DE3724719A1 - Verfahren zum bedrucken eines substrates nach dem transferdruckverfahren - Google Patents

Description

Aus der DE-A-26 42 350 ist es bekannt, Flächengebilde, wie beispielsweise Holz, Metalle, Kunststoffe, Glas, Keramikma­ terialien, Natur- und Kunststeinerzeugnisse oder derglei­ chen, nach dem sogenannten Transferdruckverfahren zu bedruc­ ken. Da diese Materialien die im Transferdruckverfahren ver­ wendeten sublimierbaren Dispersionsfarbstoffe nicht anneh­ men, werden die Substrate vor dem Transferdruck mit einer Oberflächenschicht eines Kunststofflackes versehen, der sich mit der Oberfläche des Substrates fest verbindet und die sublimierbaren Dispersionsfarbstoffe aufnimmt.

Das aufzudruckende Bild oder Muster wird mit Hilfe von sub­ limierbaren Dispersionsfarbstoffen zunächst auf einem Hilfs­ träger, insbesondere aus Papier, aufgedruckt. Sodann wird dieser auf die mit Kunststoff beschichtete Fläche als der bedruckten Seite aufgelegt, wonach durch Erhitzen, gegebe­ nenfalls unter geringem Druck, die Dispersionsfarbstoffe von dem Hilfsträger in den Kunststofflack übertragen wer­ den.

Ursprünglich wurden für dieses Verfahren als Kunststofflacke Thermoplasten verwendet, da man der Auffassung war, daß zur Aufnahme der Farbstoffe beim Umdruck die Kunststoffoberflä­ che erweicht werden müsse. Es zeigte sich jedoch, daß mit Thermoplasten gefertigte Drucke nicht wärmebeständig sind und daß bei Wärmeeinwirkung die Farbstoffe in der Thermopla­ stenschicht migrieren, so daß das Druckbild mit der Zeit verschwimmt und grau wird.

Die FR-A-22 30 794 und die DE-A-24 24 949 beschreiben eben­ falls ein Verfahren zum Bedrucken hitzebeständiger Flächen­ gebilde, wie von Metallblechen oder Keramikkacheln, nach dem Transferdruckverfahren, wobei man das Substrat mit einem Epoxyharz beschichtet. Gemäß der GB-A-15 17 832 erfolgt die Beschichtung des Substrates im Transferdruckverfahren mit einem gehärteten ungesättigten Polyesterharz. Gemäß der DE- A-29 14 704 und der EP-A-00 14 901 wird das zu bedruckende Substrat mit einem vernetzten Duroplasten beschichtet, und als sublimierbare Dispersionsfarben werden solche mit rela­ tiv hohen Molekulargewichten zwischen 340 und 1000 verwen­ det. Dies hat den Vorteil, daß auch bei längerem und relativ hohem Erwärmen die umgedruckten Bilder beständig bleiben und praktisch keine Migration zeigen. Außerdem gelingt es mit diesem Verfahren, unter Anwendung sehr kurzer Umdruck­ zeiten, wie im Bandlackierverfahren, beim Umdruck eine aus­ reichende Übertragung der Farbstoffe zu bekommen.

Schließlich ist aus der DE-A-35 44 239 und der EP-A-02 26 818 ein Verfahren zum Bedrucken von Ledersubstraten nach der Transferdruckmethode bekannt, bei der die Lederoberflä­ che mit einer wäßrigen Lösung eines Vorkondensates eines Harnstoff-Aldehyd-Harzes oder Melamin-Aldehyd-Harzes impräg­ niert, das Lösungsmittel entfernt und schließlich unter gleichzeitigem Umdruck das Vorkondensat auskondensiert wird.

Melamin-Formaldehyd-Harze werden heute in großen Mengen zur Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenveredelung von Span- oder Schichtstoffplatten verwendet. Hierzu werden Spezialpa­ piere mit wäßrigen Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten ge­ tränkt und hierauf in Trocknern bei ca. 160°C getrocknet. Diese vorbehandelten Papiere werden dann mit Hilfe von be­ heizten Pressen direkt auf die Span- oder Schichtstoffplat­ ten aufkaschiert. Dabei erhält man kratzfeste und witte­ rungsbeständige Oberflächen, die für den Küchen- oder Möbel­ bau sowie für Verkleidungszwecke gut geeignet sind.

