EP0033776B1

EP0033776B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, sowie derartige Gegenstände

Info

Publication number: EP0033776B1
Application number: EP80107678A
Authority: EP
Inventors: Horst Custor
Original assignee: Cp Components Kunststoff-Bauteile GmbH
Current assignee: Cp Components Kunststoff-Bauteile GmbH
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-12-06
Publication date: 1984-02-08
Also published as: CH629704A5; JPS56121789A; US4462852A; EP0033776A2; EP0033776A3; NO810386L; DE3004518A1; CA1201926A; DE3066524D1; ATE6140T1; DE3004518C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, aus Thermoplasten, bei dem von einem kontinuierlich bewegten Druckträger, auf dem ein Druckbild aus zuerst sublimier- und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen ist, die Farbe unter Einwirkung von Wärme und Druck nur entlang im wesentlichen eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamen Förderrichtung des Belages und des Druckträgers auf den in gleicher Weise kontinuierlich bewegten Belag übertragen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und einen derartig bedruckten bahnförmigen Gegenstand.
Bekanntlich werden seit längerem sogenannte mehrschichtige Skier durch Verkleben mehrerer Schichten hergestellt (vgl. z. B. DE-A-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 verklebtem Aluminiumblech und/oder Laminat aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), worauf als Deckbelag 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 (ggf. über verschiedene weitere Schichten) schließlich mit dem eigentlichen LaufBelag verklebt ist, der im allgemeinen ein transparenter 1-2 Millimeter dicker Kunststoffbelag ist, und zwar vorzugsweise aus Polyäthylen, nämlich Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen, oder Polytetrafluoräthylen.

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 auch Weiterverarbeiten erfolgt bisher sehr aufwendig und trotzdem mit oft schlechter Druckqualität :

- Es wird stückweise, also nicht kontinuierlich bzw. endlos, vorgegangen, nämlich durch Siebdruck (von Mustern, Schriftzügen oder dergleichen, 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 Stunden lang getrocknet werden, worauf dann der bedruckte und getrocknete Belag zum weiteren Dekorieren mit einer opaken (gefärbten) epoxidhaltigen Vergußmasse (einem Opakendecklack) 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 Opakenvergußmasse 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 Opakenvergußmasse, 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 grobstrukturierte Druckbilder, d. h. der Druck von Fotografien mit Halbtönen ist praktisch unmöglich.
Als relativ aufwendig und nur schwer beherrschbar hat sich auch das Transferdruckverfahren nach der DE-A-2 642 350 herausgestellt, bei dem zur Vermeidung der Migrationsförderung die zu bedruckende Oberfläche von Hochdruck- und Niederdruckpolyäthylen vorher mit einer farbstoffaffinen thermoplastischen KunststoffSchicht, z. B. Polyurethan- oder Polyester-Schicht, versehen wird, die ohne Schwierigkeiten bedruckbar ist.
Die US-A-4059471, der sich das Verfahren sowie die Vorrichtung der eingangs genannten Art entnehmen läßt, bestätigt die genannten Probleme beim kontinuierlichen Bedrucken von Thermoplasten. Vor allem werden die Verschmelzungsprobleme zwischen dem Druckträger und dem zu bedruckenden Belag als besonders nachteilig dargestellt. Zur Vermeidung dieses Problems wird vorgeschlagen, zwischen dem zu bedruckenden Belag und dem Druckträger eine als

