DE19921579A1

DE19921579A1 - Verfahren zur bereichsweisen Übertragung der Dekorlage einer Transferfolie auf ein Substrat sowie hierfür geeignete Transferfolie

Info

Publication number: DE19921579A1
Application number: DE19921579A
Authority: DE
Inventors: Klaus Weber; Ludwig Brehm
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: JP2002544068A; CA2336854C; EP1097042B1; EP1097042A1; BR0006109A; ES2202140T3; CA2336854A1; AU5520500A; PT1097042E; ATE244637T1; CN1304361A; CN1174865C; US6531016B1; AU758536B2; DE50002816D1; RU2200673C2; JP3617625B2; WO2000068013A1; DE19921579C2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur bereichsweisen Übertragung der eine aktivierbare Kleberschicht umfassenden Dekorlage einer Transferfolie von einem Trägerfilm auf ein Substrat beschrieben, wobei die Kleberschicht der Transferfolie teilweise vor dem eigentlichen Prägevorgang aktiviert wird, und zwar derart, dass die Kleberschicht nur in den Flächenbereichen eine Aktivierung erfährt, in denen die Dekorlage auf das Substrat übertragen werden soll. Eine für dieses Verfahren besonders geeignete Transferfolie weist in den Flächenbereichen der Dekorlage, die auf das Substrat übertragen werden sollen, eine Absorptionsschicht auf, die die eine Aktivierung der Kleberschicht bewirkende Strahlungsenergie absorbiert und unter Einwirkung der absorbierten Strahlungsenergie die Kleberschicht aktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bereichsweisen Übertragung der eine durch Strahlungsenergie aktivierbare Kleberschicht umfassenden Dekorlage einer Transferfolie von einem Trägerfilm für die Dekorlage auf ein Substrat unter Verwendung eines ggf. beheizten Prägewerkzeuges, wobei die Kleberschicht vor Einlauf der Transferfolie in das Prägewerkzeug zumindest teilweise aktiviert wird.

Ausserdem ist Gegenstand der Erfindung eine Transferfolie, die insbesondere zur Verwendung in dem erfindungsgemässen Übertragungsverfahren geeignet ist, welche auf einem Trägerfilm eine aus mehreren Schichten bestehende, unter Einwirkung von Druck und ggf. Wärme bereichsweise auf ein Substrat übertragbare Dekorlage aufweist, deren dem Trägerfilm abgekehrte Oberfläche von einer durch Strahlungsenergie aktivierbaren Kleberschicht gebildet ist.

Beim Übertragen der Dekorlage einer Transferfolie auf ein Substrat ist es erforderlich, dass der Kleber hinreichend aktiviert wird, um eine ausreichende Haftung der Dekorlage auf dem Substrat zu erreichen. Die für die Aktivierung der Kleberschicht erforderliche Zeit bestimmt dabei ganz massgeblich die Durchlaufgeschwindigkeit der entsprechenden Applikationsmaschinen.

Um die Maschinengeschwindigkeit zu erhöhen, ist es aus der WO 96/37368 bereits bekannt, die wärmeaktivierbare Kleberschicht der Dekorlage einer Prägefolie vor dem eigentlichen Prägevorgang vorzuheizen, um so die Kleberschicht wenigstens teilweise zu aktivieren. Die Übertragung der Dekorlage auf das Substrat erfolgt bei dem bekannten Verfahren - wie üblich - in den Bereichen, in denen das Prägewerkzeug auf die Prägefolie einwirkt, wobei gemäss der WO 96/37368 vorgesehen ist, dass auch das Prägewerkzeug beheizt wird. Diese Vorgehensweise gestattet zwar höhere Maschinengeschwindigkeiten. Es besteht jedoch die Gefahr, dass beispielsweise dann, wenn der Kleber zu stark vorgeheizt wird, die saubere, bereichsweise Ausprägung der Dekorlage auf das Substrat Schwierigkeiten bereitet, weil die Dekorlage nicht nur in den Bereichen, in denen das Prägewerkzeug auf sie wirkt, an dem Substrat haftet, sondern eventuell auch ausserhalb dieser Bereiche, wenn der Kleber bereits eine hinreichend hohe Haftwirkung besitzt. Dieses Problem kann insbesondere bei vergleichsweise dicken Dekorlagen oder Dekorlagen auftreten, die eine verhältnismässig hohe mechanische Stabilität besitzen, beispielsweise eine Metallisierung zeigen.

