EP0110220A2 - Transferdruckverfahren - Google Patents

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EP0110220A2
EP0110220A2 EP83111318A EP83111318A EP0110220A2 EP 0110220 A2 EP0110220 A2 EP 0110220A2 EP 83111318 A EP83111318 A EP 83111318A EP 83111318 A EP83111318 A EP 83111318A EP 0110220 A2 EP0110220 A2 EP 0110220A2
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EP
European Patent Office
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ink carrier
printed
gas pressure
plastic
ink
Prior art date
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EP83111318A
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English (en)
French (fr)
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EP0110220B1 (de
EP0110220A3 (en
Inventor
Otmar Krajec
Walter Hellmann
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Roehm GmbH Darmstadt
Original Assignee
Roehm GmbH Darmstadt
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Priority claimed from DE19833310432 external-priority patent/DE3310432A1/de
Application filed by Roehm GmbH Darmstadt filed Critical Roehm GmbH Darmstadt
Priority to AT83111318T priority Critical patent/ATE36672T1/de
Publication of EP0110220A2 publication Critical patent/EP0110220A2/de
Publication of EP0110220A3 publication Critical patent/EP0110220A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0110220B1 publication Critical patent/EP0110220B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/025—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet
    • B41M5/035—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet by sublimation or volatilisation of pre-printed design, e.g. sublistatic
    • B41M5/0358—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet by sublimation or volatilisation of pre-printed design, e.g. sublistatic characterised by the mechanisms or artifacts to obtain the transfer, e.g. the heating means, the pressure means or the transport means

Definitions

  • the invention relates to a method for transfer printing onto objects which are made of plastic or which carry a surface coating, for example a varnish, made of plastic.
  • transfer printing which is mainly known from the textile industry, a dye is transferred from a flat ink carrier at elevated temperature to the surface to be printed by sublimation. During the ink transfer, the ink carrier is pressed against the surface of the object to be printed.
  • Transfer printing on painted surfaces of solid objects is described in DE-A 29 14 704.
  • the transfer printing takes place during the passage of the coated sheet and a transfer printing paper over a calender.
  • the transfer printing is combined with the coating of a solid object by laminating a thermoplastic plastic film onto the surface of the solid object and at the same time transferring dyes from an ink carrier into the applied plastic layer.
  • Various common methods can be used for cascading, such as high-frequency or ultrasonic lamination or hot air welding. Since the lamination and color transfer take place in the thermoplastic state of the plastic layer, the original gloss of the plastic surface is not retained in this process.
  • the surface gloss should essentially be retained.
  • a suitable method should be easy to carry out under technical conditions. It has been found that the object can be achieved in that the flat ink carrier is pressed onto the surface to be printed during the dye transfer by means of superatmospheric gas pressure, the surface being kept at a temperature below the thermoplastic range. Whereas, when the ink carrier is pressed mechanically onto the surface to be printed at the temperature suitable for transfer printing, zones inevitably occur in which the pressure between the ink carrier and the surface becomes so high that the surface gloss is permanently impaired, by the method of the invention achieves a much more uniform pressure effect, whereby the surface gloss is retained.
  • the process of the invention can be used to print on all substrates whose surface has a sufficient affinity for the sublimable dyes used in transfer printing.
  • the method of the invention is used with particular advantage for printing on objects with a glossy surface or with a surface which is sensitive to pressure for other reasons.
  • thermoplastic state consist at least on the surface of a plastic that forms a coherent, possibly porous layer or matrix, has a sufficient affinity for the dyes used in transfer printing and softens at the temperatures to be used, if necessary, to the thermoelastic but not to the thermoplastic state.
  • plastics which, owing to a very high molecular weight or strong branching or crosslinking, have no thermoplastic state range, but rather soften at most thermoelastically.
  • Objects made entirely of plastic with a closed plastic surface are preferred, in particular flat sheets, sheets or foils.
  • the sheets or webs may for example have a thickness of 1 to 12 g vorzu s, 2 - have 8 mm.
  • foams of sufficient temperature resistance for example polymethacrylimide foam, can be printed by the process of the invention.
  • Another class of printable objects are those that have a surface layer made of plastic, for example a laminated film or a lacquer layer, on a base made of another material, such as metal, (sheet metal), ceramic, glass, asbestos cement panels, leather, wood, Chipboard or hardboard, paper or cardboard included.
  • the plastic layer to be printed should have a thickness of at least 10 ⁇ m, preferably 50 ⁇ m to 1 mm.
  • a particularly suitable plastic for the method of the invention is acrylic glass.
  • the acrylic glass can be polymerized in plate form; this so-called “cast acrylic glass” has no thermoplastic range due to its molecular weight of over 1 million.
  • the acrylic glass can also be extruded from a thermoplastic, meltable molding compound. In this case, the transfer printing process can be connected directly to the production of the plastic web by extrusion.
  • Other suitable plastics are polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene and impact-resistant butadiene-styrene plastics, polyoxymethylene, polycarbonate, glass fiber polyester and aminoplast plastics.
  • Plastics colored in opaque white are generally preferred, but clearly transparent, translucent or differently colored plastics or plastic layers are also suitable.
  • the ink carrier can be smaller than the surface of the object.
  • ink carriers made of individual parts which can be better laid out as a coherent piece on the surface.
  • the individual parts can be used for transfer printing at the same time or one after the other.
  • Ink carriers made of elastic plastic films are sometimes advantageous for printing spherically curved surfaces.
  • the ink carrier should be selected so that it does not tend to wrinkle or bubble under the printing conditions. It is advantageous to pre-dry ink carriers made of paper below the sublimation temperature. In order to avoid impairing the gloss of the surface to be printed, a liquid or finely divided release agent, such as Talc, powdered. Powdering the plastic surface has proven less successful.
  • a pressurized gas cushion can be used, whereby the pressurized gas can be enclosed in a cushion made of a soft film or a textile fabric that is not stiffer than the ink carrier itself.
  • the direct action of the compressed gas cushion on the ink carrier is more advantageous, it being possible for a bell enclosing the gas cushion to rest on the edge of the ink carrier or to form a narrow air gap. The compressed gas escaping through this gap must be constantly replaced in order to maintain the required gas pressure.
  • the gas pressure can be in the range of 3 to 200 mm water column (WS), preferably 5 - 50 m WS. Higher prints are not necessary for flat substrates and flexible ink carriers and can lead to annoying impressions or gloss damage.
  • the gas pressure is preferably generated by a flowing gas.
  • a flowing gas can, for example, compressed air from a plurality of individual nozzles of a small distance of for example 5 mm to 50 on the back of the Farbträ ers g blank flow.
  • the nozzles can consist, for example, of holes in a perforated plate at mutual distances of 10 to 50 mm or of appropriately spaced slots. It is particularly advantageous if the flowing compressed gas is only allowed to act on a part of the back of the ink carrier in a limited zone and this zone is shifted over the back of the ink carrier until the entire surface has been printed. At every point, the dwell time must be sufficient for the required color transfer.
  • compressed air is allowed to emerge from a slot nozzle, the width of which spans the surface to be printed and which is gradually moved over the substrate. The substrate can also be moved under the fixed slot nozzle.
  • the required flow velocity of the flowing gas depends on the distance of the nozzle from the ink carrier, on its flexibility, on the dynamic pressure which is formed depending on the possibility of gas flow and on other circumstances of the individual case. In any case, the flow rate must be sufficient to keep the ink carrier in close contact with the substrate surface for a sufficiently long time. If the ink carrier lies flat and remains flat when the gas is inflated, a lower flow rate is sufficient than if the ink carrier tends to form waves, folds or bubbles. The flow rate may however, not be increased so that the pressure of the ink carrier causes impressions or gloss damage on the substrate. Good results are achieved with flow velocities of 5 to 20 m / sec. The relative speed between the nozzle and the substrate can range from 0.1 to 2.0 m / min.
