EP2799243B1 - Direktdruckverfahren zum Bedrucken von Behältern mit Deckschicht - Google Patents

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EP2799243B1
EP2799243B1 EP14151862.1A EP14151862A EP2799243B1 EP 2799243 B1 EP2799243 B1 EP 2799243B1 EP 14151862 A EP14151862 A EP 14151862A EP 2799243 B1 EP2799243 B1 EP 2799243B1
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EP
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cover layer
predefined area
container
direct printing
layer
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Andreas Kraus
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Krones AG
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    • B41M7/0009—Obliterating the printed matter; Non-destructive removal of the ink pattern, e.g. for repetitive use of the support

Definitions

  • the invention relates to a direct printing method for printing on containers, such as bottles, with different layers.
  • Direct printing method for applying a plurality of, even superposed printing layers are from WO 2009/018892 A1 known.
  • several layers of printing ink can be applied either one above the other or side by side in successive process steps.
  • the WO 2012/003186 A1 shows further an apparatus and a method for applying recyclable printing layers, which in particular comprise hydrophilic monomers, which can come loose on contact with appropriate cleaning solutions from the container.
  • a printing method is known with which initially a permanent print layer can be applied to a container.
  • This permanent print layer is excellent in that it does not dissolve in cleaning solutions from the container.
  • a second, temporary print layer can be applied to the permanent print layer, wherein this temporary print layer can be detached from the container surface during cleaning processes of the container, so that, for example, the permanent print layer can be provided with a new print image.
  • the invention is based on the prior art, the task to improve existing direct printing process, in particular with regard to the recyclability of the products produced by this method.
  • the direct printing method according to the invention for printing on containers such as bottles by means of a direct printing machine is characterized in that in a first step, the container is printed at least in a first specific area with a printing layer in a first device and, in a second step, in a second device, a cover layer is applied to the container, wherein the cover layer is applied to a second specific area, which comprises the first specific area and whose area is greater than that of the first predetermined area, wherein the cover layer has a first connection with the ink in the first predetermined area, wherein the cover layer undergoes a second connection with the container in different from the first specific area parts of the second specific area, wherein the first and second compounds insoluble in aqueous solutions having a pH between 3 and 10 and readily soluble in aqueous solutions having a pH in a range of less than 3 and / or greater than 10.
  • the ink is fixed on the one hand on the surface of the container, without even have to adhere strongly to this and on the other hand, the print layer is so protected from environmental influences, such as from scratching or the like. Furthermore, the recyclability of the printed containers is improved because the solubility of the topcoat in basic solutions facilitates the release of the underlying print layer from the container.
  • the direct printing method is characterized in that the cover layer is applied to the second region by means of a rolling device or a baffle device or a spray device or a dipping device or a direct printing device or a plasma coating device or a flame pyrolysis device.
  • the direct printing method is characterized in that the covering layer is readily soluble in the aqueous solutions at a temperature of at least 70 ° C.
  • solubility of the topcoat especially at high temperatures, the recyclability of a so-printed container is significantly improved because in common washing solutions on the one hand, the pH is significantly less than 3 or greater than 10 and on the other hand, the temperature is often in the range of 70 to 100 ° C is located. It is advantageous here that only the cover layer has to have these properties with respect to solubility.
  • the print layer or layers need not have these properties, which makes it easier to provide the materials used for the print layers.
  • the printing layer is readily soluble in the aqueous solutions. This ensures that not only the cover layer can be dissolved during a recycling process, but also the print layer can be removed in the aqueous solution used.
  • the second specific region may be geometrically similar to the first specific region.
  • a cover layer applied in such a targeted manner reduces material costs and is more environmentally friendly and ecological.
  • the distance of a point on the edge of the first particular region from the edge of the second particular region is the same for each point on the edge of the first particular region. This ensures that the print layer is uniformly surrounded on all sides by the cover layer and weak points that could already occur during production are thus avoided.
  • the material from which the cover layer is irradiated with radiation of a specific wavelength with change of at least one of the properties adhesion, color, barrier properties, migration properties reacts and wherein the container with the aid of an arranged in the transport direction to the second device irradiation unit Radiation of this particular wavelength is irradiated.
  • the cover layer may thus have certain optical properties or certain degrees of hardness.
  • the cover layer is applied to the container in response to sensor data indicative of the geometric shape of the print layer.
  • sensor data indicative of the geometric shape of the print layer.
  • At least one further printing layer is applied in a third specific area, wherein the third specific area coincides at least partially with the first specific area, or the third specific area is different from the first specific area wherein the first and third designated areas form a printed area and wherein the second designated area comprises the printed area and the area of the second designated area is greater than the printed area.
  • a direct printing machine designed in this way can apply a cover layer to an already printed container, wherein this cover layer can protect the printing layer from environmental influences.
  • a direct printing machine for printing on containers such as bottles, the direct printing machine comprising a transport device for conveying the containers through the printing press along a transport direction, a first device for applying a printing layer in a first specific region of the container and a second device for applying a cover layer in a second specific area of the container, wherein the first device is arranged in the transport direction in front of the second device characterized in that the second device is adapted to apply the cover layer in the second specific region, the second specific region comprising the first specific region and the second specific region being larger than the first specific region.
  • the use of one or more of these devices for applying the cover layer may be advantageous depending on the process parameters and requirements for the cover layer.
  • Corresponding printing presses can be designed as linear rotors, but also as rotary machines.
  • the second device may include a rolling device or a baffle device or a spray device or a dipping device or a direct printing device or a plasma coating device or a flame pyrolysis device that can apply the cover layer.
  • a rolling device or a baffle device or a spray device or a dipping device or a direct printing device or a plasma coating device or a flame pyrolysis device that can apply the cover layer.
