EP1996407A1 - Verfahren zum bedrucken einer oberfläche - Google Patents

Verfahren zum bedrucken einer oberfläche

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EP1996407A1
EP1996407A1 EP07722962A EP07722962A EP1996407A1 EP 1996407 A1 EP1996407 A1 EP 1996407A1 EP 07722962 A EP07722962 A EP 07722962A EP 07722962 A EP07722962 A EP 07722962A EP 1996407 A1 EP1996407 A1 EP 1996407A1
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EP
European Patent Office
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layer
melt
printing
embossing
foil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07722962A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Vankov
Harald De Buhr
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Braun GmbH
Original Assignee
Braun GmbH
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Publication date
Application filed by Braun GmbH filed Critical Braun GmbH
Publication of EP1996407A1 publication Critical patent/EP1996407A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • 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
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24843—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] with heat sealable or heat releasable adhesive layer

Definitions

  • Designation Process for printing on a surface
  • the invention relates to a method for printing a surface, in particular a plastic surface, by means of hot stamping, in particular hot foil stamping and a film carrier and a toothbrush.
  • hot stamping processes are used for decorating and printing plastic surfaces.
  • a prefabricated embossing foil consisting of several layers is used which carries the information to be applied to the surface, for example in the form of monochrome or multi-colored images, lettering, logos and the like.
  • the color pigments contained in a color layer of the embossing film are transferred from the film to the surface to be printed, for which a supply of heat is required. This serves on the one hand to detach the ink layer from the embossing film and on the other to fix the ink layer on the plastic surface to be printed.
  • the heat input is generally via a heatable hot stamp.
  • the heat emanating from this is passed through the entire film when printing the surface.
  • the hot stamping stamp consists of a heatable aluminum support with a silicone coating for compensating for unevenness of the plastic part to be printed. Due to the poor heat transfer properties of silicone, the aluminum support must be heated to relatively high temperatures so that the heat input into the stamping foil is sufficient for printing the surface. As a result, there is regularly a relatively high temperature gradient between the aluminum support and the silicone outer surface of the hot stamping die. problem
  • a temperature control of the hot stamping stamp is naturally relatively slow due to the heat conduction properties of the materials to be heated.
  • a high temperature gradient in the area of the silicone coating is reflected in a short service life of this coating.
  • the silicone coatings between the printing processes can recover only insufficient. It can also come at downtime of the hot stamping stamp to an undesirable increase in temperature, which ultimately rejects parts are produced.
  • the object of the present invention is therefore to simplify and optimize a film hot stamping process for printing on plastic surfaces and to provide a film carrier and a correspondingly printed toothbrush.
  • a material stress of the embossing stamp and the surface to be printed should be minimized as far as possible.
  • the invention should also provide shorter cycle times and embossing times available, so that the entire embossing process can be optimized in terms of cost and time.
  • a better adhesion of the decoration or the motif or image is to be achieved on the plastic surface to be printed.
  • the method according to the invention for printing on a surface, in particular a plastic surface is a hot foil stamping method in which the carrier foil has at least one color layer and at least one enamel layer.
  • an embossing stamp is used, which covers the embossing foil and thus also the information-carrying ink layer on the surface to be printed.
  • the at least one melt layer is formed as a hot melt adhesive layer and / or as a release layer. Both, both release and hot melt, melt during the embossing process due to heat input, so that the motif or ink layer is fixed on the substrate to be printed and a carrier foil of the embossing foil is detached from the surface fixed on the surface.
  • the invention is characterized in that the heat input into the at least one melt layer takes place by means of high-frequency radiation.
  • At least the melt layer is in this case designed such that it undergoes heating when exposed to high frequency radiation heating. In this way, a targeted introduction of heat into the layer to be melted during the embossing process can take place without the need for a heatable embossing die.
  • the heat must not be supplied from the outside of the stamping foil.
  • a local heating is provided directly in the layers to be heated.
  • a uniform and rapid heating or heating of the melt layer can be achieved with simultaneously minimal stress on the carrier film, the embossing device and the substrate to be printed.