Aus der EP 0 741 370 B1 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Sicherheitselementes auf ein Substrat bekannt, bei dem die Kleberschicht mit dem Substrat in Kontakt gebracht und durch Zufuhr von Energie durch den Schichtverbund, d. h. die Dekorlage hindurch, lokal erwärmt wird, wodurch erreicht werden soll, dass die Dekorlage nur an den erwärmten Stellen auf dem Substrat haftet, ohne dass irgendwelche Strukturen der Dekorlage zerstört werden. Zur Energiezufuhr werden gemäss der EP 0 741 370 B1 entweder Laserstrahlung oder Lichtquellen verwendet. Ein Laserstrahl kann entsprechend dem gewünschten Muster geführt werden. Bei Verwendung von Lichtquellen wird entweder auf Masken oder auf die Belichtung mit adressierbaren Arrays aus Laser- oder Leuchtdioden zurückgegriffen. Dieses bekannte Verfahren hat sicherlich den Vorteil, dass eine sehr saubere, trotzdem nur bereichsweise Übertragung der Dekorlage einer Transferfolie vom Trägerfilm der Transferfolie auf ein Substrat möglich ist, wobei im Sinne einer Schonung der eventuellen Strukturen in der Dekorlage weitgehend auf die Anwendung von Druck beim Übertragen auf das Substrat verzichtet wird. Ein Nachteil der bekannten Vorgehensweise ist jedoch darin zu sehen, das mit verhältnismässig niedrigen Arbeitsgeschwindigkeiten gerechnet werden muss. Bei Einsatz von Masken oder Dioden-Arrays ist es unter Umständen sogar erforderlich, die Transferfolie und das Substrat schrittweise zu bewegen, damit die Maske bzw. das Array während der für die Aktivierung der Kleberschicht erforderlichen Zeit gegenüber der Transferfolie stillsteht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Transferfolie vorzuschlagen, bei dem einerseits die Möglichkeit besteht, durch Voraktivierung der Kleberschicht die Maschinengeschwindigkeit zu steigern, gleichzeitig aber gewährleistet ist, dass eine saubere Übertragung der Dekorlage der Transferfolie auch nur in den Bereichen erfolgt, die tatsächlich transferiert werden sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das gattungsgemässe Verfahren derart weiterzubilden, dass die Kleberschicht vor Einlauf der Transferfolie in das Prägewerkzeug nur in den Flächenbereichen mittels Strahlungsenergie aktiviert wird, in denen die Dekorlage mittels des Prägewerkzeuges auf das Substrat übertragen werden soll.

Im Gegensatz zu der Lehre der WO 96/37368, bei der die Vorheizung der Kleberschicht der Transferfolie vor Einlauf in das Prägewerkzeug im wesentlichen ganzflächig erfolgt, wird gemäss vorliegender Erfindung vorgeschlagen, die Vorheizung - ähnlich dem grundsätzlichen Vorschlag der EP 0 741 370 B1 - nur bereichsweise vorzunehmen, wobei jedoch wichtig ist, dass tatsächlich eine Vorheizung vor Eintritt in das Prägewerkzeug stattfindet. Es wird also bei dem Verfahren gemäss der Erfindung nicht nur mit Aktivierung des Klebers sondern gleichzeitig auch mittels eines entsprechenden Prägewerkzeuges, d. h. unter Anwendung entsprechenden Drucks, gearbeitet. Aufgrund der zusätzlichen Anwendung von Druck kann sehr häufig erreicht werden, dass bereits eine vergleichsweise geringe Strahlungsenergie ausreicht, um den Kleber so weit vorzuaktivieren, dass die Maschinengeschwindigkeit wesentlich erhöht werden kann. Gleichzeitig wird durch die bereichsweise Voraktivierung der Kleberschicht sichergestellt, dass eine saubere, bereichsweise Prägung erfolgt, weil die Arbeitsbedingungen leicht derart gewählt werden können, dass die Dekorfolie über die Kleberschicht nur dort am Substrat haftet, wo die Kleberschicht auch tatsächlich vorgeheizt wurde.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Transferfolie verwendet wird, deren Dekorlage nur in den auf das Substrat zu übertragenden Flächenbereichen eine Absorptionsschicht aufweist, die die eine Aktivierung der Kleberschicht bewirkende Strahlungsenergie absorbiert.

Die Transferfolie ist also vorteilhafterweise so ausgebildet, dass sie in den zu übertragenden Flächenbereichen eine zusätzliche Schicht, nämlich die Absorptionsschicht umfasst. Lediglich im Bereich dieser Absorptionsschicht, die die Strahlungsenergie entsprechend aufnimmt - und natürlich an die Kleberschicht übertragen muss - erfolgt dann eine Voraktivierung der Kleberschicht, wobei auf diese Weise ohne besonderen apparativen Aufwand erreicht werden kann, dass tatsächlich nur in den gewünschten Bereichen die Kleberschicht voraktiviert wird. Insbesondere kann auf die Verwendung von speziell geführten Laserstrahlen, sowie Masken oder Dioden- Arrays, die gemäss der EP 0 741 370 B1 vorgesehen sind, erfindungsgemäss verzichtet werden.

Die Wirkung der bereichsweisen Aktivierung kann insbesondere bei einer Transferfolie, deren Dekorlage bereichsweise mit einer Absorptionsschicht versehen ist, noch verbessert werden, wenn die die Kleberschicht aktivierende Strahlungsenergie nur in den Flächenbereichen auf die Dekorlage einwirkt, die zur Übertragung auf das Substrat bestimmt sind, wobei die die Kleberschicht aktivierende Strahlungsenergie vorteilhafterweise über eine Maske od. dgl. nur auf die auf das Substrat zu übertragenden Flächenbereiche der Dekorlage und Kleberschicht einwirkt.

Grundsätzlich sind alle möglichen Arten der Aktivierung der Kleberschicht denkbar. Besonders günstig und damit in der Praxis wohl von besonderer Bedeutung dürfte jedoch eine Vorgehensweise sein, bei der eine mittels Wärmestrahlung aktivierbare Kleberschicht verwendet wird, d. h. ein sog. Heiss- Schmelzkleber, der unter Wärmeeinwirkung erweicht und klebrig wird.