  • transfer inks sublimate between 100 and 300 ° C, especially between 150 and 250 ° C.
  • the ink carrier must reach the sublimation temperature of the dye and maintain this temperature until the desired dye transfer has taken place.
  • the transfer takes place the better the higher the temperature of the surface to be printed is, but it should remain lower than the temperature of the ink carrier, preferably below the sublimation temperature of the dye. It is generally desirable that the dye diffuse approximately 20 to 100 microns deep into the surface to be printed.
  • heat radiators can be arranged in a bell, which includes a pressurized gas cushion. is directed towards the back of the ink carrier. If you are working with a flowing compressed gas, it can be heated itself and act as a heat transfer medium. Radiant heaters can also be used.
  • the dye transfer can take place in a contact time between the surface to be printed and the ink carrier of 2 seconds to 5 minutes.
  • the contact time preferably lasts from 5 to 15 seconds.
  • Contact times in the range of seconds require not only a high temperature of the ink carrier, but also a preheating of the surface to be printed to the highest possible temperature.
  • Thicker or poorly heat-conducting objects are preheated in a heating cabinet or by means of radiant heaters.
  • thermoplastic plastics are printed with dyes whose sublimation temperature is in the plastic softening range of the plastic, the tem management of careful control.
  • the plastic may only be preheated to a temperature that is at most in the thermoelastic, but in any case clearly below the thermoplastic temperature range.
  • further heating of the plastic surface is unavoidable; however, this must be kept within such limits that the surface of the plastic does not become thermoplastic.
  • the maintenance of the surface gloss is a reliable indication of whether the boundary to the thermoplastic range has not been exceeded to such a depth that irreversible deformations of the surface could occur.
  • the prewarming temperature, the intensity of heat during dye transfer and the duration of the contact time are coordinated so that rich ink transfer is achieved without the ink carrier starting to stick to the plastic surface, which can be seen as an indication of the thermoplastic state.
  • the level of the gas pressure and the flow rate of the gas also influence the heat transfer to the plastic surface. If surface damage occurs as a result of the ink carrier sticking to the plastic surface, this can be remedied by lowering the preheating temperature or by reducing the pressure, flow velocity, temperature or exposure time of the pressurized gas or by restricting the supply of radiant heat.
  • Extruded acrylic glass which is in the thermoplastic state above 150 ° C, can be printed according to the invention if it is preheated to 120 - 135 ° C and the ink carrier by means of a hot air jet with a temperature of 150 - 200 ° C and a flow rate of 5 - 20 m / sec during a contact time of 5 to 10 seconds.
  • Pre-dried plastic sheets made of polycarbonate can be preheated to 180 - 200 ° C and allow a hot air temperature of up to 350 ° C.
  • the object to be printed can be preheated in a circulating air cabinet and, if it softens thermoelastically, is placed on a suitable base, preferably preheated to the same temperature.
  • the object can also be heated lying on the support, for example by means of heat radiators. Now the ink carrier is applied cold and the pressurized gas is left to act.
  • the ink carrier can be clamped in a frame for easy handling. After the ink transfer, the ink carrier is removed and the printed object, if necessary, is left on the base until it has cooled below the softening temperature.
  • a tape-shaped ink carrier removed from a supply roll is placed on it at the point where it has cooled from the thermoplastic state to the temperature suitable for transfer printing and by means of a slot nozzle arranged transversely to the direction of flow of a hot air jet pressed. If necessary, the web passes through several slot nozzles in succession. The ink sheet is then removed and the printed plastic sheet is cooled in a cooling zone.
  • the method of the invention can be carried out in such a way that the gas pressure is only allowed to act on a part of the back of the carrier in a limited zone.
  • samples are only transferred from the ink carrier to the extent that they are already there.
  • patterns are produced precisely by transferring color from the ink carrier to the surface only from certain zones and selecting these zones such that a pattern of printed and unprinted partial areas results on the printed surface.
  • printed and unprinted refer only to the transfer prints produced by the present method.
  • the surface to be printed can be made from unprinted and from a previous work step contain printed partial areas which do not have to match the patterns to be produced.
  • a pattern is understood to be any arrangement of printed and unprinted surface parts which are attached to the object for technical or aesthetic reasons or for other reasons. It can be decorative ornaments, characters and symbols, guidelines for tool control and the like.
  • the dye carrier used can contain the transferable dye over the entire surface in a homogeneous distribution.
  • the printed areas produced by the method of the invention are uniformly colored. If, on the other hand, an ink carrier is used which already contains a pattern from one or more colors or from ink-bearing and dye-free partial areas, the printed areas are patterned accordingly and possibly interrupted by non-colored areas within the zone affected by the gas pressure.
  • a line pattern according to the method of the invention one can e.g. blow a hot, sharply delimited gas jet from a short distance onto the selected zones on the back of the ink carrier and move it uniformly along the line to be generated.
  • a line with a diffuse side boundary is usually created.
  • flat patterns are created by gradually letting the gas jet sweep over a larger zone.
  • a sharper limitation of the printed areas can be achieved if the zone on the back of the ink carrier, on which the gas pressure acts, is limited by means of a template.
  • a template is a sheet metal cut out according to the pattern to be produced or another body which is not substantially deformable by the gas pressure acting on it and which prevents the action of the gas pressure on other zones on the back of the ink carrier.
  • the areas of the back of the ink carrier that have been left free from the stencil can be gradually covered with a hot gas jet until the entire pattern has been transferred.
  • the gas space above the template can also be sealed off from the atmosphere and filled with a hot compressed gas, whereby the entire pattern is transferred at the same time.
  • a template suitable for the method of the invention is shown in cross section in FIG.
  • the open surfaces (23) of the stencil in a funnel shape (24) so that the escaping compressed gas finds sufficient space (25) for unpressurized escape.
  • Sharp boundaries of the printed areas are achieved when the lower edge of the funnel-shaped borders (24) of the open areas (23) ends in a sharp cutting edge (26).
  • the funnel-shaped stencil walls (24) with holes (28) be broken, through which cooled compressed gas can escape and be replaced by inflowing hot compressed gas.
  • the heat required for ink transfer can also be applied to the back of the ink carrier by means of a radiator (7) which is arranged in the closed compressed gas chamber (5).
  • a laser can also be used, which is guided along the line to be generated or gradually sweeps over a larger area.
  • a sharp contour can also be created without a template.
  • a device is used for printing on plastic plates, consisting of a table (1) through which a vacuum line (2) leads and on which a heating plate (3) is placed, a paper tenter (4), composed of an upper and a lower frame half (4 ') and (4 "), as well as a heating bell (5) with compressed air connection (6) and a number of radiant heaters (7).
  • the bell can be raised and lowered by means of a lifting cylinder (8).
  • a cold plate (9) made of 5 mm thick, white, cast acrylic glass is placed on the heating plate (3), which is heated to 150 ° C., while the stenter (4) is not yet inserted.
  • the bell (5) is lowered so far that the radiators (7) come sufficiently close to the plate (9) to heat it.
  • the paper tenter (4) is inserted so that it rests on the table (1) and the plate (9) without touching it.
  • a transfer printing paper (10) is clamped with the color side down.
  • the printed side of the paper (10) is powdered thinly with talc.
  • the thickness of the lower frame half (4 ") is dimensioned such that the paper (10) hovers at a distance of 0.1 to 0.5 mm above the plate (9). The heat from the radiant heaters (7) tensions this Paper completely free of wrinkles.
  • the heating bell (5) is lowered by means of the lifting cylinder (8) until it Edge (11) sits on the frame (4) and seals the interior of the bell (5).
  • an excess pressure of 50 to 100 mm water column (compared to the atmospheric air pressure) is generated under the bell, whereby the paper (10) lies against the plate (9).
  • This can be promoted by simultaneously evacuating the space below the paper (10) via the vacuum line (2); a negative pressure of 50 to 100 mm water column (compared to atmospheric air pressure) is sufficient.
