DE2704328A1

DE2704328A1 - Verfahren zur behandlung von kunststoffilmmaterialien sowie derart behandelte materialien

Info

Publication number: DE2704328A1
Application number: DE19772704328
Authority: DE
Inventors: Frank Mansfield Buckland; David Wellings Pointon; Kenneth James Reed
Original assignee: ET Marler Ltd
Current assignee: ET Marler Ltd
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2704328C2; IT1082523B; GB1572345A

Description

DR SOLF & ZAPF · PATENTANWÄLTE

DR.-ING. DIPU.-ING. A. SOLF DIPL.-ING. CHR. ZAPF

Wall 27/29

56OO Wuppertal 1

Postfach 13O21Q

l/p/647

E. T. Marler Limited, a British Company of Deer Park Road, Wimbledon, London SW19, Großbritannien

Verfahren zur Behandlung von Kunststofffilmmaterialien sowie derart behandelte Materialien

Die Erfindung betrifft die Behandlung bzw. Bearbeitung von Kunststoffilmmaterialien sowie derart behandelte Materialien.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Behandlung von Kunststof filmen zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaft z.B. zur Verbesserung der Bedruckbarkeit eines Kunststoffilms und der Bearbeitbarkeit eines Kunststoffilms, wenn andere Stoffe auf seine Oberfläche aufgebracht werden wie z. B. Klebstoffe, die verwendet werden, den Kunststoffilm mit anderen Materialien zu laminieren. Die Behandlung kann auch dazu dienen, Verunreinigung durch oder mit anderen Materialien zu verhindern, die mit dem Kunststoffilm in Kontakt gebracht werden durch Migration oder Übertragung migrierender oder übertragbarer Verunreiniger.

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Es ist bekannt, die Oberfläche von Polyäthylen- und Polypropylen-Kunststoff ilmen zu behandeln, um die Adhäsion von Druckfarben oder Klebstoffen auf deren Oberfläche zu verbessern durch elektrische Corona-Behandlung oder Flammenbeaufschlagung vor dem Bedrucken oder der Klebstofflaminierung. Diese besondere Behandlung ist wirtschaftlich interessant, weil sie mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, so daß die Kosten sehr gering sind. Die Behandlung verliert jedoch ihre Effektivität durch Alterung, und es ist daher erforderlich, den Kunststoffilm unmittelbar nach der Behandlung zu bedrucken, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Die Corona-Behandlung kann außerdem die Fähigkeit reduzieren, den Kunststoffilm heißzusiegeln.

Es ist außerdem bekannt, einen Lacküberzug auf bestimmte Kunststofflackmaterialien aufzutragen, um die Adhäsion von Druckfarben darauf zu verbessern. Diese bekannten Behandlungen sind kostenaufwendig, da der Lackverbrauch sehr hoch ist. Um z. B. die normale Trockenlackdicke in der Größenordnung von 2 5 mikrometern (/um) aufzutragen, ist ein Naßüberzugsgewicht von 125 gr. des Lackes pro m^ des Kunststoffilms mit 20 % v/w Lackfeststoffanteil erforderlich. Eine sehr große und teure Auftrags- und Trocknungsanlage ist erforderlich, um eine gleichmäßige Lackschicht sogar mit bescheidenen Geschwindigkeiten aufzutragen. Die Material- und Beschichtungskosten werden verdoppelt, wenn die Lackierung beider Seiten

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des Kunststoffilms erforderlich ist, da jede Seite getrennt behandelt werden muß. Darüber hinaus birgt di'e Lackierung technische Nachteile und kann bestimmte wichtige mechanische und thermische Eigenschaften des Kunststoffilms wie die Eigenschaften Ebenheit, Flexibilität, Elongation, Schneiden, Falten, Heißsiegeln und Hochfrequenzschweißen und Heißverformung (einschl. Vakuumverformung) nachteilig beeinflussen. Zudem können die Beschickungseigenschaften des lackierten Blattes auf der Druck-, Laminierungs- und Bearbeitungsvorrichtung verschlechtert werden, insbesondere, wenn man die Tendenz des Kunststoffilms betrachtet, eine elektrische Ladung anzunehmen. Gewöhnlich weist der Lacküberzug, der bis zu einem bestimmten Verhältnis zur Blattdicke betragen kann, eine niedrigere oder andere Beschickungs- bzw. Anlegeleistung auf als das Basiskunststoffilmmaterial. Aufgrund dieser technischen und wirtschaftlichen Nachteile wird die Lackierung selten angewendet und die meisten Kunststoffilme werden bedruckt, adhäsi ν laminiert oder auf andere Weise verwendet, ohne irgendeine Vorbehandlung. Insbesondere wird ein großer Teil der Vinylkunststoffilme, die durch Hochtemperaturkalandrierung hergestellt sind, bedruckt und ohne Vorbehandlung adhäsiv laminiert. Z. B. ist der Basisfilm, der in selbstadhäsiven Vinylkunststoffilmen verwendet wird, in denen der Basiskunststoffilm mit einem drucksensitiven Klebstoff beschichtet und kurzzeitig auf ein silikonenbeschichtetes· Trenn papier laminiert ist, nicht vorbehandelt.

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Vinylkunststoffilme bestehen normalerweise aus Polyvinylchloridhomopolymer, Polyvinylchlorid-Acetatcopoiymer oder Polyvinylfluorid. Derartige Vinylkunststoffilme werden nach dem Bedrücken oder der adhäsiven Laminierung vielfach zum Verpacken für Druckschriften, Auslagen, Werbung, Klebezettel, Buchumschläge, Schallplattenhüllen, Lampenschirme, Kreditkarten, Etiketten, Kennzeichen, Namensschilder usw. verwendet.

