EP0044855B1 - Verfahren zum färben oder bedrucken von bahnförmigen gegenständen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for dyeing or printing sheet-like objects, in particular ski coverings, from thermoplastics, such as olefins, in particular high and low pressure polyethylene.
- the inside of the tread (or the decking) is printed to reflect the ski manufacturer, type designations, etc. in particular; this pressure is then visible through the transparent covering.
- the transfer printing process has also proven to be relatively complex and difficult to control DE-OS 2 642 350, in which, in order to avoid migration promotion, the surface to be printed on high-pressure and low-pressure polyethylene is previously provided with a dye-affine thermoplastic layer, such as a polyurethane or polyester layer, which can be printed without difficulty is.
- a dye-affine thermoplastic layer such as a polyurethane or polyester layer
- DE-OS 2 731 121 now teaches, among other things, to print on polyethylene in that the side to be printed on a molded body made of polyethylene is subjected to a heat effect, which causes the side to be printed to melt, in contact with a printing medium, e.g. Paper print carrier is brought onto which a print image of dyes that have first been sublimed and then diffused in has been applied beforehand. 160 to 220 ° C. is stated as an advantageous temperature.
- the pressure carrier should be brought into contact with the molded body under light and long-term pressure (cf. page 6, paragraph 2 of DE-OS2 731 121).
- DE-OS 2 731 121 likewise gives no suggestion for continuous printing of sheet-like objects of the type in question here.
- the present invention has for its object to provide a method of the type mentioned, which ensures sharp, distortion-free brilliant prints and in which no warping problems occur after the color transfer.
- the object is achieved by the teaching according to the characterizing part of claim 1.
- the present invention represents a method which ensures an intensive, migration-free penetration of the dyes into the printed object. Surprisingly, migration is avoided by using a high line pressure of approximately 20 to 30 N / cm.
- the temperature-controlled tempering avoids the warpage problems that are otherwise unavoidable with thin-walled objects.
- the side of the covering opposite the printing side can be embossed simultaneously with the printing.
- the color strength of the printing can be increased further or a better color contrast can be achieved.
- this lamination or gluing enables a slight transfer of printing ink from the covering (film) into the adhesive and / or the reinforcing material layer, which "fixes" the printed image even more deeply in the finished composite component.
- the covering can later be used as a ski-topping or ski-covering, floor covering, wall covering or the like.
- the double belt press has two endless belts 5 and 6 arranged one above the other, which must be high-strength and therefore preferably consist of steel.
- the belts 5 and 6 run around deflection or drive rollers 7 and 8 or 9 and 10 in synchronism.
- For a constant belt tension e.g. hydraulically controlled belt tensioning devices (not shown) are provided.
- the double belt press also has a combined contact heat treatment device 12 which is divided into a plurality of sections 12a-12d in order to apply the contact pressure or temperature to the film-like covering 2 and the pressure carrier 3 separately in each section.
- the contact pressures are generated by hydraulic or pneumatic cylinders 14, which act on the covering 2 and the pressure carrier 3 via contact rollers 13, which in turn are supported by a contact table 11.
- the first pressure roller 13 causes a relatively high line pressure of approximately 20 to 30 N / cm.
- the separate temperature setting is carried out by heat treatment plates 15 in the vicinity of the covering 2 and the pressure carrier 3, the temperature being the highest in the first section 12a.
- the heat treatment plates 15 in the (in the conveying direction) first three sections 12a to 12c serve to supply heat to the covering 2 and to the pressure carrier 3 (ie as heating sections). In the last section 12d, the heat treatment plate 15 is used for heat discharge (cooling section).
- the heat treatment plates 15 ie in sections 12a to 12c) can be heated, for example, by ⁇ hermo-oil.
- Annealing takes place in the remaining sections 12b to 12d following the first section 12a in order to fix the diffused dyes and to achieve an internal tension compensation of the printed covering.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben oder Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen, insbesondere Skibelägen, aus Thermoplasten, wie Olefinen, insbesondere Hoch-und Niederdruck-Polyäthylen.
