DE4425342B4

DE4425342B4 - Verfahren zum Herstellen eines Transferfilmes

Info

Publication number: DE4425342B4
Application number: DE4425342A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Atake
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: DE4425342A1; US5759684A; US6017622A; KR100270456B1; JP2607032B2; JPH0732795A; US5730825A; KR950003358A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Transferfilms, welcher dazu dient, gleichzeitig mit einem Formverfahren Bilder auf ein Formteil aufzubringen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Aufgingen eines vernetzten Harzes auf einen Substratfilm, der ein wasserunlösliches thermoplastisches Harz umfasst, wobei das vernetzte Harz, hergestellt aus den zwei Polyurethankomponenten Polyisocyanaten und Polyol und/oder Zweikomponentenpolyester aus ungesättigten Polyestern und Polyisocyanaten,
in Form einer wässrigen Dispersion direkt auf den Substratfilm aufgebracht wird und die resultierende Schicht getrocknet wird, bis sich diese unter Ausbildung einer Trennschicht verfestigt,
Bilden einer Transferschicht, die zur Erzeugung eines gewünschten Bildes eine mit einem organischen Lösungsmittel verdünnte Farbe oder Tinte aufweist, auf der Trennschicht und Verdampfen des Lösungsmittels, bis die Transferschicht sich in einen festen Film umwandelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Transferfilmes für ein Formteil zum Vorsehen von Bildern gleichzeitig mit einem Formverfahren gemäß Anspruch 1.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen geformten Transferfilm oder einen Transferfilm, welcher beim Übertragen von Bildern (Designs) auf Formteile gleichzeitig mit ihrer Herstellung durch ein Spritzgießverfahren oder Vakuumformen verwendet wird.
Der Transferaufbringvorgang, im allgemeinen bekannt als Abziehbildtechnik, ist ein Verfahren zum Vorsehen von Bildern auf Formteilen. Beim Transferaufbringvorgang wird eine ein Bild oder ein anderes Design tragende Transferschicht auf einem ablösbaren Substratfilm gebildet und der sich ergebende Transferfilm wird so verwendet, daß das Bild oder ein anderes Design auf ein anderes Substrat zur permanenten Befestigung übertragen wird. Eine Trennschicht kann, falls nötig, auf dem ablösbaren Substratfilm vorgesehen sein. Bei herkömmlichen Transferfilmen, enthält die Transferschicht typischerweise eine Abziehschicht, eine Bild- oder Designschicht und eine Klebschicht als wesentliche Teile. Die Klebschicht soll sicherstellen, daß die Transferschicht positiv übertragen wird und mit dem permanenten Substrat verbunden ist und kann typischerweise einen wärmeempfindlichen Klebstoff, einen durch Lösungsmittel aktivierbaren Klebstoff oder einen durch ionisierende Strahlung härtbaren Klebstoff umfassen. Die Abziehschicht schützt die Transferschicht nachdem sie auf das permanente Substrat übertragen wurde. Die auf dem ablösbaren Substratfilm gebildete Trennschicht erleichtert das Ablösen der Transferschicht von dem Substratfilm und bleibt nach der Übertragung auf dem letzteren. Das Ablösen ereignet sich an der Grenzfläche zwischen der Trennschicht und der Abziehschicht. Die Trennschicht ist ein Film, der typischerweise aus einem Silikonharz, einem Melaminharz, etc. entweder durch einfache Beschichtung oder andere geeignete Verfahren wie Extrudierung gebildet wird.

In den letzten Jahren wurden Vorschläge gemacht, daß solche Transferfilme verwendet werden sollen, um Bilder auf Formteile gleichzeitig mit ihrer Herstellung, zum Beispiel durch ein Spritzgießverfahren oder Vakuumpreßformen, vorzusehen. Eine kurze Beschreibung des Verfahrens zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Spritzgießverfahren wird unten gegeben unter Bezug auf die 1 und 2, welche im Zusammenhang mit der geprüften japanischen Patentveröffentlichung JP 04,042172 B , 1992 und der US 5415536 A betrachtet werden sollten.

Das Gerät 60 zur Durchführung des Verfahrens in 1 und 2 umfaßt im allgemeinen eine Negativform 70 und eine Positivform 80, welche gegenüber der Negativform 70 positioniert ist. Die Negativform 70 weist eine Vertiefung 72 auf, welche dem äußeren Profil des zu produzierenden Formteils entspricht. Es sind zur Vertiefung 72 offene Ansaugöffnungen 74 in der Negativform 70 vorgesehen, welche dafür ausgelegt sind, von einer Antriebseinheit 75, welche einen Zylinder oder dergleichen aufweist, angetrieben zu werden, so daß sie sich von der Positivform 80 entfernt oder sich ihr nähert. Die Positivform 80 weist einen Kern 82 auf, der in die Vertiefung 72 eingepaßt ist; ein Eingießkanal 84, durch den geschmolzenes Harz gegossen werden soll, ist in der Positivform 80 vorgesehen. Wenn nötig, kann eine Heizplatte 90 zwischen der Negativform 70 und der Positivform 80 auf solch eine Weise vorgesehen werden, daß sie nach Bedarf vor- oder zurückgebracht werden kann.

Um ein Bild oder Design gleichzeitig mit dem Spritzgießverfahren an der Vorrichtung 60 zur Verfügung zu stellen, kann das folgende Verfahren verwendet werden. Zuerst wird ein Transferfilm 100 zum Vorsehen des gewünschten Bildes oder Designs auf die seitliche Fläche der Negativform 70 positioniert. Falls nötig wird der Film 100 mit der Platte 90 erhitzt, um weich zu werden. Danach wird der Film 100 zwischen der Negativform 70 und der Platte 90 gehalten, um die Öffnung in der Vertiefung 72 zu schließen. Dann wird ein Vakuum durch die Öffnungen 74 in der Negativform 70 erzeugt, während gleichzeitig komprimierte Luft durch die in der Heizplatte 90 vorgesehenen Luftlöcher zur Verfügung gestellt wird.

