EP0033776A2

EP0033776A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, sowie derartige Gegenstände

Info

Publication number: EP0033776A2
Application number: EP80107678A
Authority: EP
Inventors: Horst Custor
Original assignee: CP COMPONENTS GmbH; Cp Components Kunststoff-Bauteile GmbH
Current assignee: Cp Components Kunststoff-Bauteile GmbH
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-12-06
Publication date: 1981-08-19
Also published as: EP0033776B1; EP0033776A3; JPS56121789A; NO810386L; CA1201926A; DE3066524D1; US4462852A; DE3004518C2; CH629704A5; DE3004518A1; ATE6140T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben (Bedrucken) von bahnförmigen Gegenständen (2), insbesondere Skibelägen, aus Thermoplasten, wie Olefinen, insbesondere Hoch- und Niederdruck-Polyäthylen, bei dem der Belag als heiße Folie von im wesentlichen Schmelzezustand kontinuierlich in Anlage an einen Druckträger (3) gebracht wird, auf den vorher ein Druckbild aus zuerst sublimier- und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen worden ist. Die Übertragung der Farbe auf die Folie (2) erfolgt kurzzeitig und jeweils nur entlang im wesentlichen eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamen Förderrichtung des Belags (2) und des Druckträgers (3). Die Farbübertragung erfolgt vorzugsweise in dem Spalt zwischen zwei Walzen (5, 6) durch den die Folie und der Druckträger hindurchgeführt werden. Auf diese Weise lassen sich in einem kontinuierlich Verfahren verzerrungsfreie Druckbilder auf relativ dünnwandigen bahnförmigen Gegenständen erzielen, wobei zugleich gewährleistet ist, daß keine Verwerfungen nach der Abkühlung oder Wiedererwärmung des bedruckten Belages auftreten. Durch die kurzzeitige, lokal begrenzte Penetration unter hohem Anpreßdruck im Walzenspalt werden auch Migrationsprobleme vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben (Bedrucken) von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, aus Thermoplasten, wie Olefinen, insbesondere Hoch- und Niederdruck-Polyäthylen, bei dem die zu bedruckende Seite des Belages unter einer ein Aufscbmelzen der zu bedruckenden Seite bewirkenden Wärmeinwirkung in Anlage an einen Druckträger gebracht wird, auf den vorher ein Druckbild aus zuerst sublimier- und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen worden ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und einen derartig bedruckten bahnförmigen Gegenstand.
Bekanntlich werden seit längerem sogenannte mehrschichtige Skier durch Verkleben mehrerer Schichten hergestellt (vgl. z. B. DE-OS 2 804 943), die ihrerseits einen Unter-, einen Mittel- und einen Oberbau bilden.

- Der Mittelbau besteht im allgemeinen aus einem Holz-oder Hartschaum-Kern, der seitlich mit duroplastischem Kunstharz-Schichtstoff kaschiert ist;
- der Oberbau besteht meistens aus einem mit dem Kern verklebten Aluminiumblech und/oder Laminat aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), worauf als Deck-belag eine Kunststoff-Folie aufkaschiert ist, die in weiteren Arbeitsvorgängen dekorativ ausgestaltet wird;
- der Unterbau besteht seinerseits aus einem Aluminiumblech oder einer Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), das bzw. die an einer Seite mit dem Kern verklebt ist und an der anderen Seite (gegebenenfalls über verschiedene weitere Schichten) schliesslich mit dem eigentlichen Lauf-Belag verklebt ist, der im allgemeinen ein transparenter 1 - 2 mm dicker Kunststoff-Belag ist, und zwar vorzugsweise aus Polyäthylen, nämlich Hoch-oder Niederdruck-Polyäthylen, oder Polytetrafluoräthylen (Teflon (Wz)).

Normalerweise ist dabei die Innenseite des Lauf-Belags (oder auch des Deck-Belags) bedruckt, um insbesondere den Ski-Hersteller, Typenbezeichnungen usw. wiederzugeben; dieser Druck ist dann durch den transparenten Belag hindurch sichtbar.
Bisher werden im wesentlichen nur Hoch- und Niederdruck-Polyäthylen-Skibeläge eingesetzt.
Das Dekorieren, insbesondere Bedrucken, derartiger Beläge und Weiterverarbeiten erfolgt bisher sehr aufwendig (vgl. DE-OS 2 804 943) und trotzdem mit oft schlechter Druckqualität:

