DE4311235C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.

Die Erfindung betrifft insbesondere das Beschichten oder Bedrucken einer Kunststoff-Folie mit wasserhaltigen bzw. wässerigen Beschichtungsmedien, lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Xylol, Butanon, Methylethylketon, Dimethylformamid, Methylglycolacetat und Tetrahydrofuran oder Mischungen aus wässerigen und lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien, UV-härtbaren Lacken oder Farben sowie PVC-Pasten.

Insbesondere betrifft die Erfindung das Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem wasserhaltigen Beschichtungsmedium, insbesondere das Bedrucken mit einer wasserlöslichen Farbe.

Kunststoff-Folien werden bereits in großen Mengen bei der Herstellung von Datenträgerbändern, wie beispielsweise Audio- und Videobändern, mit lösungsmittelhaltigen und insbesondere mit wasserhaltigen Beschichtungsmedien, die die für die Datenspeicherung maßgeblichen Partikel enthalten, beschichtet. Die Kunststoff-Folien werden dabei über Rollenstrecken geführt und dürfen wegen des Schrumpfes auf verhältnismäßig geringe Temperaturen erwärmt werden. Diese geringen Temperaturen machen für das wirksame Trocknen des Beschichtungsmediums sehr lange Trockenstrecken, beispielsweise bis zu mehr als 160 m erforderlich.

Es besteht daher ein großes Bedürfnis nach einer schnelleren Trocknungsmöglichkeit und der Herstellungskosten der Bandbeschichtungsanlagen und damit der Datenträgerbänder.

Aus der DE-OS 37 29 450 ist ein Verfahren zum beidseitigen Beschichten eines Folienbandes bekannt, wobei zwei Bänder randseitig miteinander verbunden werden, die dann als Sandwich oder Laminat durch ein Überzugsbad laufen, wonach eine Behandlung der überzogenen Schicht erfolgt und schließlich die beiden lediglich randseitig miteinander verbundenen Bäder wieder voneinander getrennt werden, indem die Verbindungsränder abgeschnitten werden, so daß gemäß der DE-OS 37 29 450 als Endprodukt schließlich zwei einseitig beschichtete Bänder vorliegen.

Aus der DE-OS 36 05 426 ist ein Verfahren zur Oberflächenveredelung von Polyethylenfolien bekannt. Auf eine Druckfolie, die auf einem Träger aus Metall oder Papier aufgebracht ist, wird eine Farbe aufgetragen. Beim Übertragen der Druckfolie auf eine Polyethylenfolie wird diese vom Trägermaterial wieder abgezogen.

Aus der DE-AS 11 82 560 ist ein Verfahren zum Herstellen von Verpackungsmaterialien aus wasserempfindlichen Folien durch Beschichten mit wässerigen Dispersionen bekannt, bei dem zwei Bahnen der Folien einen Walzenspalt passieren, in die die Dispersion eingeführt wird, und die Folien werden beim Verlassen des Walzenspaltes wieder auseinandergeführt.

Die DE-OS 27 15 373 sowie die DE-OS 28 49 131 betreffen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von bahnförmigen bedruckten Belagmaterialien, d. h. von Bodenbelägen und von Wandbelägen. Dabei wird so vorgegangen, daß auf ein Stahlband ein schäumbares PVC-Material in pastöser oder fließfähiger Form zur Bildung einer gestrichenen Folienschicht/Films aufgetragen wird. Darüber wird gegebenenfalls eine Unterschicht und darüber wiederum eine Deckschicht aufgebracht. Die Unterschicht kann aus Fasermaterial hergestellt sein, die sich in die noch weiche Unterschicht einbetten läßt. Die so gebildete Mehrschichtbahn durchläuft nach einer Vorgelier- und einer weiteren Auftragsstation die Hauptgelierstation. Danach wird die Mehrschichtbahn abgekühlt und getrocknet, so daß mit einer Prägewalze das Bahnmaterial geprägt werden kann.

Bei der DE-OS 28 49 131 ist wesentlich, daß wiederum aus einem Weich-PVC-Plastisol eine gestrichene Folie bzw. ein Film auf der bahnförmigen Unterlage aufgetragen wird, darüber gegebenenfalls wiederum eine Unterschicht oder eine Deckfolie aufgebracht und die so gebildete Bahn profiliert und anschließend diese Profilierung auf den erhöhten Flächen ein- oder mehrfarbig rapportmäßig bedruckt wird. Weiterhin ist wesentlich, daß anstelle der erhöhten Fläche tieferliegende Flächen mit einem ein- oder mehrfarbigen Druck versehen werden. Auf diese Weise kann ein gemusterter Bodenbelag hergestellt werden.