- Filter und
- Farbübertragungsmittel

Aus den genannten Gründen verwundert es auch nicht, daß in der US-A-4 059 471 im Zusammenhang mit der Farbübertragung stets nur von der sogenannten « softening-Temperatur des zu bedruckenden Belages und nicht von der « melting-Temperatur » die Rede ist. Auch der Begriff « still hot extruded sheet in Sp. 2 Z. 63, der US-A-4 059 471 bedeutet, daß der extrudierte Belag bei der Bedruckung bereits so stark wieder abgekühlt ist, daß er sich nicht mehr im Schmelzezustand (thermoplastisch) befindet, sondern nur « aufgeweicht bzw. thermoelastisch » ist. Dementsprechend weit muß auch der Farbübertragungsbereich bzw. Walzenspalt von dem Extruder für den zu bedruckenden Belag entfernt sein. Im übrigen wird der Fachmann durch die US-A-4 059 471 u. a. angewiesen, den zu bedruckenden Belag nur an der zu bedruckenden Oberfläche zu erweichen, was bei dessen Abkühlung infolge innerer Spannungen zu Verwerfungen führt.
Die DE-A-2731 121 lehrt nun, unter anderem Polyäthylen dadurch zu bedrucken, daß die zu bedruckende Seite eines Formkörpers unter Druck und Wärme in Anlage an einen Druckträger, z. B. Papierdruckträger, gebracht wird, auf den vorher ein Druckbild aus zuerst sublimier-und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen worden ist. Als vorteilhafte Temperatur wird 160-220 °C angegeben. Als ausreichende Anpresszeit des Druckträgers an die zu bedruckende Fläche werden 5-30 Sekunden vorgeschlagen. Bei diesen in der DE-A-2 731 121 angegebenen Bedingungen treten jedoch genau dieselben Migrationsprobleme auf, die man nach der DE-A-2 642 350 dadurch zu vermeiden sucht, daß man die zu bedruckende Seite vorher gesondert beschichtet.
Beim Nacharbeiten des aus der DE-A-2 731 121 bekannten Verfahren erhält man ein Druckbild, das so verschwommen ist, daß der bedruckte Gegenstand unbrauchbar ist. Die Migrationsprobleme 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-A-2 731 121 beschriebenen Verfahrens stellt man auch noch fest, daß durch das Aufweichen oder bei Anwendung entsprechend hoher Temperaturen Aufschmelzen der zu bedruckenden Fläche im Formkörper so große thermische Spannungen (Spannungsspitzen) entstehen, daß ein Bedrucken von relativ dünnwandigen, z. B. bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Ski-Belägen, nicht möglich ist. Im Bereich der Grenzlinie zwischen der aufgeweichten oder aufgeschmolzenen Druckseite und der sich noch im festen Zustand befindlichen Unterseite erfolgt ein extremer Spannungsabfall, der beim Abkühlen zum Verzug des bedruckten Belages führt. Bei der Abkühlung des bedruckten Belages zeichnen sich die aufgeweichte oder aufgeschmolzene Druckseite und die sich noch im festen Zustand befindliche Unterseite durch stark unterschiedliche Kristallitbildung aus. Die dadurch bedingten inneren Spannungen führen zwangsläufig zu starken Verwerfungen.
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 5 und mehr Sekunden teilweise unlösbar mit dem aufgeschmolzenen Kunststoff verschmilzt bzw. an der zu bedruckenden Seite festklebt. Die bedruckte Oberfläche ist dann im wesentlichen unbrauchbar.
Aus der US-A-1 825 342 ist ein Verfahren zum Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen mit « thermoplastischen Komponenten". vornehmlich halbsynthetischen Textilien bekannt. Die Bedruckung derartiger Gegenstände mittels Thermo-Umdruck stellt keine allzu großen Schwierigkeiten dar, wie auch in der erwähnten DE-A-2731 121 ausgeführt ist. Konkret schlägt die US-A-1 825 342 vor, zunächst die gewünschte Farbe in Wachs, vorzugsweise Bienenwachs, zu lösen, um dann das Wachs-Farb-Geschmisch auf einen Druckträger aus Papier, Stoff oder dergleichen aufzutragen. Die zu bedruckende halbsynthetische Gewebebahn soll vor der Bedruckung mit einem geeigneten Lösungsmittel behandelt bzw. benetzt werden, das die Farbstoffe im Farbübertragungsbereich (Walzenspalt, durch den die Gewebebahn sowie der Druckträger kontinuierlich hindurchgeführt werden) herauslöst. Die Bedruckung der Gewebebahn wird also vornehmlich durch das erwähnte Lösungsmittel bewirkt, mit dem die zu bedruckende Bahn behandelt ist, wobei die Farbübertragung bei nur geringfügig erhöhter Temperatur (50-60 °C) erfolgt. Die aus dem Wachs herausgelösten Farbstoffe werden demnach « kalt auf die Gewebebahn aufgetragen, vorzugsweise bei gleichzeitiger Prägung der Gewebebahn.