Das Bedrucken und adhäsive Laminieren derartiger unbehandelter Kunststoffilmmaterialien verursacht eine Anzahl ernsthafter Probleme, die nicht bei der korrespondierenden Herstellung von Papier- und Pappesubstraten bekannt sind. Das Bedrucken und die adhäsive Laminierung weist ähnliche Probleme auf, weil die erfolgreiche Durchführung beider Prozesse von den Oberflächeneigenschaften des Kunststoffilms abhängen. Probleme werden hauptsächlich durch die schlechten Benetzungseigenschaften und die niedrigen Adhäsionseigenschaften der Kunststoffilmoberflachen, die Migration des Weichmachers aus dem Film, Oberflächenverunreiniger und die weiche, nicht poröse Ausbildung der Oberfläche verursacht. Die schlechte Bedruckbarkeit des unbehandelten Basisfilms führt zu geringer Druckqualität, schlechter Farbadhäsion, langsamer Farbtrocknung und zu Herstellungsproblemen in bezug auf das Anlegen und die elektrostatische Aufladung.

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Kunststoffilme, die Weichmacher enthalten, verursachen Probleme der Weichmacherwanderung in die Druckfärbe, den Klebstoff oder in andere auf den Kunststoffilm aufgebrachte Verbindungen oder Materialien oder in Materialien, die Nahrungsmittel umhüllen, die auf andere Weise mit dem Kunststoffilm in Berührung kommen. Z. B. kann die Trocknung der Druckfarbe vollkommen durch die Weichmacherwanderung verhindert werden oder eine scheinbar trockene Farbe kann anschließend wieder erweichen und verschmieren oder blocken. Vinyl- und andere Kunststoffilme enthalten häufig Oberflächenverunreinigungen, die durch die Diffusion von Additiven in die Kunststoffilmober fläche entstehen, die bei der Produktion der Polymerverbindungen verwendet werden, aus denen der Film hergestellt ist; und außerdem kann eine direkte Oberflächenverunreinigung durch Schmiermittel wie Polyäthylenwachs, das auf Kalanderrollen oder anderen Verfahrensvorrichtungen verwendet wird, auftreten. Derartige Verunreiniger können gewöhnlich auch Weichmacher in Abhängigkeit vom Plastizitätsgrad des Kunststoffilms enthalten.

Oberflächenverunreiniger vergrößern ferner das Risiko der Verunreinigung jedes Materials, das mit Kunststoffilmoberflachen in Berührung kommt; falls der Verunreiniger einen nicht polaren Charakter aufweist, reduziert er außerdem die Benetzungseigenschaften des Kunststoffilms sogar bis zu einem

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Ausmaß, bei dem die Abweisung der Druckfarben verursacht wird.

Die schlechten Benetzungs- und Adhäsionseigenschaften der meisten unbehandelten Kunststoffilme und der oberflächenverunreinigten Kunststoffilme machen es in der Regel unmöglich, in befriedigender Weise billige Farben oder Klebstoffe auf Wasserbasis auf den Kunststoffilm aufzubringen und es sind teure Spezialprodukte erforderlich, die sehr oft starke toxische oder entflammbare Lösungsmittel enthalten.

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung eines Kunststoffilms vorgeschlagen, wobei das Verfahren darin besteht, daß auf eine oder beide Oberflächen eines Films eine flüssige Beschichtungsmasse enthaltend ein polymeres Material und eine leichtflüchtige Flüssigkeit oder ein fotopolymerisierbares Material enthaltend ein Monomer in einer Schichtmenge aufgetragen wird, die zu einer Trockenschichtdicke von nicht mehr als 5/um führt und entsprechend die Flüssigkeit aus der Masse vertrieben oder die Masse der Einwirkung von aktinischer Strahlung unterworfen wird, um einen trockenen Überzug zu erzeugen.

Die Erfindung betrifft außerdem Kunststoffilmmaterial, das mit dem oben beschriebenen Behandlungsverfahren hergestellt worden ist.

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Es hat sich gezeigt, daß durch die Einhaltung des niedrigen Niveaus der Auftragsmenge des Polymers wesentliche Vorteile erhalten werden können in bezug _% auf bestimmte Eigenschaften des Kunststoffilms, ohne die Nachteile, die bei den bekannten Beschichtungsverfahren auftreten, einzugehen oder derartige Nachteile auch nur zu einem wesentlich reduzierten Maß einzugehen. Zusätzlich können viele wesentliche Vorteile des Kunststoffilmmaterials wie z. B. die mechanischen und thermischen Eigenschaften unverändert erhalten bleiben.

Die folgenden Vorteile in bezug auf die verbesserten Eigenschaften können beispielsweise erhalten werden: Die Adhäsionseigenschaften des Kunststoffilms, die Benetzung, die elektrostatischen und Verunreinigungseigenschaften des Kunststoffilms, die Bedruckbarkeit des Films einschließlich verbesserter Farbbenetzung, verbesserter Druckqualität, vergrößerter Farbadhäsion, schnellerer Farbtrocknung, sicherer Blattbeschickung und verbesserter antistatischer Eigenschaften.

Wichtige mechanische und thermische Eigenschaften des Kunststoffilms, die im wesentlichen unverändert bleiben können, schließen die Blattebenheit, Steifigkeit, Elongation und die Fähigkeiten des Films, gefaltet, geschnitten, heißgesiegelt, hcchfrequenzverschweißt und heißverformt einschl. vakuumverformt zu werden, ein.

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Es können parallel Verbesserungen in bezug auf die Klebstoffbeschichtung und die Ausführung anderer auf den Kunststoffilm geschichteter Verb-indungen erhalten werden, insbesondere verbesserte Benetzungseigenschaften, Adhäsion und Trocknung.

