DE3310120A1

DE3310120A1 - Verfahren zum bedrucken eines substrates nach dem transferdruckverfahren

Info

Publication number: DE3310120A1
Application number: DE3310120A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6108 Weiterstadt Köhler; Kurt 6054 Obertshausen Schließmann; Herbert Dipl.-Ing. 6208 Bad Schwalbach Schulzen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1983-03-21
Publication date: 1984-09-27
Also published as: FI78645C; ATE36278T1; US4681034A; CA1258989A; EP0119548A3; DE3473248D1; JPS59184690A; FI841095A0; EP0119548A2; EP0119548B1; FI78645B; FI841095A

Description

Verfahren zum Bedrucken eines Substrates nach dem Transferdruckverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrates mit einer gegenüber den Druckfarben affinen Kunststoffoberfläche nach dem Transferdruckverfahren unter Auflegen eines mit bei den Verfahrensbedingungen sublimierbaren Farbstoffen " bedruckten Hilfsträgers auf die Kunststoffoberfläche und Übertragung der Farbstoffe in die Kunststoffoberfläche. '

Beispielsweise aus DE-OSen 1 771 812, 2 337 798, 2 436 783 und 2 458 660 ist es bekannt, Textilstoffe nach dem sogenannten Transferdruckverfahren zu bedrucken, indem Hilfsträger, inbesondere aus Papier oder Aluminiumfolie, mit sublimierbaren Farbstoffen unter Verwendung von Bindemitteln bedruckt und die so bedruckten Hilfsträger ihrerseits zum Bedrucken der Textilien verwendet werden. Hierbei werden die Hilfsträger mit der bedruckten Seite auf die zu bedruckenden Textilien gelegt, wonach durch Erhitzen des Hilfsträgers auf der nicht bedruckten Seite etwa auf 160 bis 220° C die Farbstoffe auf das Textilmaterial sublimiert werden. Wenn das Textilmaterial aus Baumwollgewebe besteht, werden gemäß den genannten Veröffentlichungen spezielle Maßnahmen angewendet, um die Farbstoffe auf der Baumwolle zu binden.

Aus der DE-OS 2 642 350 ist.es auch bereits bekannt, hitzebeständige Flächengebilde, die als solche die sublimierbaren Farbstoffe nicht annehmen, wie beispielsweise Holz, Metalle, bestimmte Kunststoffe, Glas, Keramikmaterialien, Kunststofferzeugnisse oder dergleichen, .nach dem Transferdruckverfahren zu bedrucken, indem man ·solche Substrate vor oder gleichzeitig mit dem Transferdruck mit einer Oberflächen-

35.schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, versieht, der sich mit der Oberfläche des Substrates verbindet und die sublimierbaren Farbstoffe aufnimmt. Aus der FR-PS 2 230 794 und der GB-PS 1. 517 832 sind ähnliche Verfahren bekannt,

-δι bei denen das Substrat mit einem Epoxyharz bzw. einem gehärteten ungesättigten Polyesterharz beschichtet wird. Gemäß der EP-OS 14 901 wird das Substrat mit einem vernetzten Duroplasten aus der Gruppe der Phenoplasten, Aminoplasten, Polyester, Polyphenylensulfidharze, Silikonharze, Acrylatharze, Alkydharze, Polyäthylensulfidharze und/oder ungesättigten Polyesterharze beschichtet, und als sublimierbare Farbstoffe werden hochmolekulare Dispersionsfarbstoffe mit Molekulargewichten zwischen 340 und 1000 eingesetzt.

Kennzeichnend für alle diese bekannten Verfahren ist, daß die übertragung der 'Farbstoffe durch Sublimation von dem Hilfsträger auf und in die Oberfläche des Substrates mit Hilfe von Wärmestrahlung erfolgte, die von einer äußeren Wärmequelle zugeführt wurde. Dies ist insofern nachteilig, als aufwendige und raumeinnehmende Heizeinrichtungen· erforderlich waren, insbesondere wenn in kontinuierlicher Arbeitsweise gearbeitet werden sollte, wie Tunnelofen oder dergleichen. Die nach dem Stand der Technik erforderlichen Verweilzeiten des Hilfsträgers auf dem Substrat waren relativ lang, so daß große Umdruckgeschwindigkeiten in kontinuierlicher Arbeitsweise nicht erreichbar waren.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, das Transferdruckverfahren ohne Anwendung von Wärmestrahlung und mit möglichst kurzen Verweilzeiten des Hilfsträgers auf dem Substrat durchführen zu können.

Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß die Übertragung sublimierbarer Farbstoffe in die Kunststoffbeschichtung eines Substrates auch mit elektromagnetischen Wellen erzielt werden kann, wobei kurze Verweilzeiten ausreichen, die es » ermöglichen, das Transferdruckverfahren mit hoher Durchsatzgeschwindigkeit in kontinuierlicher Weise zu betreiben. 35

Erfindungsgemäß ist das eingangs geschilderte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man die unbedruckte Rückseite des Hilfsträgers mit einem Laserstrahl einer Intensität behan-

delt, die ausreicht, die Farbstoffe wenigstens teilweise in die Kunststoffbeschichtung des Substrates eindringen zu lassen. Zweckmäßig verwandet man einen Laserstrahl solcher Intensität und behandelt solange, daß der Hilfsträger eine Temperatur zwar unterhalb seines Flammpunktes

5 oder Zersetzungspunktes, aber möglichst nahe derselben erhält.

Dieses Verfahren reduziert den apparativen Aufwand und den Raumbedarf für die Umdruckeinrichtungen erheblich, insbesondere bei kontinuierlicher Arbeitsweise mit großen Durchsatzgeschwindigkeiten, da in diesen Fällen Tunnelöfen oder andere raumeinnehmende Anlagen erforderlich waren, um die schnell vorwärts bewegten Substrate auf die erforderliche Temperatur zu bringen. Selbst im Falle, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren ein die Laserstrahlwirkung unterstützendes Vorerwärmen angewendet wird, steht der hierfür erforderliche apparative- Aufwand in keinem Verhältnis zu dem Aufwand bisher erforderlicher Vorheizeinrichtungen.

Wenn andererseits nach bekannten Verfahren ohne' Vorerhitzen des Substrates nur mit rückseitigem Erhitzen des Hilfsträgers gearbeitet wurde, waren erhebliche Erhitzungszeiten erforderlich, die ein Arbeiten mit großen Durchsatzgeschwindigkeiten verboten. Gegenüber solchen Verfahren hat das vorliegende Verfahren den Vorteil, daß man in kontinuierlicher Arbeitsweise mit hohen Durchsatzgeschwindigkeiten umdrucken kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt ganz ohne Vorheizbehandlung aus, doch kann es je nach der Beschaffenheit der Substratoberfläche vorteilhaft sein, diese vor. der Laserstrahlbehandlung auf eine Temperatur unterhalb der Sublimationstemperatur der Farbstoffe vorzuwärmen, um so das Eindringen der sublimierenden Farbstoffmoleküle in die Oberflächenschicht des Substrates zu erleichtern. Das Vorwärmen kann in einfacher Weise beispielsweise mit Hilfe von Infrarotstrahlern erfolgen.

.

Der mit hoher Intensität auf die Farbstoffe der Hilfsträgerbedruckung auftreffende, den Hilfsträger von der Rückseite her durchdringende Laserstrahl versetzt die Farbstoffmolekü-

le in Wärmebewegung, die ausreicht, die Farbstoffmoleküle augenblicklich auf die Oberfläche des Substrates sublimieren zu lassen. Da der Laserstrahl gleichzeitig auch die Oberflächenschicht des Substrates, die aus einem organischen Kunststoff besteht, in Molekülbewegung versetzt, ohne sie so erweichen zu lassen, daß sie an dem Hilfsträger anklebt, bleiben die Farbstoffmoleküle nicht auf der Oberfläche des Substrates, sondern dringen in die aus Kunststoff bestehende Oberflächenschicht des Substrates ein, wo sie abriebfest verankert werden.

Die Vorgänge spielen sich in kürzester Zeit ab, wobei, wie erwähnt, das Eindringen der Farbstoffmoleküle in die Substratoberfläche durch Vorwärmen der Substratoberfläche erleichtert werden kann, so daß die Verweilzeiten des Hilfsträgers auf der Substratoberfläche sehr kurz gehalten werden können. Breit gesagt, kann man sagen, daß die Verweilzeit zwischen 0,001 und 10 Sek., vorzugsweise zwischen 0,001 und 1 Sek. und besonders zwischen 0,01 und 0,1 Sek. liegt.