  • the radiant heater (7) heats the paper (10) to the sublimation temperature of the dye of approximately 220 to 240 ° C. After 60 to 90 seconds, sufficient dye transfer into the plate (9) has occurred to a penetration depth of 50 ⁇ m. Now the excess or negative pressure is released, the bell (5) is lifted, the tensioning frame (4) is removed and the plate (9) is placed on a flat surface to cool off. If desired, it could also be inserted directly into a forming device. After cooling, the surface of the plate (9) bears the color pattern transferred from the paper (10) in strong colors and has a high-gloss surface.
  • the upper table of the press is lowered so that the stack is pressed together with light pressure. After 5 minutes the top of the acrylic sheet has reached a temperature of 214 ° C and the bottom has reached a temperature of 158 ° C. Then the press is opened, the stack is taken apart and the acrylic glass plate is placed on a flat surface to cool down. The color pattern has been transferred from the transfer printing paper as strongly as in Example 1, but the surface of the acrylic glass plate is matt.
  • a device according to FIG. (2) which largely corresponds to the device according to Example 1, is used to generate a color pattern by partially transferring dye from a uniformly colored transfer printing paper, but with a template (22) on the underside of the bell (5) with covered areas ( 21) and open surfaces (23) is arranged.
  • the heating plate (3) can be omitted.
  • the bell (5) is raised, the frame (4) is removed and the plate (9) is placed on a flat surface for cooling. It has a color pattern that corresponds exactly to the arrangement of the open spaces (23) and has a high-gloss surface.
  • the radiant heater (7) did not need to be switched on. However, it is also possible to work with a non-heated compressed gas and to heat the paper (10) to the sublimation temperature of the dye by means of the radiant heater (7). With this method of operation, the openings (28) are unnecessary.
  • a device is used for printing on plastic plates using a continuous process. It contains a horizontally movable table (31) heated to 130 ° C, which can be moved on rails (33) by means of a pushing device (32). The table is rounded at the front edge (39) and carries a clamping jaw (40) at a distance from the edge, which can be pressed on by means of pneumatics (41).
  • the device also contains an emitter screen (34), a feed device (35) for the transfer printing paper, and a compressed air nozzle (36) which is connected to a compressed air line (37). Under the feed device (35) a deflection roller (43) for the paper web is arranged so that it has a distance from the table (31) which is 0.5 to 1 mm larger than the thickness of the plastic plate to be printed.
  • the edge (39) of the table (31) is under the feed device (35).
  • the end of the paper web (42) is activated by actuating the pneumatics (41) clamped between the edge (39) and the jaw (40).
  • the printed side of the paper web is powdered thinly with talc.
  • the table (31) is moved forward at a speed of 0.2 m / min in the direction of the compressed air nozzle (36).
  • the paper web (42) rolls off the supply roll (44) in the feed device (35) and lies behind the deflection roll (42) close to the plate (38).
  • the color side of the paper web is directed downwards.
  • the table (31) moves gradually under the nozzle (36), the paper web being pressed against the plate (38) by the air flow emerging there.
  • the compressed air nozzle (36) has an outlet slot (45) of 50 millimeters in width, which extends over the entire width of the table (31). Using a blower (not shown), air is passed through line (37) through a heating register (46) and heated to 225 ° C.
  • the outlet slot (45) is at a distance of 0.5 to 1 mm from the top of the plate (38) or the paper web (42) resting thereon. He must not touch the paper web at any point.
  • the entry speed of the air in the tube (37) is regulated so that an excess pressure of 10 to 15 mm water column is established in the nozzle (36).
  • the action time of the nozzle opening on each plate point is about 15 seconds. The dye transfer is effected during this time; a depth of penetration of the color into the plate (38) of 20 to 50 ⁇ m is obtained.
  • the paper web (42) is severed at the deflection roller (43), the cut-off part is removed from the plate (38) after opening the clamping device (39/40) and place the plate on a flat surface to cool it down.
  • the Color pattern has been transferred from the paper web (42) in strong, uniform coloring to the plate (38) with sharp contours; it has an unchanged high-gloss surface.
  • Example 1 The procedure according to Example 1 is repeated using a 5 mm thick, white polycarbonate plastic plate which had been predried at 120 ° C. for a few hours.
  • the heating plate on which the plastic plate is placed has a temperature of 170 ° C.
  • the surface of the plastic plate reaches a temperature of 180 ° C. after 4 minutes.
  • the frame with the transfer printing paper is put on and the heating bell is lowered.
  • the dye transfer is complete, the bell is raised, the frame is removed and the printed plate is allowed to cool. It has a high-gloss surface.
  • a colored line pattern is created on a non-preheated acrylic glass plate by placing a uniformly colored transfer printing paper on the plate and moving a hot air nozzle along a contour template at a distance of 10 mm from the paper web.
  • the hot air nozzle has an inner diameter of 5mm.
  • the air velocity is regulated in such a way that it generates a dynamic pressure of 40 mm water column at a distance of 10 mn from the nozzle opening.
  • the air temperature is 300 ° C.
  • the nozzle is advanced at a speed of 2 to 4 mm / sec Paper discolored slightly brownish. After removing the transfer printing paper, the plastic surface shows a sharply contoured line pattern corresponding to the template used.

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Abstract

Zum Transfer-Drucken auf feste Gegenstände aus Kunststoff oder mit einer Oberflächenschicht aus Lack oder Kunststoff wird ein flächiger Farbträger bei einer zum Farbstofftransfer geeigneten Temperatur mittels überatmosphärischem Gasdruck, insbesondere mittels eines strömenden Gases an die vorzugsweise vorgewärmte Oberfläche oder gegebenenfalls an eine begrenzte Zone der zu bedruckenden Oberfläche angedrückt, wobei die Oberfläche auf einer Temperatur unterhalb des thermoplastischen Bereichs gehalten wird.

Description

    Transferdruckverfahren
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transfer-Drucken auf Gegenstände, die aus Kunststoff bestehen oder eine Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einen Lack, aus Kunststoff tragen. Beim Transferdruck, der hauptsächlich aus der Textilindustrie bekannt ist, wird von einem flächigen Farbträger bei erhöhter Temperatur auf die zu bedruckende Oberfläche durch Sublimation ein Farbstoff übertragen. Während der Farbübertragung wird der Farbträger an die Oberfläche des zu bedruckenden Gegenstandes angedrückt.
    • Stand der Technik
  • Der Transferdruck auf lackierte Oberflächen von festen Gegenständen, z.B. Blechbändern, ist in DE-A 29 14 704 beschrieben. Der Transferdruck erfolgt beim Durchlauf des lackierten Bleches und eines Transferdruckpapiers über einen Kalander. Gemäß DE-A 26 42 350 wird der Transfer- druck mit der Beschichtung eines festen Gegenstandes zusammengefaßt, indem man eine thermoplastische Kunststoff-Folie auf die Oberfläche des festen Gegenstandes aufkaschiert und gleichzeitig von einem Farbträger Farbstoffe in die aufgebrachte Kunststoffschicht transferiert. Für das Aufkasehieren können verschiedene gebräuchliche Verfähren angewendet werden, wie Hochfrequenz- oder Ultraschallkaschierung oder Heißluftschweißen. Da das Kaschieren und Farbtransferieren im thermoplastischen Zustand der Kunststoffschicht erfolgen, bleibt der ursprüngliche Glanz der Kunststoff Oberfläche bei diesem Verfahren nicht erhalten.