- Es wird stückweise, also nicht kontinuierlich bzw. endlos, vorgegangen, nämlich durch Siebdruck (von Mustern, Schriftzügen oder dgl.) mit Epoxid-Druckfarben, wobei zusätzlich der Belag vor dem Bedrucken vorbehandelt werden muss, z. B. thermisch (Beflammen), elektrisch (Corona-Entladung) oder chemisch (Ätzen), da sonst die (Epoxid-)Druckfarbe nicht haften würde;
- nach dem Bedrucken muss etwa 10 - 20 h lang getrocknet werden, worauf dann der bedruckte und getrocknete Belag zum weiteren Dekorieren mit einer opaken (gefärbten) epoxidhaltigen Vergussmasse (einem opaken Decklack) einschliesslich Härter abgegossen wird, um eine Hintergrundfarben-Schicht für den transparenten Belag zu schaffen;
- diese Vergussmassen-Schicht wird dann mittels eines Klebers normalerweise mit einer Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) verklebt, allerdings erst nach einigen Stunden, nachdem aus der Vergussmasse vollständig das Lösungsmittel entwichen, also die Masse ausgehärtet ist.

Trotz dieses insbesondere sehr aufwendigen Herstellungsverfahrens ist es bisher nicht gelungen, eine gleichbleibende Druckqualität beim fertigen Ski zu sichern.
Als zahlreiche Fehler, die oft erst ziemlich spät, nämlich 3 - 10 Monate nach der Herstellung des Skis, auftreten, kommen insbesondere in Frage:

- unzureichende Haftungs-Vorbehandlung des Belags vor dem Bedrucken;
- Angreifen des Druckbilds durch den Kleber, so dass sich Farbtöne ändern, die Konturen des Druckbilds verschwimmen oder Risse innerhalb des Druckbilds auftreten;
- mangelnde Elastizität der Vergussmasse gegenüber dem Belag bzw. unzureichende Haftung der opaken Vergussmasse am z. B. Polyäthylen des Belags, so dass das Ablösen der Vergussmasse sich in hellen Flecken auf der Laufflächen-Seite äussert;
- unzureichendes Abdunsten des Lösungsmittels aus der opaken Vergussmasse, so dass dieses durch Blasenbildung zusätzlich Haftungsschwierigkeiten zwischen der Vergussmasse und dem z.B. Polyäthylen des Belags und damit unschöne helle Flecken verursacht.