  • the use of one or more of these devices for applying the cover layer may be advantageous depending on the process parameters and requirements for the cover layer.
  • the direct printing machine comprises an irradiation unit in the transport direction after the second device, wherein the irradiation unit can emit radiation in a certain wavelength range and wherein the material of which the cover layer consists responds to irradiation with radiation in this particular wavelength range.
  • a correspondingly carried out irradiation of the cover layer allows the cover layer to be provided with special properties, such as, for example, a certain degree of hardness / degree of drying or optical properties.
  • the direct printing press is characterized in that the direct printing press in the transport direction after the first device and before the second device comprises a sensor which measure the geometric shape of the print layer and a signal indicative of the geometric shape of the print layer a data processing device can forward, wherein the data processing device can generate a signal for controlling the second device, which is indicative of the second specific area and the second device is controllable in response to the signal.
  • a data processing device can forward, wherein the data processing device can generate a signal for controlling the second device, which is indicative of the second specific area and the second device is controllable in response to the signal.
  • means which are suitable for applying at least one further print layer in a third region can be used. be arranged.
  • the application of multiple print layers below the cover layer allows the creation of very diverse print images, which can also be multi-layered.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a direct printing machine 100.
  • This includes, for example, a feed conveyor 104, are transported on the unprinted containers, such as bottles 130 to the device 100.
  • the containers can in principle consist of any materials.
  • it may be containers or bottles made of glass or plastics.
  • it is PET containers.
  • printing units 111 are arranged. In principle, at least one printing unit is provided. But it can also be provided a variety of printing units.
  • the printing units 111 together form the first device in which the unprinted containers 130 are printed with printing layers.
  • the printing units 111 of the first device 101 are connected, for example, via lines 113 to ink reservoirs 112.
  • the different printing units 111 can be designed as a direct printing device according to the prior art and be suitable for applying printed images of certain shape and color.
  • the individual printing units 111 can each apply different printing inks and printed images or the same printing inks at different locations or in several layers on the same areas of the container.
  • the thus printed container 131 then leaves the first device 111 and is passed for example via a further conveyor 103 to the second device 102.
  • the outer layer is applied over further treatment units 121.
  • the treatment units 121 are especially suitable for applying the materials used for the cover layer.
  • the treatment units 121 of the second device 102 are connected via lines 123 to storage containers 122, in which the material or mixtures of substances for the cover layer are stored.
  • the cover layer is applied via the treatment units 121 at least in regions that were previously printed in the first device 101, so that the print layer or the print layers are completely covered by the cover layer. The thus printed and provided with the cover layer container 133 then leave the second device 102 via a further conveyor.
  • an irradiation unit 104 can be provided, in which the printed and capped containers 133 are retracted and irradiated.
  • This irradiation can for example change the chemical properties or physical properties of the applied topcoat. Thus, it can be used, for example, for the eventual curing of the cover layer.
  • the irradiation unit 104 preferably emits radiation or light of a specific wavelength for this purpose. This may be radiation in the visible range (light) or in the non-visible range, such as IR radiation or UV radiation.
  • the container 132 can be supplied to further devices.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the printing process of a container. This will be done in Fig. 2 considered only a section 230 of the container, which serves as a substrate here.
  • a print layer 251 is applied to the substrate 230.
  • the print layer is shown here considerably enlarged in comparison to the extension of the substrate for illustrative purposes. Typical layer thicknesses range from a few microns to tens of microns.
  • the print layer 251 can be applied from nozzles 211, for example, via drop-on-demand methods. Other printing methods are conceivable here, such as, for example, rolling or spraying and dipping.
  • the pressure layer thus applied preferably adheres to the substrate or the container surface 230 itself. However, since a cover layer is applied in the further course, this adhesion need not be so permanently formed as in the case of previous direct printing methods.
  • the cover layer 253 applied. This can likewise take place via one or more nozzles 221 and also according to the treatment method described with reference to FIG. 2a.
  • the cover layer 253 completely covers the print layer 251 and moreover covers parts of the substrate 230 that are directly adjacent to the edges of the print layer.
  • This will be a complete one Encapsulation of the print layer 251 and the entire print image achieved, which protects the printed image from environmental influences, such as contact with water. Likewise, this encapsulation leads to a further fixation of the print layer, which is why the adhesion of the print layer 251 on the substrate 230 is thereby reinforced.
  • the cover layer adheres very well to the substrate 230.
  • the cover layer consists of a transparent and colorless material. It is therefore less used to produce certain optical properties, but serves to coat and encapsulate the printing inks. However, it may have certain material properties, such as a certain surface roughness, hardness or optical effects.
  • irradiation 241 of the substrate 230 with the print layer 251 and the cover layer 253 can then take place.
  • This irradiation can be, for example, an entry of thermal energy or light energy, such as UV radiation or even visible light.
  • Such an irradiation 241 can be used if the cover layer 253 applied in the previous step does not yet have the required properties directly after application.
  • the topcoat is applied by inkjet or screen printing or by plasma coating or by flame pyrolysis, for example, subsequent treatment may be necessary.
  • the heat treatment can be used, whereby a smoother surface is achieved by superficial melting of the cover layer and subsequent hardening.
  • the print layer 251 is preferably covered by a film of the cover layer 253 of the same thickness everywhere.
  • the degree of hardness of the cover layer can be changed by irradiation, for example with UV light, after application, so that certain requirements for the cover layer can be met.
  • Fig. 3 shows the schematic embodiment of the direct printing method according to the invention. It should be noted that, although here always at least two designated as different printed images are provided on the container, they can each also consist of the same color. The overprinting of different print layers is still not in contradiction to the explanations below Fig. 2 because the in Fig. 2 shown print layer 251 according to the comments to Fig. 2 may consist of a plurality of printing layers, which were applied by the printing units 111. Furthermore, it is possible to apply only one printing layer.
