebe.
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Es kann wünschenswert sein, insbesondere wenn dicke Bahnen zu behandeln
sind, die gegenüberliegende Elektrode mit dielektrischem Material von einiger Dicke,
etwa 0,25 mm oder mehr, zu überziehen, wobei das Material das gleiche oder im wesentlichen
gleiche ist wie das zu verarbeitende Material.
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Die anzuwendende Spannung zwischen den Elektroden ist von dem Behandlungsmaterial,
dem Tempo der Behandlung und der gewünschten Intensität derselben abhängig. Es wurde
gefunden, daß unter normalen Verhältnissen das Optimum der Gleichstromspannung zwischen
1000 und 3000Volt liegt und dasjenige der Überlagerungswechselspannung zwischen
900 und 2900 Volt. In solchem Fall ist es vorzuziehen, daß die das Dielektrikum
tragende Elektrode in bezug auf die andere Elektrode nicht in den negativen Bereich
hinüberschwingt. Die Frequenz der Überlagerungsspannung geht vorteilhaft über 1000
Schwingungen je Sekunde hinaus, vorzugsweise bis zu 1 000 000 Schwingungen und mehr.
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An Stelle der Überlagerung eines Wechselstromes über einen Gleichstrom
kann auch eine Überlagerung eines Wechselstromes hoher Frequenz über einen Wechselstrom
niedriger Frequenz erfolgen. In letzterem Falle ist der bevorzugte Arbeitsbereich
bei Polyäthylenbehandlung (höhere Werte von Frequenz und Spannung korrespondierend
mit höheren Geschwindigkeiten, Behandlungsquoten und Gleit-
mittelzusätzen) der folgende:
Für den Wechselstrom niedriger Frequenz 900 bis 2000 Volt Spannung und 25 bis 500
Schwingungen; für den Wechselstrom hoher Frequenz 800 bis 1500Volt Spannung und
1000 bis 1 000000 Schwingungen. Als Beispiel: Bei Behandlung einer mit 6 m pro Minute
zulaufenden Polyäthylenbahn wird für den Tieffrequenzstrom 2000 Volt Spannung und
60 Schwingungen pro Sekunde gewählt, für den Überlagerungsstrom 1500 Volt Spannung
und 500 000 Schwingungen.
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Die Oberfläche einer Polyäthylenfolie, die in Berührung mit der dielektrisch
bekleideten Behandlungselektrode durch die Maschine läuft, wird für Farben und andere
zum Bedrucken oder Bekleiden bzw.
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Ausschmücken des Polyäthylens benutzte Materialien hoch aufnahmefähig
und adhäsiv gemacht. Dagegen wird nur unwesentlich beeinflußt die andere Oberfläche
der Polyäthylenfolie, wo die berührende Elektrode entweder leitend oder aus Polyäthylenmaterial
hergestellt ist.