Das geringe Endüberzugsgewicht der Zusammensetzung kann durch den Auftrag einer sehr dünnen Schicht der Beschichtungsmasse auf die Kunststoffilmoberflache erhalten werden, die das polymere Material als Lösung oder Dispersion enthalten kann, gefolgt von einem schnellen Trockr.ungsvorgang oder von einem Auftrag einer fotopclymerisierbaren Üterzugszusammensetzung, die vorzugsweise vollständig frei von leichtflüchtigen Lösungsmitteln ist. Die durchschnittliche Trockendicke der Schicht kann 0,01 bis 5 mikrometer betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 mikrometern, insbesondere zwischen 0,2 und 1,0 mikrometern. Zur Herstellung einer Schicht von einer 0,2 mikrometer Durchschnittstrockendicke aus einer Lösungsmittellösung eines Polymers ist ein Naßüberzugsgewicht von lediglich einem Gramm der Beschichtungsmasse pro m^ des Films bei 20 % v/w Polymerfeststoffkonzentration erforderlich. Diese dünnen Oberflächenüberzugsschichten können farbige Lichtiiiterferenzmuster verursachen, wenn sie durch reflektiertes Licht betrachtet werden und die Überzüge erzeugen häufig derartige '\: ¹Ir ge Tnterf erenzmuster im Dicken-Bereich von 0,1 bis 1,0 m ^: '·■.? ometern .

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Der Kunststoffilm kann in Form separater Blätter oder als kontinuierlicher Film (d.h. in Bandform) behandelt werden. Jede Dicke des Films kann behandelt werden, und der Film kann ein unversteifter Film sein oder er kann auf einem Papier, Textil, einer Folie oder einer anderen Kunststoffilmauflage abgestützt sein.

Die Vorrichtung zum Auftragen der Überzugsmasse kann z. B. aus einem Rollenbeschichter mit einer einzelnen oder mit vielen Gummirollen, einer Gravurbeschichtungsrolle, einem Umkehrrollenbeschichter oder einem Luftmesserbeschichter bestehen.Die Vorrichtung ist gewöhnlich eingerichtet, um ein sehr niedriges Naßbeschichtungsgewicht aufzutragen.

Da die Beschichtung mit einem sehr niedrigen Schichtgewicht aufgetragen ist, kann sie in wenigen Sekunden getrocknet werden, und man erhält demgemäß sehr hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten, so daß die Behandlungskosten reduziert werden. Fotopolymerisierbare Zusammensetzungen können mit hoher Geschwindigkeit getrocknet, (vernetzt) werden, typischerweise bei einer Bandgeschwindigkeit von 30 bis 120 m/min, entsprechend bei einer Belichtungszeit von einer Zehntelsekunde oder weniger einer UV-Strahlung. Falls erforderlich, kann die Beschichtungsmasse gleichzeitig auf beide Seiten eines ungestützten Films aufgebracht werden, da die Trocknung so rasch erfolgt, daß beide Seiten des Blattes getrocknet werden können, bevor

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ein mechanischer Kontakt erfolgt mit Teilen der Vorrichtung z. B. dem Transportband des Trockners.

Viel handelsübliches Kunststoffilmmaterial ist oberflächenverunreinigt, z. B. durch Weichmacher, Verfahrensgleitmittel und Additive, die während des Verfahrens zur Oberfläche diffundieren. Wenn man derartiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt, kann man eine hohe Adhäsion der aufgebrachten Masse erreichen durch Einführung eines Lösungsmittels in die Beschichtungszusammensetzung für den Oberflächenverunreiniger.

Einige Kunststoffe sind so stark verunreinigt, daß es notwendig ist, eine Vorbehandlung vor der Behandlung gemäß der Erfindung vorzunehmen, um eine hohe Adhäsion der Schicht auf der Kunststoffilmoberflache zu erhalten. Darüber hinaus ist es schwierig, hohe Adhäsion des Überzugs bei bestimmten Kunststoffen wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyester zu erhalten und die Vorbehandlung ist mit solchen Materialien zu bevorzugen.

Eine derartige Vorbehandlung ist vorzugsweise eine elektronische Corona-Entladungsbehandlung. Es ist von besonderem Vorteil, daß - obwohl eine derartige elektronische Behandlung normalerweise nur eine kurzzeitige Verbesserung in den Adhäsions- und Benetzungseigenschaften des Kunststoffilms

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bringt, falls die Behandlung gemäß der Erfindung kurz nach einer solchen elektronischen Vorbehandlung erfolgt - eine permanente und beständige Verbesserung in den Adhäsionsund Benetzungseigenschaften erhalten wird. Zudem versieht die erfindungsgemäße Behandlung die Filmoberfläche mit einer Sperre, die die Weichmacherwanderung und Verunreinigung durch oder mit Materialien, die mit dem Kunststoffilm in Kontakt gebracht werden, verhindern kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Corona-Behändlung ist die Veränderung der thermischen Eigenschaften des Kunststoffilms; z. B. wird die Heißsiegelfähigkeit eines solchen Films reduziert. Die Corona-Vorbehandlung mit anschließender Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zu Heißsiegeleigenschaften im Endfilm führen, die denen unbehandelter Kunststoffilme gleich oder sogar überlegen sind.

Aufgrund der kurzen Lebensdauer der Corona-Behandlung und des ungünstigen Effekts auf die Heißsiegelung ist es bisher erforderlich gewesen, die Behandlung unmittelbar vor dem Bedrucken durchzuführen und die Behandlung zu lokalisieren.

Die Corona-Behandlung mit anschließender Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht,die Corona-Behandlung zum Zeitpunkt der Herstellung des Kunststoffilms durchzuführen, z. B. bei der Herstellung kalandrierter Vinylkunststoffe.

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Eine derartige Corona-Behandlung sollte vorzugsweise die Feuchtdehnung der Kunststoffilmoberflache auf wenigstens 35 X 10 N/M (ASTM 2578-67) erhöhen.

Die aufgebrachte Schicht der trockenen Überzugsmasse kann ein glänzender, durchgehender Film oder texturiert durch Kontrolle des Beschichtungsprozesses z. B. durch Verwendung einer Gravurwalze sein. Die Textur besteht aus einer Dickenvariation der Schicht und schließt physikalische Diskontinuitäten ein; diese vergrößern den scheinbaren Oberflächenbereich des Kunststoffilms, ohne Verlust der Klarheit und des Glanzes.