Der Transferfilm 100 wird dann entlang der inneren Oberfläche der Vertiefung 72 gedehnt und in innigen Kontakt damit gebracht, wie in 1 gezeigt. Das Verfahren bis zu diesem Stadium wird im allgemeinen als "Vorläufige Formgebung oder Vorformen" bezeichnet.

Im nächsten Schritt wird die Heizplatte 90 zurückgezogen und die Negativform 70 wird vorgebracht, wie in 2 gezeigt, wobei sie sich mit der Positivform 80 verbindet, um die Form zu schließen.

Danach wird die zwischen den beiden Formstücken gebildete Vertiefung mit geschmolzenem Harz gefüllt, welches durch den Eingießkanal 84 in der Positivform 80 zugeführt wird, wodurch das Spritzgießverfahren erzielt wird.

Als Ergebnis wird der Transferfilm 100 in der Negativform 70 Bestandteil des spritzgegossenen Harzes P und haftet letzterem so stark an, daß bei Öffnung der Form nach Beendigung des Spritzgießverfahrens das Formteil mit dem an seiner Außenseite anhaftenden Transferfilm 100 aus der Form erhalten werden kann.

Bei einem nachfolgenden Schritt wird der Substratfilm des Films 100 von den anderen Teilen des Films abgzogen, so daß die die Bild-(oder Design-)schicht und andere notwendige Schichten umfassende Transferschicht unversehrt auf dem Formteil bleibt, wodurch das gewünschte Bild (oder Design) auf letzteres übertragen wird.

Wie der vorhergehenden Beschreibung entnommen werden kann, erfordert der Erfolg des Verfahrens zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Spritzgießverfahren, daß der Transferfilm 100 bei der Erwärmung zum Weichwerden ausreichend entlang der inneren Oberfläche der Vertiefung 72 gedehnt werden soll, so daß er innigen Kontakt mit letzterer hat (das Erfordernis guter Warmformbarkeit), und daß der Substratfilm des Transferfilms 100, welcher Bestandteil der Außenfläche des Formteils geworden ist, sicher von den anderen Teilen des Films abgezogen werden kann (das Erfordernis guter Ablösbarkeit). Dies trifft auch bei anderen Formverfahren zu, wie zum Beispiel beim Vorsehen von Bildern gleichzeitig mit dem Vakuumpreßformen, welches erfordert, daß der Transferfilm durch gewisse Mittel entlang der gebogenen Oberfläche des Formteils anhaftet. Die Erfordernisse sind besonders kritisch, wenn Formpressen mit einer Form großer Tiefe durchgeführt wird, da der Transferfilm einem Tiefziehen unterzogen wird.

Im Hinblick auf die Erfüllung dieser Erfordernisse wurden bislang viele Verbesserungen des Transferfilms vorgeschlagen. Sie umfassen zum Beispiel: einen Transferfilm, der einen wärmebeständigen, biaxial orientierten PET(Polyethylenterephthalat)-Film als Substratfilm aufweist, welcher mit einer Trennschicht aus einem wärmehärtbaren Harz, wie einem Melaminharz, das erhitzt wird, und welche ihrerseits durch Aufbringen mit einer Abziehschicht und anderen notwendigen Teilen der Transferschicht überzogen wird (siehe geprüfte japanische Patentveröffentlichung JP 02,042080B , 1990; einen Transferfilm, umfassend ein thermoplastisches und leicht formbares PVC(Polyvinylchlorid)-Harz als Substratfilm, welcher mit einer Trennschicht aus einem in Lösungsmittel löslichen Polyamid mit guter Warmformbarkeit und Ablöseeigenschaften beschichtet ist und welche wiederum mit einer Abziehschicht vom Lösungsmitteltyp überzogen ist; und einer verbesserten Version des zweiten Typs, welcher einen PVC-Film (Substratfilm) umfaßt, welcher ca. 0 bis 5 Gewichtsteile eines Weichmachers enthält und gute Warmformbarkeit aufweist, wobei eine darüberliegende Trennschicht durch Klebeverbindung eines Films aus einem Polyamidharz gebildet wird, wie Nylon 6 oder Nylon 66, welches in organischen Lösungsmitteln schlecht löslich ist (siehe geprüfte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung JP 04-005358, 1992.

Der erstgenannte Transferfilm umfaßt den PET-Film, welcher ein wärmehärtbares Harz, wie ein bei einer Temperatur von etwa 80 bis 150°C ausgehärtetes Melaminharz, zur Bildung einer Trennschicht aufweist, welche wiederum durch Aufbringen mit einer Abziehschicht und anderen notwendigen Teilen der Transferschicht überzogen ist. Dieser Transferfilm ist gut von einem spritzgegossenen geschmolzenen Harz trennbar, doch wegen der unzulänglichen Warmformbarkeit des PET-Films paßt er sich häufig nicht genau an die unregelmäßige Oberfläche des Formteils an. Wenn der PET durch einen plastifizierten PVC-Film mit guter Warmformbarkeit ersetzt ist, dann tritt wegen der Aushärterhitzung Deformation auf, welche zur Bildung der Trennschicht vorgesehen ist, und deswegen ist es schwierig, in der Praxis brauchbare Transferfilme herzustellen. Es sollte auch bemerkt werden, daß auf jeden Fall die durch die Härtung eines wärmehärtbaren Harzes, wie Melaminharz, gebildete Trennschicht so hart ist, daß sich bei der Einformung des Transferfilms entlang der unregelmäßigen Form Risse in der Trennschicht bilden.