  • Fig. 3a is a printed image consisting of two rectangular printed images 301 and 302 on the surface of a container 300 shown. Due to the rectangular structure, it is technically possible without difficulty to apply the cover layer in such a way that it encloses the complete resulting print image, in particular the overlap of the print layers 301 and 302. As already in Fig. 2 described, an overhang of the cover layer 303 is provided, which extends beyond the edges of the printed image and is in direct contact with the surface of the container 300. To achieve this, the second device is according to Fig. 1 is formed so that it prints on a larger area on the container than occupied by the print images 301 and 302, this larger area comprising at least the surface of the printed images and, as shown, is slightly larger.
  • Fig. 3b 2 schematically shows a combination of two print images 301 and 302, which in this case have an irregular shape on the container 300.
  • it may be provided to coat the entire container or a large area of the container surface 300 with the cover layer 303, wherein the print images 301 and 302 are completely encapsulated in this area.
  • this implementation is not very effective from an environmental point of view, it certainly guarantees the complete encapsulation of the print layers 301 and 302. Moreover, especially with complete application of the cover layer to the container, no further devices are necessary to ensure that the print layers are completely encapsulated by the cover layer.
  • Fig. 3c shows a further embodiment for covering a print layer 301 and a print layer 302 with a cover layer 303.
  • the print layers 301 and 302 each have an irregular shape. Since it is ecologically and economically advantageous if as little as possible of material is used for the cover layer, it is provided in this embodiment that the cover layer is applied so that only the printed images 301 and 302 are covered and a narrow area of the cover layer, over the Edges of the print layers 301 and 302, is in direct contact with the substrate or container 300. However, this is technically more difficult with irregular print images. In particular, when printing methods are used which produce different print images from container to container, this can be difficult. For this purpose, it is provided that the device, for example according to Fig.
  • a control unit controls the second device, which applies the cover layer 303, in such a way that the cover layer only in the region of Printing images 301 and 302 is applied and an edge of the cover layer is provided, wherein the distance of a point on the edge of the print image 301 or 302 is equal to the edge of the cover layer for each point on the edge of the print image 301 and 302.
  • this in Fig. 3c shown strip is about 1 mm, preferably 0.5 mm, more preferably 0.25 mm wide.
  • the cover layer is designed so that it should be soluble in aqueous solutions having a pH of less than 3 and / or greater than 10, for which, for example, polymers are suitable, such a printed container can be recycled particularly easily.
  • the cover layer can be divided into a corresponding basic solution when the container is divided into plastic flakes, as is usual in recycling processes and the printing layers underneath are very easily removed from the plastic flakes, since dividing the container into plastic flakes and in particular by the use of a basic solution, the cover layer is dissolved or at least broken, whereby a dissolution of the printing layers takes place in the aqueous solution.
  • the cover layer adheres very well to the print layer, which is why a detachment of the cover layer from the container allows entrainment of the print layer, which further increases the effectiveness of the recycling process.
  • the cover layer may preferably consist of UV inks or water and solvent-based paints. Hot-melt inks can also be used here.
  • primer materials such as from the DE 10 2010 044 243 A1 , may be considered as a topcoat.
  • Flame pyrolytic layers which preferably consist of silicon oxide layers, are also advantageous.
  • the barrier properties of the container or at least the region in which the cover layer is provided can thus also be improved. This concerns in particular the diffusion of gases such as oxygen or carbon dioxide or other substances which should not penetrate into the contents of the container.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Direktdruckverfahren zum Bedrucken von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, mit unterschiedlichen Schichten.
    • Stand der Technik
  • Das Bedrucken von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Auch die Verwendung mehrerer Druckschichten wird z.B. in DE 10 2010 044 243 A1 offenbart, wobei hier eine Zwischen- bzw. Basisschicht vorgesehen ist, die zunächst auf die Behälteroberfläche aufgebracht wird, woraufhin dann auf diese Basisschicht die Druckschicht aufgebracht wird. Physikalische Eigenschaften wie Haftfestigkeit und Migrationseigenschaften werden durch die entsprechenden Kenngrößen zwischen Druckschicht und Zwischenschicht einerseits und Zwischenschicht und Behälteroberfläche andererseits bestimmt.
  • Direktdruckverfahren zum Aufbringen mehrerer, auch übereinanderliegender Druckschichten sind aus der WO 2009/018892 A1 bekannt. Hier können mehrere Schichten von Drucktinte entweder übereinander oder auch nebeneinander in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten aufgebracht werden.
  • Aus der WO 2005/025873 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zum Bedrucken von Behältern bekannt. Auch hier können auf unterschiedliche, vorgegebene Bereiche Druckschichten aufgebracht werden.
  • Die WO 2012/003186 A1 zeigt im Weiteren eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen von recyclebaren Druckschichten, die insbesondere hydrophile Monomere umfassen, die sich bei Kontakt mit entsprechenden Reinigungslösungen vom Behälter lösen können.
  • Aus der US 2010/0281833 A1 ist ein Druckverfahren bekannt, mit dem zunächst eine permanente Druckschicht auf einen Behälter aufgebracht werden kann. Diese permanente Druckschicht ist dadurch ausgezeichnet, dass sie sich in Reinigungslösungen nicht vom Behälter löst. Weiterhin kann eine 2., temporäre Druckschicht auf die permanente Druckschicht aufgebracht werden, wobei sich diese temporäre Druckschicht in Reinigungsverfahren des Behälters von der Behälteroberfläche lösen lässt, sodass beispielsweise die permanente Druckschicht mit einem neuen Druckbild versehen werden kann.