Ähnliche Schwierigkeiten wie für den Lauf-Belag treten auf, wenn ein entsprechender, zu dekorierender Belag als Deck-Belag verwendet wird.
Diese Schwierigkeiten stellen bis heute (trotz mindestens ca. 10 Jahren Erfahrung) immer noch ein ernstes Problem dar, da die Fehlerquellen im einzelnen nicht erforscht sind, so dass es häufig zu Reklamationen der Ski-Abnehmer bei den Ski-Herstellern kommt.
Schliesslich ist trotz allem Aufwands selbst die bestenfalls erreichbare Druckqualität sehr beschränkt auf nur relativ grobstrtkturierte Druckbilder, d. h. der Druck von Photographien mit Halbtönen ist praktisch unmöglich.
Als relativ aufwendig und nur schwer beherrschbar hat sich auch das Transferdruckverfahren nach der DE-OS 2 642 350 herausgestellt, bei dem zur Vermeidung der Migrationsförderung die zu bedruckende Oberfläche von Hochdruck- und Niederdruck-Polyäthylen vorher mit einer farbstoffaffinen thermoplastischen Kunststoff-Schicht, z. B. Polyurethan- oder Polyester-Schicht, versehen wird, die ohne Schwierigkeiten bedruckbar ist.
In der DE-OS 2 731 121 wird nun gelehrt, unter anderem Polyäthylen dadurch zu bedrucken, dass die zu bedruckende Seite des Formkörpers unter einer ein Aufschmelzen der zu bedruckenden Seite bewirkenden Wärmeeinwirkung in Anlage an einen Druckträger, z. B. Papierdruckträger, gebracht wird, auf den vorher ein Druckbild aus zuerst sublimier- und dann eindiffundierbarem Farbstoffen aufgetragen worden ist. Als vorteilhafte Temperatur wird 160 - 220° C angegeben. Als "ausreichende" Anpresszeit des Druckträgers an die zu bedruckende Fläche wird 5-30 s vorgeschlagen. Bei diesen in der DE-OS 2 731 121 angegebenen Bedingungentreten jedoch genau dieselben Migrationsprobleme auf, die man nach der DE-OS 2 642 350 dadurch zu vermeiden sucht, dass man die zu bedruckende Seite vorher gesondert beschichtet.
Die Nigrationsprobleme treten offenbar durch eine zu lange Anpresszeit unter hoher Wärme auf, wobei jedoch andererseits ein relativ hoher Anpressdruck erforderlich ist, um eine ausreichende Penetration der Farbstoffe in den Formkörper zu erreichen.
Beim Nacharbeiten des aus der DE-OS 2 731 121 beschriebenen Verfahrens stellt man auch noch fest, dass durch das Aufschmelzen der zu bedruckenden Fläche im Formkörper so grosse thermische Spannungen (Spannungsspitzen) entstehen, dass ein Bedrucken von relativ dünnwandigen, z. B. bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, nicht möglich ist. Im Bereich der Grenzlinie zwischen der aufgeschmolzenen Druckseite und der sich noch im festen Zustand befindlichen Unterseite erfolgt ein extremer Spannungsabfall, der beim Abkühlen zum Verzug des bedruckten Belages führt.
Neben den geschilderten Verwerfungsproblemen bei einem "formfreien" Bedrucken dünnwandiger Gegenstände tritt beim Bedrucken derartiger Gegenstände unter Verwendung dünner Papierdruckträger, wie sie bei der Textilbedruckung verwendet werden, noch das Problem auf, dass dieser Papierdruckträger bei Anpresszeiten von über einer Sekunde teilweise unlösbar mit dem aufgeschmolzenen Kunststoff verschmilzt. Die bedruckte Oberfläche ist dann im wesentlichen unbrauchbar.
Schliesslich ist bei der bekannten Lösung gemäss der DE-OS 2 731 121 noch nachteilig, dass eine "äussere zweite Wärme" zum Bedrucken erforderlich ist. Der zu bedruckende Formkörper muss durch eine Heizplatte oder dgl. an der Druckseite aufgeschmolzen werden.
Das aus der DE-OS 2 731 121 bekannte Verfahren ist also aus den dargelegten Gründen zum Färben bzw. Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, nicht geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die konturenscharfe, verzerrungsfreie Brillantdrucke gewährleistet und bei dem bzw. bei der auch keine Verwerfungsschwierigkeiten sowie keine Schwierigkeiten beim Abziehen eines Papierdruckträgers von der heissen Folie nach der Farbübertragung auftreten.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bedruckte bahnförmige Gegenstände, insbesondere Skibeläge, aus einem Thermoplast, wie Olefin oder dgl., zu schaffen, deren Drucke verzerrungsfrei sind und sich durch gute Fixierung der Druckfarbe auszeichnen und die sich einwandfrei und dauerhaft an ihrer Druckseite mit einem Skikörper oder dgl. verkleben lassen.
Verfahrensmässig wird die gestellte Aufgabe in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, dass der Belag insgesamt als heisse Folie von im wesentlichen Schmelzezustand kontinuierlich in Anlage an den Druckträger gebracht wird, und dass die Übertragung der Farbe auf die Folie kurzzeitig, und jeweils nur entlang im wesentlichen eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamen Förderrichtung des Belags und des Druckträgers erfolgt. Der zu bedruckende Gegenstand befindet sich also bei dem erfindungsgemässen Verfahren durch und durch im Scbmelzezustand, so dass bei der Abkühlung eine gleichmässige Kristallisation über den Querschnitt erfolgt. Innere thermische Spannungen können bei dem erfindungsgemässen Verfahren nicht auftreten.
Durch die Kurzzeitigkeit der Farbübertragung wird ein Ankleben des Druckträgers selbst bei hohen Anpressdrücken vermieden, die eine intensive lokale Penetration der Farbstoffe in den Belag bzw. die heisse Folie gewährleisten. Überraschenderweise ist auch keinerlei Migration feststellbar. Auch Synchronlaufprobleme zwischen der heissen Folie und dem Druckträger und dadurch bedingte Verzerrungsprobleme treten bei dem erfindungsgemässen Verfahren aufgrund der Kurzzeitigkeit der Farbübertragung nicht auf. Man erhält Brillantdrucke höchster Qualität, wobei auch Halbtöne einwandfrei erhalten werden.
Überraschenderweise werden die genannten Vorteile auch beim Bedrucken von Belägen aus Hoch- oder Niederdruck-Polyäthylen erzielt. Versuche haben gezeigt, dass recht gute Druckqualitäten beim Bedrucken einer Mischung von höchst- mit hochmolakularem Polyäthylen (Mol-Gewicht 6.10⁵ bzw. 2,5.10⁵) erhalten werden. Die Druckfarbe ist an den bedruckten Stellen unter Bildung konturenscharfer Druckbilder eindiffundiert, so dass eine Beeinträchtigung der Klebverbindung zwischen der bedruckten Seite des Belages und zum Beispiel der Unterseite oder Oberseite eines Skikörpers durch die Druckfarbe nicht stattfindet.
Vorzugsweise erfolgt in einer zweiten längerzeitigen Verfahrensstufe eine temperaturgesteuerte Abkühlung der bedruckten Folie. Durch diese Massnahme wird eine gleichmässige Kristallisation über die gesamte Dicke der bedruckten Folie gefördert. Die thermogesteuerte Abkühlung verhindert insbesondere den Einschluss von thermischen Spannungsnestern, die sich z.B. bei einer zu schnellen Abkühlung bilden könnten.
Die Erfindung vermeidet überraschenderweise grundsätzlich eine Vorbehandlung der zu bedruckenden Gegenstände, um überhaupt das Bedrucken zu ermöglichen, wie es bisher zum Bedrucken von Kunststoff bereits für sich bekanntgeworden ist, z. B. als Einwirkung elektrischer Entladung, chemischer Wirkstoffe (z. B. durch Ätzen) oder dgl.:

Z. B. werden bei einem Verfahren zum Anfärben, Bedrucken und Bemalen von Formkörpern aus Polyolefinen und Mischpolymerisaten aus Olefinen (vgl. DE-PS 1 153 658) ganz spezielle Farbstoffe auf die Formkörper aufgebracht und nach dem An- bzw. Eintrocknen der Farbstoffe auf den Formkörpern letztere auf eine unter dem Kristallitschmelzpunkt des Polymeren liegende Temperatur erwärmt, die nach den Ausführungsbeispielen über 100⁰ C beträgt und während 3-10 Minuten einwirkt. Die Verwendung spezieller Farbstoffe und die beschriebene Verfahrensweise sollen ein zu starkes "Ausblühen, Wandern und Verlaufen (bluten)" der Farbstoffe vermeiden. Die Schwierigkeiten beim Bedrucken von Olefinen werden nicht nur in der DE-PS 1 153 658 in der geringen Affinität der Farbstoffe zu Polyolefinen, sondern auch in der starken Migration gesehen (vgl. Spalte 1, Zeilen 11, 12).

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Walzen-Paar zur Ausbildung eines Walzenspalts, wobei die eine Walze von der Folie und die andere Walze vom Druckträger teilweise umschlungen ist, und Antriebseinrichtungen für die beiden Walzen zum Antrieb mit im wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt ein kurzzeitiges In-Anlage-Bringen von Folie und Druckträger in einem kontinuierlichen Verfahren, wobei das In-Anlage-Bringen nur entlang eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamen Förderrichtung des Belags und des Druckträgers zwischen den beiden Walzen hindurch erfolgt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben, deren Lehre sich in der Praxis hervorragend bewährt hat.
Dabei fördert die Lehre nach dem Anspruch 12 weiter ein konturenscharfes, verzerrungsfreies Druckbild auf der Folie, indem eine gegebenenfalls sonst noch geringfügige vorhandene Rotation der Schmelze in der Stauzone im Walzenspalt (insbesondere bei grösserem Unterschied im Durchmesser der beiden Walzen) vermieden wird. Es wird eine Relativbewegung Null zwischen Farbstoff- und Schmelze-Elementen gewährleistet. Die Lehre nach den Ansprüchen 14, 15 und 27 ist besonders vorteilhaft, um ein Abreissen, Verziehen oder Zerknittern des Druckträgers bei dessen Durchgang durch die Schmelze-Stauzone zu vermeiden. Insbesondere nach der Lehre des Anspruches 16 kann es zu keinem Verrutschen des Druckträgers gegenüber dem Fördermittel kommen, was auch die angestrebte Relativgeschwindigkeit Null zwischen heisser Folie (insbesondere extrudierter Schmelzefahne) und Druckträger, also deren Synchronlauf, sichert.
Durch die Lehre gemäss dem Anspruch 23 wird die Farbstärke der Bedruckung (Farbkraft) weiter erhöht bzw. ein besserer Farbkontrat erzielt. Zusätzlich ermöglicht dieses Aufkaschieren bzw. Verkleben einen geringfügigen Übertritt von Druckfarbe aus dem Belag (Folie) in den Kleber und/oder die Verstärkungsmateriallage, was aber das Druckbild im fertigen Verbund-Bauteil nur noch tiefer "fixiert".
Hinsichtlich der mit der Lehre nach den Vorrichtungsansprüchen erzielten besonderen Vorteile wird grundsätzlich auf die entsprechenden Verfahrens-Ansprüche verwiesen.
Die Ausführung nach dem Anspruch 30 gestattet dabei, bereits hergestellte (kalte) Folien nachträglich zu bedrucken, wobei zweckmässigerweise die beheizten Anpressrollen gleichzeitig zum In-Anlage-Halten der Folie und des Druckträgers sowie zum Tempern der Folie dienen.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 mit einschlägigen Diagrammen und Parametern zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 3 die Einzelheit einer Abwandlung der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 4 eine weitere Abwandlung der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 5 eine dritte Abwandlung der Vorrichtung von Fig. 1; und
Fig. 6 ein grundlegend anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.

