DE69820120T2

DE69820120T2 - Bedruckbare mehrschichtfolie

Info

Publication number: DE69820120T2
Application number: DE69820120T
Authority: DE
Inventors: Colin John Basildon COOK
Original assignee: Hunt Graphics Europe Ltd
Current assignee: Hunt Graphics Europe Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: AU8351098A; ES2212316T3; HK1035514A1; ATE255009T1; DE69820120D1; CA2335785A1; EP1091853A1; PT1091853E; WO2000000352A1; EP1091853B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Umdrucken eines gedruckten Bildes auf ein Zielsubstrat, insbesondere auf eine Schaumstoffplatte oder auf starres PVC.
Es wurden in letzter Zeit zahlreiche verschiedene Techniken entwickelt, um ein Bild in der Form einer rechnerlesbaren Datei digital zu erfassen, das Bild mit einem Computer zu bearbeiten, das bearbeitete Bild auf ein Aufzeichnungsmedium zu drucken und das Bild dann von dem Aufzeichnungsmedium auf ein Zielsubstrat umzudrucken. Ein solches Zielsubstrat kann Textilgewebe, Keramik oder, im Fall mit der höchsten Signifikanz für die vorliegende Erfindung, eine Schaumstoffplatte oder starres PVC sein, wie sie beispielsweise in der kommerziellen Graphikindustrie zum Einsatz kommen.
Das typische Aufzeichnungsmedium zum Aufnehmen und Umdrucken eines Tintenstrahldruckbildes hat einen Träger und wenigstens zwei der folgenden Schichten: eine Ablöseschicht, eine schützende Sperrschicht, eine Bildumdruckschicht und eine Klebstoffschicht. Die internationale Anmeldung PCT/GB/00481, die am 16. Februar 1998 für „Transfer Film" eingereicht wurde, beschreibt einen Träger und eine Umdruckfolie, die nur eine Schicht hat. Diese Schicht ist ein Gemisch aus wärmeaktivierbaren Klebstoffpartikeln und einem Bindemittel, das auch farbaufnehmend ist, um so eine poröse Matrix zu definieren. Wenn eine solche Umdruckfolie für kommerzielle Graphiken verwendet wird, dann kann sie auf das Zielsubstrat geklebt werden, ohne den Träger zu entfernen, so dass der Träger immer an dem Bild haften bleibt und es schützt.
Im Anschluss an weitergehende Untersuchungen der Wirksamkeit der verschiedenen in der genannten internationalen Anmeldung erwähnten Reagenzien wurde entdeckt, dass die Kombination aus Polyurethanklebstoff und einem löslichen Farbabsorber in der Nassformulierung eine merkliche Veränderung des Charakters der Porosität der trockenen, bildaufzeichnenden Schicht und eine außergewöhnlich starke Bindung nicht nur zwischen der Aufzeichnungsschicht und dem Zielsubstrat, sondern auch zwischen der Aufzeichnungsschicht und dem Träger erzeugt.
Der Träger liegt vorzugsweise in der Form einer im Wesentlichen transparenten oder klaren Folie vor, auf der die Aufzeichnungsschicht getragen wird, so dass eine relativ homogene, folienartige Oberfläche zum Aufnehmen und Absorbieren der Farbe entsteht. Diese Kombination aus Träger und Aufzeichnungsschicht kann als bedruckbares Laminat angesehen werden, d. h. sie kann ein Bild aufzeichnen, das mit üblichen Drucktechniken hergestellt wurde, am geeignetsten mit Tintenstrahldrucktechniken, und sie kann in ihrer Gesamtheit permanent auf ein Zielsubstrat laminiert werden, unter Verwendung einer konventionellen Reihe von Laminierungstemperaturen und -drücken.
Der Träger kann ein beliebiges transparentes oder klares Material sein, das mit den Materialien der Aufzeichnungsschicht verträglich ist und die Hitze und den Druck des Laminierungsprozesses aushalten kann. Der Träger muss auch nach der Laminierung noch fest genug an der Aufzeichnungsschicht haften und einen ausreichenden Schutz für das darunter liegende, auf der Bildaufzeichnungsschicht aufgedruckte Bild ergeben. Die Materialien, die für die Verwendung als Träger geeignet sind, sind unter anderem Gießfolie wie z. B. aus Polyolefin, Polyestern, Nylon und Polyvinylchlorid. Polyester, Polyolefin und Polyvinylchlorid scheinen besonders als Träger der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein.