Derartige oberflächenbeschichtete bzw. oberflächenveredelte Span- oder Schichtstoffplatten lassen sich nicht nach dem Transferdruckverfahren bedrucken, da die Melamin-Formalde­ hyd-Harzbeschichtungen für Dispersionsfarbstoffe nicht affin sind und sie daher nicht aufnehmen.

Im Hinblick auf die ausgedehnte Verwendung von Melamin-Form­ aldehyd-Harzen insbesondere in der Möbelindustrie und im Hinblick auf die hohe Qualität, wie Tiefenbrillanz, der im Transferdruckverfahren erzeugten Druckbilder bestand somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, mit Mela­ min-Formaldehyd-Harzen und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzen beschichtete Substrate im Transferdruckverfahren bedrucken zu können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Verfah­ ren zum Bedrucken eines Substrates nach dem Transferdruck­ verfahren unter Beschichten des Substrates mit einem gegen­ über den Druckfarben affinen Duroplasten, Auflegen eines mit sublimierbaren Dispersionsfarbstoffen bedruckten Hilfs­ trägers auf die Duroplastenbeschichtung und Übertragung der Dispersionsfarbstoffe durch Hitzebehandlung unter Druck, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Duroplasten ein gegebenenfalls modifiziertes Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit einem Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen von 4 bis 9 Gew.-% oder ein Du­ roplastengemisch mit wenigstens 20 Gew.-% eines solchen Me­ lamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf dem Sub­ strat aufbringt, als Hilfsträger ein gegen den bzw. die Du­ roplasten trennendes Bogenmaterial verwendet und bei der Hitzebehandlung mit der Übertragung der Dispersionsfarbstof­ fe gleichzeitig das im fließenden Zustand befindliche Mela­ min- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz auskondensiert.

Es mußte überraschen, daß der Umdruck nach dem Transfer­ druckverfahren in das weitgehend, aber noch nicht vollstän­ dig auskondensierte Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd- Harz möglich ist, nachdem das vollständig auskondensierte Harz keine Affinität zu den Dispersionsfarbstoffen mehr hat.

Als Harze kommen unmodifizierte oder modifizierte in Be­ tracht. Die Modifizierung kann darin bestehen, daß in das Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz ein gewisser Prozentsatz an Phenol-Formaldehyd-Harz einkondensiert ist oder daß ein bestimmter Prozentsatz des Melamins oder Harn­ stoffes durch Acetoguanamin (2,4-Diamino-6-methyltriazin) ersetzt ist. Eine übliche Modifizierung von Melaminharzen und Harnstoffharzen ist auch die durch Umsetzung mit Diethy­ lenglykol oder Polyglykolen, wie Polyethylenglykol mit Mole­ kulargewichten bis zu 1000.

Auch können für die Herstellung der Harze substituierter oder unsubstituierter Harnstoff oder unsubstituiertes oder substituiertes Melamin verwendet werden, wie Dimethylolharn­ stoff, eine zyklische Dimethylolharnstoffverbindung, wie eine Dimethylolverbindung von Ethylenharnstoff, Dihydroxy­ ethylenharnstoff, Propylenharnstoff und dessen Derivate, eine Methylolmelaminverbindung, wie Tetramethylolmelamin oder eine wasserlösliche veretherte Methylolmelaminverbin­ dung.

Bevorzugt wird jedoch ein im wesentlichen unmodifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz verwendet.

Wie erwähnt, kann Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd- Harz als solches oder mit anderen Duroplasten abgemischt vorliegen. Im letzteren Fall ist es in dem Gemisch in einer Menge von wenigstens 20 Gew.-% enthalten, da mit geringeren Mengen die Vorteile des Melamin- und/oder Harnstoff-Formal­ dehyd-Harzes hinsichtlich der mechanischen und chemischen Beständigkeit nicht erzielt werden. Als andere Duroplasten, mit denen das Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz vermischt werden kann, kommen beispielsweise Phenoplasten, Epoxyharze, Polyester, Polyphenylensulfidharze, Silikonhar­ ze, Acrylatharze, Alkydharze, Polyethylensulfidharze und/ oder gehärtete ungesättigte Polyesterharze in Betracht.

Der Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen des Melamin- und/ oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzes ist ein Maß für dessen Kondensationsgrad und wird durch den Gewichtsverlust be­ stimmt, der bei 10minütigem Erhitzen auf 150°C oder 5 minü­ tigem Erhitzen auf 160°C erhalten wird.