  • the embossing process can be designed completely independently of the other materials and the geometry, in particular the thickness of the embossing film.
  • the targeted and more controllable introduction of heat energy in the melt layer ultimately leads to a better fixation and adhesion of the motif or ink layer on the plastic surface.
  • metal particles are added to the melt layer.
  • Such an addition for example, already takes place during the production of the embossing film, so that the metal particles are already present within the embossing film before the actual embossing process.
  • the melt layer which can be formed both as a hot-melt adhesive layer and as a release layer, experiences, due to the interaction of the metal Particle with the high frequency (RF) radiation according to the distribution of the metal particles in the layer a nearly instantaneous heating in HF-FeId.
  • the metal particles are arranged distributed substantially uniformly in the melt layer. This uniform distribution of metal particles or metal pigments leads to a uniform heating of the melt layer with uniform application of RF radiation.
  • the melt layer to a temperature between 30 0 C and 250 ° C, preferably to a temperature between 80 0 C and 120 0 C, is shown. Due to the targeted and direct heat input into the melt layer, the embossing stamp can be formed as a so-called cold, ie not actively heatable embossing dies.
  • Heat conduction effects within the embossing foil can therefore be essentially neglected, so that a given temperature can be precisely adjusted solely by the radiant power, duration of radiation and the nature of the enamel layer, in particular the density of the metal particles contained in it.
  • the measurement of a temperature of the melt layer during the embossing process during the process control can therefore be omitted in a cost-saving manner.
  • the surface to be printed is part of a plastic toothbrush.
  • the inventive method for printing a plastic surface is therefore intended primarily for printing on toothbrushes.
  • the invention relates to an embossing film for printing an O ber Diagram, in particular a plastic surface.
  • the stamping foil has at least one motif or color layer to be applied to the surface and at least one melt layer, wherein at least the melt layer has metal particles which can be heated by means of high-frequency radiation.
  • the invention relates to a toothbrush in which in particular the handle is printed according to the above method features.
  • the embossing stamp 30 shown in FIG. 1 has a carrier 10, which is preferably made of aluminum, with a silicone coating 12, which is provided to compensate for unevenness of the substrate 26 to be printed.
  • the embossing foil 40 consists of several layers, namely carrier foil 14, release layer 16, clear lacquer layer 18, color or motif layer 20 and hot melt adhesive layer 22.
  • carrier foil 14 release layer 16, clear lacquer layer 18, color or motif layer 20
  • hot melt adhesive layer 22 at least the hot melt adhesive layer 22, but preferably also the release layer 16, melt layer in the sense of this invention.
  • the stamping foil 40 is pressed onto the surface 24 of the substrate 26 to be printed by means of the stamping stamp 30.
  • the heat input required for melting the hot-melt adhesive layer 22 and the release layer 16 takes place via high-frequency radiation, which interacts with the metal particles present in the layers 16 and 22 and thus leads to a targeted and local heating of these layers intended for melting.
  • the heating of the hot melt adhesive layer 22 results in the bonding or fixing of the pattern or ink layer 20 to the surface 24 of the substrate 26, which is typically polypropylene.
  • the heating of the release layer 16 results in the carrier film 14 being able to be detached from the color or motif layer 20 and an overlying clearcoat layer 18.
  • the clearcoat layer 18 thus forms a surface of the printed substrate 26 which protects the color or motif layer 20.

Landscapes

  • Printing Methods (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Folienheißprägeverfahren zum Bedrucken einer Oberfläche (24) und eine entsprechende Prägefolie, insbesondere zum Bedrucken einer Kunststoffoberfläche (24). Die Prägefolie (40) weist zumindest eine Motiv- oder Farbschicht (20) und eine Schmelzschicht (22) auf. Die Prägefolie wird mittels eines Prägestempels (30) auf die Oberfläche (24) gedrückt, wobei ein Wärmeeintrag in die Schmelzschicht (16, 22) mittels Hochfrequenzstrahlung (28) erfolgt.

Description

Bezeichnung: Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche, insbesondere einer Kunststoffoberfläche, mittels Heißprägen, insbesondere Folienheißprägen und einen Folienträger und eine Zahnbürste.