Insbesondere bei Verwendung einer wärmeaktvierbaren Kleberschicht kann es günstig sein, zur Aktivierung Laserstrahlung zu verwenden, wobei die Laserstrahlung ggf. den zu übertragenden Flächenbereichen entsprechend ablenkbar sein kann. Die Verwendung von Laserstrahlung bietet den Vorteil, dass sich kurze Erwärmungszeiten erreichen lassen, wenn die einwirkende Laserenergie hoch genug ist.

Schliesslich ist nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen, dass die Kleberschicht der Dekorlage vor Eintritt der Transferfolie in das Prägewerkzeug nur voraktiviert wird und zur vollständigen Aktivierung der Kleberschicht ein beheiztes Prägewerkzeug dient. Diese Verfahrensweise gestattet verhältnismässig hohe Maschinengeschwindigkeiten. Dabei kann das Prägewerkzeug sowohl gross- oder ganzflächig wirken, als auch nur in den Bereichen, in denen die die Dekorlage bildenden Schichten auf das Substrat übertragen werden sollen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Transferfolie, vorzugeweise eine Heissprägefolie, die insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, für das vorstehend erläuterte Verfahren geeignet ist. Diese Transferfolie, welche auf einem Trägerfilm eine aus mehreren Schichten bestehende, unter Einwirkung von Druck und ggf. Wärme bereichsweise auf ein Substrat übertragbare Dekorlage aufweist, deren dem Trägerfilm abgekehrte Oberfläche von einer durch Strahlungsenergie aktivierbaren Kleberschicht gebildet ist, zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass die Dekorlage nur in vorgegebenen, zur Übertragung auf das Substrat bestimmten Flächenbereichen eine Absorptionsschicht aufweist, die die eine Aktivierung der Kleberschicht bewirkende Strahlungsenergie absorbiert.

Die Besonderheit der Transferfolie gemäss der Erfindung liegt also darin, dass in der Dekorlage bereichsweise eine Absorptionsschicht vorhanden ist, die dazu dient, zur Aktivierung der Kleberschicht dienende Strahlungsenergie zu absorbieren und auf diese Weise für eine Aktivierung der Kleberschicht zu sorgen.

Bei Verwendung einer derartigen Transferfolie in dem eingangs erläuterten Verfahren lässt sich besonders leicht eine saubere Abgrenzung der zu übertragenden Bereiche der Dekorlage erreichen. Die Transferfolie gemäss der Erfindung kann aber - unabhängig von dem erläuterten Verfahren - ebenfalls verwendet werden, indem beispielsweise die Kleberschicht ausschliesslich über die Absorptionsschicht aktiviert wird. In einer derartigen Transferfolie lassen sich verhältnismässig fein strukturierte Bereiche mit der Absorptionsschicht ausrüsten. Auch bei grossflächiger Bestrahlung und Verwendung grossflächiger Prägewerkzeuge erreicht man dann trotzdem, dass tatsächlich nur die der Absorptionsschicht zugeordneten Bereiche der Dekorlage auf das Substrat übertragen werden. Es lässt sich bei Verwendung einer Transferfolie gemäss der Erfindung somit der mit der EP 0 741 370 B1 angestrebte Effekt mit sehr einfachen Mitteln erreichen, wobei insbesondere nicht jeweils eine Anpassung der für die Übertragung der Dekorlage auf das Substrat verwendeten Prägevorrichtung an die spezielle Gestaltung der zu übertragenden Bereiche der Dekorlage erforderlich ist.

Um eine besonders gute Einwirkung der in der Absorptionsschicht aufgenommenen Strahlungsenergie auf die Kleberschicht zu erreichen, ist es zweckmässig, wenn die Absorptionsschicht unmittelbar anschliessend an die Kleberschicht der Dekorlage vorgesehen ist.

Verständlicherweise entsprechen die Pigmente oder sonstigen Zusätze, die die Absorptionsschicht enthalten muss, um die Strahlungsenergie entsprechend absorbieren zu können, nicht immer den Forderungen hinsichtlich der graphischen oder optischen Gestaltung der Dekorlage. Wenn mit Wärmestrahlung, z. B. IR-Strahlung, gearbeitet wird, enthält die Absorptionsschicht im allgemeinen dunkle, optisch nicht ansprechende Pigmente od. dgl. Hier ist es günstig, wenn erfindungsgemäss die Dekorlage auf der zum Trägerfilm weisenden Seite der Absorptionsschicht eine diese nach der Übertragung der Dekorlage auf ein Substrat abdeckende, undurchsichtige Dekorschicht aufweist, die zweckmässig eine, vorzugsweise eine beugungsoptisch wirksame Struktur aufweisende Reflexionsschicht, insbesondere eine Metallschicht, ist. Vor allem bei Vorhandensein einer eine beugungsoptisch wirksame Struktur aufweisenden Reflexionsschicht lassen sich sehr interessante gestalterische Lösungen verwirklichen.

Bei Vorhandensein einer Reflexionsschicht zur Abdeckung der Absorptionsschicht, die ja im Gebrauch die freiliegende Fläche der Dekorlage bildet, ist es zweckmässig, wenn die zum Trägerfilm weisende Oberfläche der Dekorlage von einer transparenten Schutzlackschicht gebildet ist, d. h. mit anderen Worten die Reflexionsschicht durch eine solche Schutzlackschicht abgedeckt ist. Eine derartige Schutzlackschicht verbessert die mechanische Beständigkeit und schützt insbesondere eventuell vorhandene beugungsoptisch wirksame, d. h. sehr feine Strukturen.