Wenn im Zusammenhang mit dieser Erfindung von Substraten mit einer Kunststoffoberflache die Rede ist, so kann es sich dabei um Gegenstände handeln, die vollständig aus Kunststoff bestehen, wie beispielsweise solche aus Polymethacrylat, bei denen die Farbstoffe in den Oberflächenbereich eindringen. Die Substrate können aber auch aus beliebigen anderen Werkstoffen, wie Metall, Holz, Glas, Porzellan, Keramik oder dergleichen bestehen und dann mit einer Oberflächenbeschichtung eines gegenüber den Druckfarben affinen Kunststoffes versehen sein. Beispiele hierfür sind Stahlplatten, Haushaltgeräte aus Stahl oder Aluminium, Getränkedosen aus Aluminium, Keramikkacheln, Holzspanplatten, Sperrholz, aber auch Faservliese oder Web- oder Wirkstoffe, Natursteine oder Schaumstofformlinge. Auch läßt sich das Verfahren gut zum Bedrucken von Endlosstahl benutzen.

Die Oberflächenbeschichtung solcher Substrate kann mit Hilfe für diesen Zweck bekannter Thermoplasten oder mit Hilfe von vernetzten Duroplasten erfolgen. Beispiele beider Kunst-

-δ-stoffklassen finden sich in den eingangs zitierten Druckschriften.

Beispiele von Thermoplasten für die Oberf!ionenbeschichtung sind etwa Polyacrylnitril, Polyacrylate, Polyester, Polyurethane, Cellulosederivate, Epoxyharze, Polyamide und andere. Unter diesen sind nicht-lineare Polyurethane und Polyester bevorzugt.

Beispiele vernetzter Duroplasten sind Epoxyharze, Phenoplasten, Aminoplasten, vernetzte Polyester,.Polyphenylensulfidharze, Silikonharze, vernetzte Acrylatharze, Alkydharze, Polyäthylensulfidharze, Polyäthersulfonharze und vernetzte ungesättigte Polyesterharze.

Die Vernetzung der verwendeten Duroplaste kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Zur Anwendung ' kommen Vernetzungsmittel, die befähigt sind, die linearen Molekülarketten des auf dem Substrat zunächst aufgebrachten Vorläufers des vernetzten Duroplasten, welcher reaktionsfähige Zentren hat, durch Bildung intermolekularer Brücken, in Netzwerke von dreidimensionaler Struktur zu überführen. Dabei können die Vernetzungsmittel entweder selbst, als intermolekulare Brükken in das Netzwerk eingebaut werden oder eine direkte Vereinigung reaktionsfähiger Zentren von Kette zu Kette aktivieren.

Beispielsweise kann das Netzwerk durch Polyadditionsreaktionen oder Polykondensationsreaktionen, aber auch durch radikaiische, peroxidkatalysierte Polymerisation gebildet werden.

Zur Beeinflussung der Härtung der Duroplasten können Akzeleratoren, wie beispielsweise Kobaltoktanoat, Dimethylanilin oder Peroxide, zugesetzt werden.

Eine besonders günstige Gruppe von Duroplasten ist die der Siliconharze, besonders jene mit Methyl-, Äthyl- und Phenyl-

substituenten, wie Methylphenylsiliconharze. Sie sind je nach den Substituenten wasserabweisend und schwer brennbar, zeigen eine gute Formfestigkeit bei hohen Temperaturen und verfügen über eine gute Obexflächenhärte neben einer ausgezeichneten Affinität gegenüber den zu.verwendenden Dispersionsfarbstoffen. Gut geeignet sind auch Siliconpolyesterharze.

Ein anderes Mittel zur Vernetzung der Duroplaste besteht in der Anwendung von venetzender Bestrahlung, wie Infrarotstrahlen, Ultraviolettstrahlen oder ionisierender Bestrahlung, wie Gammastrahlen, Röntgenstrahlen oder Elektronenstrahlen. Diese Methode ist an sich bekannt und beispielsweise in "defazet Deutsche Farben-Zeitschrift" 1977, Seiten 257 bis 264 und in "Maschinenmarkt", Würzburg, 84 (1978), ' 64, Seiten 1249 bis 1252 beschrieben. Die Vorteile dieser Vernetzungsmethode bestehen in einer sehr hohen Produktionsgeschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Vernetzung. Die Härtung oder Vernetzung erfolgt bei Raumtemperatur. Es können pigmentierte und nichtpigmentierte Systeme gleichermaßen verwendet werden.