Bei dem Bedrucken von Kunststoff-Folien werden üblicherweise lösungsmittelhaltige Druckfarben verwendet, was unter den zunehmend strengeren Umweltschutz-Bedingungen mit immer größeren Problemen im Hinblick auf die Beseitigung bzw. Rückgewinnung der Lösungsmittel verbunden ist.

Es besteht daher hier ein zunehmender Bedarf zum Bedrucken von Kunststoff-Folien mit lösungsmittelfreien Druckfarben, also beispielsweise mit wasserlöslichen Druckfarben oder mit wasserhaltigen Medien, d. h. Mischungen aus lösungsmittelhaltigen und wässerigen Beschichtungsmedien.

Die an sich gebotene Verwendung wasserlöslicher Druckfarben bereitet jedoch bisher noch Schwierigkeiten, da die erforderliche Farbfestigkeit zu wünschen übrig läßt, und zwar unabhängig von der angewandten Drucktechnik.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten oder Bedrucken einer Kunststoff-Folie mit wässerigen Beschichtungsmedien, lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien oder Mischungen aus wässerigen und lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien, UV-härtbaren Lacken oder Farben sowie PVC-Pasten zur Verfügung zu stellen, daß sich für Sieb-, Flexo-, Tief- und Offsetdruck sowie Beschichtung und Lackierung einschließlich Kaschierung eignet und lange Trocknungsstrecken unter Einhaltung eines exakten Druckrapports vermeidet. Insbesondere sollen Kunststoff-Folien mit wasserhaltigen Beschichtungsmedien beschichtet oder bedruckt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Es wurde nun festgestellt, daß überraschenderweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Farben, Lacke und Beschichtungen thermisch mit der Folie bei Temperaturen bei 200°C und mehr verbunden werden können. Dabei hat die Folie eine Haftung von 150 N/5 cm. Die Druckgeschwindigkeit kann bis zu 350 m/Min. betragen. Eine derartige Qualität und Quantität kann mit den Verfahren des Standes der Technik bislang nicht erreicht werden. Weiterhin ist von Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei Einsatz von wasserlöslichen Medien umweltfreundlich ist. Schließlich kann auch mit den üblichen lösungsmittelhaltigen Farben, Lacken, Plastisolen und UV-härtbaren Produkten gearbeitet werden, wobei lange Trocknungsstrecken vermieden werden. Vorteilhaft ist weiterhin, daß eine Klimatisierung der Arbeitsräume nicht mehr erforderlich ist. Verschiedene Druckverfahren in Linie, Beschichten, Lackieren und Kaschieren und Prägen sind nunmehr möglich. Der Zug durch den Transport der Folie entfällt nunmehr, wodurch ein ruhigerer Folienverlauf, d. h. kein Flattern der Folie und kein Schrumpfen der Folie mehr entsteht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich nunmehr eine einwandfreie Rapportierung und Rakotierung. Erfindungsgemäß können Folien von 0,01 bis 0,5 mm Stärke bedruckt, lackiert, beschichtet, kaschiert und geprägt werden.

Durch das erfindungsgemäße Bedrucken von bahnförmigen Materialien kann somit eine hochwertige Oberflächenveredelung erreicht werden. Die erfindungsgemäß beschichteten oder bedruckten Folien können, z. B. zur Herstellung von Möbelfolien, Dekorfolien, Klebfolien, Abdeckfolien, Kunstleder, PVC- und PVC-Tapeten oder für die Herstellung von Fußbodenbelägen eingesetzt werden.

Soll die auf dem Band liegende Folie oder Beschichtung geprägt werden, so kann man gemäß der besonderen Ausführungsform nach Anspruch 6 ein genarbtes oder geprägtes umlaufendes Band zum Prägen von Folien und Beschichtungen einsetzen. Bei dieser Ausführungsform kann eine unbedruckte oder bedruckte Folie, Warenbahn auf das geprägte Band aufgebracht werden und wie bekannt hinten abgezogen werden.

Gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 7 kann man die Folien oder Beschichtungen auf ein geprägtes Band blasen oder mit Vakuum ziehen oder mechanisch übertragen und dann prägen und wie bekannt hinten abziehen. Die Folie oder die Beschichtung kann von der Vorder- oder der Rückseite bedruckt, beschichtet oder geprägt werden. Der Fachmann weiß, daß auch Folien oder Beschichtungen ohne Druck geprägt werden können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine wesentliche Arbeitserleichterung geschaffen, denn ein Einziehen von Vor- und Nachläufer sowie eine Einzugsvorrichtung entfallen.

Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß die Folie in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels Luft aufgeblasen bzw. mittels Vakuum auf die Unterlage angesaugt oder mechanisch übertragen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann einfach durchgeführt werden. In eine Druck- bzw. Beschichtungsanlage wird ein hitzebeständiges, angetriebenes, kontinuierlich umlaufendes Spezialband aus Aramid, Polyamid oder Polyestermischgewebe sowie Vliese und Filze oder dergleichen eingesetzt, das mit einer Release-Schicht ausgestattet sein kann. Als Release-Mittel dienen alle handelsüblichen Trennmittel wie Silikon, PTFE, (Teflon®) und dergleichen.

Auf das vorbeschriebene umlaufende, hitzebeständige Spezialtransportband wird die zu beschichtende oder zu bedruckende Folie laminiert. Dieses Laminat wird bedruckt oder beschichtet. Nach Abkühlung der Verbundbahn wird die Folie getrennt und wie üblich aufgewickelt.

Wenn eine Kunststoff-Folie von einem Vorratswickel abgezogen wird, herrschen in ihrem inneren Spannungen, die zu einem Verziehen der Folie führen können, sofern keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Es ist daher notwendig, zunächst diese Spannungen aufzuheben und beim Bedrucken im übrigen dafür Sorge zu tragen, daß die Folie im Hinblick auf die gewünschte Anordnung des Druckbildes bzw. eines gewünschten Druckrapports exakt führbar ist. Hierzu dient die Maßnahme des Ablegens der Kunststoff-Folie auf einer Unterlage und das Erwärmen der Folie zur Ausbildung einer Haftfähigkeit. Das Erwärmen der Kunststoff-Folie dient also zunächst der Freisetzung der inneren Spannungen und im übrigen der Erzielung der Haftfähigkeit, in deren Folge die Folie rutschfest auf dem Transportband haftet.

Die solchermaßen und zum genannten Zweck erwärmte Folie muß vor dem Beschichten abgekühlt werden, wodurch, wie Versuche gezeigt haben, die zuvor erreichte Haftung der Folie auf dem Transportband nicht beeinträchtigt wird. Die Kunststoff-Folie kann also im nächsten Arbeitsschritt unter weiterhin haftender Ablage auf dem Transportband beispielsweise mit einem wasserhaltigen Medium beschichtet bzw. mit einer wasserlöslichen Farbe bedruckt werden, wonach das aufgebrachte Medium bzw. die aufgedruckte Farbe getrocknet werden muß.

Dieses Trocknen kann im Hinblick auf die notwendige Schnelligkeit während des gesamten Verfahrens nur im Wege einer nicht unerheblichen Erwärmung erreicht werden. Diese Erwärmung gewährleistet andererseits die Reaktion von Partikeln des Mediums bzw. der Druckfarbe mit Partikeln der Oberfläche der Kunststoff-Folie, wodurch zugleich eine gute Festigkeit der Beschichtung bzw. des Druckbildes erreicht wird.

Es ist also durch das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt in der Tat die Möglichkeit zum Beschichten bzw. Bedrucken von Kunststoff-Folien mit wässerigen Beschichtungsmedien, lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien oder Mischungen aus wässerigen und lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien, UV-härtbaren Lacken oder Farben sowie PVC-Pasten erreicht. Insbesondere sollen wasserhaltige Medien bzw. wasserlösliche Druckfarbe eingesetzt werden, und zwar in einer Weise, daß große Folienmengen mittels herkömmlicher Beschichtungs- bzw. Druckwerke in praktisch allen herkömmlichen Beschichtungs- bzw. Drucktechniken bei zugleich erreichter bester Beschichtungs- bzw. Druckqualität und Haltbarkeit der Beschichtung bzw. des Drucks beschichtet bzw. bedruckt werden können.