In der Vielzahl der Anwendungsfälle einer Transferfolie gemäss der Erfindung wird es zweckmässig sein, wenn die Absorptionsschicht Wärmestrahlung absorbiert, während die Kleberschicht von einem wärmeaktivierbaren, für die von der Absorptionsschicht aufgenommene Wärmestrahlung durchlässigen Material gebildet ist. Diese Ausbildung ist vor allem dann günstig, wenn auf der im Gebrauch sichtbaren Seite der Dekorlage eine Reflexionsschicht vorhanden ist, die ein Eindringen der zur Aktivierung dienenden Strahlung verhindert. Wenn in einem solchen Fall die Kleberschicht für die von der Absorptionsschicht aufgenommene Wärmestrahlung durchlässig ist, kann die Bestrahlung der Transferfolie von der Kleberseite her erfolgen. Dies hat auch den Vorteil, dass die Strahlung dann nicht durch den Trägerfilm unnötigerweise geschwächt wird. Die Ausbildung mit einer transparenten Kleberschicht und einer hiervon getrennten Absorptionsschicht bringt darüberhinaus den technologischen Vorteil, dass durch die möglicherweise in der Absorptionsschicht vorhandenen Zusätze die Klebewirkung der Kleberschicht nicht beeinträchtigt wird.

In der praktischen Umsetzung erscheint es zweckmässig, wenn die Absorptionsschicht von einer die zur Aktivierung der Kleberschicht dienende Strahlungsenergie absorbierende Pigmente enthaltenden Lackschicht gebildet ist. Als Pigmente kommen beispielsweise Russ, schwarze bzw. dunkle Pigmente etc. in Betracht. Bei Verwendung einer wärmeaktivierbaren Kleberschicht wird sinnvollerweise mit Infrarot-Strahlung zur Aktivierung gearbeitet, wobei dann die Ausbildung vorzugsweise derart ist, dass die Absorptionsschicht Infrarot-Strahlung einer Wellenlänge absorbiert, für die die Kleberschicht durchlässig ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Transferfolie sowie des Verfahrens anhand der Zeichnung.

Es zeigen

Fig. 1a einen schematischen Schnitt durch einen Teil einer Transferfolie;

Fig. 1b schematisch und im Schnitt den Übertragungsvorgang unter Verwendung einer Folie gemäss Fig. 1a;

Fig. 2a bis 2c schematisch anhand eines Teilschnitts durch eine Transferfolie ein spezielles Herstellungsverfahren und

Fig. 3 schematisch Vorrichtung und Verfahren beim Übertragen der Dekorlage von einer Transferfolie auf ein Substrat.

Bei der in Fig. 1a schematisch gezeigten Transferfolie handelt es sich um eine Folie, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau einer üblichen Heissprägefolie entspricht, wie sie beispielsweise zur Erzeugung von Sicherheitsmerkmalen auf Banknoten, Wertpapieren od. dgl. verwendet werden kann, wobei zu diesem Zweck die Heissprägefolie einerseits eine Metallisierung sowie andererseits eine beugungsoptisch wirksame räumliche Struktur aufweist.

Die Transferfolie gemäss Fig. 1a umfasst in üblicher Weise einen Trägerfilm 1, beispielsweise einen Polyesterfilm einer Stärke zwischen 10 und 25 µm. Auf diesem Trägerfilm 1 befindet sich eine an sich bekannte Ablöseschicht 2, die, insbesondere bei Hitzeeinwirkung, die Ablösung der insgesamt mit 3 bezeichneten Dekorlage von dem Trägerfilm 1 erleichtern soll. Die Ablöseschicht 2 ist üblicherweise vollflächig aufgebracht.

Die Dekorlage 3 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier Schichten, nämlich einer transparenten Schutzlackschicht 4, einer auf diese üblicherweise aufgedampften Metallschicht 5, einer bereichsweise vorgesehenen Absorptionsschicht 6 sowie einer aktivierbaren Kleberschicht 7, wobei angenommen werden soll, dass es sich bei der Kleberschicht 7 um eine Heissklebeschicht handelt. Die Schutzlackschicht 4 sowie die Heissklebeschicht 7 und die Metallisierung 5 sind in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1a jeweils ganzflächig vorgesehen.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Folie gemäss Fig. 1a um eine beispielsweise zur Herstellung von Sicherheitselementen dienende Folie. Zu diesem Zweck ist die Folie in den Bereichen der Absorptionsschicht 6 mit einer beugungsoptisch wirksamen, räumlichen Struktur 8 versehen.

Die Folie gemäss Fig. 1, die auch in Fig. 1b eingesetzt ist, wird wie folgt hergestellt:
Auf den Trägerfilm 1 wird zuerst die vollflächige Ablöseschicht 2 in einer Schichtstärke von ca. 0,01 bis 0,1 µm in einem Druck- oder Streichverfahren aufgebracht.

Anschliessend wird die Schutzlackschicht 4 ebenfalls vollflächig sowie in einer Schichtstärke von 0,8 bis 2,5 µm, vorzugsweise 1,2 bis 1,7 µm, aufgetragen.