Bei der Elektronenbestrahlung wird' der nasse Lackfilm mit einem Schutzgas abgedeckt. Gute Inertisierung in Verbindung mit hoher Ionisationsdichte durch die Elektronenstrahlung führt zu einem hohen Vernetzungsgrad der Duroplastmoleküle. Die Erzeugnisse sind nach einer Härtungszeit von ca. 0,2 Sekunden sofort stapelbar und weiter verarbeitbar. Diese Technologie ermöglicht größere Oberflächenhärte, erhöhte Abriebfestigkeit, erhöhte Dichte, verbesserte Beständigkeit gegen Chemikalien, gute Farbstoffäffinität, verminderte Entflammbarkeit und hohe Durchsatzgeschwindigkeiten.

Besonders geeignet für diese Vernetzungsmethode durch Be-3b strahlung sind ungesättigte Acrylatharze und ungesättigte Polyesterharze, wie sie beispielsweise in dem obigen Artikel "defazet" beschrieben sind, dessen Inhalt hier einbezogen, wird.

-ΙΟΙ Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man gewöhnlich so vor, daß man das Substrat zunächst wenigstens auf der zu bedruckenden Oberfläche mit einem Vorläufer des vernetzten Duroplasten versieht. Dies kann durch Eintauchen, Aufbür-

sten, Besprühen, Aufstreichen oder Aufwalzen einer Lösung oder Dispersion des Vorläufers des Duroplasten geschehen. Stattdessen kann aber auch eine Aufbringung ohne Lösungsmittel durch Extrudier-, Laminier- oder Pulverbeschichtung erfolgen.

Dem Vorläufer des Duroplasten können dabei bereits bestimmte Stoffe, wie Pigmente, zugesetzt werden. Stattdessen kann auch unter der Vorlauferbeschichtung eine zur Erzielung farblicher Effekte oder zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit geeignete Zwischenschicht, wie beispielsweise eine pigmentierte Zwischenschicht, aufgebracht werden.

Als Farbstoffe verwendet man zweckmäßig Dispersionsfarbstoffe, die zu mehr als 80 % erst oberhalb 200, besonders oberhalb 220° C sublimieren. Die erfindungsgemäß verwendeten Dispersionsfarbstoffe sublimieren zweckmäßig zu mehr als 90 % oberhalb 250° C, vorzugsweise oberhalb 300° C, besonders oberhalb 350° C. Aus apparativen Gründen ist es allerdings zweckmäßig, solche Farbstoffe auszuwählen, die nicht erst oberhalb 500° C, vorzugsweise nicht erst oberhalb 400° C, sublimieren.

Während in den bisher für Transferdruckverfahren eingesetz-. ten Farbstoffen keine ionischen, stark wasserlöslich machenden Gruppen, wie -SO.,H oder .-COOH, enthalten sein durften, können beim erfÜ.ndungsgemäßen Verfahren solche Farbstoffe erfolgreich verwendet werden. Auch kann die Zahl der nicht ionischen polaren Gruppen, wie -NO-, -CN, -So R (R = Alkyl), -OH, -NH_ oder -NHR (R = Alkyl), höher sein als bei den bisher verwendbaren Farbstoffen, neben alkylsubstituierten Aminogruppen, wie Isobutylaminogruppen, können auch lineare Reste enthalten sein, was bisher im Transferdruckverfahren vermieden wurde. Bei Azofarbstoffen sind Cyanogruppen den

Nitrogruppen vorzuziehen, und Fluoratome eignen sich besser als Chloratome. Trimethylsilylgruppen können dabei in den Azofarbstoffen den Dampfdruck erhöhen.

Eine bevorzugte Gruppe der erfindungsgemäß verwendeten Dispersionsfarbstoffe sind bestimmte Anthrachinon-, Monoazo- und Azomethinfarbstoffe, doch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Farbstoffgruppen beschränkt.