Stand der Technik
Zum Dekorieren und Bedrucken von Kunststoffoberflächen finden Heißprägeverfahren Anwendung. So wird beispielsweise beim Folienheißprägen eine aus mehreren Schichten bestehende vorgefertigte Prägefolie verwendet, welche die auf die Oberfläche aufzubringende Information beispielsweise in Form von ein- oder mehrfarbigen Bildern, Schriftzügen, Logos und dergleichen trägt.
Die in einer Farbschicht der Prägefolie enthaltenen Farbpigmente werden von der Folie auf die zu bedruckende Oberfläche übertragen, wozu eine Zuführung von Wärme erforderlich ist. Diese dient zum einen dem Ablösen der Farbschicht von der Prägefolie und zum anderen zum Fixieren der Farbschicht auf der zu bedruckenden Kunststoff Oberfläche.
Der Wärmeeintrag erfolgt im Allgemeinen über einen beheizbaren Heißprägestempel. Die von diesem ausgehende Wärme wird beim Bedrucken der Oberfläche durch die gesamte Folie hindurchgeleitet.
Aus der DE 103 18 909 A1 ist beispielsweise bekannt, dass der Heißprägestempel aus einem beheizbaren Aluminiumträger mit einer Silikonbeschichtung zum Ausgleichen von Unebenheiten des zu bedruckenden Kunststoffteils besteht. Aufgrund der schlechten Wärmeleitungseigenschaften von Silikon muss der Aluminiumträger auf relativ hohe Temperaturen aufgeheizt werden, damit der Wärmeeintrag in die Prägefolie für das Bedrucken der Oberfläche ausreicht. Demzufolge liegt regelmäßig ein relativ hoher Temperaturgradient zwischen dem Aluminiumträger und der Silikon-Außenoberfläche des Heißprägestempels vor. Problem
Eine Temperaturregelung des Heißprägestempels ist durch die Wärmeleitungseigenschaften der aufzuheizenden Materialien naturgemäß relativ träge. Ein hoher Temperaturgradient im Bereich der Silikonbeschichtung schlägt sich in einer kurzen Lebensdauer dieser Be- schichtung nieder. In der industriellen Massenfertigung mit vorgegebenen und recht kurz bemessenen Taktzeiten kann sich die Silikonbeschichtungen zwischen den Druckvorgängen nur unzureichend erholen. Auch kann es bei Stillstandszeiten des Heißprägestempels zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung kommen, wodurch letztlich Ausschussteile produziert werden.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Folienheißprägepro- zess zum Bedrucken von Kunststoffoberflächen zu vereinfachen und zu optimieren und einen Folienträger und entsprechend bedruckte Zahnbürste bereitzustellen. Hierbei soll zudem eine Materialbeanspruchung des Prägestempels als auch der zu bedruckenden Oberfläche möglichst minimiert werden. Die Erfindung soll zudem kürzere Taktzeiten als auch Prägezeiten zur Verfügung stellen, sodass der gesamte Prägevorgang hinsichtlich Kosten und Zeit optimiert werden kann. Weiterhin soll eine bessere Haftung des Dekors bzw. des Motivs oder Bildes an der zu bedruckenden Kunststoffoberfläche erreicht werden.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 sowie mit Hilfe einer Trägerfolie, gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungemäße Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche, insbesondere einer Kunststoffoberfläche, ist ein Folienheißprägeverfahren, bei dem die Trägerfolie zumindest eine Farbschicht und zumindest eine Schmelzschicht aufweist. Zum Aufbringen einer Farbschicht auf die zu bedruckende Oberfläche wird ein Prägestempel verwendet, der die Präge- folie und somit auch die informationstragende Farbschicht auf die zu bedruckende Oberfläche drückt.