    • Aufgabe-und Lösung
  • Beim Transfer-Drucken auf Gegenstände aus Kunststoff oder solche mit einer Kunststoff-Oberflächenschicht bzw. Lackschicht soll der Oberflächenglanz im wesentlichen erhalten bleiben. Ein hierzu geeignetes Verfahren soll unter technischen Bedingungen leicht durchführbar sein. Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß der flächige Farbträger während des Farbstofftransfers mittels überatmosphärischem Gasdruck an die zu bedruckende Oberfläche angedrückt wird, wobei die Oberfläche auf einer Temperatur unterhalb des thermoplastischen Bereichs gehalten wird. Während beim mechanischen Andrücken des Farbträgers an die zu bedruckende Oberfläche bei der zum Transfer-Druck geeigneten Temperatur unvermeidlich Zonen auftreten, in denen der Druck zwischen dem Farbträger und der Oberfläche so hoch wird, daß der Oberflächenglanz bleibend beeinträchtigt wird, wird durch das Verfahren der Erfindung eine wesentlich gleichmäßigere Druckeinwirkung erzielt, wodurch der Oberflächenglanz erhalten bleibt.
    • Gewerbliche Verwertbarkeit
  • Durch das Verfahren der Erfindung lassen sich alle Substrate bedrucken, deren Oberfläche eine ausreichende Affinität zu den beim Transfer-Druck verwendeten sublimierbaren Farbstoffen haben. Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren der Erfindung zum Bedrucken von Gegenständen mit glänzender Oberfläche oder mit einer aus anderen Gründen druckempfindlichen Oberfläche angewendet.
    • Die zu bedruckenden Gegenstände
  • bestehen wenigstens an der Oberfläche aus einem Kunststoff, der eine zusammenhängende, allenfalls poröse Schicht oder Matrix bildet, eine ausreichende Affinität zu den beim Transferdruck verwendeten Farbstoffen hat und bei den anzuwendenden Temperaturen gegebenenfalls bis zum thermoelastischen, jedoch nicht bis zum thermoplastischen Zustand erweicht. Besonders vorteilhaft sind solche Kunst- stoffe, die dank eines sehr hohen Molekulargewichtes oder starker Verzweigung oder Vernetzung keinen thermoplastisehen Zustandsbereich haben, sondern höchstens thermoelastisch erweichen.
  • Durchgehend aus Kunststoff bestehende Gegenstände mit einer geschlossenen Kunststoffoberfläche sind bevorzugt, insbesondere ebene Tafeln, Bahnen oder Folien. Die Tafeln oder Bahnen können z.B. eine Dicke von 1 bis 12, vorzugs-weise 2 - 8 mm haben. Man kann auch gekrümmte, gewölbte oder in anderer Weise dreidimensional geformte Gegenstände erfindungsgemäß bedrucken, z.B. Rohre, Kuppeln, Sanitärteile, Leuchtwerbezeichen, Spritzgußteile usw. Weiterhin lassen sich Schaumstoffe von ausreichender Temperaturbeständigkeit, z.B. Polymethacrylimidschaumstoff, nach dem Verfahren der Erfindung bedrucken.
  • Eine weitere Klasse von bedruckbaren Gegenstände sind solche, die eine Oberflächenschicht aus Kunststoff, z.B. eine auflaminierte Folie oder eine Lackschicht, auf einem Grundkörper aus einem anderen Werkstoff, wie etwa Metall , (Blech), Keramik, Glas, Asbestzementplatten, Leder, Holz, Holzspan- oder Hartfaserplatten, Papier oder Pappe, enthalten. Die zu bedruckende Kunststoffschicht soll eine Dicke von wenigstens 10 µm, vorzugsweise 50 µm bis 1 mm haben.
  • Ein für das Verfahren der Erfindung besonders geeigneter Kunststoff ist Acrylglas. Darunter werden Homopolymerisate des Methylmethacrylats und Mischpolymerisate aus einem überwiegenden Anteil dieses Monomeren, vorzugsweise mindestens 70 %, und zum übrigen Teil aus anderen, damit mischpolymerisierbaren Monomeren, sowie auch Acrylnitril-Methylmethacrylat-Copolymerisate verstanden. Das Acrylglas kann in Plattenform polymerisiert sein; dieses sogenannte "gegossene Acrylglas" besitzt infolge eines Molekulargewichts über 1 Million keinen thermoplastischen Zustandsbereich. Das Acrylglas kann jedoch auch aus einer thermoplastisch aufschmelzbaren Formmasse extrudiert sein. In diesem Falle kann der Transferdruckvorgang unmittelbar an die Herstellung der Kunststoffbahn durch Extrusion angeschlossen werden. Andere geeignete Kunststoffe sind Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol und schlagzähe Butadien-Styrol-Kunststoffe, Polyoxymethylen, Polycarbonat-, Glasfaser-Polyester- und Aminoplast-Kunststoffe.
  • Deckend weiß eingefärbte Kunststoffe werden in der Regel bevorzugt, jedoch sind auch klar durchsichtige, durchscheinende oder anders eingefärbte Kunststoffe bzw. Kunststoffschichten geeignet.
    • Die flächigen Farbträger,
  • die üblicherweise im Textildruck oder bei anderen Transferdruckverfahren eingesetzt werden, sind auch für das Verfahren der Erfindung geeignet. Sie können einfarbig oder in beliebigen Mustern oder Motiven ein- oder mehrfarbig bedruckt sein. Sie werden in der Regel im Tiefdruck-, Offsetdruck- oder Siebdruckverfahren auf Papier hergestellt, jedoch finden als Trägermaterial auch Kunststoff-oder Metallfolien Verwendung. Für den Druck werden spezielle sublimationsfähige Farbstoffe verwendet, die eine ausreichende Affinität zu dem zu bedruckenden Kunststoff haben.
  • Wenn nur ein Teil der Oberfläche des Gegenstands zu bedrucken ist, kann der Farbträger kleiner als die Oberfläche des Gegenstandes sein. Bei nicht ebenen Gegenständen kann es zweckmäßig sein, Farbträger aus einzelnen Teilen zu verwenden, die sich besser als ein zusammenhängendes Stück an die Oberfläche anlegen lassen. Die einzelnen Teile können gleichzeitig oder nacheinander zum Transfer- druck verwendet werden. Zum Bedrucken von kugelig gewölbten Flächen sind Farbträger aus elastischen Kunststoffolien manchmal von Vorteil.
  • Der Farbträger sollte zweckmäßig so ausgewählt werden, daß er unter den Druckbedingungen nicht zu Falten- oder Blasenbildung neigt. Es ist vorteilhaft, Farbträger aus Papier unterhalb der Sublimations-Temperatur vorzutrocknen. Um eine Beeinträchtigung des Glanzes der zu bedruckenden Oberfläche zu vermeiden, wird auf den Farbträger mit Vorteil ein flüssiges oder feinteiliges Trennmittel, wie Talkum, aufgepudert. Es hat sich weniger gut bewährt, die Kunststoff Oberfläche einzupudern.
  • Es empfiehlt sich, den Farbträger elastisch in geringem Abstand - etwa von 1 bis 2 mm - über der zu bedruckenden Oberfläche aufzuspannen und ihn jeweils nur in der Zone, auf die gerade das Druckgas einwirkt, mit der Oberfläche in Berührung zu bringen.
    • Das Druckgas
  • besteht in der Regel aus Luft. Nur in seltenen Ausnahmefällen wird man Inertgase, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, anwenden. Das Druckgas wirkt mit einem geringen überatmosphärischen Druck mittelbar oder unmittelbar auf die Rückseite des Farbträgers ein und darf nicht um diesen herum auf die Vorderseite des Farbträgers, die an dem zu bedruckenden Gegenstand anliegt, übergreifen. Man kann ein Druckgaspolster anwenden, wobei das Druckgas in ein Kissen aus einer weichen Folie oder einem Textilgewebe, das nicht steifer als der Farbträger selbst ist, eingeschlossen sein kann. Vorteilhafter ist die unmittelbare Einwirkung des Druckgaspolsters auf den Farbträger, wobei eine das Gaspolster einschließende Glocke am Rand des Farbträgers aufliegen oder einen engen Luftspalt bilden kann. Das durch diesen Spalt entweichende Druckgas muß laufend ersetzt werden, um den erforderlichen Gasdruck aufrechtzuerhalten.