Besonders bevorzugt sind Anthrachinon-, Monoazo- und Azomethinfarbstoffe, deren Moleküle stark mit Amino-, Alkoxy-, Oxalkyl-, Nitro-, Halogen- und Cyanogruppen besetzt sind. Diese Farbstoffgruppen sind in Colour-Index, Voluem 1, Seiten 1655 bis 1742 definiert.

- . ·

In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, vor der Oberflächenbeschichtung des Substrates mit einer Grundierung vorzubehandeln, die aus einem Thermoplasten mit Titandioxid oder Zinkoxid bestehen kann und als Klarlack bezeichnet wird. Hierfür verwendbare Thermoplasten sind beispielsweise Polyacrylnitril, Polyester, Polyurethane, Cellulosederivate, wie Cellulose-21/2-acetat, Cellulosetriacetat, Nitrocellulose, Polyamide, wie Polycaprolactam, Polyundecanamid oder Polyhexamethylenadipamid, und insbesonder nichtlineare PoIyurethane und Polyester.

Als Hilfsträger werden gewöhnlich Papiere verwendet, besonders solche, die möglichst keinen Kunststoffstrich haben. Die Papiere können auch silikonisiert oder teflonisiert sein. Als Hilfsträger kommen aber auch Kunststoffolien oder

andere Folienmaterialien in Betracht. Die Bedrückung der . Hilfsträger kann mit allen bekannten Druckverfahren im Sinne der Trichromie oder Quadrochromie erfolgen, wie im Rotationstiefdruck- oder Offsetverfahren. Hierbei erreicht man größte Druckgenauigkeit und Bildqualität mit mehreren tausend verschiedenen Farbtönen.

Im allgemeinen wird man bei dem Transferdruckverfahren gp

ßere Flächenmüster übertragen müssen, so daß der Durchmesser des Laserstrahles, der beispielsweise 16 bis 18 mm betragen kann, nicht ausreicht, die gesamte zu bedruckende Fläche zu behandeln. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, den Laserstrahl gegenüber seinem Ursprungsdruchmesser, wie 16 bis 18 mm, zu einem größeren Durchmesser aufzufächern und/oder den Laserstrahl über die zu bestrahlende Fläche des Hilfsträgers streichen zu lassen.

Die Auffächerung auf einen größeren Durchmesser des Strahles kann in bekannter Weise mit Hilfe optischer Linsen erfolgen. Auf diese Weise kann man beispielsweise den Laserstrahl auf einen Durchmesser von 15 bis 20 cm bringen, um ohne Auslenkung des Laserstrahles beispielsweise die Gesamtfläche einer rotierenden Getränkebüchse aus Aluminium zu behandeln.

Das Bestreichen insbesonderer größerer Flächen, wie beim Bedrucken von Metallplatten, kann durch Auslenken des Laserstrahles mit Hilfe eines Schwenkspiegels, eines sogenannten Wobbiers, erfolgen. Ein solcher Schwenkspiegel kann beispielsweise bei einer Leistung von 500 Hz in einem Abstand des Substrates von 1 m eine Fläche mit einem Durchmesser von 50 cm, in einem Abstand von 2 m eine Fläche mit einem Durchmesser von 100 cm und in einem Abstand von '4 m eine Fläche mit einem Durchmesser von 200 cm bestreichen. Selbstverständlich können die Methoden der Auffächerung und der Auslenkung des Laserstrahles miteinander kombiniert'werden.

Insbesondere bei der Verwendung eines feststehenden, d.h.

nicht ausgelenkten Laserstrahles ist es zweckmäßig, einen Laserstrahl zu · verwenden, der über seinen Querschnitt möglichst geringe Intensitätsunterschiede besitzt, da sonst die Ge.fahr besteht, daß der· Hilfsträger stark unterschiedlich erwärmt wird, so daß er in bestimmten Bereichen bereits verbrennt, während er in anderen Bereichen noch ungenügend erwärmt wird, um die Farbstoffe ausreichend zu übertragen und die Oberflächenschicht des Substrates aufnahmefähig für a die Farbstoffe .zu machen. Im Falle der Auslenkmethode ist ^^

dies nicht von so entscheidender Bedeutung, da durch den schnellen Orfswechsel· der Auftreffstelle des Laserstrahles auf dem Hilfsträger Intensitätsunterschiede im Querschnitt des Laserstrahles ausgeglichen werden.