Die zumindest eine Schmelzschicht ist als Schmelzklebeschicht und/oder als Ablöseschicht ausgebildet. Beide, sowohl Ablöse- als auch Schmelzklebeschicht, schmelzen beim Prägevorgang aufgrund eines Wärmeeintrags, sodass die Motiv- oder Farbschicht auf dem zu bedruckenden Substrat fixiert und eine Trägerfolie der Prägefolie sich von dem auf der O- berfläche fixierten Motiv ablöst.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wärmeeintrag in die zumindest eine Schmelzschicht mittels Hochfrequenzstrahlung erfolgt. Zumindest die Schmelzschicht ist hierbei derart ausgebildet, dass sie bei Beaufschlagung mit Hochfrequenzstrahlung eine Erwärmung erfährt. Auf diese Art und Weise kann ein zielgerichtetes Einbringen von Wärme in die beim Prägevorgang aufzuschmelzende Schicht erfolgen, ohne dass hierfür ein beheizbarer Prägestempel notwendig ist.
Auch muss hierbei die Wärme nicht von außen der Prägefolie zugeführt werden. Durch die Bestrahlung mit Hochfrequenzwellen wird eine lokale Erwärmung direkt in den zu erwärmenden Schichten bereitgestellt. Je nach Strahlungsbeaufschlagung kann somit ein gleichmäßiges und schnelles Erwärmen bzw. Erhitzen der Schmelzschicht bei gleichzeitig minimaler Beanspruchung der Trägerfolie, der Prägevorrichtung und des zu bedruckenden Substrats erreicht werden.
Weiterhin kann durch die Verwendung von Hochfrequenzstrahlung ein dem Taktzyklus entsprechendes Erhitzen der Schmelzschicht erreicht werden. Durch das direkte Einbringen der Wärmeenergie in die Schmelzschicht kann der Prägevorgang gänzlich unabhängig von den übrigen Materialien und der Geometrie, insbesondere der Dicke der Prägefolie, gestaltet werden. Zudem führt das gezielte und besser kontrollierbare Einbringen der Wärmeenergie in die Schmelzschicht letztlich zu einer besseren Fixierung und Haftung der Motiv- oder Farbschicht auf der Kunststoffoberfläche.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung werden der Schmelzschicht Metallpartikel zugegeben. Ein solches Hinzufügen findet beispielsweise bereits bei der Herstellung der Prägefolie statt, sodass die Metallpartikel vor dem eigentlichen Prägeprozess bereits innerhalb der Prägefolie vorliegen. Die Schmelzschicht, die sowohl als Schmelzklebeschicht als auch als Ablöseschicht ausgebildet sein kann, erfährt aufgrund der Wechselwirkung der Metall- partikel mit der Hochfrequenz (HF)-Strahlung entsprechend der Verteilung der Metallpartikel in der Schicht eine nahezu instantane Erwärmung im HF-FeId.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Metallpartikel im Wesentlichen gleichmäßig verteilt in der Schmelzschicht angeordnet. Diese gleichmäßige Verteilung von Metallpartikeln oder Metallpigmenten führt bei gleichmäßiger Beaufschlagung von HF-Strahlung zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Schmelzschicht.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schmelzschicht auf eine Temperatur zwischen 30 0C und 250 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 80 0C und 120 0C, aufgezeigt wird. Aufgrund des zielgerichteten und direkten Wärmeeintrags in die Schmelzschicht kann der Prägestempel als so genannter kalter, d.h. nicht aktiv erhitzbarer Prägestempel ausgebildet werden.
Wärmeleitungseffekte innerhalb der Prägefolie können daher im Wesentlichen vernachlässigt werden, sodass eine vorgegebene Temperatur allein durch die Strahlungsleistung, Strahlungsdauer und die Beschaffenheit der Schmelzschicht, insbesondere der Dichte der in ihr enthaltenen Metallpartikel präzise eingestellt werden kann. Das Messen einer Temperatur der Schmelzschicht während des Prägevorgangs im Zuge der Prozesskontrolle kann daher in kosteneinsparender Weise entfallen.