    • Aufgabe
  • Der Erfindung liegt ausgehend von Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, bestehende Direktdruckverfahren zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Recyclingfähigkeit der mit diesem Verfahren hergestellten Produkte.
    • Lösung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Direktdruckverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
  • Das erfindungsgemäße Direktdruckverfahren zum Bedrucken von Behältern wie Flaschen mit Hilfe einer Direktdruckmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt, der Behälter wenigstens in einem ersten bestimmten Bereich mit einer Druckschicht in einer ersten Vorrichtung bedruckt wird und, in einem zweiten Schritt, in einer zweiten Vorrichtung, eine Deckschicht auf den Behälter aufgebracht wird, wobei die Deckschicht auf einen zweiten bestimmten Bereich aufgebracht wird, der den ersten bestimmten Bereich umfasst und dessen Fläche größer als die des ersten bestimmten Bereichs ist, wobei die Deckschicht eine erste Verbindung mit der Druckfarbe in dem ersten bestimmten Bereich eingeht, wobei die Deckschicht eine zweite Verbindung mit dem Behälter in von dem ersten bestimmten Bereich verschiedenen Teilen des zweiten bestimmten Bereichs eingeht, wobei die erste und zweite Verbindung unlöslich in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert zwischen 3 und 10 und gut löslich in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert in einem Bereich kleiner als 3 und/oder größer als 10 sind. Durch diese Deckschicht wird die Druckfarbe zum einen auf der Oberfläche des Behälters fixiert, ohne selbst stark an diesem haften zu müssen und zum anderen ist die Druckschicht so vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise vor Zerkratzen oder Ähnlichem, geschützt. Weiterhin wird die Recyclingeigenschaft der bedruckten Behälter verbessert, da die Lösbarkeit der Deckschicht in basischen Lösungen das Ablösen der darunterliegenden Druckschicht vom Behälter vereinfacht.
  • In einer Ausführungsform ist das Direktdruckverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht mit Hilfe einer Walzvorrichtung oder einer Schwallvorrichtung oder einer Sprühvorrichtung oder einer Dipp-Vorrichtung oder einer Direktdruckvorrichtung oder einer Plasmabeschichtungsvorrichtung oder einer Flammenpyrolysevorrichtung auf den zweiten Bereich aufgebracht wird. Durch diese vielfältigen Möglichkeiten des Aufbringens der Deckschicht stehen flexible Verfahren zum Aufbringen der Deckschicht zur Verfügung, insbesondere was die erzeugbare Form und bestimmte Eigenschaften der Deckschicht angeht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Direktdruckverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht gut löslich in den wässrigen Lösungen bei einer Temperatur von wenigstens 70°C ist. Durch Löslichkeit der Deckschicht, insbesondere bei hohen Temperaturen, wird die Recyclingfähigkeit eines so bedruckten Behälters erheblich verbessert, da in gängigen Waschlösungen zum einen der pH-Wert deutlich kleiner als 3 oder größer als 10 ist und zum anderen die Temperatur häufig im Bereich von 70 bis 100°C liegt. Vorteilhaft ist hierbei, dass nur die Deckschicht diese Eigenschaften bezüglich Löslichkeit aufweisen muss. Die Druckschicht oder die Druckschichten muss/müssen diese Eigenschaften nicht aufweisen, was das Bereitstellen der eingesetzten Materialien für die Druckschichten vereinfacht.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Druckschicht gut löslich in den wässrigen Lösungen ist. Dadurch wird erreicht, dass sich nicht nur die Deckschicht während eines Recyclingprozesses lösen lässt, sondern auch die Druckschicht in der verwendeten wässrigen Lösung entfernt werden kann.
  • Darüber hinaus kann der zweite bestimmte Bereich dem ersten bestimmten Bereich geometrisch ähnlich sein. Eine so gezielt aufgetragene Deckschicht verringert die Materialkosten und ist umweltschonender und ökologischer.
  • In einer Ausführungsform ist der Abstand eines Punktes auf dem Rand des ersten bestimmten Bereichs zum Rand des zweiten bestimmten Bereichs für jeden Punkt auf dem Rand des ersten bestimmten Bereichs gleich. Dadurch wird erreicht, dass die Druckschicht auf allen Seiten gleichmäßig von der Deckschicht umgeben ist und Schwachstellen, die bereits während der Fertigung auftreten könnten, werden so vermieden.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Material aus dem die Deckschicht besteht auf Bestrahlung mit Strahlung einer bestimmten Wellenlänge mit Veränderung wenigstens einer der Eigenschaften Haftfestigkeit, Farbe, Barriereneigenschaften, Migrationseigenschaften reagiert und wobei der Behälter mit Hilfe einer in Transportrichtung nach der zweiten Vorrichtung angeordneten Bestrahlungseinheit mit Strahlung dieser bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird. So können Behälter, die bedruckt wurden, mit Deckschichten mit bestimmten Eigenschaften versehen werden, die über die verbesserte Recycelbarkeit hinausgehen. Beispielsweise kann die Deckschicht so bestimmte optische Eigenschaften oder bestimmte Härtegrade aufweisen.
  • In einer Ausführungsform wird die Deckschicht in Abhängigkeit von Sensordaten, die indikativ für die geometrische Form der Druckschicht sind, auf den Behälter aufgebracht. Durch Verwendung entsprechender Sensordaten können die Deckschichten für jeden Behälter maßgeschneidert aufgetragen werden, was zu weiteren Einsparungen und umweltfreundlicherer und ökologischerer Wiederverwertung beitragen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt wenigstens eine weitere Druckschicht in einem dritten bestimmten Bereich aufgebracht, wobei der dritte bestimmte Bereich zumindest teilweise mit dem ersten bestimmten Bereich zusammenfällt, oder der dritte bestimmte Bereich von dem ersten bestimmten Bereich verschieden ist, wobei der erste und der dritte bestimmte Bereich eine bedruckte Fläche bilden und wobei der zweite bestimmte Bereich die bedruckte Fläche umfasst und die Fläche des zweiten bestimmten Bereichs größer ist als die bedruckte Fläche. Eine so ausgebildete Direktdruckmaschine kann eine Deckschicht auf einen bereits bedruckten Behälter auftragen, wobei diese Deckschicht die Druckschicht vor Umwelteinflüssen schützen kann.