F i g. 1:

Aus dem Extrusions-Werkzeug 1 tritt eine Folie 2 thermoplastischen Kunststoffs in Form einer Schmelzefahne aus. Ein Hilfs-Druckträger 3 wird von einer Vorrats -Rolle 4 abgewickelt und von einer Förder- Walze 5 zu einem mit einer beheizten Walze 6 gebildeten Walzenspalt gefördert, in dem sie mit der Folie 2 in Form einer Schmelzefahne in Anlage gebracht wird. Der Walzenspalt ist so bemessen (vgl. dazu genauer Fig. 2), dass sich eine keilförmige Stauzone 2a ausbildet, wie deutlich aus Fig. 1 ersichtlich ist. In der Stauzone 2a findet das In-Anlage-Bringen statt, das bereits in der Einleitung ausführlich beschrieben ist.

Nach Austritt der Folie 2 mit dem Hilfs-Druckträger 3 aus dem Walzenspalt zwischen den beiden Walzen 5 und 6 schliesst sich unmittelbar eine zweite Stufe an, die ebenfalls bereits ausführlich erläutert worden ist, indem die Folie 2 und der Hilfs-Druckträger 3 gemeinsam über einen grösseren Winkel des Umfangs der Walze 6 laufen, und zwar an einer Temper-Einrichtung 7 mit gesteuerter Abnahme der Temperatur ab dem Walzenspalt in Förderrichtung vorbei, bis über eine Umlenk-Walze 8 der Hilfs-Druckträger druckbild-erschöpft von der bedruckten Folie 2' zu einer Aufwickel-Rolle 9 abgeführt wird.
Die bedruckte Folie 2' läuft dann vorzugsweise an einer Nachbehandlungs-Einrichtung 12 vorbei, die mittels einer Hochfrequenz-Corona-Entladung oder anoxidierenden Beflammung einwirkt. Anschliessend wird die bedruckte Folie 2' über eine Umlenk-Walze 10 auf eine Aufwickel-Rolle 11 aufgewickelt, um später weiterverarbeitet werden zu können.
Obwohl die Walzen 5, 6 mit im wesentlichen gleichem Durchmesser dargestellt sind, versteht es sich, dass ihr Durchmesser durchaus unterschiedlich sein kann, z. B. die Walze 5 einen beträchtlich kleineren Durchmesser als die Walze 6 besitzen kann.
Die nur schematisch angedeutete Temper-Einrichtung 7 kann z. B. durch einen Kühlluftstrom-Kanal gebildet sein, wobei die Kühlluft an dem mit einem Pfeil versehenen Ende zugeführt wird.
Die Nachbehandlungs-Einrichtung 12 hat einen grundsätzlich für sich bekannten Aufbau.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist der Druckträger ein sogenannter Hilfs-Druckträger 3, indem er nach der Abgabe seines Druckbilds an die zu bedruckende Folie 2 von dieser wieder ausser Anlage gebracht wird, nämlich über die Umlenk-Walze 8 auf die Aufwickel-Rolle 9 gewickelt wird, wie bereits erläutert wurde. Es ist aber auch denkbar, dass zusätzlich der Druckträger 3 mit der Folie 2 eine dauernde Verbindung eingeht, wenn z. B. der Druckträger 3 weitere Funktionen erfüllen soll. In diesem Fall würden die Umlenk-Walze 8 und die Aufwickel-Rolle 9 in Fig. 1 wegfallen.
F i g . 2:

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine zu bedruckende Polyäthylen-Folie ist in Fig. 2 genauer dargestellt, auf deren Einzelheiten unmittelbar verwiesen wird.

Die in Fig. 2 verwandten Symbole bedeuten:

- f = Öffnungsweite des Extrusions-Werkzeugs 1,
- s = Weite des Walzenspalts (an der engsten Stelle) zwischen den Walzen 5 und 6,
- 1 = Länge des Walzenspalts zwischen den Walzen 5 und 6,
- d = Dicke der Folie 2.

Ausweislich Fig. 2 ist die Walzenspalt-Länge 1 genaugenommen als Länge der Stauzone 2a zu verstehen, und zwar zwischen einerseits dem in Förderrichtung (vgl. den Pfeil) ersten Auftreffen der Folie 2 auf den Umfang der Walzen 5 und 6 und andererseits der engsten, der Walzenspaltweite s entsprechenden Stelle des Walzenspalts (vgl. Fig. 2 die bei den Strichlinien, die den Doppel-Pfeil 1 begrenzen).
Dabei bestehen folgende Beziehungen zwischen den einzelnen Grössen:

P bezeichnet den Linien-Druck über den Umfang der Walzen 5 und 6.
Die Temperaturverteilung der Folie 2 über den Umfang der Walze 6 ist aus dem entsprechenden Diagramm
"Folien-Temperatur" in Fig. 2 ersichtlich. Diese Temperaturverteilung ist dadurch bedingt, dass die Folie 2, die ohnehin mit einer hohen Temperatur aus dem Extrusions-Werkzeug 1 austritt, und zwar mit ca. 225° C für hochmolekulares Polyäthylen, sich dann trotz der Wärmezufuhr von den Walzen 5 und 6, die (z. B. mittels Ölumlaufheizung) auf Temperaturen von z. B. ca. 70⁰ C bzw. ca. 110° C aufgeheizt sind, beim Verlassen des Walzenspalts abkühlt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das erste In-Anlage-Bringen in dem Walzenspalt-Bereich stattfindet, wie er sich aus den Umfangs-Bögen von 15° und 10⁰ (vgl. die graphische Darstellung innerhalb der Walze 5) zusammensetzt, da dort der erforderliche hohe Druck (genauer: Linien-Druck P wegen des erfindungsgemässen In-Anlage-Bringens der Folie 2 und des Druckträgers 3 in einer streifenförmigen, d. h. im wesentlichen linearen, Zone) und auch die erforderliche hohe Temperatur (vgl. auch die Folien-Temperatur-Kurve innerhalb der Walze 6 mit hohen Werten im Umfangs-Bogen von 0 - 15° nach der engsten Stelle des Walzenspalts) herrschen.

Danach ist die Druckeinstellung unkritisch.

Für die Einstellung der Temperatur-Verteilung der Folie 2 in der zweiten Stufe des In-Anlage-Bringens derart, dass die Folie mit dem aufgedruckten Druckbild bei ihrer Abkühlung so temperaturgesteuert vom thermoelastischen in den festen Zustand übergeht, dass sie sich nicht verwirft und das Druckbild nicht verzerrt wird, empfiehlt sich die Verwendung der Temper-Einrichtung 7, die z. B. durch einen Warmluftstrom-Kanal oder durch Infrarot-Strahler gebildet sein kann.
Die Drehzahlen bzw. Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen 5 und 6 sollten so eingestellt werden, dass eine Null-Relativgeschwindigkeit zwischen der Folie 2 und dem Druckträger 3 und damit ein sauberer Druck erzielt wird.
F i g. 3^:

Hier ist die Anordnung des Extrusions-Werkzeugs 1 mit seiner Öffnung relativ zum Walzenspalt zwischen den Walzen 5 und 6 so getroffen, dass der Einlaufwinkel der Folie 2 ca. 10 - 15⁰ zur Walzenspalt-Mittelachse, und zwar zur Förder-Walze 5 des Hilfs-Druckträgers 3 hin, beträgt.

Diese Massnahme bringt die bereits in der Einleitung erörterten Vorteile mit sich.
F i g. 4:

In diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzlich gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 vorgesehen:
- - zur Zugspannungsregelung eine Scheiben- bzw. BandBremse für sich bekannten Aufbaus mit einer Welle 13, einer Scheibe 14 und Brems-Backen 15 sowie ein Reibbelag 5a auf der Förderwalze 5 des Druckträgers 3 und
- - eine Vorheiz-Einrichtung 16 zum Erwärmen des Druckträgers 3 auf ca. 50 - 70° C.

Auch hier darf wegen der besonderen Vorteile des Ausführungsbeispiel von Fig. 4 auf die Einleitung verwiesen werden.
F i g. 5:

Hier ist zum besseren In-Anlage-Bringen bzw. -Halten der Folie 2 und des Druckträgers 3 in der zweiten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens eine Anpress-Einrichtung vorgesehen, die durch Anpress- Rollen 17 gebildet ist, denen eine Temper-Einrichtung in Form eines Warmluftstrom-Kanals 18 zugeordnet ist, so dass sich die in Bezug auf verschiedene Anpress-Rollen 17 angedeutete Temperatur-Abnahme in Förderrichtung ergibt.

F i g. 6:

Hier ist ein im Vergleich zu Fig. 1 grundsätzlich anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, indem nämlich die Folie 22 nicht aus einem Extrusions-Werkzeug zugeführt, sondern im zunächst kalten Zustand von einer Vorrats-Rolle 21a abgewickelt wird und dann über eine Umlenk-Walze 24a zu einer Vorheiz-Walze 26 gelangt, wo sie auf über den Kristallitschmelzpunkt ihres Materials erwärmt wird, und schliesslich an einer weiteren Umlenk-Walze 27 vorbei in den von zwei Kalander-Walzen 35, 36 gebildeten Walzenspalt eintritt, dem gleichzeitig ein Druckträger 23 zugeführt wird, der vorher von einer Vorrats-Rolle 21b über eine Umlenk- Walze 24b und eine Vorheiz-Walze 25, die auf ca. 50 - 70° C vorwärmt, abgewickelt worden ist.