- 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 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 (gegebenenfalls über verschiedene weitere Schichten) schliesslich mit dem eigentlichen Lauf-Belag verklebt ist, der im allgemeinen ein transparenter 1 bis 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 LaufBelags (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 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 (Korona-Entladung) oder chemisch (Ätzen), da sonst die (Epoxid-) Druckfarbe nicht haften würde.
- - nach dem Bedrucken muss etwa 10 bis 20 Stunden 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 bis 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 Aufwand selbst die bestenfalls erreichbare Druckqualität sehr beschränkt auf nur relativ grobstrukturierte Druckbilder, d.h. der Druck von Photographien mit Halbtönen ist praktisch unmöglich.
- Aus der DE-OS 2 804 943 ist es zwar noch bekannt, einen auf der Basis eines bestimmten Mischpolymerisats und eines Epoxidharzes hergestellten, mit Füllstoffen und Farbstoffen versehenen Klebelack aufzutragen, der gleichzeitig die Funktion von opaker Vergussmasse (opakem Decklack) und Kleber (vgl. oben) erfüllen sollen; als besonderer Vorteil dieses Klebelacks wird behauptet, dass er bei Raumtemperatur eine praktisch unbegrenzte Tropfzeit besitze, weshalb es möglich sei, im Sinne einer Vorratshaltung eine grosse Anzahl von Laufflächen nach dem Bedrucken mit einer Klebelack-Schicht zu versehen und dann entsprechend den jeweiligen Anforderungen zu beliebiger Zeit zum fertigen Ski weiter zu verarbeiten.
- Mit diesem erst in jünster Zeit bekanntgewordenen Verfahren wird also allenfalls ein einzelner Verfahrensschritteingespart, ohne jedoch grundsätzlich am zeitaufwendigen stückweisen und risikoreichen Herstellen von Ski-Belägen (Lauf- und Deckbelägen) oder ähnlichen bahnförmigen Gegenständen irgend etwas zu ändern.
- Als relativ aufwendig und nur schwer beherrschbar hat sich auch das Transfer-Druckverfahren 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 eines Formkörpers aus Polyäthylen 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 eindiffundierbaren Farbstoffen aufgetragen worden ist. Als vorteilhafte Temperatur wird 160 bis 220°C angegeben. Das In-Anlagebringen des Druckträgers an den Formkörper soll unter leichter und längerzeitiger Druckeinwirkung erfolgen (vgl. Seite 6, Absatz 2 der DE-OS2 731 121). Es hat sich gezeigt, dass bei den in der DE-OS 2 731 121 angegebenen Bedingungen genau dieselben Migrationsprobleme auftreten, die man nach der DE-OS 2 642 350 dadurch zu vermeiden sucht, dass man die zu bedruckende Seite vorher gesondert beschichtet. Ferner hat sich gezeigt, dass die Eindringtiefe der Farbstoffe kaum wahrnehmbar ist, so dass ein dauerhaftes Druckbild nicht erhalten wird. Der Grund dafür liegt offenbar in der Anwendung eines nur «leichten» Anpressdruckes zwischen Druckträger und der zu bedruckenden Seite des Formkörpers. Bei Anwendung höherer Anpressdrücke erwartet man offensichtlich grössere Migrationsprobleme.
- 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, ohne zusätzliche Behandlung zur Erzielung eines inneren Spannungsausgleichs 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 normalen Abkühlen zum Verzug des bedruckten Belags führt.
- Schliesslich gibt die DE-OS 2 731 121 ebenfalls keinerlei Anregung für ein kontinuierliches Bedrucken von bahnförmigen Gegenständen der hier fraglichen Art.
- Ferner ist aus der US-A-4 138 945 ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine flächige Farbübertragung mit geringem Anpressdruck und ohne Tempervorgang vorgenommen, was zu verschwommenen Druckbildern auf verworfenen Gegenständen führt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das konturenscharfe, verzerrungsfreie Brillantdrucke gewährleistet und bei dem auch keine Verwerfungsschwierigkeiten nach der Farbübertragung auftreten.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruches 1.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren dar, das eine intensive, migrationsfreie Penetration der Farbstoffe in den bedruckten Gegenstand gewährleistet. Überraschenderweise wird durch die Anwendung eines hohen Liniendruckes von ca. 20 bis 30 N/cm eine Migration vermieden.