  • Weiterhin wird eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern wie Flaschen bereitgestellt, wobei die Direktdruckmaschine eine Transportvorrichtung zum Befördern der Behälter durch die Druckmaschine entlang einer Transportrichtung, eine erste Vorrichtung zum Aufbringen einer Druckschicht in einem ersten bestimmten Bereich des Behälters und eine zweite Vorrichtung zum Aufbringen einer Deckschicht in einem zweiten bestimmten Bereich des Behälters umfasst, wobei die erste Vorrichtung in Transportrichtung vor der zweiten Vorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung geeignet ist, die Deckschicht in dem zweiten bestimmten Bereich aufzubringen, wobei der zweite bestimmte Bereich den ersten bestimmten Bereich umfasst und der zweite bestimmte Bereich größer als der erste bestimmte Bereich ist. Die Verwendung einer oder mehrerer dieser Vorrichtungen zur Aufbringung der Deckschicht kann je nach Prozessparametern und Anforderungen an die Deckschicht vorteilhaft sein. Entsprechende Druckmaschinen können als Linearläufer, aber auch als Rundläufer ausgebildet sein.
  • In der Direktdruckmaschine kann die zweite Vorrichtung eine Walzvorrichtung oder einer Schwallvorrichtung oder eine Sprühvorrichtung oder eine Dipp-Vorrichtung oder eine Direktdruckvorrichtung oder eine Plasmabeschichtungsvorrichtung oder eine Flammenpyrolysevorrichtung, umfassen, die die Deckschicht aufbringen können. Die Verwendung einer oder mehrerer dieser Vorrichtungen zur Aufbringung der Deckschicht kann je nach Prozessparametern und Anforderungen an die Deckschicht vorteilhaft sein.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Direktdruckmaschine eine Bestrahlungseinheit in Transportrichtung nach der zweiten Vorrichtung umfasst, wobei die Bestrahlungseinheit Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich emittieren kann und wobei das Material, aus dem die Deckschicht besteht, auf eine Bestrahlung mit Strahlung in diesem bestimmten Wellenlängenbereich reagiert. Eine entsprechend durchgeführte Bestrahlung der Deckschicht erlaubt das Versehen der Deckschicht mit speziellen Eigenschaften wie beispielsweise bestimmtem Härtegrad/Trocknungsgrad oder optischen Eigenschaften.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Direktdruckmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Direktdruckmaschine in Transportrichtung nach der ersten Vorrichtung und vor der zweiten Vorrichtung einen Sensor umfasst, der die geometrische Form der Druckschicht messen und ein Signal, das indikativ für die geometrische Form der Druckschicht ist, an eine Datenverarbeitungseinrichtung weiterleiten kann, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ein Signal zur Steuerung der zweiten Vorrichtung generieren kann, das indikativ für den zweiten bestimmten Bereich ist und die zweite Vorrichtung in Abhängigkeit des Signals steuerbar ist. Das Vorsehen entsprechender Sensoren und Steuereinheiten zur Steuerung der die Deckschicht aufbringenden zweiten Vorrichtung ermöglichen eine ökologische und effektive Aufbringung der Deckschicht.
  • Ferner können in Transportrichtung nach der ersten und vor der zweiten Vorrichtung Mittel, die zum Aufbringen wenigstens einer weiteren Druckschicht in einem dritten Bereich geeignet sind, angeordnet sein. Das Aufbringen mehrerer Druckschichten unterhalb der Deckschicht erlaubt das Erstellen sehr vielfältiger Druckbilder, die auch mehrschichtig sein können.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
    • Fig. 1
    Schematische Darstellung einer Druckmaschine.
    Fig. 2
    Schematische Darstellung des Druckvorgangs.
    Fig. 3
    Schematische Darstellung verschiedener Ausführungsformen der Druckschichten und Deckschicht.
    Ausführliche Beschreibung
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Direktdruckmaschine 100. Diese umfasst beispielsweise einen Zuförderer 104, auf dem unbedruckte Behälter, wie Flaschen 130 zur Vorrichtung 100 befördert werden. Die Behälter können prinzipiell aus beliebigen Materialien bestehen. Beispielsweise kann es sich um Behälter oder Flaschen aus Glas oder Kunststoffen handeln. Bevorzugt handelt es sich um PET-Behälter. In der Vorrichtung 100 sind Druckeinheiten 111 angeordnet. Grundsätzlich ist wenigstens eine Druckeinheit vorgesehen. Es kann aber auch eine Vielzahl Druckeinheiten vorgesehen sein. Die Druckeinheiten 111 bilden zusammen die erste Vorrichtung, in der die unbedruckten Behälter 130 mit Druckschichten bedruckt werden. Dazu sind die Druckeinheiten 111 der ersten Vorrichtung 101 beispielsweise über Leitungen 113 mit Druckfarbebehältern 112 verbunden. Die unterschiedlichen Druckeinheiten 111 können dabei als Direktdruckvorrichtung gemäß dem Stand der Technik ausgebildet sein und zum Aufbringen von Druckbildern bestimmter Form und Farbe geeignet sein. Dabei können die einzelnen Druckeinheiten 111 jeweils unterschiedliche Druckfarben und Druckbilder aufbringen oder gleiche Druckfarben an unterschiedlichen Stellen oder in mehreren Schichten auf denselben Bereichen des Behälters. Der so bedruckte Behälter 131 verlässt dann die erste Vorrichtung 111 und wird beispielsweise über einen weiteren Förderer 103 zur zweiten Vorrichtung 102 geleitet.