·

Es können Laserstrahlen unterschiedlichen Ursprungs, unterschiedlicher Intensität und unterschiedlicher Wellenlänge verwendet werden. Die Wellenlänge wird im allgemeinen im: Bereich zwischen 500 und 50 000 nm, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 20 000 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 2500 bis 15 000 nm und ganz besonders im Bereich von 8000 bis 12 000 nm, liegen. Beispielsweise kann mit Vorteil ein Laserstrahl eines CO „-Gaslasers mit einer Wellenlänge von 10 600 nm verwendet werden.

Die Intensität oder Ausgangsdauerleistung des Laserstrahles liegt gewöhnlich im Bereich von 50 bis 15 000 Watt, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1000 Watt, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 800 Watt, ganz besonders im Bereich von 300 bis 600 Watt. Beispielsweise kann ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 400 bis 500 Watt mit Vorteil eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Laserstrahlen können aus unterschiedlichsten Lasern stammen, wie aus Festkörperlasern, Halbleiterlasern, Farbstofflasern, Gaslasern, Flüssigkeitslasern und chemischen Lasern. Die Verwendung von Laserstrahlen aus Gaslasern, vorzugsweise aus CO--Gaslasern, ist bevorzugt.
30

Durch die Zeichnung wird die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In dieser bedeutet

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bedrucken von

zylindrischen Dosen,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, ebenr^ \

falls zum Bedrucken von Dosen,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zur

Bedruckung eines Flachkörpers beispielsweise aus Po-

lymethacrylat und

Fig. 4 eine seitliche Darstellung noch einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zum Bedrucken von Glasflaschen.

In der Vorrichtung gemäß Fig. 1 werden die Dosen 1 durch einen Vorwärmeschrank 2 mit Infrarotstrahlern 3 geführt. Sie gelangen dann in eine Transportschnecke 4, die sie zu dem Transportstern 5 (schrittgetriebegesteuert) überführt, womit die Dosen im Uhrzeigersinn zunächst an weiteren Infrarotstrahlern 6 vorbeigeführt und weiter vorgewärmt werden. Sodann werden sie in der Position 7 mit Hilfe des Vorzugzylinders 11 in Kontakt mit dem bedruckten Hilfsträger 13 gebracht, der von der Mittelspule 8 abgewickelt und auf die Wickelspule 9 aufgewickelt wird, was durch die Photozelle 10 gesteuert wird. In der Position 7 wird mit Hilfe des Lasersublimators 14 der Hilfsträger mit einem Laserstrahl be-'handelt, der die Farbstoffe in die Kunststoffbeschichtung der Dosen überträgt.

Nach diesem Umdrucken gelangen die Dosen mit Hilfe des Transportsternes 5 in die Austragstation 12.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage gelangen Weißblechdosen aus dem Trichter 15 auf die Transporteinrichtung 16 und von dort durch einen Vorwärmschrank 17 mit Infrarotstrahlern 18. In der Ionisierungsstation 19 werden die Dosen elektrostatisch aufgeladen und sodann mit Hilfe eines schematisch gezeigten Malteserkreuzes an- der Blattanlage 20 vorbeigeführt, die an jeder Dose ein Blatt des bedruckten Hilfsträgers elektrostatisch zum Anhaften bringt. Sodann wird die Dose mit Hilfe des Malteserkreuzes an dem Laser 21 vorbeigeführt, der die Farbstoffe in die Kunststoffoberflächenbeschichtung der Weißblechdose überträgt. Sodann wird die Dose

durch die Blattabsaugstation 22 geführt, wo die elektrostatische Aufladung aufgehoben und der Hilfsträger von der Dose abgesaugt wird. Schließlich gelangt die Dose auf die Austrageinrichtung 23 und von dort aus der Maschine.

In der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung wird ein Flachkörper beispielsweise aus Polymethacrylat 24 auf das Taktband 25 aufgelegt, das den Flachkörper im Takt vorrückt.: Dabei gelangt der Flachkörper an dem Lasersublimator 26 vorbei, während gleichzeitig der Hilfsträger 27 an den Flachkörper 24 in Anlage kommt. Über den Synchronvorzug 30 wird der auf seiner Unterseite bedruckte Hilfsträger 27 von der Spule 28 abgewickelt und nach dem Umdruck auf die Spule 29 aufgewickelt.