Der zweite Transferfilmtypus, bei dem ein PVC-Film mit einer Polyamidtrennschicht überzogen ist, weist gute Formbarkeit auf; allerdings löst das zum Druck der Abziehschicht verwendete Lösungsmittel die Trennschicht auf, welche sich dann mit der Abziehschicht vermischt und daran anhaftet; dies verursacht gelegentlich Schwierigkeiten beim Abziehen des Substratfilms bei einem Verfahrensschritt nach dem Formpressen.

Der dritte Transferfilmtypus weist einen PVC-Film auf, der mit einer Trennschicht überzogen ist, welche aus einem geringfügig in Lösungsmittel löslichem Polyamidharzfilm auf Nylonbasis hergestellt ist und welche durch einen Klebstoff mit dem PVC-Film verbunden ist. Dieser Transferfilm zeigt einen gewissen Formbarkeitsgrad; allerdings muß wegen der erforderlichen Verklebung der Trennschicht zwangsläufig ein dicker Polyamidharzfilm auf Nylonbasis verwendet werden, der nicht dünner als 10 μm sein sollte. Des weiteren weisen die Polyamidharze auf Nylonbasis an sich eine unzulängliche Warmformbarkeit auf, um die dem PVC eigene, gute Warmformbarkeit vorteilhaft nutzen zu können. Darüberhinaus ist es unmöglich, Lösungen aus herkömmlichen Polyamidharzen auf Nylonbasis zu bilden, und dies ist ein weiterer Faktor, welcher die Formbarkeit des Transferfilms beeinträchtigt. In organischen Lösungsmitteln lösliche Polyamide, welche zur Bildung dünner Schichten aufgebracht werden können, werden durch Kondensation von Dimersäuren mit Ethylendiamin erhalten. Die aus solchen in Lösungsmittel löslichen Polyamiden gebildete Trennschicht löst sich jedoch teilweise auf und quillt, wenn sie mit der Transferschicht durch Ausbringen überzogen wird. Es ist also unvermeidlich bei der Verwendung solcher spezieller Polyamidharze, daß die Trennschicht sich mit der Transferschicht vermischt und daran anhaftet, was das Abziehen des Substratfilms von den anderen Teilen der Transferschicht schwierig macht. Außer dem Vermisch- und Anhaftproblem wird der Substratfilm durch die Verwendung von PVC oder anderen in Lösungsmitteln löslichen Harzen in dem Substratfilm nicht nur erweicht, sondern auch bei dem Aufbringen der Trennschicht auf Lösungsmittelbasis geschwächt, wodurch die Aufbringbarkeit des Substratfilms beeinträchtigt wird.

Ein weiterer Vorschlag für ein Transferelement wird in der Patentschrift EP 0312299 A1 gemacht. Auf einen Träger wird eine Trennschicht aus thermoplastischem Material aufgetragen. Eine untere Stützschicht schützt die Trennschicht vor dem Angriff von Lösungsmitteln. Demgegenüber beinhaltet die vorliegende Erfindung einen Transferfilm, der einen wasserunlöslichen Substratfilm und eine darauf aufgebrachte Trennschicht umfasst, welche ein getrockneter fester Film der wässrigen Dispersion eines Harzes ist. Der Vorteil dieser Schichtenfolge liegt in der Beständigkeit des wasserunlöslichen Substratfilms gegenüber dem Aufbringen der wässrigen Dispersion der Trennschicht und in der Beständigkeit der getrockneten Trennschicht gegenüber Lösungsmitteln beim Aufbringen der Transferschicht.

Das US Patent 4777077A beschreibt einen Transferfilm aus thermoplastischen Kunststoffen oder Elastomeren. Dieser Film ermöglicht zwar eine gute Abziehbarkeit, jedoch keine ausreichende Warmformbarkeit, wie sie durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gewährleistet werden kann.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Transferfilm herzustellen, der Bilder gleichzeitig mit dem Formverfahren vorsehen kann und der wenigstens einen Nachteil des Standes der Technik vermeidet.

Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines Transferfilms, welcher Bilder gleichzeitig mit dem Formverfahren vorsehen kann, ohne den Substratfilm beim Aufbringen der Trennschicht zu erweichen oder anders zu stören, und welcher, selbst wenn die Abziehschicht aufgebracht ist, sicheren Schutz gegen die Auflösung der Trennschicht durch Aufbringlösungsmittel gewährleistet und dadurch ungewolltes Vermischen und Anhaften vermeidet, welches sonst unbrauchbares Abziehen des Substratfilms von den anderen Teilen der Transferschicht verursacht, und trotzdem gute Formbarkeit behält.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Transferfilms zur Verfügung gestellt, welcher Bilder gleichzeitig mit dem Formverfahren aufbringt, wobei das Verfahren mindestens zwei Schritte aufweist: zum einen das Beschichten eines aus wasserunlöslichem thermoplastischen Harz hergestellten Substratfilms mit einem vernetzten Harz, welches zur Bildung einer Dispersion in Wasser dispergiert wurde, gefolgt von Trocknen bis die Beschichtung erhärtet und die Trennschicht bildet, und zum anderen das Überziehen oder Aufbringen auf der Oberfläche der Trennschicht mit einer Transferschicht aus einer Farbe oder Tinte, welche mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt sind, gefolgt von Trocknen, um das verdünnte Lösungsmittel zu verdampfen, bis die Transferschicht zu einem festen Film wird.

