DE2731121A1 - Verfahren zur herstellung von bindemittelfreien drucken auf oberflaechen von formkoerpern aus thermoplastischen kunststoffen mit dispersionsfarbstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von bindemittelfreien drucken auf oberflaechen von formkoerpern aus thermoplastischen kunststoffen mit dispersionsfarbstoffen

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DE2731121A1 DE19772731121 DE2731121A DE2731121A1 DE 2731121 A1 DE2731121 A1 DE 2731121A1 DE 19772731121 DE19772731121 DE 19772731121 DE 2731121 A DE2731121 A DE 2731121A DE 2731121 A1 DE2731121 A1 DE 2731121A1
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Description

PATENTaNWAL1TK DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING.F.W. MOLL
674 LANDAU/PFALZ -AH SCHÜTZENHOF
TKL. 063 41/3000. 6O35 · TELEX 483 333 POSTSCHECK: 87 LUDWIGSHAFEN 275β2-0Τβ ■ BANKi DEUTSCHE BANK β74 LANDAU-PFALZ
8. JuU 1977
Kurt O. John, 6785 Münchweiler / Rodalb
"Verfahren zur Herstellung von bindemittelfreien Drucken auf Oberflächen von Formkörpern aus thermoplastischen Kunst stoffen mit Dispersionsfarbstoffen"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bindemittelfreien Drucken auf Oberflächen von Formkörpern aus den verschiedensten thermoplastischen Kunststoffen unter Anwendung von Dispersionsfarbstoffen.
Es ist lange bekannt, Textilien aus halbsynthetischen und/oder synthetischen Fasern wie Zellulose-2, 5-azetat, Zellulosetriazetat, Polyester, Polyacrylnitril oder Polyamid dergestalt zu bedrucken, dass zunächst ein ein- oder mehrfarbiger Druck unter Verwendung geeigneter Farbstoffe auf Papier oder einem anderen geeigneten Trägermaterial hergestellt und dieser Druck dann durch engen
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Kontakt unter gleichzeitiger Erwärmung auf 160 - 220° C auf das Textilmaterial übertragen wird. Bei diesem sogenannten Thermoumdruck sublimiert der Farbstoff vom Papier zum Textilmaterial und diffundiert dann in die Fasern des letzteren. Die angegebenen hohen Temperaturen sind bei diesem Verfahren deshalb notwendig, um eine Übertragung des Farbstoffes von dem Trägermaterial auf die Textilien mit ausreichender Geschwindigkeit zu bewirken und gleichzeitig Drucke auf dem Textilmaterial mit einer ausreichenden Sublimierechtheit zu erhalten. Die Anwendung dieses Thermoumdruckverfahrens ist demgemäss auf Textilmaterial!en mit Fasern beschränkt, deren Schmelzpunkt über den angegebenen Verarbeitungstemperaturen liegt. Alle synthetischen Werkstoffe, deren Schmelzpunkte niedriger liegen, können also nach diesem Verfahren nicht bedruckt werden wie zum Beispiel Polyvinylfasern, Polypropylen und auch Polyamid-6 und 11. (H. Küpper in Melliand Textilberichte 8/1971, S. 949).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege zu finden, wie mit dem vorbeschriebenen Thermoumdruckverfahren auch Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen bedruckt werden könnten, ohne dass deren Struktur oder Form wegen der für die Durchführung des Umdrucks Vorganges nötigen hohen Temperaturen zerstört wird.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen oberhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffmaterials, aus welchem sie bestehen, bedruckt werden können, wenn Dispersionsfarbstoffe eh&e B zunächst mit Hilfe der üblichen Drucktechniken auf einen Zwischenträger aufgedruckt werden und der Druck von diesem Zwischenträger durch
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engen Kontakt und unter gleichzeitiger Wärmeanwendung auf die Oberfläche des Formkörpers übertragen wird, wobei eine zur Sublimation und zur Diffusion der Farbstoffe ausreichende Temperatur angewendet wird. Die Temperatur, bei der der Farbstoff übertragen wird, liegt dabei vorzugsweise oberhalb der bei der Herstellung der Formkörper durch Spritzen, Pressen, Gießen, Blasen oder dergleichen üblichen oder nötigen Temperaturen. Dabei wird, wiederum vorzugsweise, die Kontaktzeit so beschränkt, dass in einem Abstand von 1-2 mm unter der Oberfläche des Formkörpers die bei der Verformung des jeweiligen Kunststoffes üblichen und notwendigen Temperaturen nicht mehr erreicht werden.