Der transparente Schutzlack 4 hat die Eigenschaft, dass er sich mittels geeigneter Prägewerkzeuge, sog. Matrizen, entsprechend strukturieren lässt. Als nächster Schritt wird somit die räumliche Struktur 8 in einem Repliziervorgang in die freie Oberfläche des Schutzlacks 4 eingeprägt. Entsprechende beugungsoptisch oder diffraktiv wirksame Strukturen sind allgemein bekannt und beispielsweise in der EP 0 741 370 B1 erläutert.

Nach Einbringung der räumlichen Struktur 8 wird dann die gesamte freie Oberfläche der Schutzlackschicht 4 mit einer Metallisierung 5 versehen. Im allgemeinen erfolgt eine Vakuumbedampfung mit Aluminium bei Schichtstärken von 5 bis 200 nm.

Nach der Aufdampfung der Metallisierung 5 wird dann in den Bereichen, in denen die Dekorlage 3 auf ein Substrat übertragen werden soll, auf die Metallisierung 5 die nur bereichsweise vorgesehene Absorptionsschicht 6 aufgebracht. Zweckmässig handelt es sich bei der Absorptionsschicht um einen aktivierbaren Dekorlack, der in einer Schichtstärke von 0,8 bis 2,8 µm, vorzugsweise von etwa 1,5 µm, aufgetragen wird. Es ist zweckmässig, die Absorptionsschicht 6 registerhaltig zu der Strukturierung 8 aufzubringen, wie dies in Fig. 1a angedeutet ist.

Als letzter Schritt erfolgt dann der vollflächige Auftrag der Kleberschicht 7, wobei zweckmässig ein für Infrarot-Strahlung durchsichtiges Material für die Kleberschicht 7 verwendet wird, sofern die Absorptionsschicht 6 in der Lage ist, Infrarot- Strahlung entsprechend zu absorbieren. Die Kleberschicht 7 wird in einer Schichtstärke von 2 bis 10 µm, vorzugsweise von 3 bis 5 µm, aufgetragen.

Die einzelnen Schichten können wie folgt zusammengesetzt sein:

Beispiel Ablöseschicht 2 (Schichtstärke ca. 0,01 bis 0,1 µm)

Ethanol	100 g
Toluol	900 g
Esterwachs (Tropfpunkt 90°C)	3 g

Schutzlackschicht 4 (Schichtstärke 0,8 bis 2,5 µm, vorzugsweise 1,2 bis 1,7 µm)

MEK	400 g
Toluol	150 g
Cyclohexanon	200 g
Cellulosenitrat (niedrigviskos, 65% in Alk.)	140 g
Butyl-/Methylmethacrylat (d = 1,05 g/cm³, Säurezahl 7 bis 9 mg KOH/g)	100 g

Absorptionsschicht 6 (Schichtstärke 0,8 bis 2,8 µm, vorzugsweise 1,5 µm)

MEK	270 g
Toluol	360 g
Aceton	150 g
PVC/PVAC-Mischpolymerisat (K-Wert: 43)	135 g
Hochmolekul. Dispergier-Additiv	13 g
Kieselsäure	4 g
Extender (Aluminiumsilikat)	22 g
IR-aktivierbares Pigment (Flammruss, Pigment Black 7)	46 g

Kleberschicht 7 (Schichtstärke 2,0 bis 10,0 µm, vorzugsweise 3,0 bis 5,0 µm)

NEK	280 g
Toluol	350 g
PVC/PVAC-Copolymer (Fp. 80°C)	210 g
Thermoplastisches Polyurethan (d = 1,18 g/cm³)	130 g
Kieselsäure, hydrophobiert (Partikelgrösse ca. 10 µm)	60 g

Die Absorptionsschicht 6 der Transferfolie gemäss Fig. 1a hat die Aufgabe, auf die Dekorlage 3 der Folie auftreffende Strahlungsenergie (schematisch durch die Pfeile 9 angedeutet) zu absorbieren und die dann gespeicherte Strahlungsenergie an die Kleberschicht 7 in den an die Absorptionsschicht 6 anschliessenden Bereichen 10 abzugeben, um auf diese Weise den Kleber 7 in den Bereichen 10 zu aktivieren bzw. zumindest vorzuaktivieren, so dass nach Bestrahlung der Dekorlage 3 entsprechend den Pfeilen 9 die Kleberschicht 7 in den Bereichen 10 bereits klebrig ist.

In der schematischen Darstellung der Fig. 1b ist gezeigt, wie eine Folie gemäss Fig. 1a auf ein Substrat 11 übertragen werden kann. Dabei ist aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt, in welcher Weise die Transferfolie an die zu dekorierende Oberfläche 12 des Substrates 11 angelegt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer beheizten oder unbeheizten Prägewalze geschehen, die auf jeden Fall einen grossflächigen Andruck bewirken kann.

Vor dem Anlegen der Transferfolie 1, 3 an die Oberfläche 12 des Substrates 11 wird die Dekorlage 3 der Transferfolie entsprechend der Darstellung in Fig. 1 mit Strahlungsenergie beaufschlagt, die in der Absorptionsschicht 6 absorbiert wird und die Kleberschicht 7 in den Bereichen 10 zumindest voraktiviert.

Dies hat den Effekt, dass, wie in der rechten Hälfte von Fig. 1b dargestellt, die Kleberschicht 7 in den aktivierten Bereichen 10 auf der Oberfläche 12 des Substrates 11 haftet und dadurch gleichzeitig ein Anhaften der entsprechenden Absorptionsschicht 6, der räumlichen Struktur 8 mit der Metallisierung 5 sowie der Schutzlackschicht 4 in dem zugehörigen Bereich an dem Substrat 11 bewirkt.