  • Der Gasdruck kann in der Größenordnung von 3 bis 200 mm Wassersäule (WS), vorzugsweise 5 - 50 m WS liegen. Höhere Drucke sind bei ebenen Substraten und flexiblen Farbträgern nicht erforderlich und können zu störenden Abdrücken oder Glanzschäden führen.
  • Vorzugsweise wird der Gasdruck durch ein strömendes Gas erzeugt. Man kann z.B. Druckluft aus einer Vielzahl von Einzeldüsen aus geringem Abstand von beispielsweise 5 bis 50 mm auf die Rückseite des Farbträgers strömen lassen. Die Düsen können z.B. aus Bohrungen in einer Lochplatte in gegenseitigen Abständen von 10 bis 50 mm oder aus entsprechend distanzierten Schlitzen bestehen. Mit besonderem Vorteil läßt man das strömende Druckgas jeweils nur in einer begrenzten Zone auf einen Teil der Rückseite des Farbträgers einwirken und verschiebt diese Zone solange über die Rückseite des Farbträgers bis die gesamte Fläche abgedruckt ist. An jeder Stelle muß die Verweilzeit zur erforderlichen Farbübertragung ausreichen. Zweckmäßig läßt man Druckluft aus einer Schlitzdüse austreten, deren Breite die zu bedruckende Fläche überspannt und die allmählich über das Substrat hinwegbewegt wird. Ebenso kann das Substrat unter der feststehenden Schlitzdüse durchbewegt werden.
  • Die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Gases richtet sich nach dem Abstand der Düse von dem Farbträger, von dessen Flexibilität, von dem Staudruck, der sich in Abhängigkeit von der Möglichkeit der Gasäbströmung ausbildet und nach weiteren Gegebenheiten des Einzelfalles. Die Strömungsgeschwindigkeit muß jedenfalls ausreichen, um den Farbträger für eine ausreichend lange Zeit in dichter Berührung mit der Substratoberfläche zu halten. Wenn der Farbträger flach liegt und beim Aufblasen des Gases eben liegen bleibt, genügt eine geringere Strömungsgeschwindigkeit, als wenn der Farbträger zur Wellen-, Falten- oder Blasenbildung neigt. Die Strömungsgeschwindigkeit darf jedoch nicht so gesteigert werden, daß durch den Andruck des Farbträgers Abdrücke oder Glanzschäden auf dem Substrat verursacht werden. Gute Ergebnisse werden mit Strömungsgeschwlndigkeiten von 5 bis 20 m/sec erzielt. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Düse und Substrat kann im Bereich von 0,1 bis 2,0 m/min liegen.
    • Die Transferdruck-Temperatur
  • Die meisten Transferdruckfarben sublimieren zwischen 100 und 300°C, insbesondere zwischen 150 und 250°C. Während der Einwirkung des Druckgases muß der Farbträger die Sublimationstemperatur des Farbstoffes erreichen und diese Temperatur solange beibehalten, bis der gewünschte Farbstofftransfer erfolgt ist. Der Transfer vollzieht sich um so besser, je höher die Temperatur der zu bedruckenden Oberfläche liegt, jedoch soll sie niedriger als die Temperatur des Farbträgers, vorzugsweise unter der Sublimationstemperatur des Farbstoffes bleiben. Es wird im allgemeinen angestrebt, daß der Farbstoff etwa 20 bis 100 um tief in die zu bedruckende Oberfläche eindiffundiert.
  • Da der Farbträger erst unmittelbar vor Beginn des Farbstofftransfers auf die Sublimationstemperatur erwärmt werden soll und der Sublimationsvorgang selbst Wärme verbraucht, muß dem Farbträger während des Farbstofftransfers die zur Aufrechterhaltung der Sublimationstemperatur erforderliche Wärme von der Rückseite her zugeführt werden. Man kann z.B. in einer Glocke, die ein Druckgaspolster einschließt, Wärmestrahler anordnen, deren Strah-lung auf die Rückseite des Farbträgers gerichtet ist. Wenn mit einem strömenden Druckgas gearbeitet wird, kann dieses selbst erhitzt werden und als Wärmeträger wirken. Wärmestrahler können zusätzlich verwendet werden.
  • Der Farbstofftransfer kann in einer Kontaktzeit zwischen der zu bedruckenden Oberfläche und dem Farbträger von 2 sec bis 5 min stattfinden. Vorzugsweise dauert die Kontaktzeit 5 bis 15 sec. Kontaktzeiten im Sekundenbereich setzen nicht nur eine hohe Temperatur des Farbträgers, sondern auch eine Vorwärmung der zu bedruckenden Oberfläche auf eine möglichst hohe Temperatur voraus. Bei dünnwandigen Gegenständen, wie z.B. Platten oder Folien aus Kunststoffen, kunststoffbeschichteten Blechen oder Laminaten, genügt es meistens, den Gegenstand einige Zeit vor dem Transferdruck auf eine erhitzte Unterlage aufzulegen. Dickere oder schlecht wärmeleitende Gegenstände werden in einem Wärmeschrank oder mittels Wärmestrahlern vorgewärmt.
  • Beim Bedrucken von gegossenem Acrylglas hat es sich bewährt, das Acrylglas auf 170 - 180°C vorzuwärmen und Heißluft mit einer Temperatur von 250 bis 350°C auf die Rückseite des Farbträgers aufzublasen. Unter diesen Bedingungen läßt sich ein satter Farbübertrag ohne Beeinträchtigung des Oberflächenglanzes in 5 bis 15 sec erreichen. Für duroplastische Kunststoffe oder wärmevemetzte Überzugsschichten kommen ähnliche Bedingungen in Betracht.
  • Wenn thermoplastische Kunststoffe mit Farbstoffen bedruckt werden, deren Sublimationstemperatur im plastischen Erweichungsbereich des Kunststoffes liegt, bedarf die Temperaturführung sorgfältiger Beherrschung. Der Kunststoff darf nur auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die höchstens im thermoelastischen, aber jedenfalls deutlich unter dem thermoplastischen Temperaturbereich liegt. Während der Kontaktzeit mit dem Farbträger ist eine weitere Erhitzung der Kunststoffoberfläche unvermeidbar; diese muß jedoch in solchen Grenzen gehalten werden, daß die Oberfläche des Kunststoffs nicht in den thermoplastischen Zustand gerät. Die Erhaltung des Oberflächenglanzes ist ein verläßliches Anzeichen dafür, ob die Grenze zum thermoplastischen Bereich jedenfalls nicht bis zu einer solchen Tiefe überschritten worden ist, daß irreversible Verformungen der Oberfläche eintreten konnten. Die Vorwänctemperatur, die Intensität der Wärmeeinwirkung beim Farbstofftransfer und die Dauer der Kontaktzeit werden so aufeinander abgestimmt, daß satte Farbübertragung erreicht wird, ohne daß der Farbträger an der Kunststoff Oberfläche zu kleben beginnt, was als Anzeichen des thermoplastischen Zustandes angesehen werden kann. Auch die Höhe des Gasdruckes bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des Gases haben Einfluß auf den Wärmeübergang auf die Kunststoffoberfläche. Wenn Oberflächenschäden durch Ankleben des Farbträgers auf der Kunststoffoberfläche auftreten, kann demnach durch eine niedrigere Vorwärmtemperatur oder durch eine Verminderung des Druckes, der Strömungsgeschwindigkeit, der Temperatur oder der Einwirkungsdauer des Druckgases oder durch Drosselung der Zufuhr von Strahlungswärme, Abhilfe geschaffen werden. Extrudiertes Acrylglas, das oberhalb 150°C im thermoplastischen Zustand vorliegt, läßt sich erfindungsgemäß bedrucken, wenn es auf 120 - 135°C vorgewärmt wird und der Farbträger mittels eines Heißluftstrahls mit einer Temperatur von 150 - 200°C und einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 - 20 m/sec während einer Kontaktzeit von 5 bis 10 sec angedrückt wird. Vorgetrocknete Kunststofftafeln aus Polycarbonatkunststoff können auf 180 - 200°C vorgewärmt werden und lassen eine Heißlufttemperatur bis 350°C zu.