Wie erwähnt, soll der Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen des Vorkondensates auf dem Substrat 4 bis 9 Gew.-%, vorzugs­ weise 5 bis 8 Gew.-%, besonders 6 bis 7 Gew.-% betragen.

Wichtig ist, daß die Kondensation des Harzes nur so weit vorangetrieben ist, daß beim Umdruck sich das Harz im flie­ ßenden Zustand befindet. Zweckmäßig hat das Melamin- und/ oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz ein Fließvermögen von 0,5 bis 4%. Man bestimmt das Fließvermögen an kreisförmigen Ausschnitten des mit dem Vorkondensat getränkten und ge­ trockneten Papieres mit einem Durchmesser von 40 mm. Es wer­ den so viele getränkte Ausschnitte verwendet, daß sie in verpreßtem Zustand ein Plättchen von ca. 1 mm Dicke ergeben. Diese Ausschnitte werden zunächst gemeinsam gewogen. Dann werden sie sorgsam übereinandergelegt und bei 140°C 5 min mit 80 kp/cm² verpreßt. Nach dem Verpressen wird am Rande der Scheibe haftendes abgeflossenes Harz abgekratzt und dann die Scheibe erneut gewogen. Das Fließvermögen errechnet sich dann nach folgender Gleichung:

Wenn hier von einem Beschichten des Substrates mit dem Mela­ min- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz die Rede ist, so er­ folgt dies in der Praxis gewöhnlich so, daß man eine Papier­ bahn mit einer Tränkharzlösung des Vorkondensates impräg­ niert und die Papierbahn anschließend trocknet. Soweit die Fertigerzeugnisse etwas anderes als die Papierbahn sein sol­ len, wie beispielsweise oberflächenbeschichtete oder ober­ flächenveredelte Bahn- oder Schichtstoffplatten oder der­ gleichen, wird, wie bekannt, die mit dem Vorkondensat im­ prägnierte Papierbahn auf die Span- oder Schichtstoffplatte oder dergleichen unter Druck und Erhitzen auflaminiert, wo­ bei gleichzeitig das Harz auskondensiert wird.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird nun gleichzeitig mit dem Auskondensieren der Umdruck bzw. die Übertragung der Dispersionsfarbstoffe in das Harz bewirkt. Beispielsweise bei der Oberflächenbeschichtung von Span- oder Schichtstoff­ platten oder dergleichen wird also erfindungsgemäß in einem Arbeitsgang unter Druck und Erhitzen die getränkte Papier­ bahn auf die Platte oder dergleichen laminiert, das Harz auskondensiert und das Druckbild von dem Hilfsträger in das auskondensierende Harz übertragen.

Es ist überraschend, daß bei diesem Umdruck, bei dem das Harz sich in einem fließenden Zustand befinden muß, kein Verwischen des Druckbildes resultiert, sondern daß das Druckbild von dem Hilfsträger klar und migrationsfrei in das auskondensierende Harz übertragen wird.

Der Umdruck und das gleichzeitige Auskondensieren und gege­ benenfalls Auflaminieren erfolgt zweckmäßig bei einer Tempe­ ratur zwischen 150 und 260°C, vorzugsweise zwischen 215 und 250°C. Der dabei angewendete Druck liegt allgemein bei 4 bis 80 bar, vorzugsweise bei 18 bis 25 oder bei 50 bis 70 bar je nach der verwendeten Presse. Zweckmäßig verwendet man für den Umdruck eine kontinuierlich arbeitende Doppel­ bandpresse, eine diskontinuierlich arbeitende Einetagenkurz­ taktpresse oder eine Einetagenhochdruckpresse.

Die Hitzebehandlungszeit liegt im Bereich von 10 sec bis 90 min je nach der verwendeten Pressentype. Die längsten Um­ druckzeiten sind beispielsweise in der Mehretagenrückkühl­ technologie erforderlich. Bevorzugt erfolgt die Hitzebehand­ lung beim Umdruck während 15 bis 60 sec.

Gemäß den obigen Ausführungen muß man im vorliegenden Ver­ fahren als Hilfsträger ein Bogenmaterial verwenden, das ge­ gen den bzw. die verwendeten Duroplasten als Trennmaterial dient, um während des Umdruckes ein Ankleben des Hilfsträ­ gers am Substrat zu verhindern. Solche Trennmaterialien kön­ nen Papiere, Folien oder Bleche sein, die entsprechend im­ prägniert oder beschichtet sind, wie beispielsweise siliko­ nisierte Papiere.