Die Bereiche der Dekorlage 3 dagegen, die nicht mit den voraktivierten Bereichen 10 der Kleberschicht 7 übereinstimmen, werden nicht an der Oberfläche 12 des Substrates 11 festgehalten. Wenn dann der Trägerfilm 1 über einen Ablösefinger 13 von dem Substrat 11 weggeführt wird, bleibt die Dekorlage 3 ausserhalb der Bereiche 10 über die Ablöseschicht 2 an dem Trägerfilm 1 haften und wird so von dem Substrat 11 in Form der Dekorlagen-Reste 14 abgeführt. Man erhält somit ein nur bereichsweise an der Oberfläche 12 entsprechend mit der Dekorlage 3 versehenes Substrat 11.

In der Fig. 2c ist eine im wesentlichen der Fig. 1a entsprechende Heissprägefolie gezeigt, die sich allerdings von der Transferfolie gemäss Fig. 1a dadurch unterscheidet, dass die Metallisierung 5' nur in den Bereichen vorhanden ist, in denen sich auch eine räumliche Struktur 8' befindet. Es handelt sich also bei der Folie gemäss Fig. 2c um eine sog. teilmetallisierte Folie. Auch die Folie gemäss Fig. 2c umfasst einen Trägerfilm 1', eine Ablöseschicht 2', eine transparente Schutzlackschicht 4', eine nur bereichsweise vorgesehene Absorptionsschicht 6' und eine ganzflächige Kleberschicht 7'. Die Folie gemäss Fig. 2c ist infolge ihrer Teilmetallisierung nur in den Bereichen der räumlichen Struktur 8' für bestimmte Anwendungsgebiete besonders geeignet. Beispielsweise ist es möglich, die Teilmetallisierung so auszubilden, dass nach Aufbringung der Dekorlage 3' der Folie der Fig. 2c auf ein Substrat einerseits der durch die räumliche Strukturierung 8' erzeugte optische Effekt, beispielsweise ein holographischer Effekt oder ein Farbwechseleffekt, gut sichtbar ist, andererseits jedoch der von der Substratoberfläche gebildete Untergrund und dessen Musterung noch erkennbar bleiben. Man kann auf diese Weise z. B. ein Photo, alphanumerische Angaben od. dgl. auf dem Substrat noch erkennen, obwohl im gleichen Bereich die teilmetallisierte Dekorlage 3' vorhanden ist.

Die Herstellung der Transferfolie, insbesondere Heissprägefolie, der Fig. 2c erfolgt unter Verwendung eines speziellen Lackes für die Absorptionsschicht 6'. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 hat die Absorptionsschicht 6' nämlich gleichzeitig die Funktion eines Resistlackes, der ein Abätzen der Metallschicht 5 in den nicht von der Absorptionsschicht 6' bedeckten Bereichen gestattet.

Bei der Herstellung der Folie gemäss Fig. 2c wird, wie in Fig. 2a veranschaulicht, in Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren der Folie gemäss Fig. 1a zuerst auf einen Trägerfilm 1' ähnlicher Stärke und Ausbildung, wie in Zusammenhang mit Fig. 1a erwähnt, eine Ablöseschicht 2' in der üblichen Schichtstärke von 0,01 bis 0,1 µm aufgebracht. Dann erfolgt der vollflächige Auftrag des Schutzlackes 4', ggf. die Replikation der Struktur 8' und schliesslich die Metallisierung durch Vakuumbedampfung mit Aluminium, alles wie in Verbindung mit Fig. 1a beschrieben.

Auf die Metallisierung 5 wird dann nur in den Bereichen, in denen die Metallschicht 5' erhalten bleiben soll, die Absorptionsschicht 6' entsprechend der in Verbindung mit Fig. 1a gegebenen Erläuterung aufgedruckt.

Die Absorptionsschicht 6' ist so zusammengesetzt, dass sie sich für einen anschliessenden Ätzvorgang eignet. Nach entsprechendem Härten der Absorptionsschicht 6' werden dann die nicht von der als Resistlack dienenden Absorptionsschicht 6' bedeckten Bereiche der Aluminiumschicht bzw. Metallisierung 5 abgeätzt. Zum Ätzen kann ein Bad aus 5%iger Natronlauge mit einer Badtemperatur von 20 bis 50°C verwendet werden. Der Ätzvorgang ist in Fig. 2b durch die Pfeile 15 angedeutet.

Nach dem Abätzen des Metalles in den Bereichen 16 zwischen den strukturierten Bereichen 8' bzw. den von der Absorptionsschicht 6' bedeckten Bereichen wird die entsprechende Oberfläche der Folie gewaschen, getrocknet und dann die vollflächige Klebeschicht 7' aufgebracht.

Grundsätzlich ist es selbstverständlich möglich, die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten, nämlich der Ablöseschicht 2, der Schutzlackschicht 4, der Absorptionsschicht 6 sowie der Kleberschicht 7, in Anpassung an die jeweiligen Einsatzzwecke zu wählen und zu variieren. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass die im Beispiel genannten Zusammensetzungen der verschiedenen Schichten auch herangezogen werden können, wenn die Absorptionsschicht entsprechend Fig. 2a bis 2c gleichzeitig die Funktion eines Resistlackes für das Abätzen der Metallisierung übernehmen soll. Es kann also unterstellt werden, dass die verschiedenen Schichten 2, 2'; 4, 4'; 6, 6' und 7, 7' in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1a sowie 2a bis 2c andererseits im wesentlichen identisch zusammengesetzt sind.