    • Arbeitsweise
  • Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens ist dafür Sorge zu tragen, daß der Farbtransfer sofort beginnen kann, sobald das Druckgas einwirkt. Entweder muß die zu bedruckende Oberfläche schon vor der Einwirkung des Druckgases ausreichend vorgewärmt sein oder auf dem Farbträger muß sofort eine geeignete Wärmequelle einwirken. Vorzugsweise werden beide Voraussetzungen gleichzeitig erfüllt.
  • Der zu bedruckende Gegenstand kann in einem Umluftschrank vorgewärmt werden und wird, sofern er dabei thermoelastisch erweicht, auf eine geeignete, vorzugsweise auf die gleiche Temperatur vorgewärmte Unterlage aufgelegt. Man kann auch den Gegenstand auf der Unterlage liegend, beispielsweise mittels Wärmestrahlern, erhitzen. Nun wird der Farbträger kalt aufgelegt und das Druckgas einwirken gelassen. Der Farbträger kann zur leichten Handhabung in einen Rahmen eingespannt werden. Nach dem Farbtransfer wird der Farbträger abgenommen und der bedruckte Gegenstand gegebenenfalls solange auf der Unterlage belassen, bis er unter die Erweichungstemperatur abgekühlt ist. Zum kontinuierlichen Bedrucken einer extrudierten, auf einem endlos umlaufenden Stahlband aufgelegten Kunststoffbahn wird auf diese an der Stelle, wo sie vom thermoplastischen Zustand auf die zum Transferdruck geeignete Temperatur abgekühlt ist, ein bandförmiger, von einer Vorratsrolle abgenommener Farbträger aufgelegt und mit einer quer zur Fließrichtung angeordneten Schlitzdüse mittels eines Heißluftstrahls angedrückt. Gegebenenfalls läuft die Bahn nacheinander unter mehreren Schlitzdüsen hindurch. Danach wird die Farbträgerbahn abgenommen und die bedruckte Kunststoffbahn in einer Kühlzone abgekühlt.
    • Teilweise Farbübertragung
  • Um auf dem Gegenstand Muster aus bedruckten und unbedruckten Teilflächen zu erzeugen, kann das Verfahren der Erfindung in der Weise ausgeübt werden, daß man den Gasdruck nur in einer begrenzten Zone auf einen Teil der Rückseite des Trägers einwirken läßt.
  • Nach der bisher beschriebenen Arbeitsweise werden Muster von dem Farbträger nur insoweit übertragen, wie sie dort schon vorhanden sind.
  • Demgegenüber werden gemäß dieser Ausführungsform Muster gerade dadurch erzeugt, daß von dem Farbträger nur aus bestimmten Zonen Farbe auf die Oberfläche übertragen wird und diese Zonen so gewählt werden, daß sich auf der bedruckten Oberfläche ein Muster aus bedruckten und unbedruckten Teilflächen ergibt. Die Ausdrücke "bedruckt" und "unbedruckt" beziehen sich nur auf die durch das vorliegende Verfahren erzeugten Transferdrucke. Selbstverständlich kann die zu bedruckende Oberfläche schon von einem vorausgegangenen Arbeitsgang Muster aus unbedruckten und bedruckten Teilflächen enthalten, welche mit den zu erzeugenden Mustern nicht übereinzustimmen brauchen.
  • Als Muster werden im Sinne der Erfindung alle beliebigen Anordnungen von bedruckten und unbedruckten Flächenteilen verstanden, die aus technischen oder ästhetischen oder aus sonstigen Gründen auf dem Gegenstand angebracht werden. Es kann sich um dekorative Ornamente, Schrift- und Bildzeichen, Führungslinien zur Werkzeugsteuerung und dergleichen handeln.
  • Der verwendete Farbträger kann den transferierbaren Farbstoff ganzflächig in homogener Verteilung enthalten. In diesem Falle sind die durch das Verfahren der Erfindung erzeugten bedruckten Flächer: in sich gleichförmig gefärbt. Wird dagegen ein Farbträger verwendet, der selbst bereits ein Muster aus einer oder mehreran Farben oder aus farbtragenden und farbstofffreien Teilflächan enthält, so sind die bedruckten Flächen in entsprechender Weise gemustert und gegebenenfalls durch nichtgefärbte Flächen innerhalb der durch den Gasdruck beaufschlagten Zone unterbrochen.
  • Zur Erzeugung eines Liniennusters nach dem Verfahren der Erfindung kann man z.B. einen heißen, scharf begrenzten Gasstrahl aus geringer Entfernung mittels einer Düse auf die ausgewählten Zonen auf der Rückseite des Farbträgers blasen und gleichförmig längs der zu erzeugenden Linie weiterbewegen. In diesem Fall entsteht meistens eine Linie mit diffuser Seitenbegrenzung. In entsprechender Weise entstehen flächige Muster, indem man den Gasstrahl allmählich eine größere Zone überstreichen läßt.
  • Eine schärfere Begrenzung der bedruckten Flächen läßt sich erreichen, wenn die Zone der Rückseite des Farbträgers, auf die der Gasdruck einwirkt, mittels einer Schablone begrenzt wird. Als Schablone eignet sich ein entsprechend dem zu erzeugenden Muster ausgeschnittenes Blech oder ein sonstiger, durch den einwirkenden Gasdruck nicht wesentlich verformbarer Körper, welcher die Einwirkung des Gasdruckes auf andere Zonen der Rückseite des Farbträgers verhindert.
  • Die von der Schablone freigelassenen Zonen der Rückseite des Farbträgers können mit einem heißen Gasstrahl allmählich überstrichen werden, bis das gesamte Muster transferiert ist. Der Gasraum oberhalb der Schablone kann auch gegen die Atmosphäre abgeschlossen und mit einem heißen Druckgas gefüllt werden, wodurch das ganze Muster gleichzeitig transferiert wird.
  • Eine für das Verfahren der Erfindung geeignete Schablone ist in Figur 2 im Querschnitt dargestellt. Um eine unkontrollierte Farbübertragung unter den abgedeckten Flächen (21) der Schablone (22), die durch ausströmendes heißes Gas verursacht werden kann, zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die offenen Flächen (23) der Schablone trichterförmig (24) zu umschließen, so daß das austretende Druckgas ausreichenden Raum (25) zum drucklosen Entweichen vorfindet. Scharfe Grenzen der bedruckten Flächen werden erreicht, wenn der untere Rand der trichterförmigen Begrenzungen (24) der offenen Flächen (23) in eine scharfe Schneide (26) ausläuft. Wenn die Schablone nahe an den Farbträger (10) und die zu bedruckende Oberfläche (9) herankommt, können die trichterförmigen Schablonenwände (24) mit Löchern (28) durchbrochen sein, durch die abgekühltes Druckgas entweichen und durch nachströmendes heißes Druckgas ersetzt werden kann. Die zum Farbtransfer erforderliche Wärme kann auch mittels eines Strahlers (7), der in dem abgeschlossenen Druckgasraum (5) angeordnet ist, auf die Rückseite des Farbträgers aufgebracht werden.
  • Statt eines Strahlers kann auch ein Laser verwendet werden, der an der zu erzeugenden Linie entlanggeführt wird oder allmählich eine größere Fläche überstreicht. Dabei kann auch ohne Schablone eine scharfe Kontur erzeugt werden.