Der Zwischenträger kann dabei unter leichtem Druck und unter Anwendung einer Temperatur von 160 - 220 C gegen die Oberfläche des Formkörpers aus Kunststoff gepresst werden.
Vorteilhafterweise wird dieser Kontaktsublimiervorgang zwischen Formkörper und Trägermaterial für den Farbstoff in der Form durchgeführt, in welcher der Formkörper hergestellt wird bzw. wurde.
Es hat sich gezeigt, dass, in Abhängigkeit von der angewandten Temperatur, der Dicke des Zwischenträgers und dem Dampfdruck der verwendeten Farbstoffe im allgemeinen eine Kontaktzeit von 5- 30 Sekunden ausreichend ist.
Vorzugsweise werden als Zwischenträger für den Farbstoff Papier oder Metallfolien, hier wiederum vorzugsweise Aluminiumfolien, verwendet. Wird Papier verwendet, so hat sich hier ein kalandrier-
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tes Papier mit 50 - 150 g/m besonders bewährt.
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Weisen diese Zwischenträgermaterialien entsprechend glatte Oberflächen auf, lassen sich brillante Drucke von ausgezeichneter Schärfe herstellen. Diese Drucke sind abrieb- und waschfest. Ihre Lösungsmittelfestigkeit entspricht derjenigen der bedruckten Kunststoffe. Die Lichtechtheit ist, wie Überprüfungen ergeben haben, in der Regel noch besser als die Lichtechtheit entsprechender Farbstoffe bei deren Verwendung zum Bedrucken von Textilmaterialfasern.
Die mit dem vorbeschriebenen Druckverfahren hergestellten Drucke kommen besonders dann gut zur Geltung, wenn der Kunststoff des bedruckten Formkörpers nicht transparent ist. Die Formkörper werden also vorzugsweise mit einem Pigment oder Füllstoff versetzt sein. Sie können in der Masse eingefärbt sein oder auch nur eine eingefärbte Oberfläche aufweisen.
Als Kunststoff eignen sich praktisch alle üblichen und bekannten Thermoplaste wie Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Vinylchlorid- oder Vinylacetat-Mischpolymerisate, Styrol-Butadien oder Styrol-Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisate oder auch Polyurethane und dergleichen. Diese Kunststoffe können die üblichen Weichmacher, Stabilisatoren, Füllstoffe usw. enthalten.
Als Farbstoff zum Bedrucken werden vorzugsweise solche mit einem Molgewicht zwischen 250 und 600 und einer Sublimationswärme zwischen 27 - 55 Kcal/Mol eingesetzt. Diese Farbstoffe können insbesondere aus der Nitramin-, Azo-, Chinophthalon oder Anthrachinon-Reihe stammen. Es ist auch, im Gegensatz zur An-
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Vendung beim Bedrucken von Textilmaterialien möglich, Farbstoffe mit unterschiedlicher Sublimationsgeschwindigkeit einzusetzen.
Der verwendete Zwischenträger kann nach den üblichen und bekannten Druckverfahren, also im Hoch-, Tief-, Offset-, im Flexo- oder Sieb-Druck bedruckt werden. Auch ein Bedrucken auf Textildruckmaschinen ist möglich. Schliesslich können künstlerisch wertvolle Motive auch zunächst von Hand auf den Zwischenträger aufgebracht und so auf die Oberfläche des Kunststoffes übertragen werden.