Der erfindungsgemäß hergestellte Transferfilm zum Vorsehen von Bildern gleichzeitig mit dem Formverfahren weist gute Warmformbarkeit auf, da er einen thermoplastischen Harzfilm als Substratfilm verwendet. Thermoplastische Harzfilme haben meist eine geringe Lösungsmittelbeständigkeit; der in der vorliegenden Erfindung verwendete Substratfilm ist jedoch mit einem vernetzten Harz überzogen, dass durch Emulsionspolymerisation hergestellt und in einem wässrigen Medium dispergiert auf den Substratfilm aufgebraucht wird und dann getrocknet wird, um einen festen Film zu bilden, welcher als Trennschicht dient. Die so gebildete Trennschicht ist in organischen Lösungsmitteln entweder unlöslich oder geringfügig löslich. Selbst wenn die Transferschicht (Abziehschicht) auf den Substratfilm aufgebracht wird, besteht deshalb keine Möglichkeit, daß sich die Trennschicht in dem zur Bildung der Transferschicht verwendeten, organischen Lösungsmittel auflöst. Die Trennschicht und die Abziehschicht werden also weder miteinander verschmelzen (sie werden nicht aneinander anhaften durch Vermischung), noch werden Schwierigkeiten entstehen bei dem Abziehen des Substratfilms von dem übertragenen Film. Als weiterer Vorteil kann die Trennschicht in zunehmendem Maße überzogen werden, ohne den Substratfilm zu erweichen, da die Schicht selbst auf Wasserbasis beruht. Es sollte auch bemerkt werden, daß das in der Transferschicht verwendete organische Lösungsmittel den Substratfilm weder deformiern noch seine Eigenschaften beinträchtigen wird, wie zum Beispiel durch Erniedrigung der Zugfestigkeit; daraus folgt, daß der erfindungsgemäße Transferfilm seine Warmformbarkeit in einem zufriedenstellendem Maße beibehalten kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aufgrund der Zeichnung.

Es zeigt:

1 ein schematisches Diagramm, worin ein Verfahrensschritt in einer herkömmlichen Vorrichtung zum Vorsehen von Bildern gleichzeitig mit dem Spritzgießverfahren gezeigt wird;

2 ein schematisches Diagramm, worin ein Folgeschritt des Verfahrens in der herkömmlichen Vorrichtung gezeigt wird;

3 ein schematisches Diagramm, worin ein Verfahrensschritt der vorliegenden Erfindung zum Vorsehen von Bildern gleichzeitig mit dem Spritzgießverfahren gezeigt ist;

4 ein schematisches Diagramm, worin der nächste Verfahrensschritt gezeigt ist;

5 ein schematisches Diagramm, worin ein Folgeschritt des Verfahrens gezeigt ist;

6 ein schematisches Diagramm, worin ein weiterer Folgeschritt des Verfahrens gezeigt ist;

7 eine teilweise vergrößtere Ansicht von 6; und

8 ein schematisches Diagramm, worin ein Beispiel eines Transferfilms zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Spritzgießverfahren gezeigt ist.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Das thermoplastische Harzmaterial des Substratfilms muß ein wasserunlösliches Material sein, welches sich nicht in der aufgebrachten, wässrigen Dispersion des vernetzten Harzes löst oder quillt, und diese Anforderung kann wirksam erfüllt werden, indem Filme aus folgenden beispielhaften Harzen verwendet werden: Vinylpolymere wie Polyvinylchlorid, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer; Acrylharze wie Poly(methylmethacrylat), Polyethyl-methacrylat), Poly(methylacrylat), Poly(butyl-acrylat); und Polyolefinharze wie Polyethylen, Polypropylen, Polymethylpentan. Unter diesen Harzen wird Polyvinylchlorid bevorzugt und jene, welche einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 700 bis 2000 aufweisen und welche 5 bis 30 Gewichtsteile eines Weichmachers enthalten, sind besonders vorteilhaft, da sie eine gute Warmformbarkeit aufweisen und doch in Wasser unlöslich sind.

Darüber hinaus kann ein bevorzugter, in der vorliegenden Erfindung verwendbarer Substratfilm die Dicke des Films Δx(m) mit der aus folgender Formel ersichtlichen Beziehung zur Wärmeleitfähigkeit K(W/m·K) aufweisen: K/Δx ≥ 1,26·103(W/m2·K)

Die Verwendung des die obige Formel erfüllenden Substratfilms bietet den Vorteil, daß der hergestellte Transferfilm nicht nur gute Formbarkeit und Ablöseeigenschaften aufweist, sondern sorgt auch dafür, daß die Bild- oder Designschicht weder verzerrt noch aufgrund des Schmelzens oder Weichwerdens der Transferschicht verflüssigt wird, selbst wenn sie der Hitze oder dem Aufbringvorgang des spritzgegossenen Harzes ausgesetzt ist.

Der Substratfilm dieser Ausführungsform ist besonders effektiv, wenn die Temperatur der spritzgegossenen Harzes höher als der Schmelzpunkt (oder Erweichungspunkt) des Harzbestandteils (z.B. Bindemittel) der Transferschicht ist.

Typische Beispiele dieser Art sind unten aufgeführt, wobei die relevanten Informationen über die Wärmeleitfähigkeit und Dicke auch angegeben sind.

Es sollte hier angemerkt werden, daß der Substratfilm, wenn er zu dünn ist, leicht während des Spritzgießverfahrens oder dem ihm vorangehenden Vorformverfahren brechen kann. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, wird der untere Grenzwert für Δx bei 25 μm festgelegt, vorzugsweise bei 35 μm, für Polypropylen, und bei 35 μm, vorzugsweise bei 50 μm, für Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat und Polyethylen.