Die aufgebrachte Schicht des Polymers hat einen vernachlässig baren Effekt auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Kunststoffilms, insbesondere, wenn die Schicht mit physikalischen Diskontinuitäten bzw. Unterbrechungen texturiert ist. Dies ermöglicht den Kunststoff zu Kunststoffkontakt beim Heißsiegeln oder Heißschweißen. Die Heißsiegeleigenschaften des Kunststoffilms können durch die Verwendung eines thermoplastischen Polymers in der aufgebrachten Schicht verbessert werden.

Die Beschichtungsmasse kann außerdem dispergierte Feststoffteilchen eines Materials enthalten, das ein mattes oder halbmattes Finish in der trockenen Schicht hervorrufen kann. Wenn

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die Feststoffteilchen einen Brechungsindex nahe dem des Polymers besitzen, ist ihre Wirkung auf die Klarheit des behandelten Kunststoffilms sehr gering. Ein halbmattes Finish ist bei einigen Druckarbeiten nützlich, da es den Farbtransport und die Farbtrocknung verbessert; die Peaks in der Schicht reduzieren den Druck zwischen den Blättern oder den Faltungen in Stapeln oder Rollen, der durch die Druckmaschine erzeugt wird, und ermöglicht die LuftZurückhaltung zwischen benachbarten Blättern oder Faltungen, was die Härtung der Farben, die durch Oxydation trocknen, unterstützt. Das Zurückhalten eines Luftfilms zwischen Blättern oder Faltungen auf diese Art und Weise unterstützt außerdem die Blatttrennung oder das Entrollen und Beschicken auf blatt- oder bandbeschickten Druckpressen. Das Beschicken von unverst-eiftem Kunststoffilm auf beiden Seiten glänzend ist besonders schwierig und manchmal unmöglich in blattbeschickten Druckmaschinen,und in vielen Fällen ist es notwendig, ein Blatt Papier zu jedem Kunststoffblatt hinzuzufügen, wobei die Kanten mit Gummi umbördelt werden und diese Montage zu beschicken und zu bedrucken. Dieser Ver— fahrensschritt ist teuer und das Papier muß anschließend von jedem Kunststoffblatt nach dem Bedrucken abgezogen werden.

Die trockene Polymerschicht sollte eine hohe Adhäsion zum Kunststoffilm besitzen, und dies kann durch physikalische und/oder chemische Bindung erhalten werden. Physikalische Bindung beruht aur polaren,induzierten polaren oder anderen

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sekundären Valenzkräften bei Verwendung eines reaktionsträgen Polymers, und chemische Bindungen werden erzeugt durch ein covalentes Bindeglied zwischen einem reaktiven Polymer und dem Kunststoffilm. Physikalische Bindung kann erreicht werden durch Aufbringen eines reaktionsträgen Polymers oder eines Polymers, das lediglich mit sich selbst reagiert, wohingegen eine chemische Bindung durch Aufbringen einer Überzugsmasse erhalten werden kann, die ein reaktives Monomer oder Polymer enthält, das demgemäß chemisch mit vorhandenen funktionellen Gruppen in der Kunststoffilmoberflache reagiert.

Die Adhäsion der Polymerschicht auf der Kunststoffilmoberflache sollte dergestalt sein, daß sie haften bleibt, wenn Druckfarbe oder Klebstoff aufgetragen und auf dem Kunststofffilm getrocknet werden. Wenn die Farbe oder der Klebstoff, die zu einem späteren Zeitpunkt aufgetragen werden, organische Lösungsmittel oder Wasser enthalten, dann muß die Schicht diesem gegenüber eine geeignete Widerstandsfähigkeit besitzen, damit die Adhäsion erhalten bleibt. Es ist selbstverständlich möglich, nicht reaktive Polymere auszuwählen, insbesondere solche mit hohem Molekulargewicht, die noch auf der Filmoberfläche in Anwesenheit von organischen Lösungsmitteln und/oder Wasser haften. Auch Monomer enthaltende Zusammensetzungen können - wenn sie verwendet werden - eine Widerstandsfähigkeit gegen einen weiten Bereich von Lösungsmitteln wegen der Vernetzung in der Fotopolymerisationsreaktion entwickeln.

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Bestimmte Polymere insbesondere Acrylpolymere oder Copolymere mit hohem Molekulargewicht sind gegenüber Lösungsmitteln bei Raumtemperatur resistent und sind lediglich in einigen Lösungsmitteln bei etwa 60° C löslich. Derartige Polymere sind besonders geeignet, weil sie in Lösungsmitteln bei 60° C gelöst werden können und aufgetragen auf den Kunststoffilm nach der Trocknung eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel enthaltende Farben aufweisen. Lösungsmittelfreie Farben wie Farbpasten, die im Litho- oder Buchstabendruck verwendet werden, verursachen keine Probleme hinsichtlich des Lösungsmittelangriffs,und es ist relativ einfach, Polymere auszuwählen, bei denen die Adhäsion zum Kunststofffilm nicht durch das Lackmedium, das in diesen Farben verwendet wird, reduziert wird. Insbesondere sollte das Polymer in der Schicht seine Adhäsion zum Kunststoffilm beim Aufbringen konventioneller Druckfarben einschließlich von Druckfarben auf Lösungsmittel- und Wasserbasis, die im Raster-, Gravur- und flexo— graphischem Druck verwendet werden, pastenförmigerFarben, schnell abbindender Farben, Organosol- und Plastisol-Farben, katalytischer Zweischicht-Farben, thermoplastischerFarben, ultraviolett-trocknenderFarben und elektronenstrahl-trocknender Farben in einem weiten Bereich beibehalten. Analoge Überlegungen führen zum Aufbringen von Klebstoffen oder anderen Zusammensetzungen auf den behandelten Kunststoffilm.