Im von den beiden Kalander-Walzen 35 und 36 gebildeten Spalt findet das erste In-Anlage-Bringen zwischen Folie und Druckträger statt.
Anschliessend durchlaufen Folie und Druckträger eine Anpress-Einrichtung 37, wobei vorteilhafterweise die Temperung durch die Anpress-Rollen 37a und 37b selbst erfolgt, indem diese entsprechend beheizt werden, und die in Fig. 6 linken Anpress-Rollen eine niedrigere Temperatur haben als die rechten.
Von der bedruckten Folie 22' wird der druckbilderschöpfte Druckträger 23 über eine Umlenk-Walze 38 auf eine Aufwickel-Rolle 39 aufgewickelt, wogegen die bedruckte Folie 22' über Umlenk-Walzen 40 und 40a auf eine Aufwickel-Rolle 41 aufgewickelt wird.
Mit diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, bereits früher hergestellte Folie nachträglich zu bedrucken.
Hinsichtlich der Ausbildung des Walzenspalts zwischen den beiden Kalander-Walzen 35 und 36 gelten vorzugsweise ähnliche Überlegungen wie im Zusammenhang mit der obigen Fig. 2, nur dass hier an die Stelle der Extrusions-Werkzeug-Öffnungsweite f die Folien-Dicke d tritt.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist auch der Einsatz einer grundsätzlich für sich bekanntgewordenen Doppelband-Presse (z. B. der Fa. Sandvik) möglich, die eine kombinierte Anpress-Wärmebehandlungs-Einrichtung aufweist, sofern in deren in Förderrichtung erstem Abschnitt besonders hohe Werte von Anpress-Druck und Temperatur eingestellt werden, um dort die erste Stufe des In-Anlage-Bringens von Folie und Druckträger des erfindunsgemässen Verfahrens durchzuführen.
Ausserdem kann die Walze 6 bzw. die Kalander-Walze 36 mit einem Präge-Profil versehen werden, um gleichzeitig mit dem Bedrucken der Folie 2 bzw. 22 auch ein Prägen der später als Belag dienenden Folie vorzunehmen, wenn z. B. der Belag mit Steighilfen (z. B. Schuppen) für den Ski-Langlauf versehen werden soll.

Claims

1. Verfahren zum Färben (Bedrucken) von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, aus Thermoplssten, wie Olefinen, insbesondere Hoch- und Niederdruck-Polyäthylen, bei dem die zu bedruckende Seite des Belages unter einer ein Aufschmelzen der zu bedruckenden Seite bewirkenden Wärmeeinwirkung in Anlage an einen Druckträger gebracht wird, auf dem vorher ein Druckbild aus zuerst sublimier- und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen worden ist,
dadurch gekennzeichnet , dass
der Belag insgesamt als heisse Folie von im wesentlichen Scbmelzezustand kontinuierlich in Anlage an den Druckträger gebracht wird, und dass die Übertragung der Farbe auf die Folie kurzzeitig und jeweils nur entlang im wesentlichen eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamem Förderrichtung des Belages und des Druckträgers erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß in einer zweiten längerzeitigen Verfahrensstufe eine temperaturgesteuerte Abkühlung der bedruckten Folie erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kurzzeitige In-Anlage-Bringen zur Farbübertragung in einem in Förderrichtung konvergierenden Spalt erfolgt, der zusammen mit der Fördergeschwindigkeit der Folie und des Druckträgers derart bemessen wird, dass sich eine im wesentlichen keilförmige sowie rotationsfreie Stauzone von Folien-Schmelze ausbildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar im Anschluss an die Extrusion gefärbt bzw. bedruckt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine kalte Folie wieder erhitzt und bedruckt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die Farbstoffe für sich bekannte lichtechte Farbstoffe verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckträger eine bedruckte Papier-, Metall-, vorzugsweise Aluminium-, Vliesbahn oder dgl., verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das kurzzeitige In-Anlage-Bringen zur Farbübertragung etwa eine Sekunde dauert, und dass die Wärme bei einer Temperatur von etwa 180-250⁰ C einwirkt sowie der einwirkende Druck in Förderrichtung räumlich stark ansteigt.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung in der zweiten Verfahrensstufe ca. 10-15s dauert, wobei die Temperatur von ca. 200-250° C auf ca. 50-90°C abfällt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze-Stauzone derart ausgebildet sind, dass über eine Länge (1) von ca. 5-facher Extrusions-Werkzeug-Öffnungsweite (f) (bzw. Foliendicke (d)) der Liniendruck (P) steil von ca. 1-60N/cm ansteigt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in Förderrichtung konvergierende Spalt, in dem die heisse Folie eingeführt wird, von zwei Walzen, nämlich einer Förderwalze für die Folie und einer Förderwalze für den Druckträger, gebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die heisse Folie unter einem Einlaufwinkel von ca. 10-15° zur Walzenspalt-Mittelachse in Richtung zur Förderwalze des Druckträgers hin zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderwalze der Folie auf einer Temperatur von ca. 110° C und die Förderwalze des Druckträgers auf einer Temperatur von ca. 70° C eingestellt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckträger vorgewärmt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckträger mittels eines Fördermittels, insbesondere einer aufgerauhten Walze, gefördert wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Druckseite gegenüberliegende Seite des Belags beim Bedrucken geprägt, vorzugsweise mit Steighilfen (z. B. Schuppen) versehen werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturgesteuerte Abkühlung der bedruckten Folie durch Warmluft erfolgt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bedruckte Folie behandelt wird durch:

- Hochfrequenz-Corona-Entladung oder

- anoxidierendes Beflammen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bedruckte Folie chemisch (mit einem Primer) behandelt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bedruckte Folie mittels eines transparenten oder hellen Klebers, vorzugsweise Polyurethan-Kleber, auf eine Verstärkungsmateriallage, z. B. ein hell eingefärbter glasfaserverstärkter Kunststoff, aufkaschiert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufkaschieren unter Wärmeeinwirkung erfolgt.

22. Bahnförmiger Gegenstand, insbesndere Skibelag aus einem Thermoplast, wie Olefin od. dgl., der nach dem Verfahren gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 bedruckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Polyäthylen, vorzugsweise aus einer Mischung von höchst- mit hochmolekularem Polyäthylen, etwa 6.10⁵ bzw. etwa 25.10⁵ Mol-Gewicht, hergestellt ist, und dass die Druckfarbe an den bedruckten Stellen in die Tiefe eingedrungen und fixiert ist.

23. Vorrichtung zum Färben (Bedrucken) von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
gekennzeichnet durch
ein Walzen (5, 6)-Paar zur Ausbildung eines Walzenspalts, wobei die eine Walze (6) von der Folie (2) und die andere Walze (5) vom Druckträger (3) teilweise umschlungen ist, und Antriebseinrichtungen für die beiden Walzen (5, 6) zum Antrieb mit im wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenspalt und die gegenseitige Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (5, 6) so gewählt sind, dass in Förderrichtung vor dem Walzenspalt eine keilförmige Stauzone (2a) der aus einem Extrusions-Werkzeug (1) als Schmelzefahne auftretenden Folie (2) mit folgenden Abmessungen entsteht:

Walzenspalt s = Belag (Folien)-Dicke d, Extrusions-Werkzeug-Öffnungsweite f = (1,0; 1,2).Walzenspaltweite s,

Walzenspaltlänge 1 = (1:10)· Walzenspaltweite s,

wobei die Walzenspaltlänge vorzugsweise etwa 0,5 bis 3,0 mm beträgt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die die Folie (2) fördernde Walze (6) beheizt ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die die Folie (2) fördernde Walze (6) mit einem Präge-Profil versehen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, gekennzeichnet durch einen Zugspannungsregler (13-15) für den Druckträger (3) und eine der Förderwalze (5) des Druckträgers (3) in Förderrichtung vorgeschaltete Vorheiz-Einrichtung (16) zum Erwärmen des Druckträgers (3) auf ca. 50-70° c.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Walzenspalt der Stauzone (2a) und einer Umlenkwalze (8) zum Abführen des Druckträgers (3) angeordnete Temper-Einrichtung (7) mit gesteuerter Abnahme der Temperatur ab dem Walzenspalt in Förderrichtung.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Walzenspalt der Stauzone (2a) und einer Umlenkwalze (8) zum Abführen des Druckträgers (3) angeordnete Anpress-Einrichtung (Anpressrollen 17) zum In-Anlage-Halten der Folie (2) und des Druckträgers (3).

30. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch je eine in Förderrichtung vor den Kalander-Walzen (35, 36) des Walzenspalts angeordnete Vorheiz-Walze (25, 26) für den Druckträger (23) zu dessen Erwärmen auf ca. 50-70° C bzw. für die zu bedruckende kalte Folie (22) zu deren Erwärmen auf über die Kristallitschmelztemperatur des Folienmaterials und den Kalander-Walzen (35, 36) nachgeordnete beheizte Anpress-Rollen (3?a, 37b) zum In-Anlage-Halten der Folie (22) und des Druckträgers (23) vor dessen Abführen und zum gleichzeitigen Tempern der Folie (22).