In der in Fig. 4 dargestellten Anlage werden Glasflaschen in der Lackierstation 31 mit einem Überzug eines farbstoffaffinen Kunststoffes beschichtet. Die so oberflächenbeschichteten Glasflaschen 32 gelangen über eine Fördereinrichtung 39 mit Hilfe des Taktgebers 37 zu einer Positioniereinheit 38, bei der sie in Anlage an ein Etikettenband 34 kommen, das von einer Spule 35 abgewickelt und nach dem Umdruck auf eine Spule 36 aufgewickelt wird. In der gleichen Position, in der sich das Etikettenband in Anlage an der Flasche befindet, trifft ein Laserstrahl aus dem Lasersublimator 33 auf die Rückseite des Etikettenbandes, wodurch das Etikett auf die Glasflasche umgedruckt wird.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.

Beispiel 1

Aluminium-Getränkedosen, welche aus einer Aluminium-Ronde nach dem Tieffließverfahren nahtlos gezogen werden, erhalten im konventionellen Sinne eine Innenlackierung und werden außen mit einem Epoxyharzlacksystem, · welches spezifisch farbstoffäffin ist, lackiert und über Hitze auspolymeri- ,* \

siert. Die weitere Behandlung erfolgt in einer Anlage gemäß Fig. 1 der Zeichnung.

Die vorbehandelten Getränkedosen werden über übliche Trans-

portbänder in einen Vorwärmschrank der Lasersublirtiationsanlage geführt und über eine Schnecke in einen Rhythmus für . das Umdrucksystem gebracht.

Von dort werden die Getränkedosen von einem Malteserkreuz übernommen, über Infrarotstrahler auf 200° C vorgewärmt und der Stelle zugeführt/ wo die sich drehende Dose mit Endlos-Transfer-Etikettenpapier in Kontakt kommt.

In der Kontaktzone wird das Umdruckgut von einem Laserstrahl, welcher in die Breite der jeweiligen Dose verzerrt ist, getroffen, und die Sublimation des Farbstoffes erfolgt in weniger als einer Sekunde. Das umgedruckte Transfer-Etikettenpapier wird aufgewickelt und später dem Recyclingprozeß zugeführt, während die umgedruckten Getränkedosen der standardisierten Palettierung zugeführt werden.

Beispiel 2

Nahtlose, im Tieffließverfahren mehrstufig gezogene Weißblechdosen werden wie üblich innen lackiert und mit einem farbstoffäffinen Lacksystem auf Acrylatbasis außen lackiert. Die weitere Behandlung erfolgt in einer Anlage gemäß Fig. 2 der Zeichnung. Das umdruckfertige Gut wird über eine Dosieranlage (Speicher) in die diskontinuierlich arbeitende Lasersublimationsmaschine geführt und in einem Vorwärmschrank über Infrarotstrahler auf ca. 200° C erhitzt.

Schließlich wird die Getränkedose elektrostatisch aufgeladen, über ein Malteserkreuz an der Blattanlage vorbeigeführt und etikettiert.

In der nächsten Taktstation kommt die rollende Dose mit dem Laserstrahl von .500 kW und einer Streubreite jeweils auf

Dosenbreite eingestellt in Kontakt. Der Umdruck erfolgt in weniger als einer Sekunde. Anschließend wird durch Ionisierung das elektrostatische Feld aufgehoben und das Umdruckpapier über Vakuum in die Blattabsaugestation gelenkt.

.

Die umgedruckten Getränkedosen werden wie standardisierte der Palettierung zugeführt.

Beispiel 3

Nach der neuen Lasersublimationsmethode ist es möglich geworden, gegossenes oder extrudiertes Polymethacrylat thermisch umzudrucken und anschließend unter Vakuum oder über Preßluft im gummielastischen Zustand zu verformen. Das Umdrucken erfolgt in einer Anlage gemäß Fig. 3 der Zeichnung.