  • In dieser Vorrichtung wird über weitere Behandlungseinheiten 121 die Deckschicht aufgetragen. Da es sich bei der Deckschicht gegebenenfalls nicht um einen Stoff oder ein Stoffgemisch entsprechend üblicher Druckfarben handelt, sind die Behandlungseinheiten 121 speziell für das Aufbringen der für die Deckschicht verwendeten Stoffe geeignet. Auch hierzu sind die Behandlungseinheiten 121 der zweiten Vorrichtung 102 über Leitungen 123 mit Vorlagebehältern 122 verbunden, in denen das Material oder die Stoffgemische für die Deckschicht aufbewahrt werden. In der zweiten Vorrichtung 102 wird über die Behandlungseinheiten 121 die Deckschicht zumindest in Bereichen, die vorher in der ersten Vorrichtung 101 bedruckt wurden, aufgetragen, so dass die Druckschicht oder die Druckschichten vollständig von der Deckschicht bedeckt sind. Die so bedruckten und mit der Deckschicht versehenen Behälter 133 verlassen dann über einen weiteren Förderer die zweite Vorrichtung 102.
  • Bevor das Bedrucken endgültig abgeschlossen ist, kann eine Bestrahlungseinheit 104 vorgesehen sein, in der die bedruckten und mit der Deckschicht versehenen Behälter 133 eingefahren werden und bestrahlt werden. Diese Bestrahlung kann beispielsweise die chemischen Eigenschaften oder physikalische Eigenschaften der aufgebrachten Deckschicht verändern. So kann sie beispielsweise für das schließliche Aushärten der Deckschicht eingesetzt werden. Die Bestrahlungseinheit 104 emittiert dazu vorzugsweise Strahlung bzw. Licht einer bestimmten Wellenlänge. Dabei kann es sich um Strahlung im sichtbaren Bereich (Licht) oder im nicht sichtbaren Bereich, wie beispielsweise IR-Strahlung oder UV-Strahlung handeln. Nach Abschluss der Bestrahlung kann der Behälter 132 weiteren Vorrichtungen zugeführt werden.
  • Ungeachtet der hier beschriebenen spezifischen Ausführung der Druckmaschine bzw. Direktdruckmaschine 100 sei erwähnt, dass diese grundsätzlich als Linearläufer oder als Rundläufer ausgebildet sein kann.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Bedruckvorgangs eines Behälters. Dazu wird in Fig. 2 nur ein Ausschnitt 230 des Behälters betrachtet, der hier als Substrat dient. Im ersten Schritt wird auf das Substrat 230 eine Druckschicht 251 aufgebracht. Die Druckschicht ist hier im Vergleich zur Ausdehnung des Substrats aus Anschauungszwecken erheblich vergrößert dargestellt. Typische Schichtdicken bewegen sich im Bereich weniger Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometern. Die Druckschicht 251 kann beispielsweise über Drop-On-Demand-Verfahren aus Düsen 211 aufgebracht werden. Auch andere Druckverfahren sind hier denkbar, wie beispielsweise das Walzen oder Sprühen sowie Dippen. Die so aufgebrachte Druckschicht haftet vorzugsweise selbst an dem Substrat bzw. der Behälteroberfläche 230. Da im weiteren Verlauf jedoch eine Deckschicht aufgebracht wird, muss diese Haftung nicht so permanent ausgebildet sein wie bei bisherigen Direktdruckverfahren.
  • In einem nächsten Schritt wird in der in Fig. 1 dargestellten zweiten Vorrichtung die Deckschicht 253 aufgebracht. Dies kann ebenfalls über eine oder mehrere Düsen 221 und auch gemäß der zu Fig. 2a beschriebenen Behandlungsverfahren erfolgen. Wie zu erkennen, bedeckt die Deckschicht 253 die Druckschicht 251 vollständig und bedeckt darüber hinaus noch Teile des Substrats 230, die den Kanten der Druckschicht direkt benachbart sind. So wird eine vollständige Einkapselung der Druckschicht 251 und des gesamten Druckbildes erreicht, was das Druckbild vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Berührung mit Wasser, schützt. Ebenso führt diese Einkapselung zu einer weiteren Fixierung der Druckschicht, weshalb die Haftung der Druckschicht 251 auf dem Substrat 230 hierdurch verstärkt wird. Vorzugsweise haftet die Deckschicht sehr gut am Substrat 230. Grundsätzlich ist beabsichtigt, dass die Deckschicht aus einem transparenten und farblosen Material besteht. Sie wird daher weniger zur Erzeugung bestimmter optischer Eigenschaften eingesetzt, sondern dient der Beschichtung und Einkapselung der Druckfarben. Sie kann jedoch bestimmte Materialeigenschaften, wie eine gewisse Oberflächenrauhigkeit, Härte oder optische Effekte aufweisen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt kann dann eine Bestrahlung 241 des Substrats 230 mit der Druckschicht 251 und der Deckschicht 253 erfolgen. Diese Bestrahlung kann beispielsweise ein Eintrag von Wärmeenergie oder Lichtenergie, wie beispielsweise UV-Strahlung oder auch sichtbares Licht sein. Eine solche Bestrahlung 241 kann eingesetzt werden, wenn die im vorherigen Schritt aufgebrachte Deckschicht 253 direkt nach Aufbringen noch nicht die erforderlichen Eigenschaften aufweist. Wird die Deckschicht beispielsweise mit Hilfe eines Inkjet-Verfahrens oder Siebdruck aufgetragen oder mit Hilfe von Plasmabeschichtungsverfahren oder beispielsweise mit Flammenpyrolyse, kann eine nachfolgende Behandlung notwendig sein. Um beispielsweise Unebenheiten der Deckschicht kontrolliert auszugleichen, kann die Wärmebehandlung eingesetzt werden, wodurch durch oberflächliches Aufschmelzen der Deckschicht und anschließendes Aushärten eine glattere Oberfläche erreicht wird. Dadurch wird ebenfalls sichergestellt, dass die Druckschicht 251 vorzugsweise von einem überall gleich dicken Film der Deckschicht 253 bedeckt ist. Weiterhin kann der Härtegrad der Deckschicht durch Bestrahlung, beispielsweise mit UV-Licht, nach dem Auftragen verändert werden, so dass bestimmte Anforderungen an die Deckschicht erfüllt werden können.