Der aus diesen wasserunlöslichen, thermoplastischen Harzen hergestellte Substratfilm wird mit einem vernetzten Harz überzogen, welches als wässrige Dispersion aufgebracht wird. Beispiele von thermoplastischen Harzen, welche nach Polymerisation und Quervernetzung in dem Medium dispergiert werden können, umfassen: Cellulosederivate, wie Ethylcellulose, Cellulosenitrat, Celluloseacetat; Styrolharze wie Polystyrol, Poly-α-methylstyrol, oder Styrolcopolymere; Acrylharze wie Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylmethacrylat).

Unter den oben angeführten Harzen sollte man jene auswählen, welche die folgenden Bedingungen erfüllen: Sie sollten sich in dem beim Aufbringvorgang oder beim Beschichten der Transferschicht verwendeten organischen Lösungsmittel (wie typischerweise Alkohole, Ketone, Ester, aromatische Verbindungen und Kohlenwasserstoffe, was noch später besprochen wird) nicht auflösen oder quellen; sie sollten bei der Formpreßtemperatur für den Substratfilm (zwischen dem Erweichungspunkt und dem Schmelzpunkt, typischerweise im Bereich von 80 bis etwa 200°C) nicht schmelzen, fluidifizieren, sich zersetzen oder sich anders chemisch verändern; sie sollten der Transferschicht nicht anhaften; und sie sollten sich beim Vakuumformpressen oder Spritzgießverfahren genau der Oberfläche anpassen, ohne daß sich Risse bilden.

Bevorzugt sind wärmehärtende Harze und besonders bevorzugt sind Zweikomponenten-härtbare (two-part curable) Polyurethane mit einer dreidimensionalen quervernetzten Molekularstruktur (die Quervernetzungsprodukte zwischen Polyisocyanaten und Polyolen, unter denen die Produkte von Adipat enthaltenden Polyesterpolyolen und aliphatischen Isocyanaten vorteilhaft sind, da sie die beste Leistung bezüglich der Lösungsmittelresistenz, Warmformeignung und Ablöseeigenschaften aufweisen) und Zweikomponenten-härtbare Polyester (die Produkte von ungesättigten Polyestern und Polyisocyanaten).

Die oben beschriebenden Harzbestandteile sind in organischen Lösungsmitteln unlöslich oder geringfügig löslich und können nicht allein auf den Substratfilm aufgetragen werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Harzbestandteile durch Emulsionspolymerisation oder andere Verfahren, welche Quervernetzung und Polymerisation bis zu etwa Kolloidpartikelgröße (ca. 0,001 bis 0,1 μm im Durchmesser) erreichen können, hergestellt und zur gleichen Zeit in Wasser dispergiert. Somit können wäßrige Dispersionen von vernetzten Harzen hergestellt werden, die leicht auf das Substrat aufgetragen werden können, nämlich wäßrigen Dispersionen ähnlicher Flüssigkeiten, die keine organischen Lösungsmittel enthalten. Falls gewünscht, kann ein quervernetzbares Polymer als Emulgator verwendet werden. Nach dem Auftragen der wässrigen Dispersion des vernetzten Harzes auf den Substratfilm kann letztere getrocknet werden, so daß das Medium (Wasser) zwischen den Emulsionspartikeln entfernt wird, wodurch man eine Beschichtung herstellen kann, die aus dreidimensionalen quervernetzten Makromolekülen mit Netzstruktur aufgebaut ist. Die Beschichtung hat die Aufgabe der Trennschicht.

Die Beschichtung aus der wässrigen Dispersion des vernetzten Harzes muß bei einer Temperatur gebildet werden, die so niedrig wie möglich ist, damit der Substratfilm des thermoplastischen Harzes nicht beschädigt und dadurch deformiert oder gebrochen wird. Die Temperatur muß zumindest niedriger als die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Harzes sein. Dementsprechend wird ein filmbildendes Hilfsmittel in die in Wasser dispergierte Emulsion zugegeben.

Die wässrige Dispersion des vernetzten Harzes kann mit jedem bekannten Verfahren aufgetragen werden, wie zum Beispiel als Umkehrtiefdruck (gravure reverse coating), Düsenspaltumkehrdruck (slit reverse coating) oder Tiefdruck (gravure normal coating). Die wässrige Dispersion kann in der gleichen Menge aufgetragen werden, wie bei der Herstellung herkömmlicher Transferfilme, wobei der bevorzugte Wert zwischen 0,1 und 10 g/m² (Trockenbasis) liegt. Die aufgetragene wässrige Dispersion mit herkömmlichen Mitteln kann getrocknet und verfestigt werden, so daß sie zu einem Film wird und dabei die Trennschicht bildet. Die so gebildete Trennschicht ist in organischen Lösungsmitteln entweder unlöslich oder geringfügig löslich. Bevor die Transferschicht zur Verfügung gestellt wird, kann die Oberfläche der Trennschicht durch verschiedene Techniken, wie Mattieren, Hairline-Schliff (hairlining) oder Körnen (graining), mit Dekorunebenheiten versehen werden. Die Form der Dekorunebenheiten wird auf die Oberfläche der Transferschicht übertragen, nachdem sie auf das Formteil übertragen wurde.

Im nächsten Schritt wird die Transferschicht, die aus einer mit einem organischen Lösungsmittel verdünnten Farbe oder Tinte hergestellt ist, durch Überziehen oder Aufgingen auf der Oberfläche der Trennschicht gebildet. Da die mit dem im vorhergehenden Absatz beschriebenen Verfahren gebildete Trennschicht nicht oder geringfügig in organischen Lösungsmitteln löslich ist, sind die organischen Lö sungsmittel, die zur Verdünnung der Farben oder Tinten verwendet werden können, nicht auf eine bestimmte Art beschränkt und geeignete Lösungsmittel können zum Beispiel umfassen: Ester wie Ethylacetat und Butylacetate; Ketone wie Aceton und Methylethylketon; aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan und Petrolether; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Xylol; Halogenkohlenwasserstoffe; einwertige Alkohole wie Ethylalkohol und Propylalkohol; mehrwertige Alkohole wie Ethylenglycol; und Ether. Die Wahl des geeignteten Lösungsmittels hängt von der verwendeten Farbe oder Tinte ab.