Als lösungsmittelhaltige Medien können alle organischen Lösungsmittel, insbesondere Ethanol, Methanol, Isopropanol, Xylol, Butanon, Ethylmethylketon, DMF, Methylglykolacetat und THF eingesetzt werden. Ein Beispiel für eine lösungsmittelhaltige Druckfarbe ergibt sich aus der folgenden Rezeptur:

90 Teile Lösungsmittel: Methylethylketon (30 Teile), Methylglykolacetat (30 Teile), THF (10 Teile), Xylol oder Toluol (30 Teile),
10 Teile Pigmente und Träger Viskosität: 20 Sekunden im Ford-Becher mit 4-mm-Düse (für Tiefdruck und Flexodruck).
Viskosität für Siebdruck: ca. 30 000 mPa·s

Die Druckfarbe kann aber auch eine wasserlösliche Druckfarbe sein. Beispielsweise besteht ein solches Medium aus 90 Teilen Wasser mit 10 Teilen Binder und Farbe. Die Viskosität dieses wässerigen Beschichtungsmediums beträgt 20 Sek. im Ford-Becher mit 4-mm-Düse. In einer anderen Ausführungsform kann das Beschichtungsmedium auch eine Mischung aus wässerigen und lösungsmittelhaltigen Medien darstellen. Beispielsweise enthält ein wasserhaltiges Beschichtungsmedium 85 Teile Wasser und 5 Teile Isopropanol und 10 Teile Binder und Farbe.

In PVC-Pasten (Plastisole) können E-PVC verpastbare und S-PVC-Typen, d. h. alle handelsüblichen PVC-Typen eingesetzt werden.

Als UV-härtbare Lacke oder Farben können alle handelsüblichen Farben und Lacke eingesetzt werden.

In diesen UV-härtbaren Lacken oder Farben sind sogenannte Photoinitiatoren enthalten, die durch UV-Licht gespalten werden und dann die radikalische und kationische Polymerisation der Bindemittel bewirken. Die UV-härtbaren Lacke werden also durch UV-Strahlung gehärtet, wobei UV-Strahler, Bindemittel und Photoinitiator gut aufeinander abgestimmt sein müssen.

Die erfindungsgemäßen Arbeitsschritte lassen sich in vorteilhafter Weise in ihrer Gesamtheit mehrfach wiederholen, so daß beim Bedrucken beispielsweise unterschiedliche Druckfarben nacheinander verdruckt werden können.

Für das für die Freisetzung der in einer von einem Großwickel abgezogenen Folie herrschenden Spannungen und die Erreichung der Haftfähigkeit der Folie erforderliche Erwärmen empfiehlt sich zweckmäßigerweise die Durchführung eines ersten Teiles des Erwärmens unmittelbar vor dem Ablegen auf der Unterlage. In diesem Fall kommt zur Vereinfachung des Erwärmungsschrittes ein Erwärmen der Folie von ihrer zu beschichtenden bzw. bedruckenden Seite aus in bevorzugter Weise in Betracht.

Andererseits kann aber auch bereits der erste Teil des Erwärmens der Kunststoff-Folie zeitlich soweit hinausgeschoben werden, daß dieser Teil des Erwärmungsvorgangs erst nach dem Ablegen der Folie auf der Unterlage stattfindet. Die Folie läuft dann zwar noch mit den inneren Spannungen auf die Unterlage auf; da sie jedoch noch keine Haftfähigkeit zeigt, kann sie bei Freisetzung ihrer inneren Spannungen infolge des Erwärmens zunächst auf der Unterlage noch solange "gleiten", bis die inneren Spannungen der Folie durch Erwärmen aufgehoben sind, anschließend erfolgt das Laminieren.

Das mindestens teilweise Erwärmen der Kunststoff-Folie nach dem Ablegen auf der Unterlage bietet die Möglichkeit, in vorteilhafter Weise der Folie die notwendige Wärme durch Aufnahme von der Unterlage her zuzuführen. Die Unterlage kann damit beispielsweise in einem entsprechend erwärmten Transportband bestehen.

Die für die Erzielung der Haftfähigkeit der Kunststoff-Folie erforderliche Temperatur ist in der Regel eine für den eigentlichen Beschichtungs- bzw. Druckvorgang zu hohe Temperatur, weshalb in einem nächsten Verfahrensschritt ein Abkühlen der Folie vorzusehen ist. Dieses Abkühlen sollte zweckmäßigerweise von der zu beschichtenden bzw. bedruckenden Seite der Folie aus erfolgen. Hierdurch kann das Abkühlen auf ein Mindestmaß beschränkt werden.

Nach dem Beschichten bzw. Bedrucken der Kunststoff-Folie ist in üblicher Weise ein Trocknen des Beschichtungsmediums bzw. Druckfarbe erforderlich, was bei der Verwendung von lösungsmittellöslichen Druckfarben eine Verflüchtigung des Lösungsmittels erforderlich macht und bei der hier erfolgenden Verwendung wasserhaltiger Beschichtungsmedien bzw. wasserlöslicher Druckfarbe die Beseitigung des Wasseranteils. Dieses Trocknen erfolgt zweckmäßigerweise durch Wärmeeinwirkung von der beschichtenden bzw. bedruckten Seite aus, wodurch die für das Trocknen erforderliche Wärmeenergie auf ein Minimum reduziert werden kann.