Die Anwendung der Folie des zweiten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 2c entspricht im wesentlichen der anhand der Fig. 1b beispielhaft geschilderten Verwendungsweise der Folie der Fig. 1a.

Anhand der Fig. 3 soll nun nochmals erläutert werden, wie Vorrichtungen zum Applizieren entsprechender Transferfolien auf ein Substrat im Prinzip aufgebaut sein können.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Dekoration eines Substrats, beispielsweise einer Papierbahn 17, die von einer nicht gezeigten Vorratsrolle oder als Bogen von einem Stapel in Richtung des Pfeiles 18 einem Spalt 19 zwischen einer Gegendruckwalze 20 und dem eigentlichen, angenommen vollflächigen Prägezylinder 21, der beispielsweise auf eine Temperatur von 80 bis 120°C beheizt sein kann, zugeführt wird.

In den Spalt 19 wird gleichzeitig eine Transferfolie 22 eingeführt, die in Pfeilrichtung 23 von einer ebenfalls in Fig. 3 nicht dargestellten Vorratsrolle abgewickelt wird.

Die Dekorlage 3, 3' der Transferfolie 22 wird im Spalt 19 unter der Wirkung des Prägezylinders 21 sowie der Gegendruckwalze 20 gegen das Substrat, beispielweise die Papierbahn 17, angedrückt und, sofern die Kleberschicht der Transferfolie 22 entsprechend aktiviert ist, auf die zur Transferfolie 22 weisende Oberfläche der Papierbahn 17 übertragen.

Nach dem Spalt 19 wird dann der Trägerfilm 1, 1' unter Zuhilfenahme eines Ablösefingers 13 (sh. Fig. 1b) von dem Substrat 17 weggeführt, wobei die Dekorlage 3, 3' in den Bereichen, in denen eine entsprechende Aktivierung der Kleberschicht 7, 7' erfolgt ist, an dem Substrat 17 haftet, während in den dazwischenliegenden Bereichen die Dekorlage 3, 3' an dem Trägerfilm 1, 1' haften bleibt und mit diesem abgezogen wird, so dass eine entsprechende bereichsweise Dekoration der Substratoberfläche erfolgt (sh. Fig. 1b).

Bisher wird bei der bereichsweisen Übertragung einer Dekorlage von einer Transferfolie auf ein Substrat im allgemeinen so vorgegangen, dass der Prägezylinder in den Bereichen, in denen die Vorlage auf das Substrat übertragen werden soll, entsprechend vorspringende Strukturen oder Musterungen aufweist. Die Vorheizung der Transferfolie 22 kann, wie dies in der WO 96/37368 beschrieben ist, vor dem Einlaufen in den Prägespalt 19 mittels entsprechender Strahler erfolgen.

Auch bei der Vorrichtung gemäss Fig. 3 sind derartige Strahler 24a bzw. 24b vorgesehen. Bei den Strahlern handelt es sich zweckmässigerweise um Infrarot-Strahler, wobei sich in der Praxis gezeigt hat, dass beispielsweise Doppelstrahler der Type SMBG 2600/150 G der Firma Heraeus/Hanau sehr geeignet sind, deren beide Kanäle beheizt und mit einem Goldreflektor versehen sind. Die Leistung der Strahler kann beispielsweise bei ca. 1.000 W liegen.

Um eine entsprechende Voraktivierung der Kleberschicht mit einer Zusammensetzung gemäss dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel zu erreichen, wir man die Strahler günstigerweise in einem Abstand von 20 bis 40 mm von der Transferfolie anbringen, und zwar auf der die Dekorlage 3, 3' tragenden Seite der Folie. Nachdem die Kleberschicht 7, 7' für Infrarot-Strahlung transparent ist, kann auf diese Weise, auch wenn eine teilweise oder vollständige Metallisierung vorgesehen ist, erreicht werden, dass ein sehr hoher Anteil der Strahlung in der Absorptionsschicht 6 absorbiert wird. Der genaue Abstand der IR-Strahler von der Transferfolie muss anhand geeigneter Versuche - abhängig von der genauen Zusammensetzung der Kleberschicht und der Oberflächenbeschaffenheit des zu dekorierenden Substrates - festgestellt werden.

Wie Fig. 3 zeigt, sind zwei IR-Strahler 24a und 24b hintereinander (in Laufrichtung der Transferfolie 22) vorgesehen, wobei die Anordnung zweckmässig derart ist, dass der zweite Strahler 24b sich in einem Abstand a von 40 bis 70 mm vom Spalt 19 zwischen dem Prägezylinder 21 und der Gegendruckwalze 20 befindet. Der erste Strahler 24a sollte zweckmässigerweise in einem Abstand b von ca. 40 mm in Bewegungsrichtung der Transferfolie 22 vor dem zweiten Strahler 24b angeordnet sind.