- Durch das temperaturgesteuerte Tempern werden die bei dünnwandigen Gegenständen ansonsten kaum vermeidbaren Verwerfungsprobleme vermieden.
- Besonders vorteilhaft ist, dass erfindungsgemäss die der Druckseite gegenüberliegende Seite des Belags gleichzeitig mit dem Bedrucken geprägt werden kann.
- Durch Aufkaschieren des bedruckten Belags mittels eines transparentenn oder hellen Klebers auf eine Verstärkungsmateriallage lässt sich die Farbstärke der Bedruckung (Farbkraft) weiter erhöhen bzw. ein besserer Farb-Kontrast erzielen. 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».
- Anhand der Zeichnung wird nachstehend die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
- Ein von einer Vorrats-Rolle 1 abgewickelter, zu bedruckender folienartiger Belag läuft gleichzeitig mit einem seinerseits von einer Vorrats-Rolle 4 abgewikkelten Druckträger 3 in eine weitgehend für sich bekanntgewordene (siehe z.B. NL-A-7 509 513) Doppelband-Presse. Der Belag kann später als Ski-Lauf-belag oder Ski-Deckbelag, Fussbodenbelag, Wandbelag oder dgl. verwendet werden.
- Die Doppelband-Presse besitzt zwei übereinander angeordnete endlose Bänder 5 und 6, die hochfest sein müssen und deshalb vorzugsweise aus Stahl bestehen. Die Bänder 5 und 6 laufen um Umlenk- bzw. Antriebswalzen 7 und 8 bzw. 9 und 10 im Gleichlauf. Für eine gleichbleibende Bandspannung sind z.B. hydraulisch gesteuerte Bandspanneinrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen.
- Die Doppelband-Presse weist auch eine kombinierte Anpress-Wärmebehandlungs-Einrichtung 12 auf, die in mehrere Abschnitte 12a-12d unterteilt ist, um in jedem Abschnitt gesondert einstellbar den folienartigen Belag 2 und den Druckträger 3 mit Anpress- Druck bzw. Temperatur zu beaufschlagen. Die Anpress-Drücke werden durch hydraulische oder pneumatische Zylinder 14 erzeugt, die über Anpress-Rollen 13 auf den Belag 2 und den Druckträger 3 einwirken, die ihrerseits durch einen Anpress-Tisch 11 abgestützt sind. Die erste Anpress-Rolle 13 bewirkt dabei einen relativ hohen Liniendruck von ca. 20 bis 30 N/cm. Die gesonderte Temperatureinstellung erfolgt durch Wärmebehandlungs-Platten 15 in Nähe des Belags 2 und des Druckträgers 3, wobei die Temperatur im ersten Abschnitt 12a am höchsten ist. Die Wärmebehandlungs-Platten 15 in den (in Förderrichtung) ersten drei Abschnitten 12a bis 12c dienen zur Wärmezufuhr zum Belag 2 und zum Druckträger 3 (also als Heizabschnitte). Im letzten Abschnitt 12d dient die Wärmebehandlungs-Platte 15 zur Wärmeabfuhr (Kühlabschnitt). Das Beheizen der Wärmebehandlungs-Platten 15 (also in den Abschnitten 12a bis 12c) kann z.B. durch τhermo-Ol erfolgen.
- Es versteht sich, dass die Anzahl der Abschnitte 12a bis 12d (hier vier) und die Anpress-Druck- und Temperatur-Verteilung je nach zu verarbeitendem Material gewählt werden.
- In den dem ersten Abschnitt 12a folgenden restlichen Abschnitten 12b bis 12d findet ein Tempern statt, um die eindiffundierten Farbstoffe zu fixieren und einen inneren Spannungsausgleich des bedruckten Belags zu erreichen.
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