Das Polyurethan und der Farbabsorber umfassen zusammen wenigstens 90% und vorzugsweise wenigstens 95% des Trockengewichtes der Aufzeichnungsschicht, wobei bei Bedarf ein oder mehrere Antischaum- und Benetzungsmittel wenigstens einen Teil des Restes des Trockengewichtes der Aufzeichnungsschicht ausmachen. Das Polyurethan umfasst typischerweise wenigstens 50% des Trockengewichts der Bildaufzeichnungsschicht, während der Farbabsorber wenigstens 30% des Trockengewichts der Aufzeichnungsschicht ausmacht.
Das Polyurethan für die Verwendung in der Erfindung ist vorzugsweise eine wässrige Dispersion aus Polyurethan, die nach dem Trocknen einen Materialfilm bildet. Nach dem Aufbringen von Wärme und bei Bedarf Druck kann das Polyurethan eine Klebstoffbindung mit anderen Flächen bilden. Darüber hinaus wird es für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Polyurethan in Kombination mit dem farbabsorbierenden Material keine Partikelmatrix bildet. Zu diesem Zweck wird es am meisten bevorzugt, wenn das Polyurethan eine kleine strangähnliche Konformation hat, so dass Polyurethan und Farbabsorber in Kombination ein homogeneres Gemisch bilden. Eine Polyurethanstranggröße von etwa 0,2 Mikron scheint zum Herstellen der Folie äußerst geeignet zu sein. Die von BASF Corp, Mount Olive, New Jersey unter dem Warenzeichen Luphen D DS 3507 verkaufte Polyurethandispersion ist für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders geeignet.
Der Farbabsorber ist vorzugsweise ein modifiziertes Cellulosematerial, am meisten bevorzugt wird, wenn es ein thermoplastisch modifiziertes Cellulosematerial ist. Geeignete Farbabsorber sind u. a. Hydroxypropylcellulose und Natrium-Celluloseglycolat. Der Einsatz eines thermoplastischen Farbabsorbermaterials erlaubt die Plastifizierung (Erweichung) des Absorbers bei Temperaturen in dem Bereich, in dem das Laminat auf ein Substrat geklebt wird. Man ist der Ansicht, dass dies dazu beiträgt, dass das Laminat einen besseren Kontakt mit dem Substrat erhält und die Haftung verbessert.
Eine besondere, für die Erfindung nützliche thermoplastische modifizierte Cellulose ist mit Klucel E modifiziertes Cellulosepulver, das im Handel von Hercules aus Wilmington in Delaware erhältlich ist. Andere geeignete Materialien sind u. a. Blanose-Natrium-Celluloseglycolat (Natrium-Carboxymethylcellulose) sowie Glascol DP6 (kationisch geladenes wasserlösliches Polymer). Der Farbabsorber ist typischerweise ein sehr feines partikelförmiges Material, das, wenn es in Wasser aufgelöst wird, eine molekulare Größe hat. Die Trockenpartikelgröße für ein Material wie Klucel E liegt schätzungsweise im Bereich von 0,003–0,2 Mikron. Es ist klar, dass diese farbabsorptionsfähigen Materialien mit einer Reihe verschiedener Druckfarben, Farbstoffe und Bilderzeugungs(Druck-) Prozesse eingesetzt werden können. Es wurde jedoch gefunden, dass diese Farbabsorptionsmaterialien besonders gut mit dem Tintenstrahldruckverfahren und mit Tintenstrahldruckfarben funktionieren, insbesondere denjenigen Farben, die auf Farbstoff basieren und die auf Wasser basierende oder auf Wasser und Glycol basierende Systeme sind.