Aus der FR-A-2 318 742 ist schließlich noch ein Verfahren zum gleichzeitigen Bedrucken und Prägen von Geweben durch Sublimationstransfer bekannt, wobei die Bedruckung bei Temperaturen von 170 bis 230 °C stattfindet. Vorrichtungsbedingt ist bei dem bekannten Verfahren die Farbübertragungszeit relativ lang. Sie erfolgt bei relativ geringem Druck nahezu über den gesamten Umfang einer Abdruckwalze, über die das zu bedruckende Gewebe sowie ein Druckträger geführt sind. Die Farbübertragung ist also nicht auf einen schmalen Walzenspalt konzentriert.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß konturenscharfe, verzerrungsfreie Brillantdrucke erhalten werden und Verwerfungsprobleme sowie Schwierigkeiten beim Abziehen eines Papierdruckträgers von dem bedruckten Belag vermieden sind.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gefärbte oder bedruckte bahnförmige Gegenstände, insbesondere Skibeläge, aus einem Thermoplast zu schaffen, deren Drucke verzerrungsfrei sind und sich durch gute Fixierung der Druckfarbe auszeichnen und die sich ferner einwandfrei und dauerhaft an ihrer Druckseite mit einem Skikörper oder dergleichen verkleben lassen.
Verfahrensmäßig wird die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, vorrichtungsmäßig durch die kennzeichnenden Merkmal der Ansprüche 24 und 31 und hinsichtlich des Erzeugnisses durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 23 gelöst.
Erfindungsgemäß befindet sich der zu bedruckende bahnförmige Gegenstand durch und durch im Schmelzezustand, so daß bei der Abkühlung eine gleichmäßige Kristallitbildung über den Querschnitt erfolgt. Innere thermische Spannungen können bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht auftreten.
Ferner ist bei der Erfindung auch ganz wesentlich das kontinuierliche In-Anlage-Bringen der heißen Folie bzw. Schmelzefahne und des Druckträgers kurzzeitig während etwa einer Sekunde, entlang des schmalen Flächenstreifens, wodurch ein Ankleben des Druckträgers selbst bei hohen Anpressdrucken vermieden wird, die eine gute Penetration der Farbstoffe in den bahnförmigen Gegenstand bzw. die Folie gewährleisten. Die Farbstoffe werden in den bahnförmigen Gegenstand regelrecht « eingeschossen ». Die Bedeutung der kurzzeitigen Farbübertragung für den Erhalt konturenscharfer, verzerrungsfreier, d. h. migrationsfreier, Brillantdrucke wurde bisher nicht erkannt. Entweder wurden konstruktionsbedingt lange Farbübertragungszeiten in Kauf genommen, wie z. B. bei der Lösung nach der DE-A-2 632 368, oder es wurde auf entsprechende Hinweise verzichtet, wie z. B. in der US-A-4 059 471, in der - abgesehen von dem darin beschriebenen anderen Bedruckungsverfahren - jegliche Aussage über die Walzengeschwindigkeit und damit Kontaktzeit zwischen Druckträger und dem zu bedruckenden bahnförmigen Gegenstand fehlt.
Versuche haben gezeigt, daß recht gute Druckqualitäten beim Bedrucken einer Mischung von höchst - mit hoch molekularem Polyäthylen' (Mol-Gewicht 6-10⁵ bzw. 2,5-106) 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 z. B. der Unterseite oder Oberseite eines Skikörpers durch die Druckfarbe nicht stattfindet.
Vorzugsweise erfolgt in einer zweiten längerzeitigen Verfahrensstufe von ca. 10-15 Sekunden eine temperaturgesteuerte Abkühlung der bedruckten Folie. Durch diese Maßnahme wird eine gleichmäßige Kristallisation über die gesamte Dicke der bedruckten Folie gefördert. Die thermo-gesteuerte 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 bekannt geworden ist, z. B. als Einwirkung elektrischer Entladung, chemischer Wirkstoffe (z. B. durch Ätzen) oder dergleichen :