Das Polymer soll eine ausreichende Adhäsion sowohl zum Farbpolymer als auch zum Kunststofffilm besitzen, falls es mit

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beiden Materialien verträglich ist. Die Verträglichkeit kann dadurch ermittelt werden, daß eine Lösung des Polymers für die Überzugszusammensetzung mit einer Lösung des Kunststofffilms -oder der Polymerfarbe im Mischungsgewichtsverhältnis von 1:1 gemischt werden. Die Mischung wird auf Klarheit geprüft, auf eine Glasplatte gegossen und die trockene Gießschicht wiederum auf Klarheit und Glanz geprüft. Wenn beide gemischten Lösungen und der gegossene Film klar sind und der gegossene Film glänzend ist, ist die Verträglichkeit begründet.

Lösliche oder dispergierbare Polymere, die zur Verwendung als polymeres Material für die Überzugszusammensetzung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Acrylpolymere und Copolymere, Polyamide, Polyurethane, Polyvinylester und Polyester. Z. B. kann ein Acrylcopolymer verwendet werden, das aus zwei oder mehreren eines Methylmethacrylats, Äthylacrylats und Acrylsäure hergestellt ist. Vorzugsweise ist das verwendete Polymer ein solches, das unlöslich in flüssigen Kohlenwasserstoffen ist, insbesondere in solchen, die normalerweise als Lösungsmittel für Farben angesehen werden, insbesondere soll es ein solches sein, das in einem flüssigen Glykoläther oder Glykolätherester löslich ist.

Fotopolymerisierbare flüssige Überzugszusammensetzungen, die

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trocknen, wenn man sie einer aktinischen Strahlung wie der Ultraviolett- oder Elektronenstrahl-Strahlung aussetzt, können Monomere oder Mischungen von Monomeren enthalten, vornehmlich zusammen mit Oligomeren und Prepolymeren, die ungesättigte Äthylengruppen enthalten wie Acrylat-, Methacrylat- und Vinylgruppen. Ein Fotoinitiator kann in die flüssige Zusammensetzung eingeführt werden, um die Fotopolymerisation zu beschleunigen,und nicht polymerisierbare Komponenten wie Polymere, Weichmacher, Mattierungsmittel und Antistatic-Mittel können ebenfalls beigegeben werden. Ein geringer Teil eines organischen Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelmischung kann ebenfalls enthalten sein, um die Viskosität zu kontrollieren und die Adhäsion zum Kunststofffilm aufgrund des Lösungsmittelangriffs auf seine Oberfläche zu erhöhen.

Geeignete Monomere sind 1,6 Hexandioldiacrylat, Pentaerythritoltetra-Acrylat, Äthylhexylacrylat, Trimethylolpropantri-Acrylat, N-Vinyl-2-Pyrrolidon und Äthylenglycolmethacrylat.

Geeignete Oligomere und Prepolymere sind Polyurethandiacrylat, ungesättigte Polyester, Epoxiddiacrylate, acrylierte Polyester und Epoxymethacrylate.

Geeignete Fotoinitiatoren sind Benzophenon, chlorierte Ketone,

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aromatische Ketale, Anthraquinon-Derivative, Thioxanthen-Derivative und Michler's Ketone.

Die Monomere, Oligomere oder Prepolymere können reaktive Gruppen wie Hydroxyl-, Amid-, Karboxyl- oder Isocyanat-Gruppen enthalten, um die Adhäsion der trockenen behandelten Kunststoff oberfläche zur Druckfarbe, zum Klebstoff oder zu anderen Überzügen wie Magnetbandüberzüge oder fotosensitive Überzüge zu vergrößern.

In jeder praktischen Anwendung kann ein Polymer für die Überzugsschicht aufgrund der Löslichkeit und Adhäsion ausgewählt werden. Der praktische Test für die Oberflächenverbesserung eines Kunststoffilms ist,eine Schicht der Zusammensetzung aufzutragen, und nach dem Trocknen Druckfarbe auf den Bogen aufzubringen, und zwar auf einen behandelten und einen unbehandelten Teil, so daß eine Seiten-zu-Seiten-Kontrolle ermöglicht wird. Die Gleichförmigkeit der Farbbenetzung und des Transfers in die festen Teile und Feinheiten, Farbabdruck, die Farbtrocknungsgeschwindigkeit und die Adhäsion der trockenen Farbe können dann alle leicht miteinander verglichen werden auf den benachbarten behandelten und unbehandelten Feldern des Kunststoffilms. Ähnliche Tests können zur Abschätzung des behandelten Kunststoffilms in bezug auf die Klebstofflaminierung und andere Verwendungsarten eingesetzt werden, wobei einfache Testmethoden verwendbar sind.

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Die Adhäsion des trockenen Polymers zum Kunststoffmaterial wird durch den "Peel-Bond"-Wert gemessen. Drucksensitive Klebstoffbänder werden auf das behandelte Kunststoffmaterial

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aufgebracht und bei 90 von der Oberfläche abgelöst. Das Polymer sollte bei einem Zug von 200 gr. pro cm Bandbreite nicht ablösbar sein und vorzugsweise einen Zug von 500 gr./ cm aushalten.

Die Zwischenfilmadhäsion der trockenen Druckfarbe zum behandelten Kunststoffpolymer wird ähnlich getestet und sollte ebenfalls eine Adhäsion von wenigstens 200 gr./cm aufweisen.

Es gibt eine Reihe von allgemeinen Eigenschaften des Polymers in der Überzugszusammensetzung, die wünschenswert sind, um geeignete Oberflächeneigenschaften des Kunststoffilms zu gewährleisten, einschließlich Klarheit, Lichtechtheit, Flexibilität, Kratzwiderstandsfähigkeit, Farbwiderstandsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Blocken. Dies sollte alles berücksichtigt werden bei der Auswahl des Polymers und ebenso sollten dessen Eigenschaften in Form einer dünnen Schicht in bezug auf den Weichmacher oder die Oberflächenwanderung eines Verunreinigers über die Schicht berücksichtigt werden. Randschichteigenschaften können z. B. getestet werden,

ο indem bedruckte Kunststoffilme, z. B. bei 48 C und 70 % RH, behandelt und dann die Farbkratzhärte, die Blockwiderstandsfähigkeit und Adhäsion geprüft werden. Überzugszusammensetzungen enthaltend Polymere, die reaktiv und nach dem Beschichten

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vernetzt sind, neigen dazu, Schichten mit den besten Grenzbzw. Randeigenschaften zu ergeben. Ebenso kann eine reaktive Polymerschicht, die eine chemische Aktivität gegenüber der später aufgetragenen Farbe besitzt, sehr gegen Weichmacher widerstandsfähige Farbfilme erbringen. Die Schicht kann metallische Trockner, oxydierende Mittel, Isocyanate, saure Katalysatoren oder Fotoinitiatoren enthalten, die das Aushär ten der nachfolgend aufgebrachten Farbe und der nachfolgend aufgebrachten Klebstoffe für die Laminierungsarbeiten unterstützen .