Nach einem weiteren Aspekt ist die zu bedruckende Oberfläche Teil einer aus Kunststoff bestehenden Zahnbürste. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken einer Kunststoffoberfläche ist daher vorwiegend zum Bedrucken von Zahnbürsten vorgesehen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Prägefolie zum Bedrucken einer O- berfläche, insbesondere einer Kunststoffoberfläche. Die Prägefolie weist zumindest eine auf die Oberfläche aufzubringende Motiv- oder Farbschicht und zumindest eine Schmelzschicht auf, wobei zumindest die Schmelzschicht mittels Hochfrequenzstrahlung erhitzbare Metallpartikel aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zahnbürste bei der insbesondere der Handgriff gemäß den obigen Verfahrensmerkmalen bedruckt ist. Ausführungsbeispiel
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen oder deren Rückbezügen. Die einzige Figur zeigt einen Prägestempel, Prägefolie und Substrat im Querschnitt.
Der in Figur 1 dargestellte Prägestempel 30 weist einen vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Träger 10 mit einer Silikonbeschichtung 12 auf, die zum Ausgleichen von Unebenheiten des zu bedruckenden Substrats 26 vorgesehen ist.
Die Prägefolie 40 besteht aus mehreren Schichten, nämlich Trägerfolie 14, Ablöseschicht 16, Klarlackschicht 18, Färb- oder Motivschicht 20 und Schmelzklebeschicht 22. Hierbei ist zumindest die Schmelzklebeschicht 22, vorzugsweise aber auch die Ablöseschicht 16, Schmelzschicht im Sinne dieser Erfindung.
Beim Heißpressvorgang wird die Prägefolie 40 auf die zu bedruckende Oberfläche 24 des Substrats 26 mittels des Prägestempels 30 gedrückt. Der zum Aufschmelzen von Schmelzklebeschicht 22 und Ablöseschicht 16 erforderliche Wärmeeintrag erfolgt hierbei über Hochfrequenzstrahlung, die mit den in den Schichten 16 und 22 vorhandenen Metallpartikeln wechselwirkt und so zu einer zielgerichteten und lokalen Erwärmung dieser zum Schmelzen vorgesehenen Schichten führt.
Das Erhitzen der Schmelzklebeschicht 22 führt zum Verbinden und Fixieren der Motiv- oder Farbschicht 20 an der Oberfläche 24 des Substrats 26, das typischerweise aus Polypropylen besteht.
Das Erhitzen der Ablöseschicht 16 führt dazu, dass die Trägerfolie 14 von der Färb- bzw. Motivschicht 20 und einer darüberliegenden Klarlackschicht 18 gelöst werden kann. Am Ende des Prägeprozesses bildet somit die Klarlackschicht 18 eine für die Färb- oder Motivschicht 20 schützende Oberfläche des bedruckten Substrats 26.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche (24), insbesondere Kunststoffoberfläche, mittels einer eine Motiv- oder Farbschicht (20) und zumindest eine Schmelzschicht (16, 22) aufweisenden Trägerfolie (40), die zum Aufbringen der Motiv- oder Farbschicht (20) auf die zu bedruckende Oberfläche (24) mittels eines Prägestempels (30) auf die Oberfläche (24) gedrückt wird, wobei die Schmelzschicht (16, 22) mittels Hochfrequenz Strahlung (28) aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als mindestens eine Schmelzschicht (16, 22) eine Schmelzklebeschicht (22) und/oder Ablöseschicht (16) zum Einsatz kommt, die Metallpartikel enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel im Wesentlichen gleichmäßig verteilt in der Schmelzschicht (16, 22) angeordnet sind.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzschicht (16, 22) auf eine Temperatur zwischen 30° C und 250° C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 80° C und 120° C aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (24) Teil einer aus Kunststoff bestehenden Zahnbürste ist.
5. Folienträger zum Bedrucken einer Oberfläche (24), insbesondere Kunststoffoberfläche, mit einer auf die Oberfläche (24) aufzubringenden Motiv- oder Farbschicht (20) und zumindest einer Schmelzschicht (16, 22), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schmelzschicht (16, 22) mittels Hochfrequenz Strahlung (28) erhitzbare Metallpartikel aufweist.
6. Zahnbürste mit einer Bedruckung aufgebracht mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4.
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