Die Polymethacrylatplatten laufen über ein synchronisiertes Taktband in die LaserSublimationsmaschine. In einer Umdruckzone werden sie mit synchron laufendem Endlospapier, auf welchem Dekoire mit Dxspersionsf arbstof fenim Rotationstiefdruckverfahren gedruckt sind, in Kontakt gebracht.

Die Umdruckzone wird von einem Laserstrahl bestrichen, welcher über Speziallinsen und ein elektromagnetisches System in definierte Schwingungen gebracht wird. Die Energie soll nicht unter 500 kW liegen. Der Vorzug erfolgt synchron zur Laserumdruckgeschwindigkeit. Das umgedruckte Transferdekorpapier wird wieder aufgewickelt und dem Recyclingprozeß zugeführt.

Beispiel"4

Getränkeflaschen aus Glas werden in einer Anlage gemäß Fig. 4 der Zeichnung über eine Lackierstation ganz oder teilweise mit einem farbstoffäffinen Lacksystem unter besonderer Berücksichtigung eines Haftvermittlers oberflächenveredelt. Die Glasflaschen laufen in einem Hitzeofen zur Polymerisation der Veredelungsschicht und werden über ein Taktsystem

mit einem Endlosetikettierband in Berührung gebracht, welches mit Dispersionsfarbstoffen bedruckt ist.

An den Kontaktstellen zwischen Papier und der sich drehenden Dose geschieht die Laserbestrahlung, wodurch sich der Umdruck unterhalb einer Sekunde thermisch vollzieht.

Während das umgedruckte Transferpapier endlos aufgewickelt wird, um dem Recyclingprozeß zugeführt zu werden, läuft die dekorierte Glasflasche in die Verpackungsstation.

Die gleiche Anlage ist nach geringer Umrüstung in der Lage, auch beispielsweise Bier- und andere Getränkegläser zu dekorieren.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Bedrucken eines Substrates mit einer gegenüber den Druckfarben affinen Kunststoffoberfläche nach

15 dem Transferdruckverfahren unter Auflegen eines mit bei den Verfahrensbedingungen sublimierbaren Farbstoffen bedruckten Hilfsträgers auf die Kunststoffoberfläche und Übertragung der Farbstoffe in die Kunststoffoberfläche, dadurch'gekennzeichnet, daß man die unbedruckte Rückseite

20 des Hilfsträgers mit einem Laserstrahl einer Intensität behandelt, die ausreicht, die Farbstoffe wenigstens teilweise in die Kunststoffoberfläche des Substrates eindringen zu lassen.

25 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

man die Substratoberfläche vor der Laserstrahlbehandlung auf eine Temperatur unterhalb der Subli-mationstemperatur der Farbstoffe vorwärmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Substratoberfläche mit Infrarotstrahlen vorwärmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Laserstrahl gegenüber seinem Ursprungsdurchmesser zu einem größeren Durchmesser auffächert und/oder den Laserstrahl über die zu bestrahlende Fläche des Hilfsträgers streichen läßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Laserstrahl mit einer Intensität oder Ausgangsleistung von 50 bis 15 000 Watt, vorzugsweise von 100 bis 1000 Watt, besonders bevorzugt von 200 bis 800 Watt, besonders von 300 bis 600 Watt, verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Laserstrahl mit möglichst geringen Intensitätsunterschieden über seinen Querschnitt verwendet.

7. Verfahren nach einem der Anspruches 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge im Bereich von 500 bis 50 000 nm, vorzugsweise von

. 1000 bis 20 000 nm, besonders bevorzugt von 2500 bis
15 000 nm, besonders von 8000 bis 12 000 nm, verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Hilfsträger 0,001 bis 10 Sek., vorzugsweise 0,001 bis 1 Sek., besonders bevorzugt 0,01 bis 0,1 Sek., mit dem Laserstrahl behandelt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, -daß man die zu bestrahlende Fläche des

1 Hilfsträgers durch Auslenken des Laserstrahles mittels eines Schwenkspiegels bestreicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge-

5 kennzeichnet, daß man einen Laserstrahl eines Gaslasers, vorzugsweise eines CO₂-Gaslasers verwendet.

11. Verfahren' nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Laserstrahl solcher

10 Intensität und solange behandelt, daß der Hilfsträger bis unterhalb seines Flammpunktes oder Zersetzungspunktes erhitzt wird.