Als Farbstoffe können im vorliegenden Verfahren alle subli­ mierbaren Dispersionsfarbstoffe verwendet werden, die übli­ cherweise im Transferdruckverfahren benutzt werden. Zweckmä­ ßig verwendet man solche, die ein Molekulargewicht zwischen 340 und 1000, vorzugsweise zwischen 400 und 1000 besitzen, da diese geringere Migrationsneigung haben und im Regelfall lichtecht sind. Bevorzugte Gruppen der erfindungsgemäß ver­ wendeten Dispersionsfarbstoffe sind bestimmte Anthrachinon-, Monoazo- und Azomethinfarbstoffe, doch ist das Verfahren nicht auf diese Farbstoffgruppen beschränkt. Besonders be­ vorzugt sind Anthrachinon-, Monoazo- und Azomethinfarbstof­ fe, deren Moleküle stark mit Amino-, Alkoxy-, Oxalkyl-, Ni­ tro-, Halogen- und Cyanogruppen besetzt sind. Diese Farb­ stoffgruppen sind im Colour-Index, Volume 1, Seiten 1655 bis 1742 definiert. Diesbezüglich wird auf die Seiten 9 bis 11 der EP-A-00 14 901 hingewiesen.

Der Hilfsträger kann mit diesen Farbstoffen kontinuierlich im Tiefdruck oder diskontinuierlich im Offsetdruck bedruckt werden, wobei Bilder oder Muster spiegelverkehrt aufgedruckt werden müssen. Das Bedrucken kann auch im klassischen Sieb­ druckverfahren oder auf Rotationsfilmdruckmaschinen erfol­ gen.

Das vorliegende Verfahren führt zu hervorragender Druckqua­ lität mit Tiefenbrillanz, wie sie nur im Transferdruckver­ fahren erreicht wird, da die Farbe sich über die gesamte Schichtdicke der Substratbeschichtung verteilt. Besonders brauchbar ist dieses Verfahren zum Bedrucken von Spanplat­ ten, Sperrholz, Schichtstoff HPL oder CPL oder MDF.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung:

Beispiel 1

Ein weißes 80 g-Dekorpapier (Hersteller Technocell AG, Pa­ sing) wurde in herkömmlicher Weise in einem Imprägniertrock­ ner (Hersteller Vits, Langenfeld) mit einem ersten Tränkbad einer 50%igen wäßrigen Lösung von Melamin-Formaldehyd-Harz und Harnstoff-Formaldehyd-Harz (Mengenverhältnis 1:1) getränkt, wobei nicht mehr als 80 g Feststoff auf das Papier aufgebracht wurden. Nach einer Zwischentrocknung wurde ein reines Melamin-Formaldehyd-Harz aufgetragen. Auf der Ober­ seite wurden 35 g Feststoff, auf der Unterseite 15 g Fest­ stoff aufgetragen, dann wurde bis zu einer Restfeuchte von 6,4±0,2% (flüchtige Bestandteile) getrocknet. Das so im­ prägnierte und beschichtete Papier wurde zu passendem Format geschnitten.

In einer Kurzkontaktpresse (Hersteller Simpelkamp, Krefeld), die am Blech gemessen oben und unten auf 220°C erhitzt war, wurde in üblicher Weise das Preßpaket eingeführt. Dieses bestand, von unten angefangen, aus Trennpapier - mit Mela­ min-Formaldehyd-Harz getränktem Dekorpapier, Spanplatte (19 mm) - mit Melamin-Formaldehyd-Harz getränktem Dekorpapier - bedrucktem Trennpapier (d. h. mit sublimierbaren Dispersi­ onsfarben bedrucktem Hilfsträger für das Transferdruckver­ fahren). Die Farben waren C.I.DY 201 (gelber Farbstoff) mit einem Molekulargewicht von 408, C.I.DR 343 (roter Farbstoff) mit einem Molekulargewicht von 415 und C.I.DB 165,1 (blauer Farbstoff) mit einem Molekulargewicht von 425.