Bei diesem Trocknen ist darauf zu achten, daß die Folie im Oberflächenbereich auf eine Temperatur erwärmt werden sollte, bei der eine Reaktion von Medium- bzw. Farbstoff-Partikeln mit Partikeln des Kunststoffs stattfindet, um eine dauerhafte Haftung der Beschichtung bzw. des Druckbildes zu gewährleisten. Andererseits sollte darauf geachtet werden, daß das Erwärmen keinesfalls bis oberhalb der Temperatur des Formstabilitätsverlustes der Kunststoff-Folie geführt wird.

Soll an einem Bedruckungsvorgang kein zweiter Bedruckungsvorgang anschließen, so empfiehlt sich im Hinblick auf das Abnehmen der bedruckten und getrockneten Kunststoff-Folie von der Unterlage für das erforderliche Abkühlen der Folie ein mindestens teilweises Abkühlen derselben vor dem Abnehmen, so daß das Abnehmen bereits unter Einwirkung von Zugkräften stattfinden kann, ohne das Druckbild durch etwaige Längung der Folie zu verändern. Gleiches gilt für ein einmaliges Beschichten und das dann notwendige Abnehmen der Folie von der Unterlage.

Andererseits kann aber auch das Abkühlen nach dem Abnehmen von der Unterlage erfolgen.

Für das Beschichten bzw. Bedrucken von Kunststoff-Folien, abgezogen von einem Vorratswinkel, also großer Kunststoffmengen, empfiehlt sich das Ablegen der Folie aus einer mitlaufenden Unterlage, die zugleich das Transportmedium für die Kunststoff-Folie darstellt.

Bei der mitlaufenden Unterlage handelt es sich um ein kontinuierlich umlaufendes, hitzebeständiges Spezialtransportband.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise:

• - Weich-PVC-Folien von 0,01 bis 5 mm,
• - Hart-PVC und PVC-ABS-Folien von 0,01 bis 0,5 mm,
• - Schaumfolien und 1 bis 3 mm Stärke bedruckt, lackiert, beschichtet, kaschiert und geprägt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Beschichten oder Bedrucken einer Kunststoff-Folie mit wässerigen Beschichtungsmedien, lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien oder Mischungen aus wässerigen und lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien, UV-härtbaren Lacken oder Farben, PVC-Pasten, mit folgenden Arbeitsschritten:

• a) Ablegen der Kunststoff-Folie auf ein endloses Transportband und Erwärmen der Kunststoff-Folie bis zur Ausbildung einer Haftfähigkeit der Kunststoff-Folie auf dem Transportband,
• b) Abkühlen der Kunststoff-Folie unter weiterem Verbleib auf dem Transportband,
• c) Beschichten der Kunststoff-Folie mit dem Beschichtungsmedium oder Bedrucken mit der Farbe während weiterhin haftenden Ablage auf dem Transportband,
• d) Trocknen des aufgebrachten Mediums oder der aufgebrachten Farbe und
• e) Abkühlen der Kunststoff-Folie und Abnehmen derselben von dem Transportband.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Folie mit einem wässerigen Beschichtungsmedium beschichtet oder mit einer wasserlöslichen Farbe bedruckt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel für die lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmedien Ethanol, Methanol, Isopropanol, Xylol, Butanon, Methylethylketon, Dimethylformamid, Methylglycolacetat oder Tetrahydrofuran einsetzt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Transportband ein kontinuierlich umlaufendes, hitzebeständiges Spezialtransportband einsetzt, das aus Aramid, Polyamid oder Polyestermischgewebe hergestellt ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Transportband einsetzt, auf dem eine Release-Schicht aufgebracht worden ist.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Prägen von Folien oder Beschichtungen ein genarbtes oder geprägtes Transportband einsetzt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folien oder Beschichtungen auf ein geprägtes Band bläst oder mit Vakuum zieht oder mechanisch überträgt und dann prägt und hinten abzieht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens teilweises Erwärmen der Kunststoff-Folie unmittelbar vor dem Ablegen auf dem Transportband.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen der Kunststoff-Folie von ihrer zu beschichtenden oder zu bedruckenden Seite aus.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen der Kunststoff-Folie durch Wärmeaufnahme von dem Transportband.