Die Schicht kann Komponenten enthalten, die dem Kunststofffilm antistatische Eigenschaften verleihen. Dies unterstützt die Bogen- oder Bahnbeschickung beim Drucken und bei der Bearbeitung und hilft bei der Vermeidung von Druckfehlern wie Farbfedern (ink-feathers) und bei der Vermeidung des Schmutzanziehens auf den Kunststoffilm. Antistatische Eigenschaften können erreicht werden durch das Einbringen einer Menge eines antistatischen Mittels in der Regel eines hochpolaren Materials in die Überzugszusammensetzung. Quaternäre Ammoniumsalze, die lange Alcylketten enthalten, sind brauchbare Antistatic-Additive und sind besonders effektiv.

Es ist zweckdienlich, wenn das Antistatic-Additiv mit dem trockenen Polymer unverträglich ist, so daß es sich als äußerst dünne Oberflächenschicht konzentriert, wenn die Überzugszusammensetzung trocknet. Die Antistatic-Eigenschaf-

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ten werden auf einfache Weise getestet, indem zwei Bögen des Kunststoffilms zusammen gerieben werden und dann das elektrostatische Potential, das bei Verwendung eines Meters erzeugt wird, gemessen wird. Bei normalen Werten relativer Feuchtigkeit erhält man ein niedriges oder Null-Potential auf dem behandelten Material, wohingegen ein Potential von über 8.000 Volt häufig beobachtet werden kann _auf- unbehandelten Kunststoffilmen. Das antistatische Additiv wird vorzugsweise insoweit verwendet, daß die Halbwertszeit der auf diese Weise erzeugten Ladung weniger als eine Sekunde beträgt.

Viele unbehandelte und verunreinigte Kunststoffilme haben eine geringe Oberflächenenergie, und es ergeben sich Benetzungsprobleme mit flüssigen Farben und Klebstoffen. Demgemäß sollten die behandelten Kunststoffpolymere nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Benetzungszugkraft von 35 x 10""-' n/M oder mehr haben, um eine Spreizung in einem weiten Bereich der flüssigen Farben und Klebstoffe zu ermöglichen. Die Benetzungszugfestigkeit des behandelten Kunststoffs kann bestimmt werden, indem die Benetzungseigenschaften eines Bereichs von Flüssigkeiten mit bekannten Oberflächenspannungswerten (ASTM 2578-76) geprüft werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, soweit nicht andere Angaben gemacht werden.

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Beispiel 1

Ein Acrylcopolymer, bestehend aus 95 % Methylmethacrylat und 5 % Äthylacrylat mit einem Vicat Erweichungspunkt bei 103⁰C, das in Wasser unlöslich ist, Alkohole und aliphatische Kohlenwasserstoffe werden verwendet zur Herstellung der folgenden Überzugszusammensetzung:

Acrylic-copolymer 9.00 Teile Ethoxy-äthanol acetat 8.36 "

Butoxy äthanol 8.36 "

Ethoxy äthanol 74.28 "

100.00

Das Copolymer wird in einer Mischung der ersten beiden Lösungs mittel unter Rühren bei hohen Geschwindigkeiten gelöst und dann wird das dritte Lösungsmittel als Verflüssiger zugesetzt. Diese Zusammensetzung wird unter Verwendung eines Gummiwalzenbeschichters gleichzeitig auf beide Seiten eines unversteiften kalandrierten unplastizierten Polyvinylchlorid-Homopolymer-Films bei einem Naßüberzugsgewicht von 2,5 gr./m^ auf beiden Seiten des Films aufgetragen. Dies ergibt eine durchschnittliche Trockendicke von 0,22 mikrometern. Im Aussehen hat der trockene Film eine klare glänzende Oberfläche, die Oberflächenschicht ist sichtbar, wenn man die Spiegelreflexion im weißen Licht betrachtet und ergibt ein vielfarbiges Interferenzmuster mit vornehmlich gelben oder roten Reflexionen.

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Der wie oben beschrieben behandelte Polyvinylchloridfilm wird bedruckt, wobei eine Rasterdruckfarbe auf Basis eines Zellulosenitrats verwendet wird, die -eine Lösungsmittelmischung enthält, die die aufgetragene Schicht nicht zerstört, z. B. eine 1 : 1 Mischung eines Etoxyäthanols und eines aromatischen Kohlenwasserstoffs b.pt. 150 bis 180° C, und zwar sowohl in festen als auch in feinteiligen Farbbereichen. Nach der Trocknung wird die Adhäsion der Farbe zum Film mit dem Adhäsiv bandtest geprüft. Die Farbe wird vollkommen vom unbehandelten Film entfernt, wohingegen keine Farbe vom behandelten Film entfernt wird. Die Druckqualität des behandelten Films zeigt gleichmäßige Festfarbbereiche und ausgezeichnete Reproduktionen des Feinteilbereichs. Das Bedrucken auf den unbehandelten Film zeigt Sprenkelung in den Festfarbbereichen und geschuppte Kanten in den Feinteilbereichen.

Beispiel 2

In der Acrylcopolymer-ÜberzugszusammenSetzung nach Beispiel 1 werden 0,4 Gewichtsteile eines hoch-polaren Antistatic-Additivs,Alkyl Trimethyl Ammonium Chlorid, in dem die Alkyl-Gruppe hauptsächlich aus C18 Kohlenstoffketten besteht, gelöst .