    • Beispiel 1
  • Zum Bedrucken von Kunststoffplatten wird eine Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendet, bestehend aus einem Tisch (1) durch den eine Vakuumleitung (2) führt und auf den eine Heizplatte (3) aufgelegt ist, einem Papierspannrahmen (4), zusammengesetzt aus einer oberen und einer unteren Rahmenhälfte (4') und (4"), sowie einer Heizglocke (5) mit Druckluftanschluß (6) und einer Anzahl von Heizstrahlern (7). Die Glocke kann mittels eines Hubzylinders (8) gehoben und gesenkt werden.
  • Eine kalte Platte (9) aus 5 mm dickem, weißem, gegossenem Acrylglas wird auf die Heizplatte (3), die auf 150°C erhitzt ist, aufgelegt, während der Spannrahmen (4) noch nicht eingelegt ist . Die Glocke (5) wird so weit abgesenkt, daß die Strahler (7) in ausreichende Nähe zu der Platte (9) kommen, um diese zu erhitzen.
  • Sobald die Oberfläche der Platte (9) eine Temperatur von 150°C erreicht hat, was nach 5 Minuten der Fall ist, wird die Heizglocke gehoben, der Papierspannrahmen (4) so eingelegt, daß er auf dem Tisch (1) aufliegt und die Platte (9) umfaßt, ohne sie zu berühren. Zwischen die Rahmenhälften (4') und (411) ist ein Transferdruckpapier (10) mit der Farbseite nach unten eingespannt. Die bedruckte Seite des Papiers (10) ist mit Talkum dünn eingepudert. Die Dicke der unteren Rahmerhälfte (4") ist so bemessen, daß das Papier (10) in einem Abstand von 0,1 bis 0,5 mm über der Platte (9) schwebt. Durch die Hitzeeinwirkung der Heizstrahler (7) spannt sich das Papier völlig faltenfrei.
  • Sobald der Rahmen (4) auf den Tisch (1) aufgelegt ist, wird die Heizglocke (5) mittels des Hubzylinders (8) abgesenkt, bis ihr Rand (11) auf dem Rahmen (4) aufsitzt und den Innenraum der Glocke (5) abdichtet. Durch Öffnen des Druckluftventils (12) wird unter der Glocke ein Überdruck von 50 bis 100 mm Wassersäule (gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck) erzeugt, wodurch sich das Papier (10) an die Platte (9) anlegt. Dies kann durch gleichzeitiges Evakuieren des Raums unterhalb des Papiers (10) über die Vakuumleitung (2) gefördert werden; es genügt ein Unterdruck von 50 bis 100 mm Wassersäule (gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck).
  • Durch die Heizstrahler (7) erwärmt sich das Papier (10) auf die Sublimationstemperatur des Farbstoffes von etwa 220 bis 240°C. Nach 60 bis 90 Sekunden ist ein ausreichender Farbstofftransfer in die Platte (9) bis zu einer Eindringtiefe von 50 µm eingetreten. Nun wird der über- bzw. Unterdruck aufgehoben, die Glocke (5) gehoben, der Spannrahmen (4) abgenommen und die Platte (9) zum Abkühlen auf eine ebene Unterlage gelegt. Sie könnte gewünschtenfalls auch unmittelbar in eine Umformvorrichtung eingelegt werden. Die Oberfläche der Platte (9) trägt nach dem Abkühlen das von dem Papier (10) übertragene Farbmuster in kräftigen Farben und hat eine hochglänzende Oberfläche.
    • Vergleichsversuch
  • Zum Vergleich wird ein Transferdruck auf einer gleichartigen Acrylglasplatte unter Verwendung einer heizbaren Presse durchgeführt. Die Presse enthält einen ebenen Untertisch und einen parallel dazu heb- und senkbaren Obertisch, der mittels einer elektrischen Heizvorrichtung auf 220°C erhitzt wird. In die geöffnete Presse werden auf den Untertisch nacheinander folgende etwa gleich große Teile aufeinander gestapelt:
    • a) ein Filztuch von feiner Struktur
    • b) eine weiße, 5 mm dicke, gegossene Acrylglasscheibe
    • c) ein Transferdruckpapier mit der Farbseite nach unten; die Farbseite wurde vorher mit Talkum eingepudert
    • d) ein nicht gefärbtes Schutzpapier
    • e) ein Filztuch feiner Struktur
  • Dann wird der Obertisch der Presse abgesenkt, so daß der Stapel mit leichtem Druck zusammengepreßt wird. Nach 5 Minuten hat die Oberseite der Acrylglasplatte eine Temperatur von 214°C und die Unterseite eine Temperatur von 158°C erreicht. Anschließend wird die Presse geöffnet, der Stapel auseinandergenonmen und die Acrylglasplatte zur Abkühlung auf eine ebene Unterlage gelegt. Das Farnbmuster ist von dem Transferdruckpapier ebenso kräftig wie beim Beispiel 1 übertragen worden, jedoch ist die Oberfläche der Acrylglasplatte matt.
    • Beispiel 2
  • Zur Erzeugung eines Farbmusters durch teilweise Farbstoffübertragung von einem gleichmäßig eingefärbten Transferdruckpapier wird eine Vorrichtung gemäß Figur (2) verwendet, die der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 weitgehend entspricht, wobei jedoch an der Unterseite der Glocke (5) eine Schablone (22) mit abgedeckten Flächen (21) und offenen Flächen (23) angeordnet ist. Auf die Heizplatte (3) kann in diesem Fall verzichtet werden.
  • Es wird eine Acrylglasplatte (9) wie in Beispiel 1 verwendet, jedoch wird diese außerhalb der Vorrichtung auf 60 bis 70°C vorgewärmt und auf den Tisch (1) aufgelegt, solange die Glocke (5) mittels der Hubvorrichtung (8) angehoben ist. Anschließend wird der Rahmen (4) mit dem Transferdruckpapier (10) - wie in Beispiel 1 beschrieben - aufgelegt und die Glocke (5) mittels der Hubvorrichtung (8) so weit abgesenkt, bis die Schneiden (26) der Schablonenwände (24) das Papier (10) berühren. Durch die Leitung (12) wird etwa 250°C heiße Druckluft in die Glocke (5) eingeblasen, so daß sich dort ein Überdruck von 50 bis 100 mm Wassersäule einstellt. Durch diesen Druck, der durch die offenen Stellen (23) auf die Oberfläche des Papiers (10) einwirkt, wird dieses an die Platte (9) angelegt. Durch die Öffnungen (28) in den Schablonenwänden (24) kann Druckluft entweichen, so daß ständig heiße Luft aus der Glocke (5) in die offenen Stellen (23) nachströmt.
  • Nach einer Einwirkungszeit von 2 Minuten ist ein ausreichender Farbstofftransfer eingetreten und die Farbe etwa 10 µm tief in die Platte (9) eingedrungen. Nunmehr wird die Glocke (5) angehoben, der Rahmen (4) abgenommen und die Platte (9) zum Abkühlen auf eine ebene Unterlage gelegt. Sie trägt ein Farbmuster, das genau der Anordnung der offenen Stellen (23) entspricht und hat eine hochglänzende Oberfläche.
  • Bei dieser Arbeitsweise brauchte der Heizstrahler (7) nicht eingeschaltet zu werden. Man kann jedoch auch mit einem nicht erhitzten Druckgas arbeiten und das Papier (10) mittels der Heizstrahler (7) auf die Sublimationstemperatur des Farbstoffes erhitzen. Bei dieser Arbeitsweise sind die Öffnungen (28) entbehrlich.