Z. B. müssen bei einem bekannten Verfahren zum Anfärben, Bedrucken und Bemalen von Formkörpern aus Polyolefinen oder Mischpolymerisaten aus Olefinen (vgl. DE-A-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 werden, die nach den Ausführungsbeispielen über 100 °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) » verhindern.

Als besonders förderlich für den Erhalt konturenscharfer, verzerrungsfreier Druckbilder hat sich die Maßnahme nach dem Anspruch 13 herausgestellt, durch die eine ggf. sonst noch geringfügige vorhandene Rotation der Schmelze in der Stauzone im Walzenspalt (insbesondere bei größerem Unterschied der beiden Walzen) vermieden wird. Es wird eine Relativbewegung Null zwischen Farbstoff- und Schmelze-Elementen gewährleistet.
Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 15, 16 und 28 sind besonders vorteilhaft, um ein Abreißen, Verziehen oder Zerknittern des Druckträgers bei dessen Durchgang durch die Schmelze-Stauzone zu vermeiden.
Durch die Lehre nach dem Anspruch 21 wird die Farbstärke der Bedruckung (Farbkraft) weiter erhöht bzw. ein besserer Farbkontrast erzielt. Zusätzlich ermöglicht dieses Aufkaschieren bzw. Verkleben einen geringfügigen Übertritt von Druckfarbe aus dem Belag (Folie) in den Kleber und/oder die Verstärkungsmateriallage, was das Druckbild im fertigen Verbund-Bauteil noch tiefer « fixiert».
Die Maßnahmen nach dem Anspruch 31 gestatten, bereits hergestellte (kalte) bahnförmige Gegenstände bzw. 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.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

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

Figur 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 auf die Aufwickel-Rolle 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 weitere Funktionen erfüllen soll. In diesem Fall würden die Umlenk-Walze und die Aufwickel-Rolle 9 in Fig. 1 wegfallen.

Figur 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,
- I = Länge des Walzenspalts zwischen den Walzen 5 und 6,
- d = Dicke der Folie 2.

Ausweislich Fig. ist die Walzenspalt-Länge I 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 beiden Strichlinien, die den DoppelPfeil 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. 70 °C bzw. ca. 110°C aufgeheizt sind, beim Verlassen des Walzenspalts abkühlt.
Aus Fig. ist ersichtlich, dass das erste In-Anlage-Bringen in dem Walzenspalt-Bereich stattfindet, wie er sich aus den Umfangs-Bögen von 15° und 10° (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 Wälzenspalts) 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 Druckträger3 und damit ein sauberer Druck erzielt wird.

Figur 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. 10-15° zur Walzenspalt-Mittelachse, und zwar zur Förder- Walze 5 des Hilfs-Druckträgers 3 hin, beträgt.

Figur4

In diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzlich gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 vorgesehen :

- zur Zugspannungsregelung eine Scheiben- bzw. Band-Bremse für sich bekannten Aufbaus mit einer Welle 13, einer Scheibe 14 und BremsBacken 15 sowie ein Reibbeiag 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.

Figur 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.

Figur 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 21 b über eine Umlenk-Walze24b 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 zweite 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 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 DoppelbandPresse (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 erfindungsgemässen Verfahrens durchzuführen.
Ausserdem kann die Walze 6 bzw. die KalanderWalze 36 mit einem Präge-Profil versehen werden, um gleichzeitig mit dem Bedrucken der Folie 3 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 oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen (2, 22), insbesondere Skibelägen, aus Thermoplasten, bei dem von einem kontinuierlich bewegten Druckträger (3, 23), auf dem ein Druckbild aus zuerst sublimier-und dann eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen ist, die Farbe unter Einwirkung von Wärme und Druck nur entlang im wesentlichen eines schmalen Flächenstreifens quer zur gemeinsamen Förderrichtung des Belages (2, 22) und des Druckträgers (3, 23) auf den in gleicher Weise kontinuierlich bewegten Belag (2, 22) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (2, 22) als heiße Folie von im wesentlichen durchgehenden Schmelzezustand unmittelbar ohne weitere Zwischenschicht in Anlage an den Druckträger (3, 23) gebracht wird, und daß die Übertragung der Farbe auf die Folie kurzzeitig während etwa 1 Sekunde erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten längerzeitigen Verfahrensstufe von ca. 10-15 Sek. 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, bei dem die zu bedruckende Folie extrudiert wird, 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 Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedruckung auf einen Belag aus Olefin, insbesondere Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen, durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoffe für sich bekannte lichtechte Farbstoffe verwendet werden.