Diese Zusammensetzung wird unter den gleichen Bedingungen gemäß Beispiel 1 als Überzug aufgetragen und nach dem Trocknen die elektrostatischen Eigenschaften gemessen, indem die

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beiden Bögen der behandelten Kunststoffilme kräftig gegeneinander gerieben werden. Die auf der Oberfläche des Kunststoffilms entstandene elektrostatische Ladung ist sehr gering (weni-ger als 500 Volt) und fällt schnell auf 0 ab. Unbehandelte Kunststoffilme unter den gleichen Bedingungen entwickeln eine elektrostatische Ladung von 12.000 Volt, die für eine beträchtliche Zeit aufrechterhalten bleibt,und die Kunststoffbögen halten gewöhnlich immer eine elektrostatische Ladung zurück.

Beispiel 3

Eine fotopolymerisierbare ÜberzugszusammenSetzung besteht aus

ungesättigtem Polyesterharz 36.0 Hexan diol-diacrylat 35.0

Acryliertes Benzophenon 15.0

Acryliertes Amin 15.0

100.0

Diese Zusammensetzung wird mit multiplen Gummiwalzen derart aufgetragen, daß sich eine durchschnittliche Überzugsdicke von einem um auf dem Polyvinylchloridfilm unmittelbar nach der Kalandrierung ergibt; sie wird durch Einwirkung von zwei Mediumdruck-Quecksilber-Dampf-Röhren-Lampen mit 80 Watt/ cm der Lampenlänge getrocknet.

Rasterdruckfarbe auf der Basis eines Zellulosenitrat-Polymers und eine lithographische Druckfarbe auf der Basis eines

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trocknenden Lackleinöls werden beide mit einer ausgezeichneten Qualität auf einem derartig behandelten Film gedruckt und der Farbfilm wird nach dem Trocknen weder klebrig noch weich aufgrund der Weichmacherwanderung über einen langen Zeitraum.

Beide trockenen Farben sind widerstandsfähig in bezug auf den Bandadhäsionstest.

Wenn dieselbe Zellulosenitratfarbe auf einen unbehandelten Kunststoffilm aufgetragen und getrocknet wird, kann sie vollkommen durch das Adhäsivband abgezogen werden,und nach einer Alterung von wenigen Stunden wird die Farbe klebrig aufgrund der Weichmacherwanderung. Wenn eine lithographische Farbe auf einen unbehandelten Film aufgetragen wird, trocknet die Farbe nicht und bleibt permanent weich aufgrund der Weichmacherwanderung, bevor die Farbe zu einem harten Film oxydiert ist.

Beispiel fr.

Ein Polyäthylen-Terephtalat-Film wird elektronisch vorbehan delt, wobei eine hohe Intensität einer Corona-Entladung bei einer Frequenz von 25 KHz und einer Volt-Leistung von 14 KV verwendet wird. Der Film wird überzogen mit der Überzugszusammensetzung gemäß Beispiel 3. Verglichen mit dem unbeschichteten Film sind die Benetzungs-, Adhäsions- und Anti-

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static-Eigenschaften des Films alle wesentlich verbessert, und die Verbesserung ist stabil und wird nicht aufgrund der Alterung oder aufgrund des Aussetzens des Films den Atmosphärenbedingungen verringert. Konventionelle Druckfarben, die für den Papierdruck verwendet werden und die beim Bandtest versagen oder nur geringe Kratzfestigkeit auf dem unbehandelten Film aufweisen, entwickeln extrem hohe Adhäsion zu einem behandelten Film. Die Antistatic-Eigenschaften erlauben, daß der Film auf Druckmaschinen beschickt werden kann,und der bedruckte Film behält seine Antistatic-Eigenschaften und wird nicht schnell entfärbt durch Staubanziehung.

Beispiel 5

Ein Polypropylenfilm wird Corona-vorbehandelt und überzogen mit der Überzugszusammensetzung gemäß Beispiel 1. Die Adhäsiv- und Benetzungseigenschaften des Films werden permanent verbessert und bei der nachfolgenden Filmlaminierungsarbeit bewirkt eine unerwartete Laminierungsadhäsion des Polyvinylacetats eine sehr hohe Adhäsion. Derselbe Klebstoff weist eine sehr geringe Adhäsion zu dem unbehandelten Polypropylenfilm auf.

Beispiel 6

Eine halbglänzende Überzugszusammensetzung wird wie folgt aus einem Polyvinylformalpolymer, enthaltend 45 % Polyvinylacetatgruppen und 6 % Polyvinylalkoholgruppen, hergestellt:

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Polyvinyl-formal 8,74 Teile

Cyclohexanon ' 21.40 "

Ethoxyl-Äthanol-Acetat 67.86 "

Silica aerogel 2.00 "

100.00

Diese Zusammensetzung wird mit einer Gravurwalze bei einem Naßüberzugsgewicht von 2,5 gr./m^ auf eine Seite eines klaren unplastizierten glänzenden kalandrierten Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Copolymer-Kunststoffilmseiner Dicke von 100 mikrometern aufgetragen. Gleichzeitig wird eine antistatische klare glänzende Überzugsschicht der Zusammensetzung gemäß Beispiel 3 aufgetragen auf die andere Seite des Kunststoff— films mit einer weichen Gummiwalze. Nach dem Trocknen besitzt der Kunststoffilm eine ausgezeichnete Bedruckbarkeit beim Offset-Lithodruck auf die halbglänzende Oberfläche und kann mit hoher Geschwindigkeit- aufgrund des antistatischen Überzuges beschickt werden und die glänzende/halbglänzende Oberfläche gibt dem Kunststoffilm das Finish. Die Lithofarbe trocknet und erzeugt eine sehr hohe Adhäsion und ist abdruckfrei sogar bei einer Ablage in Form einer hohen Säule.