Die Transferschicht kann ausschließlich aus einer Bild- oder Designschicht zusammengesetzt sein, oder sie kann, falls nötig, einen vielschichten Aufbau einschließlich einer Bild- oder Designschicht aufweisen. Im letzteren Fall kann die Transferschicht aus einer Abziehschicht/einer Bildschicht, einer Bildschicht/einer Klebschicht oder einer Abziehschicht/einer Bildschicht/einer Klebschicht zusammengesetzt sein. Wenn in einer oder mehreren dieser Schichten organische Lösungsmittel verwendet werden müssen, kann jede Art von organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Wie in 8 gezeigt, hat zum Beispiel der Transferfilm 111 der vorliegenden Erfindung zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Formverfahren einen Substratfilm 112 welcher mit einer Negativform 70 verbunden ist, Trennschicht 113, Transferfilm 114 umfassend eine Abziehschicht 115, eine Bildschicht 116 und Klebschicht 117, welche einem spritzgegossenen Harz P anhaftet. Und zwar bewirkt die Klebschicht 117, daß der Transferfilm 111 dem spritzgegossenen Harz P anhaftet. Dann wird das spritzgegossene Harz P aus einer Vertiefung entnommen und der Transferfilm 111 wird abgezogen, indem der Substratfilm 112 mit der Trennschicht 113 weggerissen wird, so daß das Abziehen zwischen der Trennschicht 113 und Abziehschicht 115 vorgenommen wird.

Die Abziehschicht wird hergestellt, indem die mit dem obigen organischen Lösungsmittel verdünnte Tinte oder Farbe auf das Harz aufgetragen wird, welches vorzugsweise Acrylharz ist, wie Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylmethacrylat), Polyvinylacetat, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Polystyrol, Polyurethanharz, Polyesterharz.

Beim Herstellen der Bildschicht, wird ein Farbstoff wie ein Pigment oder Farbe dem Harz zugegeben, um ein gewünschtes Muster aufzubringen. Jede Schicht der Transferschicht, wie die Abziehschicht, Bildschicht und Klebschicht, hat im allgemeinen eine Dicke von 1 bis 10 μm. Zum Aufbringen des Musters wird Tiefdruck, Siebdruck oder dergleichen verwendet.

Die so gebildete Transferschicht wird nachfolgend getrocknet, indem das organische Lösungsmittel mit irgendeiner der gegenwärtig gebräuchlichen Techniken getrocknet wird, so daß sie zu einem festen Film wird, wodurch man den Transferfilm der vorliegenden Erfindung zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Formverfahren herstellen kann.

Beispiel
Das folgende Beispiel und Vergleichsbeispiele werden zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung gegeben.
1. Jede der drei unten angegebenen Substratfilme wurde mit einer Trennschicht zur Herstellung von Filmen verbunden.
(i) Beispiel

Ein Polyvinylchloridfilm mit 80 μm Dicke (Weichmachergehalt = 12 Gewichtsteile) wurde als ein Substratfilm verwendet. Der Film wurde mit einer Trennschicht überzogen, die durch die Schritte gebildet ist: Dispergieren einer zwei-Komponenten härtenden Urethanharz-Zusammensetzung vom Polyesterpolyoltyp (Formulierung siehe unten) in Wasser zum Bilden einer wässrigen Dispersion des vernetzten Harzes mit einem Feststoffgehalt von 30%, weiteres Verdünnen bis zu einem Feststoffgehalt von 15%, Auftragen der wässrigen Dispersion durch Umkehrtiefdruck zum Erhalten einer Ablagerung von 3 g/m² (Trockenbasis), und Trocknen der aufgetragenen Beschichtung, so daß sie einen festen Film bildet. Die Verfestigung wird bei einer Temperatur von 40°C durchgeführt. Zweikomponenten-härtbare Urethanharz-Zusammensetzung vom Polyesterpolyoltyp

– Urethanharz Urethanharz durch Umsetzen von Polyol (Adipat-enthaltendes Polyesterpolyol) und Isocyanat (aliphatisches Isocyanat)	89 Gewichts%
– Filmbildungshilfsmittel (3-Methylmethoxybutanol)	10 Gewichts%
– Andere (Triethylamin) – Dispersionsmedium (Wasser)	1 Gewichts%

(ii) Vergleichsbeispiel I
Der gleiche, wie in (i) verwendete Substratfilm wurde mit einer Trennschicht überzogen, welche durch Auflösen eines Polyamids (das Kondensationsprodukt zwischen einer Dimersäure und Ethylendiamin) in Toluol bis zu einer Konzentration von 15% erhalten wird, Überziehen der Lösung wie in (i) und Trocknen der aufgetragenen Beschichtung, so daß sie zu einem festen Film wird.
(iii) Vergleichsbeispiel II
PET-Film von 50 μm Dicke (mit erhitztem Melaminharz).
2. Jeder der Filme (i) bis (iii) wurde mit den folgenden Schichten versehen, die in der beschriebenen Reihenfolge zur Bildung einer Transferschicht aufgebracht wurden und jedes der Lösungsmittel wurde verdampft bis die Transferschicht zu einem festen Film wird. (1) Abziehschicht

Acrylharz (Lösungsmittel: Methylethylketon (MEK)/Toluol) 1 g/m² (Trockenbasis)