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

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem kurzzeitigen In-Anlage-Bringen zur Farbübertragung die Wärme bei einer Temperatur von etwa 180-250 °C einwirkt sowie der einwirkende Druck in Förderrichtung räumlich stark ansteigt.

10. Verfahren nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abkühlung in der zweiten Verfahrensstufe die Temperatur von ca. 200-250 °C auf ca. 50-90 °C abfällt.

11. Verfahren nach Ansprüchen 3, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz-Stauzone derart ausgebildet ist, daß über eine Länge (1) von ca. 5-facher Extrusions-Werkzeug-Öffnungsweite (f) (bzw. Foliendicke (d)) der Liniendruck (P) steil von ca. 1-60 N/cm ansteigt.

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

13. Verfahren nach Anspruch 12, 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.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, 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 eingestell1 werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckträger vorgewärmt wird.

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

17. 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.

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

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

- Hochfrequenz-Corona-Entladung oder

- anoxidierendes Beflammen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bedruckte Folie chemisch mit einem Primer, d. h. einem Haftvermittler, behandelt wird.

21. 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. einen hell eingefärbten glasfaserverstärkten Kunststoff, aufkaschiert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufkaschieren unter Wärmeeinwirkung erfolgt.

23. Gefärbter oder bedruckter bahnförmiger Gegenstand, insbesondere Skibelag, aus einem Thermoplast, dadurch gekennzeichnet, daß er nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 bedruckt und aus einem Olefin, insbesondere aus Polyäthylen, vorzugsweise aus einer Mischung von höchst- mit hochmolekularem Polyäthylen, etwa 6.105 bzw. etwa 25 - 10⁵ Mol-Gewicht, hergestellt ist.

24. Vorrichtung zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen mit einem Walzen (5, 6)-Paar zur Ausbildung eines Walzenspalts, durch den der zu bedruckende bahnförmige Gegenstand (2) und ein Druckträger (3) hindurchgeführt sind, mit Antriebseinrichtungen für die beiden Walzen (5, 6) zum Antrieb mit im wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit, und einem Extruder (1) zur Extrusion des bahnförmigen Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, der Extruder (1) so dicht vor dem Walzenspalt angeordnet ist, daß der bahnförmige Gegenstand noch im durchgehenden Schmelzezustand in den Walzenspalt gelangt (Fig. 2).

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, 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 dem Extruder (1) als Schmelzefahne austretenden 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.

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

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die die Folie (2) fördernde Walze (6) mit einem Präge-Profil versehen ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, 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.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Walzenspalt der Stauzone (2a) und einer Umlenk-walze (8) zum Abführen des Druckträgers (3) angeordnete Temper-Einrichtung (7) mit temperaturgesteuerter Abkühlung ab dem Walzenspalt in Förderrichtung.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Walzenspalt der Stauzone (2a) und einer Umlenk-walze (8) zum Abführen des Druckträgers (3) angeordnete Anpress-Einrichtung (Anpress- rollen 17) zum In-Anlage-Halten der Folie (2) und des Druckträgers (3).

31. Vorrichtung zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, mit einem Kalander-Walzenpaar (35, 36) zur Ausbildung eines Walzenspaltes, durch den der zu bedruckende bahnförmige Gegenstand (22) und ein Druckträger (23) hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-22 in Förderrichtung vor den Kalender-Walzen (35, 36) des Walzenspalts je eine Vorheiz-Walze (25, 26) für den Druckträger (23) zu dessen Erwärmen auf ca. 50-70 °C bzw. für den zu bedruckenden kalten bahnförmigen Gegenstand (22) zu dessen Erwärmen auf über die Kristallitschmelztemperatur seines Materials angeordnet und den Kalander-Walzen (35, 36) beheizte Anpress-Rollen (37a, 37b) zum In-Anlage-Halten des Gegenstandes (22) und des Druckträgers (23) vor dessen Abführen und zum gleichzeitigen Tempern der Folie (22) nachgeordnet sind (Fig. 6).