Um hohe Farbstoffausbeuten zu erhalten, sollten die Druckpasten nur wenig Bindemittel enthalten. Ihre Viskosität wird der jeweiligen Drucktechnik angepasst. Es sind ebenso wässrige wie lösungsmittelhaltige Systeme möglich.
Gegenüber den bis dato bekannten und ausgeübten Verfahren zum Bedrucken von Oberflächen von Formkörpern aus Kunststoff bietet das erfindungsgemässe Verfahren eine ganze Reihe technischer und ökonomischer Vorteile.
Das Bedrucken des Zwischenträger kann in hierauf spezialisierten Betrieben getrennt vom Bedrucken des Formkörpers aus Kunststoff auf vorhandenen Maschinen mit entsprechender So- hnelligkeit und Genauigkeit erfolgen.
Dem Kunststoffverarbeiter, der nicht auf das Bedrucken von Formkörpern aus Kunststoff eingestellt ist, wird dies jetzt ohne grosse Investitionen ermöglicht. Er kann nämlich die sowieso vorhandenen
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Herstellungsformen zur Durchführung des Druckvorganges verwenden. Mit einem einzigen, leicht zu automatisierenden Arbeitsgang können gleichzeitig mehrere Farben in allen Schattierungen mit grösster Genauigkeit aufgebracht werden. Die Anwendung von Lösungsmitteln beim Kunststoffverarbeiter w^erde* vermieden. Gleiche Designs können bei Formkörpern unterschiedlicher Form und Grosse angewandt werden. Die Lagerhaltung beim Kunststoffverarbeiter beschränkt sich auf die Lagerung des bedruckten Zwischenträgers. Bindemittel in der Druckpaste werden eingespart. Die bedruckten Formkörper aus Kunststoff weisen eine höhere Klarheit des Druckes und höhere Echtheitsgrade der Abtrieb-, Wasser-Lösungsmittel und Lichtechtheit als die bisher bekannten derartigen Produkte auf.
Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand einer Reihe von Beispielen näher beschrieben, ohne dass dadurch sein Umfang auf diese Beispiele beschränkt wird.
Beispiel 1: Herstellung einer wässrigen Druckfarbe für den Tiefoder Offset-Druck.
10 Teile eines Farbstoffes der am Schluss angefügten Tabelle werden mit 30 Teilen Wasser und 3 Teilen Setamol (BASF) angeteigt und dann auf dem 3rWalzenstuhl mit 5 bis 8 Teilen Äthylzellulose (Ethocell DOW ) in 50 Teilen Wasser zu einer homogenen Masse verarbeitet. Durch Zusatz von Wasser kann die Viskosität erniedrigt, durch Zusatz von Äthylzellulose erhöht werden.
Beispiel 2: Herstellung einer schnelltrocknenden wässrig-alkoholischen Druckfarbe.
In einer Kugelmühle werden 10 Teile eines Maleinat-Alkyds (Phthalopal SEB Hoechst) mit 40 Teilen Alkohol oder Isopropyl-
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alkohol verrührt, mit Triäthanolamin versetzt bis die Mischung
einen konstanten P Wert von 8, 3 - 8, 5 hat ( ca. 3-5 Teile) und mit H
50 Teilen Wasser verdünnt. Wenn eine homogene Lösung vorliegt, werden 10 Teile des gewünschten Farbstoffes zugegeben und es wird so lange gemahlen, bis eine mit Wasser verdünnte Probe auf Filterpapier keinen Farbstoff mehr absetzt. Im allgemeinen sind hierzu etwa 24 - 36 Stunden notwendig.
Beispiel 3: Lösungsmittelhaltige Druckfarbe. 8-10 Teile Nitrozellulose werden in 50 Teilen Äthylacetat und 5 Teilen Isobutanol gelöst, mit 40 Teilen Toluol oder Xylol versetzt und dann unter Zugabe von 10 Teilen eines stellmittelfreien Farbstoffes aus der Tabelle so lange auf der Kugelmühle verarbeitet, bis der Farbstoff feinverteilt ist und sich nicht mehr absetzt.
Beispiel 4: Wässrige Druckpaste.