(2) Bildschicht

Mischung aus Acrylharz und Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer (Lösungsmittel: MEK/Toluol) 1 g/m² (Trockenbasis)

(3) Klebschicht

Acrylharz (Lösungsmittel: MEK/Toluol) 1 g/m² (Trockenbasis)
3. Jedes der drei Beispiele des Transferfilms wurde in eine Negativform (3 cm tief × 10 cm lang × 5 cm breit) positioniert, bei 110°C erhitzt, um den Transferfilm zu erweichen, und einem Vorformverfahren durch Vakuumformen unterworfen. Das wie unter 1(iii) beschrieben hergestellte Transferfilmmuster wies keine gute Formbarkeit auf und es konnte nicht sichergestellt werden, daß das Muster sich genau an die innere Oberfläche der Vertiefung in der Negativform anpassen würde.
3 zeigt ein Beispiel einer Spritzgießvorrichtung, auf die der Transferfilm zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Formverfahren aufgebracht wird. Die Vorrichtung umfaßt ein Spritzgießteil 101, ein Transferfilm-Zuführungsteil 102 und ein Plattenteil 103.
Das Teil 101 der Formvorrichtung weist eine Negativform 70 und eine Positivform 80 auf, welche gegenüber der Negativform 70 positioniert ist. Die Negativform 70 hat eine Vertiefung 72, welche dem äußeren Profil des zu produzierenden Formteils entspricht. Es sind zur Vertiefung 72 offene Ansauglöcher 74 in der Negativform 70 vorgesehen. Dahinter ist die Bewegungsplatte 6 angebracht. Darüberhinaus sind Paßrillen für die Filmeinspanneinrichtung um die Negativform 70 vorgesehen. Gleitstangen 36 bewegen sich durch die Rillen, die Negativform 70 und die Bewegungsplatte 6 hindurch. Die oberen Endteile der Gleitstangen 36 sind mit einer Filmeinspanneinrichtung 30 verbunden. Stromabwärts angeordnete Halteeinrichtungen 39 zum Halten der stromabwärts angeordneten Seite eines von dem Transferfilm zuführenden Teil 102 zugeführten Films wird am unteren Endteil der negativen Vertiefung 70 zur Verfügung gestellt. Die negative Vertiefung 70 ist dafür ausgelegt, von einer Antriebseinheit 75 angetrieben zu werden, so daß sie sich der Positivform 80 nähert oder sich von ihr entfernt.
Des weiteren hat die Positivform 80 einen Kern 82, welcher in die Vertiefung 72 eingepaßt ist, und eine Folienbefestigungs-Retraktionsrille 11 um den Kern 82. Eine Düse 5 zum Durchlassen des geschmolzenen Harzes und ein Einspritzkanal 84 zum Einspritzen desselben in die Vertiefung 72 ist etwa in der Mitte des Kerns vorgesehen. Eine Fixierplatte ist an der Rückseite der Positivform angebracht.
Andererseits hat der Transferfilm-Zuführteil 102 eine -Filmrollen-Haltevorrichtung S und den gerollten Transferfilm R, welcher von der Vorrichtung S gehalten wird. Die Führungskante eines Transferfilms X, welcher aus der Transferfilmrolle R herausgezogen wird, wird von einer Filmgreifvorrichtung 40 erfaßt und der Film X wird durch die Zugkraft der Greifvorrichtung 40 und der Schubkraft des Zuführrollenpaares 41 in eine vorbestimmte Position in der Vertiefung 72 transportiert.
Des weiteren weist das Plattenteil 103 eine Platte 90, eine Heizplatte 94 zum Erhitzen der Platte 90 und eine Peripherwand 91 auf, welche die Platte 90 in Wandform umgibt. Die Platte 90 wird durch die auf deren Rückseite vorgesehenen Antriebszylinder 92, 93 in vertikaler und horizontaler Richtung bewegt.
Spezifischer angegeben, wurde der Transferfilm einem Vorformverfahren unterzogen, indem die obige Vorrichtung auf folgende Weise verwendet wurde.
Wie in 3 gezeigt, wird zuerst der Transferfilm von der Filmrolle R abgezogen, wobei seine vorderste Kante mit der Filmgreifvorrichtung 40 gegriffen wird, und der Transferfilm X durch die Zugkraft der Greifvorrichtung 40 und der Schubkraft des Zuführrollenpaares 41 in eine bestimmte Position gegenüber der inneren Oberfläche 71 der Vertiefung in der Negativform 70 gebracht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Negativform 70 und die Positivform 80 voneinander getrennt und eine Heizplatte 90 befindet sich in einer von dem Raum zwischen den beiden Formen entfernten zurückgezogenen Position.
Im nächsten Schritt wird die vorderste Kante des Transferfilms X, welche in die vorgegebene, der Negativform 70 gegenüberliegende Position gebracht wird, zwischen den stromabwärts angebrachten Haltern gegriffen, so daß er sicher in einer stromabwärts von der Negativform plazierten Position gehalten wird, wie in 4 gezeigt ist. Danach erzeugen die Filmrollen-Haltevorrichtung S und die Zuführrollen 41 ausreichend Spannung, um jegliches Durchhängen des Transferfilms zu straffen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Greifvorrichtung 40 in zurückgezogener Position stromaufwärts von der Negativform 70.
Beim weiteren Schritt bewegt sich die Filmeinspannvorrichtung 30 auf die Negativform 70 zu, da die Gleitstangen 36 in der Figur nach rechts bewegt werden, so daß die Filmeinspannvorrichtung 30 an den Paßrillen 12 der Filmeinspannvorrichtung eingepaßt und daran befestigt werden.
Wie in 5 gezeigt, wird dann eine Heizplatte 90, von den Zylindern 93 angetrieben, in eine vorgegebene Position gegenüber der Oberfläche 71 der Vertiefung in der Negativform 70 transportiert. Die Peripherwand 91 wird in innigen Kontakt mit der Filmeinspannvorrichtung 30 in der in 5 angegebene Position gebracht. Wie in 5 gezeigt, wird der Transferfilm X von der Heizplatte 94 durch die Peripherwand 91 beabstandet und wird dennoch einer kontaktlosen Erhitzung durch Hitzestrahlung und der Aussetzung der heißen Umgebungsatmosphäre.