Die Antischaum- und Benetzungsmittel für den Einsatz in der Erfindung sind Tenside, die von ihrer Natur her anionisch, kationisch oder nichtionisch sein können. Die Tenside sollen eine oder mehrere Funktionen in der Erfindung erfüllen, wie z. B.: Verringern der Blasen- oder Schaumbildung in der Bildaufzeichnungsschicht; Fördern eines ausreichenden Befeuchtens und einer gleichförmigen Bildung der Aufzeichnungsschicht auf dem Träger und Fördern von Druckfarben- oder Farbstoffabsorption und Diffusion in der Trägerschicht. Nicht begrenzende Beispiele für geeignete Tenside für den Einsatz in der Erfindung sind u. a. das unter dem Warenzeichen Pluronic PE6100 verkaufte nichtionische Tensid und das unter dem Warenzeichen Lumiten I-AFK erhältliche anionische Tensid, die beide von BASF Corp., Mount Olive, New Jersey erhältlich sind.
Die Aufzeichnungsschicht wird vorzugsweise durch Mischen der folgenden Komponenten in einem System auf Wasserbasis gebildet: (a) eine wässrige Polyurethandispersion; mit (b) einem wasserlöslichen pulverförmigen Farbabsorber; und (c) einem oder mehreren Antischaum-/Benetzungsmittel(n). Dieses Gemisch wird auf den Folienträger aufgetragen und unterhalb der Mindestfilmbildetemperatur (MFFT) der Polyurethandispersion getrocknet.
Demgemäß ist die Erfindung in einem Aspekt ein bedruckbares Laminat, das Folgendes umfasst: einen im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite; eine thermoplastische Aufzeichnungsschicht mit einer Innenfläche, die direkt auf einer der genannten Seiten des Trägers liegt, und einer exponierten Außenfläche zum Aufnehmen von Druckfarbe; wobei die genannte Aufzeichnungsschicht einen wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und einen Farbabsorber umfasst, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf den Träger aufgebracht werden.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein bedruckbares Laminat Folgendes: einen im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite; eine im Wesentlichen klare thermoplastische Aufzeichnungsschicht mit einer Innenfläche, die direkt auf einer der genannten Seiten des Trägers liegt, und einer exponierten Außenfläche, wobei die genannte Aufzeichnungsschicht einen wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und einen Farbabsorber umfasst, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf den Träger aufgebracht werden; und ein Farbmuster, das auf die genannte Aufzeichnungsschicht aufgedruckt ist und von der Außenfläche zur Innenfläche der Aufzeichnungsschicht verläuft.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen permanenten Bildes auf einer im Wesentlichen flachen Zielfläche die folgenden Schritte: Wählen eines bedruckbaren Laminats, bestehend aus einem im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite sowie einer im Wesentlichen homogenen Aufzeichnungsschicht, umfassend wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und Farbabsorber, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf die Aufzeichnungsschicht aufgebracht werden, wobei die genannte Aufzeichnungsschicht eine Innenfläche, die direkt auf der ersten Seite des Trägers liegt, und eine exponierte Außenfläche aufweist; Drucken von Farbe in einem Muster auf die exponierte Fläche der Aufzeichnungsschicht, so dass die genannte Farbe durch die Letztere zur Innenfläche der Schicht diffundiert, ohne das genannte Muster erheblich zu verändern; Legen der Außenfläche des bedruckbaren Laminats auf die genannte Zielfläche; und Beaufschlagen der zweiten Fläche des Trägers mit Wärme und Druck, um dadurch
die Außenfläche der Aufzeichnungsschicht permanent auf die Zielfläche und den Träger auf die Innenfläche der Aufzeichnungsschicht zu kleben.
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 das bedruckbare Laminat gemäß der Erfindung mit einem darauf gedruckten Farbmuster; und
2 eine schematische Darstellung, wie das bedruckte Laminat zum Dekorieren eines Zielsubstrats verwendet wird.
1 zeigt das bedruckbare Laminat 10 gemäß der Erfindung, das im Wesentlichen aus einem im Wesentlichen transparenten Folienträger 12 mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und einer Aufzeichnungsschicht 14 mit einer Innenfläche, die die erste Oberfläche der Trägerfilms direkt bedeckt, und einer exponierten Außenfläche besteht. Ein Bild 16 wurde auf der exponierten Fläche der Schicht 14 abgedruckt, z. B. mit einem Tintenstrahldrucker (nicht dargestellt), so dass sich ein Muster von getrennten Farbablagerungen wie bei 18 ergibt, die ohne erhebliche Degradation durch die Dicke der Schicht 14 diffundiert sind.