Beispiel 7

Ein Acrylic-Copolymer wird hergestellt aus Methylmethacrylat, Äthylacrelat und Acrylsäure mit einem Säurewert von 62'bis C, einem Koffler Bar softening Point von 125°C und SG von

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1.18. Eine Überzugszusammensetzung wird aus diesem Polymer wie folgt hergestellt:

Acrylic-Polymer 12 Teile

N-Butoxyl-Athanol 10 "

Demineralisiertes Wasser 78 "

100 "

Zu der obigen Suspension des Polymers wird Triethanolamin hinzugefügt bis ein pH-Wert von 8 erreicht wird und Hochgeschwindigkeitsrühren wird fortgesetzt, bis das Polymer gelöst ist.

Die Überzugszusammensetzung wird mit einer hohen Viskosität mit Gummiwalzen aufgetragen auf einen Corona-behandelten Polyvinylchlorid glanzklaren Homopolymer-Kunststoffilm einer Dicke von 0,025 mm. Nach dem Trocknen ergibt der Überzug dem Film ein texturiertes Muster, das als ein sehr feiner Orangeschalen- oder runzeliger Effekt erscheint und das einen sehr geringen Effekt auf die Bogenklarheit hat.

Eine lithographische Bedruckung aufgebracht auf diese Oberfläche mit Vierfarb-Verfahrensfarben zeigt einen ausgezeichneten Farbtransport und Adhäsion,und die Bögen können hoch gestapelt werden ohne Ablösung aufgrund des Pufferungs- bzw. Lufteinschlußeffekts der aufgetragenen Beschichtung.

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Beispiel 8

Eine Überzugszusammensetzung wird aus den folgenden Ingre dienzen hergestellt:

Polyester diacrylat-prepolymer 34,8

Trimethylol- propan tri-acrylat 19,0

N-vinyl-2-pyrrolidon 30,0

1,6 Hexan-diol diacrylat 10,0

Aromatisches Ketal 3,0

Benzophenon 2,0

Michler's Keton 0,2

100,0

Diese flüssige Zusammensetzung wurde als sehr dünne Schicht durch Übertragung von einer Gummiwalze auf eine Gummiwalze unter Verwendung einer Folge von sechs Walzen, wobei die letzte Walze die Zusammensetzung auf den Kunststoffilm überträgt,aufgebracht, wobei sich ein Überzugsgewicht von 1,0 gr./m^ ergab. Der Kunststoffilm war ein hochplastizierter Vinylfilm,und der behandelte Film wurde durch Einwirkung von UV-Strahlung einer Quecksilber-Dampf-Röhren-Lampe unter Mediumdruck getrocknet. Der Überzug trocknete durch Polymeri sation und Vernetzung zu einem harten Film, der nicht weich oder klebrig beim Altern durch Weichmacherwanderung wurde.

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Claims

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ANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Behandlung eines Kunststoffilms, wobei auf eine oder beide Oberflächen des Films eine Überzugszusammensetzung aufgetragen und die Zusammensetzung getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung eine flüssige Überzugszusammensetzung ist, enthaltend ein polymeres Material und eine leichtflüchtige Flüssigkeit/oder ein fotopolymerisierbares Material ist, enthaltend ein Monomer, die Zusammensetzung in einer Überzugsmenge aufgetragen wird, die eine Trockenüberzugsdicke von nicht mehr als 5 yum erzeugt .und anschließend die anwesende Flüssigkeit aus der Zusammensetzung vertriebenbder die Zusammensetzung der Einwirkung einer aktinischen Strahlung unterworfen wird, um einen trockenen Überzug zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsmenge derart gewählt wird, daß sich eine Trockenüberzugsdicke von 0,1 bis 2,0 un ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffilm ein Vinylkunststoffilm ist.

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k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylkunststoffil-m ein Polyvinylchlorid-Homopolymer oder ein Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffilm ein PoIyäthylen-oder Polypropylenfilm ist

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffilm ein Polyesterfilm ist.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung derart gewählt wird, daß sich ein behandelter Film ergibt, der eine Benetzungsspannung von wenigstens 35 X 10 N/M besitzt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial der Überzugszusammensetzung ein Acrylpolymer oder-Copolymer ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial in flüssigen Kohlenwasserstoffen löslich ist.

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10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial in einem flüssigen Glykoläther oder filykolätherester löslich ist.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Film anschließend bedruckt wird, wobei eine Farbe auf Zellulosenitratbasis,enthaltend ein Lösungsmittel, das nicht den vorangehenden aufgebrachten Überzug zerstört, verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel eine 1 : 1 Mischung von Ethoxyäthanol und einem aromatischen Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt von 150 bis 180° C ist.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Überzugszusammensetzung eine fotopolymerisierbare Zusammensetzung ist, enthaltend ein oder mehrere Monomere oder ein oder mehrere Monomere gemischt mit einem oder mehreren Oligomeren und/oder Prepolymeren, daß zu einer trockenen Kondition durch Einwirkung einer Ultraviolettstrahlung polymerisiert wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 oder 13, dadurch gekennzeichnet,

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daß die fotopolymerisierbare Zusammensetzung ein oder mehrere Acrylat-Monomere enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer oder die Monomere ausgewählt werden aus Trimethylolpropan-triacrylat, tetraäthylenglycol-diacrylat, diäthylenglycol-diacrylat, hexan diol-diacrylat und Af-vinyl-2-pyrrolidon.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Film anschließend bedruckt wird, wobei eine Farbe auf Zellulosenitratbasis verwendet wird.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis

16, dadurch gekenn zei chnet, daß die Überzugszusammensetzung in Reihe geschaltet mit dem Kalandrieren des Films auf den Film aufgetragen wird.

18. Kunststoffilm, dadurch gekennzeichn et, daß er auf einer oder auf beiden Seiten eine Schicht aufweist, die aus den in den Ansprüchen 1 bis 17 aufgeführten Stoffen hergestellt ist.

19. Kunststoffilm, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 17 hergestellt ist.

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