Wenn der Transferfilm X durch die Wärme ausreichend weich wird, wird ein Vakuum durch die Ansauglöcher 74 gezogen, wie in 6 gezeigt, wodurch der Film X der inneren Oberfläche 71 der Vertiefung in der Negativform, 70 eng anhaftet, wobei sie eine Form erhält, die deren Form getreu dupliziert.
Unter Verwendung der Form, in welcher der Transferfilm obigem Vorformverfahren unterzogen wurde, wurde Polystyrol (PS) spritzgießgeformt bei einer Düsentemperatur von 230°C. Nach Beendigung des Spritzgießverfahrens wurde die Filmeinspannvorrichtung 30 zu der Retraktionsrille 11 der Filmeinspannvorrichtung in der äußeren Oberfläche der Positivform 80 zurückgezogen, wie in 7 gezeigt, und die Form wurde geöffnet um das Formteil mit dem an seine äußere Oberfläche anhaftenden Transferfilm auszulösen.
Es wurden drei geformte Teile für die jeweiligen Muster des Transferfilms erhalten. Jeder Film wurde abgelöst, indem der Substratfilm abgezogen wurde. Bei dem Formteil mit dem Transferfilm von Vergleichsbeispiel 1 wurde der Substratfilm unter Abreißen der Haftung an der Grenzfläche zwischen der Trennschicht und der Abziehschicht abgezogen. Darüberhinaus blieb der Substratfilm in mehreren Bereichen ungeschält. Somit wurde das beabsichtigte Bild oder Design nicht in befriedigender Weise auf das Formteil übertragen. Dies könnte wie folgt erklärt werden: die während des Formvorgangs erzeugte Wärme ließ die Trennschicht in der (sehr keinen Menge des) Restlösungsmittels in der Abziehschicht auflösen, worauf sich die beiden Schichten thermisch miteinander verbanden.
Bei dem Formteil mit dem erfindungsgemäßen, unter 1(i) beschriebenen Transferfilmmuster konnte der Substratfilm gleichmäßig abgelöst werden, wobei das gewünschte Bild oder Design auf die Oberfläche des Formteils übertragen wurde, welches die tiefgezogene Form der Negativform getreu duplizierte. Das übertragene Bild oder Design war frei von jeglicher Verzerrung oder Verflüssigung, welche sonst wegen der Wärme oder des Drucks des spritzgegossenen Harzes vorkommen würden.
Es wurde somit gezeigt, daß der erfindungsgemäße Transferfilm zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Formverfahren effektive Formbarkeit und Ablöseeigenschaften aufwies.
Der Transferfilm zum gleichzeitigen Vorsehen von Bildern mit dem Formverfahren, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, ist bezüglich der Formbarkeit und auch der Ablöseigenschaften zufriedenstellend; somit ermöglicht der Transferfilm, daß gewünschte Bilder oder Muster auf die Oberfläche von Formteilen, welche mit dem Film anhand eines Tiefziehverfahrens geformt werden müssen, zur Verfügung gestellt werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Transferfilms, welcher dazu dient, gleichzeitig mit einem Formverfahren Bilder auf ein Formteil aufzubringen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufgingen eines vernetzten Harzes auf einen Substratfilm, der ein wasserunlösliches thermoplastisches Harz umfasst, wobei das vernetzte Harz, hergestellt aus den zwei Polyurethankomponenten Polyisocyanaten und Polyol und/oder Zweikomponentenpolyester aus ungesättigten Polyestern und Polyisocyanaten, in Form einer wässrigen Dispersion direkt auf den Substratfilm aufgebracht wird und die resultierende Schicht getrocknet wird, bis sich diese unter Ausbildung einer Trennschicht verfestigt, Bilden einer Transferschicht, die zur Erzeugung eines gewünschten Bildes eine mit einem organischen Lösungsmittel verdünnte Farbe oder Tinte aufweist, auf der Trennschicht und Verdampfen des Lösungsmittels, bis die Transferschicht sich in einen festen Film umwandelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrat aus Polyvinylchlorid verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyvinylchlorid mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 700 bis 2000, das 5 bis 30 Gewichtsteile eines Weichmachers enthält, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bilden der Transferschicht das Bilden einer Schutzschicht mit einer abziehbaren Oberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transferschicht-Bildungsschritt ferner das Bilden einer Klebschicht auf der Bildschicht umfasst, welche Klebschicht es erlaubt, dass der Transferfilm an einem Formteil haftet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Substratfilms Δx(m) so gewählt wird, dass die Beziehung zu der Wärmeleitfähigkeit κ(W/m·K) in der Formel κ/Δx ≥ 1,26·10³(W/m²·K)) erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dispersionsmedium, das ein Filmbildungs-Hilfsmittel enthält, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Aufbringen von gemusterten Unebenheiten auf der Oberfläche der Trennschicht umfasst, bevor einer der Tinten- oder Farbauftragsschritte durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionsmedium so auf den Substratfilm aufgetragen wird, dass die Menge der Trennschicht, wenn sie getrocknet ist, von 0,1 bis 10 g/m² beträgt.