Wie in 2 gezeigt, wird die Außenfläche des bedruckten Laminats 10 auf eine Zieloberfläche wie z. B. aus einer Schaumstoffplatte oder einer starren PVC-Platte 20 gelegt und durch Aufbringen von Wärme und Druck durch die zweite Fläche des Folienträgers 12 permanent darauf geklebt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch diese Wärme und diesen Druck auch die erste Oberfläche des Folienträgers permanent auf die Innenfläche der Aufzeichnungsschicht geklebt. Dies ergibt einen Schutzüberzug für das gedruckte Bild, ohne dass die wahrgenommene Qualität des Bildes signifikant beeinträchtigt würde.
Es ist zu verstehen, dass die Temperatur- und Druckbedingungen in Verbindung mit dem in 2 gezeigten Verfahren innerhalb des konventionellen Bereiches liegen, wie in dem hiermit durch Bezugnahme eingeschlossenen Material beschrieben ist. Es ist ebenso zu verstehen, dass der Begriff „permanent" mit Bezug auf Haftung die Nutzungsdauer der dekorierten Platte oder Folie 20 bei normaler Pflege und Handhabung bedeutet.
Der Träger ist vorzugsweise eine klare Polyester-, Polyvinylchlorid- oder Polypropylenfolie mit einer Stärke von 50 Mikron, die keiner speziellen Oberflächenbehandlung bedarf. Insbesondere wird keine Schmelzumdruck- oder Ablöseschicht vorgesehen.
Die Aufzeichnungsschicht 12 wird auf Gewichtsbasis wie folgt gebildet:
Die Aufzeichnungsschicht wird zunächst als beschichtbares Gemisch formuliert, wobei sich der Überzug für die besonders bevorzugte Schicht auf Gewichtsbasis wie folgt zusammensetzt:
Die Harze in der obigen Formulierung sind vorzugsweise von einer äußerst geringen Größe (im Bereich von etwa 0,003 –0,2 Mikron), d. h. allgemein feiner als der Partikelgrößenbereich von 0,08–3 Mikron, der in der genannten internationalen Anmeldung beschrieben ist. Infolgedessen entsteht nach dem Trocknen des Überzugs bei einer Temperatur unter der MFFT der Klebstoffdispersion eine folienartige und dabei mikroporöse Aufzeichnungsschicht. Man ist der Ansicht, dass sich Klebstoff und Absorber auf Molekularebene im Wesentlichen zufallsmäßig vermischen, so dass eine erhebliche Homogenität der Aufzeichnungsschicht entsteht, anstatt einer porösen Matrix aus getrennten Klebstoffpartikeln, die durch den Absorber aneinander gebunden werden. Die Klarheit des Überzugs nach dem Trocknen kann ebenfalls auf diese innige Homogenität zurückgeführt werden.
Man ist der Ansicht, dass dieses überraschende Ergebnis wenigstens teilweise aufgrund der großen Zahl von Wassermolekülen entsteht, die das Polyurethanpolymer bilden, die durch Moleküle des Absorbermaterials ersetzt werden, während der Überzug trocknet.
Die Vorteile von erfindungsgemäßen Laminaten sind u. a. wie folgt: (1) schärfere Druckauflösung auf der Aufzeichnungsschicht, (2) Klarheit der Aufzeichnungsschicht und (3) die hohe Haftfestigkeit von Polyurethan zum Halten der Aufzeichnungsschicht auf der Zieloberfläche und den Träger auf der Aufzeichnungsschicht. Die Trocknungstemperatur wird unter der MFFT der Haftdispersion gehalten. So beträgt beispielsweise die MFFT der Polyurethandispersion Luphen D DS 3507 etwa 60°C, und die Wärmeaktivierungstemperatur des gesamten Laminats liegt typischerweise im Bereich von 75° bis 125°C.

Claims

Bedruckbares Laminat, das Folgendes umfasst: einen im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite; eine thermoplastische Aufzeichnungsschicht mit einer Innenfläche, die direkt auf einer der genannten Seiten des Trägers liegt, und einer exponierten Außenfläche zum Aufnehmen von Druckfarbe; wobei die Aufzeichnungsschicht einen wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und einen Farbabsorber umfasst, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf den Träger aufgebracht werden.