  • Fig. 3 zeigt die schematische Ausführung des erfindungsgemäßen Direktdruckverfahrens. Dabei sei erwähnt, dass, obwohl hier immer wenigstens zwei als unterschiedlich gekennzeichnete Druckbilder auf dem Behälter vorgesehen sind, diese auch jeweils aus der gleichen Farbe bestehen können. Das Übereinanderdrucken unterschiedlicher Druckschichten steht weiterhin nicht im Widerspruch zu den Erläuterungen unter Fig. 2, da die in Fig. 2 dargestellte Druckschicht 251 gemäß den Ausführungen zu Fig. 2 aus mehreren Druckschichten, die durch die Druckeinheiten 111 aufgebracht wurden, bestehen kann. Weiterhin ist es möglich, auch nur genau eine Druckschicht aufzubringen.
  • In Fig. 3a ist ein Druckbild bestehend aus zwei rechteckig ausgebildeten Druckbildern 301 und 302 auf der Oberfläche eines Behälters 300 dargestellt. Durch die rechteckige Struktur ist es technisch ohne Schwierigkeiten möglich, die Deckschicht so aufzubringen, dass sie das komplette entstehende Druckbild, insbesondere den Überlapp der Druckschichten 301 und 302 umschließt. Wie bereits in Fig. 2 beschrieben, ist ein Überhang der Deckschicht 303 vorgesehen, der über die Ränder des Druckbildes hinausgeht und in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Behälters 300 steht. Um dies zu erzielen, ist die zweite Vorrichtung gemäß Fig. 1 so ausgebildet, dass sie einen größeren Bereich auf dem Behälter bedruckt als durch die Druckbilder 301 und 302 eingenommen wird, wobei dieser größere Bereich zumindest die Fläche der Druckbilder umfasst und, wie dargestellt, geringfügig größer ist.
  • In Fig. 3b ist schematisch eine Kombination zweier Druckbilder 301 und 302 dargestellt, die in diesem Fall eine irreguläre Form auf dem Behälter 300 aufweisen. Um ein solches irreguläres Druckbild mit einer Deckschicht zu versehen, kann vorgesehen sein, den gesamten Behälter oder einen großen Bereich der Behälteroberfläche 300 mit der Deckschicht 303 zu beschichten, wobei in diesem Bereich die Druckbilder 301 und 302 völlig eingekapselt sind. Diese Realisierung ist zwar von einem ökologischen Standpunkt aus nicht sehr effektiv, gewährleistet jedoch auf jeden Fall die völlige Einkapselung der Druckschichten 301 und 302. Außerdem sind, insbesondere bei vollständigem Aufbringen der Deckschicht auf den Behälter, keine weiteren Vorrichtungen notwendig, um zu gewährleisten, dass die Druckschichten vollständig von der Deckschicht eingekapselt sind.
  • Fig. 3c zeigt eine weitere Ausführungsform für das Bedecken einer Druckschicht 301 und einer Druckschicht 302 mit einer Deckschicht 303. Auch hier weisen die Druckschichten 301 und 302 jeweils eine irreguläre Form auf. Da es ökologisch und wirtschaftlich vorteilhaft ist, wenn möglichst wenig Material für die Deckschicht verwendet wird, ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Deckschicht so aufgebracht wird, dass nur die Druckbilder 301 und 302 bedeckt sind und ein schmaler Bereich der Deckschicht, der über die Ränder der Druckschichten 301 und 302 hinausgeht, mit dem Substrat bzw. dem Behälter 300 in direktem Kontakt steht. Dies gestaltet sich bei irregulären Druckbildern jedoch technisch schwieriger. Insbesondere wenn Druckverfahren eingesetzt werden, die von Behälter zu Behälter unterschiedliche Druckbilder erzeugen, kann dies schwierig werden. Dazu ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, beispielsweise gemäß Fig. 1, über Sensoren verfügt, die insbesondere bei Verwendung irregulärer Druckbilder die Positionen und Abmessungen der Druckbilder 301 und 302 messen können. Anhand dieser Messwerte kann dann vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit die zweite Vorrichtung, die die Deckschicht 303 aufträgt, so steuert, dass die Deckschicht nur im Bereich der Druckbilder 301 und 302 aufgetragen wird und ein Rand der Deckschicht vorgesehen ist, wobei der Abstand eines Punktes auf dem Rand des Druckbilds 301 oder 302 zum Rand der Deckschicht für jeden Punkt auf dem Rand des Druckbilds 301 und 302 gleich ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dieser in Fig. 3c dargestellte Streifen etwa 1 mm, vorzugsweise 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,25 mm breit ist.