Versuche haben gezeigt, dass mit einer prinzipiell der Darstellung in Fig. 3 entsprechenden Vorrichtung und unter Verwendung der Schichtzusammensetzungen gemäss dem obigen Beispiel sowie bei Einsatz und Anbringung der Strahler 24a und 24b in der geschilderten Weise sich sehr gute Ergebnisse bei der Übertragung einer Dekorlage 3, 3' auf ein Substrat erzielen lassen. Es können insbesondere verhältnismässig hohe Arbeitsgeschwindigkeiten von bis zu 120 m/min bei Verwendung eines vollflächigen, auf 120°C beheizten Prägerades erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist dabei, dass eine Ablösung des Trägerfilms 1, 1' mit den Resten der Dekorlage 3, 3' von dem Substrat ohne vorherige Abkühlung, d. h. ohne den Einsatz einer besonderen Kühlwalze, möglich ist.

Selbstverständlich sind etliche Abwandlungen des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips denkbar, insbesondere hinsichtlich der bereichsweisen Aktivierung sowie der bei Anwendung des Verfahrens eingesetzten Prägeeinrichtungen. Beispielsweise wäre es denkbar, bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 mit einem entsprechend strukturierten Prägezylinder zu arbeiten, der nur in den zu übertragenden Bereichen auf die Dekorlage einwirkt.

Claims

1. Verfahren zur bereichsweisen Übertragung der eine durch Strahlungsenergie aktivierbare Kleberschicht umfassenden Dekorlage einer Transferfolie von einem Trägerfilm für die Dekorlage auf ein Substrat unter Verwendung eines ggf. beheizten Prägewerkzeuges, wobei die Kleberschicht vor Einlauf der Transferfolie in das Prägewerkzeug zumindest teilweise aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht (7, 7') vor Einlauf der Transferfolie (1, 3; 22) in das Prägewerkzeug (20, 21) nur in den Flächenbereichen (10, 10') mittels Strahlungsenergie (9) aktiviert wird, in denen die Dekorlage (3, 3') mittels des Prägewerkzeuges auf das Substrat (11; 17) übertragen werden soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transferfolie (1, 3) verwendet wird, deren Dekorlage (3, 3') nur in den auf das Substrat (11, 17) zu übertragenden Flächenbereichen (10, 10') eine Absorptionsschicht (6, 6') aufweist, die die eine Aktivierung der Kleberschicht (7, 7') bewirkende Strahlungsenergie (9) absorbiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kleberschicht (7, 7') aktivierende Strahlungsenergie (9) nur in den Flächenbereichen (10) auf die Dekorlage (3) einwirkt, die zur Übertragung auf das Substrat (11) bestimmt sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels Wärmestrahlung aktivierbare Kleberschicht (7, 7') verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht (7, 7') der Dekorlage (3, 3') vor Eintritt der Transferfolie (1, 3; 22) in das Prägewerkzeug (20, 21) nur voraktiviert wird und zur vollständigen Aktivierung der Kleberschicht ein beheiztes Prägewerkzeug (21) dient.

6. Transferfolie, insbesondere zur Verwendung in dem Übertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, welche auf einem Trägerfilm eine aus mehreren Schichten bestehende unter Einwirkung von Druck und ggf. Wärme bereichsweise auf ein Substrat übertragbare Dekorlage aufweist, deren dem Trägerfilm abgekehrte Oberfläche von einer durch Strahlungsenergie aktivierbaren Kleberschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage (3, 3') nur in vorgegebenen, zur Wärmeübertragung auf das Substrat (11, 11') bestimmten Flächenbereichen (10, 10') eine Absorptionsschicht (6, 6') aufweist, die die eine Aktivierung der Kleberschicht (7, 7') bewirkende Strahlungsenergie (9) absorbiert.

7. Transferfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (6, 6') unmittelbar anschliessend an die Kleberschicht (7, 7') vorgesehen ist.

8. Transferfolie nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage (3, 3') auf der zum Trägerfilm (1, 1') weisenden Seite der Absorptionsschicht (6, 6') eine diese nach Übertragung der Dekorlage (3, 3') auf ein Substrat (11, 11') abdeckende undurchsichtige Dekorschicht (5, 5') aufweist.

9. Transferfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (3, 3') eine, vorzugsweise eine beugungsoptisch wirksame Struktur (8, 8') aufweisende Reflexionsschicht (5, 5'), insbesondere eine Metallschicht, ist.

10. Transferfolie nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Trägerfilm (1, 1') weisende Oberfläche der Dekorlage (3, 3') von einer transparenten Schutzlackschicht (4, 4') gebildet ist.

11. Transferfolie nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (6, 6') Wärmestrahlung absorbiert, während die Kleberschicht (7, 7') von einem wärmeaktivierbaren, für die von der Absorptionsschicht (6, 6') aufgenommene Wärmestrahlung durchlässigen Material gebildet ist.

12. Transferfolie nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (6, 6') von einer die zur Aktivierung der Kleberschicht (7, 7') dienende Strahlungsenergie (9) absorbierende Pigmente enthaltenden Lackschicht gebildet ist.

13. Transferfolie nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionsschicht (6, 6') Infrarot-Strahlung einer Wellenlänge absorbiert, für die die Kleberschicht (7, 7') durchlässig ist.

14. Transferfolie nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (6, 6') Wärmestrahlung, inbesondere Infrarot-Strahlung, absorbierende Pigmente, vorzugsweise Russ oder sonstige dunkle Pigmente, enthält.