Bedruckbares Laminat nach Anspruch 1, wobei das Polyurethangewicht wenigstens 50% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht beträgt.
Bedruckbares Laminat nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyurethangewicht etwa 50 bis 70 Gew.-% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht beträgt.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Farbabsorber wenigstens 30% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmacht.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der wärmeaktivierbare Polyurethanklebstoff und der Farbabsorber zusammen wenigstens 95% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Farbabsorber modifizierte Cellulose ist.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Farbabsorber ein oder mehrere Mitglieder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxypropylcellulose oder Natriumcarboxymethylcellulose ist.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Farbabsorber ein kationisch geladenes wasserlösliches Polymer ist.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufzeichnungsschicht Folgendes umfasst: Polyurethan im Bereich von etwa 60–65 Gew.-%; Hydroxypropylcellulose im Bereich von etwa 30–35 Gew.-%; und bis zu etwa 5% Tenside.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger klares Polyester oder klare Polypropylenfolie ist.
Bedruckbares Laminat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufzeichnungsschicht im Wesentlichen klar ist.
Bedrucktes Laminat, das Folgendes umfasst: ein bedruckbares Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 11; und ein Farbmuster, das auf die Aufzeichnungsschicht aufgedruckt ist und von der Außenfläche zur Innenfläche der Aufzeichnungsschicht verläuft.
Bedrucktes Laminat, das Folgendes umfasst: einen im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite; eine im Wesentlichen klare thermoplastische Aufzeichnungsschicht mit einer Innenfläche, die direkt auf einer der genannten Seiten des Trägers liegt, und einer exponierten Außenfläche, wobei die genannte Aufzeichnungsschicht einen wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und einen Farbabsorber umfasst, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf den Träger aufgebracht werden; und ein Farbmuster, das auf die Aufzeichnungsschicht aufgedruckt ist und von der Außenfläche zur Innenfläche der Aufzeichnungsschicht verläuft.
Bedrucktes Laminat nach Anspruch 13, wobei der wärmeaktivierbare Klebstoff Polyurethan mit einer Stranggröße von etwa 0,2 Mikron ist und wenigstens 50% des Gewichts der Aufzeichnungsschicht ausschließlich Farbe ausmacht.
Bedrucktes Laminat nach Anspruch 13 oder 14, wobei der thermoplastische Farbabsorber wenigstens 30% des Gesamtgewichtes der Aufzeichnungsschicht ausschließlich Farbe ausmacht.
Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen permanenten Bildes auf einer im Wesentlichen flachen Zielfläche, umfassend die folgenden Schritte: a) Wählen eines bedruckbaren Laminats, bestehend aus einem im Wesentlichen transparenten Folienträger mit einer ersten und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Seite sowie einer im Wesentlichen homogenen Aufzeichnungsschicht, umfassend wärmeaktivierbaren Polyurethanklebstoff und Farbabsorber, die zusammen wenigstens 90% des Gesamtgewichts der Aufzeichnungsschicht ausmachen und als Nassformulierung auf die Aufzeichnungsschicht aufgebracht werden, wobei die genannte Aufzeichnungsschicht eine Innenfläche, die direkt auf der ersten Seite des Trägers liegt, und eine exponierte Außenfläche aufweist; b) Drucken von Farbe in einem Muster auf die exponierte Fläche der Aufzeichnungsschicht, so dass die genannte Farbe durch die Letztere zur Innenfläche der Schicht diffundiert, ohne das genannte Muster erheblich zu verändern; c) Legen der Außenfläche des bedruckbaren Laminats auf die genannte Zielfläche; und d) Beaufschlagen der zweiten Fläche des Trägers mit Wärme und Druck, um dadurch die Außenfläche der Aufzeichnungsschicht permanent auf die Zielfläche und den Träger auf die Innenfläche der Aufzeichnungsschicht zu kleben.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der wärmeaktivierbare Klebstoff Polyurethan ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Aufzeichnungsschicht vor dem Druckschritt im Wesentlichen klar ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Zielfläche entweder eine Schaumstoffplatte oder starres PVC ist.