  • Da die Deckschicht so ausgebildet ist, dass sie in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert kleiner als 3 und/oder größer als 10 löslich sein soll, wofür beispielsweise Polymere in Frage kommen, kann ein so bedruckter Behälter besonders einfach recycelt werden. Insbesondere wenn die Druckschichten bzw. die dafür verwendeten Druckfarben nicht gut am Behälter halten sondern vielmehr durch die darüber befindliche Deckschicht eingekapselt und auf dem Behälter fixiert werden, kann bei Zerteilung des Behälter in Kunststoffflakes, wie bei Recyclingprozessen üblich, die Deckschicht in einer entsprechenden basischen Lösung und die darunter befindlichen Druckschichten sehr leicht von den Kunststoffflakes entfernt werden, da durch Teilung des Behälters in Kunststoffflakes und insbesondere durch die Anwendung einer basischen Lösung, die Deckschicht aufgelöst bzw. wenigstens aufgebrochen wird, wodurch ein Lösen der Druckschichten in der wässrigen Lösung stattfindet. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Deckschicht sehr gut an der Druckschicht haftet, weshalb eine Ablösung der Deckschicht vom Behälter ein Mitreißen der Druckschicht ermöglicht, was die Effektivität des Recyclingprozesses weiter erhöht. Dazu kann die Deckschicht vorzugsweise aus UV-Tinten oder Wasser- und Lösemitteln-basierten Lacken bestehen. Auch Hot-Melt-Tinten können hier eingesetzt werden. Auch bekannte Primermaterialien, wie beipsielsweise aus der DE 10 2010 044 243 A1 , können als Deckschicht in Frage kommen. Flammpyrolytische Schichten, die vorzugsweise aus Siliciumoxidschichten bestehen, sind ebenfalls vorteilhaft. Je nach verwendetem Material können so auch die Barriereeigenschaften des Behälters oder zumindest der Bereich, in dem die Deckschicht vorgesehen ist, verbessert werden. Das betrifft insbesondere die Diffusion von Gasen wie Sauerstoff oder Kohlendioxid oder andere Stoffe, die nicht in das Füllgut des Behälters eindringen sollen.

Claims (9)

  1. Direktdruckverfahren zum Bedrucken von Behältern wie Flaschen mit Hilfe einer Direktdruckmaschine (100), wobei, in einem ersten Schritt, der Behälter wenigstens in einem ersten bestimmten Bereich mit einer Druckschicht (251) in einer ersten Vorrichtung (101) bedruckt wird und, in einem zweiten Schritt, in einer zweiten Vorrichtung (102), eine Deckschicht (253) auf den Behälter aufgebracht wird, wobei die Deckschicht (253) auf einen zweiten bestimmten Bereich aufgebracht wird, der den ersten bestimmten Bereich umfasst und dessen Fläche größer als die des ersten bestimmten Bereichs ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (253) eine erste Verbindung mit der Druckfarbe in dem ersten bestimmten Bereich eingeht, wobei die Deckschicht (253) eine zweite Verbindung mit dem Behälter in von dem ersten bestimmten Bereich verschiedenen Teilen des zweiten bestimmten Bereichs eingeht, wobei die erste und zweite Verbindung unlöslich in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert zwischen 3 und 10 und gut löslich in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert in einem Bereich kleiner als 3 und/oder größer als 10 sind, wobei die zweite Verbindung zwischen Deckschicht (253) und Behälter stärker ist, als die Verbindung der Druckschicht (251) und dem Behälter und die erste Verbindung stärker ist, als die Verbindung der Druckschicht (251) mit dem Behälter.
  2. Direktdruckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (253) mit Hilfe einer Walzvorrichtung oder einer Schwallvorrichtung oder einer Sprühvörrichtung oder einer Dipp-Vorrichtung oder einer Direktdruckvorrichtung oder einer Plasmabeschichtungsvorrichtung oder einer Flammenpyrolysevorrichtung auf den zweiten Bereich aufgebracht wird.
  3. Direktdruckverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (253) gut löslich in den wässrigen Lösungen bei einer Temperatur von wenigstens 75°C ist.
  4. Direktdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschicht (251) in den wässrigen Lösungen gut von dem Behälter ablösbar ist.
  5. Direktdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bestimmte Bereich dem ersten bestimmten Bereich geometrisch ähnlich ist.
  6. Direktdruckverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand eines Punktes auf dem Rand des ersten bestimmten Bereichs zum Rand des zweiten bestimmten Bereichs für jeden Punkt auf dem Rand des ersten bestimmten Bereichs gleich ist.
  7. Direktdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus dem die Deckschicht (253) besteht auf Bestrahlung mit Strahlung einer bestimmten Wellenlänge mit Veränderung wenigstens einer der Eigenschaften Haftfestigkeit, Farbe, Barriereneigenschaften, Migrationseigenschaften reagiert und wobei der Behälter mit Hilfe einer in Transportrichtung nach der zweiten Vorrichtung (102) angeordneten Bestrahlungseinheit (104) mit Strahlung dieser bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird.
  8. Direktdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (253) in Abhängigkeit von Sensordaten, die indikativ für die geometrische Form der Druckschicht (251) sind, auf den Behälter aufgebracht wird.
  9. Direktdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt wenigstens eine weitere Druckschicht in einem dritten bestimmten Bereich aufgebracht wird, wobei der dritte bestimmte Bereich zumindest teilweise mit dem ersten bestimmten Bereich zusammenfällt, oder der dritte bestimmte Bereich von dem ersten bestimmten Bereich verschieden ist, wobei der erste und der dritte bestimmte Bereich eine bedruckte Fläche bilden und wobei der zweite bestimmte Bereich die bedruckte Fläche umfasst und die Fläche des zweiten bestimmten Bereichs größer ist als die bedruckte Fläche.
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