    • Beispiel 3
  • Zum Bedrucken von Kunststoffplatten nach einem Durchlaufverfahren wird eine Vorrichtung gemäß Figur 3 verwendet. Sie enthält einen horizontal fahrbaren, auf 130°C beheizten Tisch (31), der mittels einer Schubvorrichtung (32) auf Schienen (33) bewegt werden kann. An der vorderen Kante (39) ist der Tisch gerundet und trägt im Abstand von der Kante eine Klemmbacke (40), die mittels einer Pneumatik (41) angepreßt werden kann. Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Strahlerschirm (34), eine Aufgabevorrichtung (35) für das Transferdruckpapier, sowie eine Druckluftdüse (36),die an eine Druckluftleitung (37) angeschlossen ist. Unter der Aufgabevorrichtung (35) ist eine Umlenkrolle (43) für die Papierbahn so angeordnet, daß sie einen Abstand von dem Tisch (31) hat, der um 0,5 bis 1 mm größer-ist als die Dicke der zu bedruckenden Kunststoffplatte.
  • Eine 5 mm dicke Platte (38) aus weißem, extrudiertem Acrylglas, die zuvor einige Stunden zur Entfernung von absorbiertem Wasser auf 80°C erhitzt worden war, wird auf den Tisch (31) aufgelegt und mit diesem unter den Strahlerschinn (34) gefahren. Nach 4 Minuten hat die Oberfläche der Platte (38) eine Temperatur von 140°C. Die Strahlungsleistung des Strahlerschirms (34) wird anschließend so vermindert, daß die Oberflächentemperatur der darunter befindlichen Platte (38) konstant bleibt.
  • Während der Vorheizzeit befindet sich die Kante (39) des Tisches (31) unter der Aufgabevorrichtung (35). Dort wird das Ende der Papierbahn (42) durch Betätigen der Pneumatik (41) zwischen der Kante (39) und der Klenmbacke (40) eingespannt. Die bedruckte Seite der Papierbahn ist mit Talkum dünn eingepudert. Nun wird der Tisch (31) mit einer Geschwindigkeit von 0,2 m/min in Richtung auf die Druckluftdüse (36) vorwärtsbewegt. Dabei rollt sich von der Vorratsrolle (44) in der Aufgabevorrichtung (35) die Papierbahn (42) ab und legt sich hinter der Umlenkrolle (42) dicht über die Platte (38). Dabei ist die Farbseite der Papierbahn nach unten gerichtet. Der Tisch (31) fährt allmählich unter die Düse (36), wobei die Papierbahn durch den dort austretenden Luftstrom an die Platte (38) angedrückt wird.
  • Die Druckluftdüse (36) hat einen Austrittsschlitz (45) von 50 Millimeter Breite, der sich über die ganze Breite des Tisches (31) erstreckt. Mittels eines nicht dargestellten Gebläses wird Luft durch die Leitung (37) über ein Heizregister (46) geleitet und auf 225°C erhitzt. Der Austrittsschlitz (45) hat einen Abstand von 0,5 bis 1 mm von der Oberseite der Platte (38) bzw. der darauf aufliegenden Papierbahn (42). Er darf die Papierbahn an keiner Stelle berühren. Die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft in dem Rohr (37) wird so einreguliert, daß sich in der Düse (36) ein Überdruck von 10 bis 15 mm Wassersäule einstellt. Die Einwirkungszeit der Düsenöffnung auf jeden Plattenpunkt beträgt etwa 15 Sekunden. In dieser Zeit wird der Farbstofftransfer bewirkt; man erhält eine Eindringtiefe der Farbe in die Platte (38) von 20 bis 50 µm.
  • Sobald die Platte (38) vollständig unter der Düse (36) durchgelaufen ist, wird die Papierbahn (42) an der Umlenkrolle (43) durchgetrennt, der abgeschnittene Teil nach öffnen der Klemmvorrichtung (39/40) von der Platte (38) abgencmnen und die Platte zum Abkühlen auf eine ebene Unterlage gelegt. Das Farbmuster ist von der Papierbahn (42) in kräftiger, gleichmäßiger Färbung konturenscharf auf die Platte (38) übertragen worden; sie hat eine unverändert hochglänzende Oberfläche.
    • Beispiel 4
  • Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird unter Verwendung einer 5 mm dicken, weißen Polycarbonat-Kunststoffplatte, die einige Stunden bei 120°C vorgetrocknet worden war, wiederholt. Die Heizplatte, auf die die Kunststoffplatte aufgelegt wird, hat eine Temperatur von 170°C. Unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen erreicht die Oberfläche der Kunststoffplatte nach 4 Minuten eine Temperatur von 180°C. Nun wird der Rahmen mit dem Transferdruckpapier aufgelegt und die Heizglocke abgesenkt. Nach 1,5 Minuten wird der Farbstofftransfer abgeschlossen, die Glocke angehoben, der Rahmen entfernt und die bedruckte Platte abkühlen gelassen. Sie hat eine hochglänzende Oberfläche.
    • Beispiel 5
  • Auf einer nicht vorgewärmten Acrylglasplatte wird ein farbiges Linienmuster erzeugt, indem auf die Platte ein gleichmäßig eingefärbtes Transferdruckpapier aufgelegt wird und eine Heißluftdüse längs einer Konturenschablone in einem Abstand von 10 mm von der Papierbahn entlangbewegt wird. Die Heißluftdüse hat einen Innendurchmesser von 5mm. Die Luftgesehwindigkeit wird so einreguliert, daß sie im Abstand von 10 mn von der Düsenöffnung einen Staudruck von 40 mm Wassersäule erzeugt. Die Lufttemperatur beträgt 300°C. Die Düse wird mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4 mm/sek voranbewegt, wobei sich das Papier leicht bräunlich verfärbt. Nach dem Abnehmen des Transferdruckpapiers zeigt die Kunststoffoberfläche ein der verwendeten Schablone entsprechendes, scharf konturiertes Linienmuster.

Claims (10)

1. Verfahren zum Transfer-Drucker auf feste Gegenstände aus Kunststoff oder mit einer Oberflächenschicht aus Lack oder Kunststoff von einem flächigen Farbträger bei einer zum Farbstofftransfer geeigneten Temperatur unter Andrücken des Farbträgers an die zu bedruckende Oberfläche des Gegenstandes,
dadurch gekennzeichnet,
daß der flächige Farbträger während des Farbstofftransfers mittels überatmosphärischem Gasdruck an die zu bedruckende Oberfläche angedrückt wird, wobei die Oberfläche auf einer Temperatur unterhalb des thermoplastischen Bereichs gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck durch ein auf die Rückseite des Farbträgers strömendes Gas erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasdruck jeweils nur in einer begrenzten Zone auf einen Teil der Rückseite des Farbträgers einwirken läßt und diese Zone allmählich auf weitere Teile der Rückseite des Farbträgers verschiebt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger außerhalb der Zone, in welcher der Gasdruck einwirkt, in einem geringen Abstand von der Oberfläche des zu bedruckenden Gegenstandes gehalten und in der genannten Zone durch den Gasdruck an die Oberfläche angelegt und angedrückt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Einwirkung des Gasdruckes auf die Oberfläche des Farbträgers einen flüssigen oder feinkörnigen Feststoff als Trennmittel aufbringt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den zu bedruckenden Gegenstand oder wenigstens die zu bedruckende Oberfläche vor der Einwirkung des Gasdruckes auf eine zum Farbtransfer geeignete Temperatur vorwärmt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht-ebener Gegenstand bedruckt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem nicht-ebenen Gegenstand gleichzeitig oder nacheinander mehrere, jeweils nur einen Teil der zu bedruckenden Oberfläche überdeckende Farbträger aufgelegt werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Erzeugung von Mastern, bestehend aus bedruckten und unbedruckten Teilflächen der Oberfläche, den Gasdruck nur in einer begrenzten Zone auf einen Teil der Rückseite des Farbträgers einwirken läßt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Rückseite des Farbträgers, auf den der Gasdruck einwirkt, mittels einer Schablone, die die Einwirkung des Gasdruckes auf andere Teile der Röckseite des Farbträgers verhindert, begrenzt wird.
EP83111318A 1982-12-01 1983-11-12 Transferdruckverfahren Expired EP0110220B1 (de)

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