Nach Schließen der Presse und Verweilen des Preßpaketes un­ ter Druck von 22 bar während 15 sec wurde die Presse geöff­ net und das Preßpaket ausgefahren. Nach Entfernen der Trenn­ papiere war das mit dem Harz getränkte Dekorpapier beidsei­ tig fest mit der Spanplatte verbunden. Die Oberseite zeigte das einwandfrei umgedruckte Dekor, die Unterseite war weiß. Die Platte war gerade ohne Durchbiegung zu einer Seite und ließ sich nach Abkühlung zu Teilen zersägen.

Beispiel 2

Ein weißes 80 g-Dekorpapier (Hersteller PWA, Waldhof) wurde in einem einteiligen Imprägniertrockner (Hersteller BSH, Hersfeld) mit einem reinen Melamin-Formaldehyd-Harz in 50­ %iger Lösung getränkt, wobei 120 g Harz auf dem Papier auf­ gebracht wurden. Nach dem Trocknen betrug die Restfeuchte (flüchtige Bestandteile) 6,8+0,2%.

In einer Doppelbandpresse (System Hymmen) wurden mehrere Bahnen übereinander eingefahren, und zwar von unten nach oben wie folgt: Kraftpapier mit 75% Phenolharz getränkt, auf Papiergewicht bezogen (Papiergewicht 160 g/m²), dreimal übereinander; der mit Melamin-Formaldehyd-Harz imprägnierte Dekorfilm; mit Dispersionsfarben (wie im Beispiel 1) be­ drucktes Trennpapier mit der bedruckten Seite zum Dekorpa­ pier hin. Die Presse wurde auf 220°C aufgeheizt. Sie hatte eine wirksame Preßlänge von 200 cm. Die Verweilzeit in der Presse lag bei 9 m/min.

Nach Verlassen der Presse wurde das Trennpapier abgehoben und aufgerollt. Der entstandene Schichtstoff von 0,8 mm Dic­ ke wurde nach Kühlen in einer Kühlstation von der Rückseite her geschliffen und anschließend auf Format geschnitten. Seine Oberseite zeigte ein Druckbild hoher Brillanz.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bedrucken eines Substrates nach dem Trans­ ferdruckverfahren unter Beschichten des Substrates mit einem gegenüber den Druckfarben affinen Duroplasten, Auf­ legen eines mit sublimierbaren Dispersionsfarbstoffen bedruckten Hilfsträgers auf die Duroplastenbeschichtung und Übertragung der Dispersionsfarbstoffe durch Hitzebe­ handlung unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man als Duroplasten ein gegebenenfalls modifiziertes Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit einem Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen von 4 bis 9 Gew.-% oder ein Duroplastengemisch mit wenigstens 20 Gew.-% eines solchen Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf dem Substrat aufbringt, als Hilfsträger ein gegen den bzw. die Duroplasten trennendes Bogenmaterial verwendet und bei der Hitzebehandlung mit der Übertragung der Dispersi­ onsfarbstoffe gleichzeitig das im fließenden Zustand be­ findliche Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz auskondensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als ein Melamin- und/oder Harnstoff-Formaldehydharz ein solches mit einem Restgehalt an flüchtigen Bestand­ teilen von 5 bis 8, vorzugsweise 6 bis 7 Gew.-%, verwen­ det.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Duroplasten ein im wesentlichen unmodifizier­ tes Melamin-Formaldehyd-Harz verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man ein Melamin- und/oder Harnstoff-Formal­ dehyd-Harz mit einem Fließvermögen von 0,5 bis 4% ver­ wendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung bei einer Tem­ peratur zwischen 150 und 260°C, vorzugsweise zwischen 215 und 250°C durchführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung bei Drücken von 4 bis 80 bar, vorzugsweise von 18 bis 25 oder von 50 bis 70 bar durchführt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung während einer Dauer von 10 sec bis 90 min, vorzugsweise von 15 bis 60 sec durchführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man als Dispersionsfarbstoffe solche mit einem Molekulargewicht zwischen 340 und 1000, vor­ zugsweise zwischen 400 und 1000 verwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man für die Hitzebehandlung eine kon­ tinuierlich arbeitende Doppelbandpresse oder eine dis­ kontinuierlich arbeitende Einetagenkurztaktpresse oder eine Einetagenhochdruckpresse verwendet.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung bedruckter Spanplatten, Sperrholzplat­ ten oder Schichtstoffplatten HPL, CPL oder MDF.