10 Teile eines Farbstoffe nach der Tabelle werden mit 4 Teilen Setamol (BASF) und 70 Teilen Wasser unter Zusatz von 5 Teilen Collosolve auf der Sandmühle zu einem flüssigen Farbstofftei^ verarbeitet. Dieser Teig wird je nach dem gewünschten Farbstoffverschnitt mit Wasser verdünnt. Zur Einstellung der gewünschten Viskosität wird mit Natrium-Alginat versetzt ( ca. 4-5 g/Liter Endpaste).
Beispiel 5: Bedrucken eines Kunststoff tellers:
2 Kalandriertes Kraftpapier von 70 g/m und einer Breite von 90 cm wird im Tiefdruck mit einem Blumenmuster bedruckt, das die Farbstoffe 1, 3 und 6 der Tabelle enthält. Als Druckfarbe wird die in Beispiel 2 oder 3 beschriebene benutzt. Nach dem Druck wird das
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Papier aufgerollt und so geschnitten, dass sich Rollen von 10 cm Breite ergeben. Die Muster sind so auf dem Papier angeordnet, dass sie auf der kleinen Rolle einen Abstand von 5 cm haben, wobei ihr Durchmesser 8 cm beträgt.
Zur Übertragung auf den Kunststoffteller (z.B. PVC, Makroion oder Novodur Bayer) wird das Papier über den Teller geführt und durch einen heissen Metallstempel, der der Form des Tellers angepasst ist, mit der bedruckten Seite zum Kunststoff an diesen angepresst. Der Teller liegt dabei mit der vom Stempel abgewandten Seite in einer Form. Der Stempel wird elektrisch konstant auf 210° beheizt. Die Kontaktzeit beträgt unter diesen Bedingungen 15-20 Sekunden.
Zur Erzielung eines porzellanartigen Effektes wird der Kunststoff vor seiner Verarbeitung mit Titandioxyd und wenig eines gelben Pigments abgetönt. Nach Abtrennen des Papiers erhält man einen sauberen Druck, der an allen Stellen gleich scharf ist und der sich gegenüber dem Primärdruck auf Papier durch seine Brillanz auszeichnet.
Anstelle der Teller können Becher, Tassen, Schüsseln und Kannen mit dem gleichen Blumenmuster bedruckt werden. Hierbei sind lediglich die beheizten Stempel auszutauschen. Im Falle der Tassen und Kannen werden die unbedruckten Stücke zweckmässig mit Preßluft gegen die bedruckte Seite der Papierrolle und diese dann gegen die heisse Form gedrückt.
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Beispiel 6: Bedrucken eines gerahmten Bildes.
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Aluminiumfolie von 50 g/m wird im Tiefdruck unter Benutzung der oben beschriebenen Druckfarben bedruckt. Als Muster benutzt man einen Kunstdruck, der über das eigentliche Bild hinaus ein weisses Passpartout und einen Rahmen enthält. Der Druck des Rahmens ist Herbei der Geometrie der Kunststofform angepasst. Zum Beispiel kann der Rahmen lange, parallel zu den Leisten verlaufende Rillen enthalten. Vor dem Einsatz wird die bedruckte Folie an den den vier Ecken des Bilderrahmens entsprechenden Stellen mit einem Stanzwerkzeug aufgeschnitten. Hierdurch passt sie sich beim anschliessenden Thermoumdruck der Kunststofform besser an.
Beispiel 7: Bedrucken von Kunststofflaschen.
Unter Verwendung der Druckpaste nach Beispiel 4 wird eine
2 Papierfolie mit einem Gewicht von 120 g/m mit mehrfarbigen Etiketten bedruckt, wie sie in der Lebensmittel- und Waschmittel-Industrie üblich sind. Zum Umdruck wird die zu bedruckende Kunststofflasche (z.B. PVC, Polyäthylen oder Polypropylen) mit Pressluft gegen die bedruckte Seite der Papierfolie und diese mit ihrer Rückseite gegen eine 225 heisse, der Form der Flasche angepasste Platte gedrückt. Die Kontaktzeit beträgt in Abhängigkeit vom verwendeten Farbstoff 5-15 Sekunden. Sie wird durch Vorversuche ermittelt. Werden anstelle einer einzelnen beheizten Platte 10 Platten mit entsprechenden Halterungen für die Flaschen auf einen runden Tisch montiert, der sich während des Umdrucks mit dem Papierband weiter bewegt, so lassen sich in der Stunde 2000 - 3000 Flaschen bedrucken.
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Tabelle der in den Beispielen 1 bis 7 benutzten Farbstoffklas se Farbstoffe.
No CI-Nummer Nitro diphenylamin Farbton
1 10345 Monoazo gelb
2 12690 Anthrachinon gelb
3 60755 Monoazo rot
4 11115 ' Anthrachinon rot
5 6115 Anthrachinon blau
6 61110 Chinophthalon blau
7 47020 Chinophthalon gelb
8 47023 Anthrachinon gelb
9 60756 Anthrachinon rosa
10 60505 Anthrachinon rot
11 61100 Anthrachinon violett
12 68210 Monoazo rot
13 12140 Disazo orange
14 26080 Monoazo orange
15 11215 Monoazo rot
16 11700 gelb
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Claims (1)

  1. PAT E NTAN WA LT E
    DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING. F. W. MOLL
    674 LANDAU/PFALZ · AM SCHÜTZENHOF
    TEL·. O6341/3OOO, BOSS · TELKX 4S3 333
    PO8T8CHECK: βϊ LUDWIGSHAFEN Ϊ75β2-β7β · BANKi DEUTSCHE BANK 674 LANDAU-PFALZ
    8. Juli 1977
    Kurt O. John, 6785 Münchweiler / Rodalb
    "Verfahren zur Herstellung von bindemittelfreien Drucken auf Oberflächen von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit Dispersionsfarbstoffen11
    Patentansprüche
    1.) Verfahren zur Herstellung von bindemittelfreien Drucken auf Oberflächen von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit Dispersionsfarbstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffe zunächst mit Hilfe der üblichen Drucktechniken auf einen Zwischenträger aufgedruckt werden und der Druck von diesem Zwischenträger durch engen Kontakt und unter gleichzeitiger Wärmeanwendung auf die Oberfläche des Formkörpers übertragen wird, wobei eine zur Sublimation und zur Diffusion der Farbstoffe ausreichende Temperatur angewendet wird.
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    2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur, bei der der Farbstoff übertragen wird, oberhalb der bei der Herstellung der Formkörper durch Spritzen, Gießen, Pressen, Blasen oder dergleichen üblichen oder erforderlichen Temperaturen liegt.
    3. ) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzeit so beschränkt wird, dass in einem Abstand von 1-2 mm unter der Oberfläche des Formkörpers die bei der Verformung des jeweiligen verwendeten Kunststoffes üblichen und notwendigen Temperaturen nicht mehr erreicht werden.
    4. ) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger unter leichtem Druck und unter Anwendung einer Temperatur von 160 - 220 C gegen die Oberfläche des Formkörpers aus Kunststoff gepresst wird.
    5. ) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktsublimiervorgang zwischen Formkörper und Trägermaterial für den Farbstoff in der Form, in der der Formkörper hergestellt wurde bzw. wird, durchgeführt wird.
    6. ) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenträger Papier verwendet wird.
    7. ) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
    2 dass kalandriertes Papier von 50 - 150 g/m Anwendung findet.
    8. ) Verfahren nach Anspruch'l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenträger Metallfolien verwendet werden.
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    9.) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenträger Aluminiumfolie verwendet wird.
    10.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Farbstoffe zum Bedrucken solche mit einem Molgewicht zwischen 250 und 600 und einer Sublimationswärme zwischen 27 - 55 Kcal/Mol eingesetzt werden.
    11.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nichttransparente Kunststoffe verwendet werden.
    12.) Bedruckte Formkörper aus thermosplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach den Verfahren der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt sind.
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