EP3370886A2 - Verfahren zum erzeugen von oberlächeneffekten, insbesondere in uv-härtbaren schichten, vorrichtung zur herstellung derselben sowie erfindungsgemäss erhaltener artikel - Google Patents

Verfahren zum erzeugen von oberlächeneffekten, insbesondere in uv-härtbaren schichten, vorrichtung zur herstellung derselben sowie erfindungsgemäss erhaltener artikel

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Publication number
EP3370886A2
EP3370886A2 EP16790984.5A EP16790984A EP3370886A2 EP 3370886 A2 EP3370886 A2 EP 3370886A2 EP 16790984 A EP16790984 A EP 16790984A EP 3370886 A2 EP3370886 A2 EP 3370886A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
curing
radiation
irradiation
layer
Prior art date
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Pending
Application number
EP16790984.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Rüedi
Dirk Dr. SCHLATTERBECK
Peter Eladio LUDWIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Actega Schmid Rhyner AG
Original Assignee
Schmid Rhyner AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schmid Rhyner AG filed Critical Schmid Rhyner AG
Publication of EP3370886A2 publication Critical patent/EP3370886A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0209—Multistage baking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
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    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/061—Special surface effect
    • B05D5/062—Wrinkled, cracked or ancient-looking effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/0015—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form for treating before, during or after printing or for uniform coating or laminating the copy material before or after printing
    • B41J11/002—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating
    • B41J11/0021—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using irradiation
    • B41J11/00214—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using irradiation using UV radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0486—Operating the coating or treatment in a controlled atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/02—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a matt or rough surface

Definitions

  • the invention relates to a method for producing surface effects, in particular in UV-curable layers, by means of microfiltration, as well as to a device for producing such layers and to an article obtained according to the invention.
  • Another aspect of the invention relates to the provision of high energy
  • Particle radiation for example UV radiation
  • curable coating fluids which are processable by the method according to the invention.
  • a matte surface has less than 20 GE. Difficulties arise, however, when using a coating system both matt and shiny areas are to be generated simultaneously, for example, to identify specific functional areas of a surface. It is also known to produce surfaces which have certain structures or a specific feel, that is to say a special tactile sensory impression. Even with these effects, however, the simultaneous production of areas with different visual or structural expression with one and the same coating system is currently only possible with a high expenditure on equipment.
  • haptic and / or visual properties such as matt / gloss effects
  • a simple possibility consists in the coating on a partially differently pretreated substrate.
  • An example of this is the UV coating of a substrate previously pretreated with a poorly wettable oil pressure varnish or a special printing ink.
  • the subsequent coating produces in this case on the pretreated areas a repulsion of the coating and thus a matte finish.
  • a similar effect can also be produced in a still liquid coating before hardening, if the (partial) generation of a roughness succeeds with the help of high-energy radiation.
  • German Patent Application DE 10 2006 042 063 A1 describes a method for adjusting the degree of gloss of surfaces which have been obtained by coating with UV or electron beam-curable coatings.
  • initially short-wave monochromatic UV radiation acts on a coating applied to a substrate, so that polymerization and crosslinking occur only in the surface layer of the coating.
  • electromagnetic radiation of a different, higher wavelength acts on the coating, with the result that crosslinking occurs over the entire thickness of the applied coating and the layer cures accordingly.
  • a micro-folding which is fixed by the subsequent curing of the entire layer.
  • the term "microfolding" is understood to mean the following phenomenon: the surface layer of a coating fluid applied in a first step becomes a skin-like layer, this means a layer with a
  • Coating surface is a local change in the coating thickness, so that the thickness variations are at least in the single-digit micrometer range.
  • the surface layer may be present folded.
  • the applied coating fluid is cured over the entire volume.
  • monochromatic radiation which is able to cause the microstructure by crosslinking of the surface layer, find it excimer radiators use.
  • monochromatic radiation of the wavelengths 172 or 222 nm is used.
  • the beam sources are designed so that a stable inert gas atmosphere is ensured and the inert gas is used simultaneously for cooling the radiator, so that the life of the excimer lamps is extended.
  • the mechanism of the microplating described in the abovementioned industrial property applications is based on the combination of a low penetration depth of the radiation and thus a near-surface action with the property of the free-radically curable system to undergo a curing shrinkage in the polymerization reaction. Through these two effects a film floating on still liquid coating material is produced, which folds through the hardening shrinkage. In the case subsequently carried out second
  • the still liquid intermediate region is also cured and combines with the substrate and the folded surface film.
  • Required light source which is also different from the second light source, which is necessary for complete curing of the coating. This is due to the fact that the excimer radiation is strongly absorbed in coating solutions or paints, so that it comes only to the curing of a thin film, for example, only a few micrometers in thickness. If the paint layer is thicker than the depth of penetration of the total
  • Laser radiation corresponds, is therefore for the curing of the paint layer over the entire thickness of the use of a second radiator with a different wavelength for this
  • the object of the invention is to provide a method for simplified, low-cost matting of paint surfaces by micro-mingling, in particular a method with which only partial areas of a surface selectively matted or optical or tactile sensory Properties can be provided.
  • different surface effects in different areas of a coating can be addressed, wherein the layer thickness of the coating between the individual areas can be different.
  • the invention is solved in a surprisingly simple manner by a method according to claim 1, devices according to independent claims 19 and 23, and a coating fluid according to claim 24.
  • Another aspect relates to products with micro-folded surfaces according to claim 29 produced in this way. Preferred embodiments can be found in the respective subclaims.
  • the method for producing surface effects in a coating which is curable by high-energy particle radiation, in particular by UV radiation comprises the following steps:
  • a coating fluid for example a lacquer which is free-radically curable, in particular UV-curable
  • the coating fluid is designed so that the reactivity at the surface of the applied coating film is specifically different from the reactivity in the volume of the applied coating film.
  • the irradiation of the coating takes place, wherein preferably UV-C radiation having a wavelength of 240 nm and more is introduced into the surface layer of the coating.
  • the method is thus based on the same principle of microfolding, as well as by excimer radiation and subsequent post-curing by longer-wave UV radiation or Electron radiation is achieved.
  • the advantage of the method according to the invention is that the surface reactivity is deliberately set differently to the volume reactivity. In this way it is possible, with longer-wave UV radiation than the above-mentioned excimer radiation, for example UV-C radiation of a commercially available medium-pressure mercury radiator, to produce a microfilling on the surface.
  • Another advantage of the method according to the invention is that the curing reaction of the surface and the volume is initiated with the usual in the industry mercury medium-pressure lamps. As a result, the user does not have to make additional investments or make modifications to his system.
  • the effect according to the process is based on adapting the composition of the coating fluid such that the reactivity on the surface of the applied coating film differs specifically from the reactivity in the interior of the applied coating film. This is achieved by adding to the coating fluid two different photoinitiators which act differently, in particular in the form that a
  • Coating film hardens less than its volume and corresponding to the surface the lacquer layer has only a low hardness or possibly is still completely liquid.
  • the near-surface zone and the interior of the applied lacquer layer are substantially uniformly cured, ie the near-surface zone has almost the same degree of crosslinking as in the interior of the lacquer layer.
  • a stronger and earlier crosslinking of the near-surface zone compared to the interior of the lacquer layer, which causes a microfolding is not possible with the abovementioned solutions.
  • the surface layer comprises thicknesses between 10 nm and 1 ⁇ m
  • the irradiation is carried out in two steps in the form that in the first step a smaller UV dose is irradiated, the micro-generation generates, and in a second step, the film is completely through-hardened, for both curing steps longer-wave UV radiation, for example that of a medium pressure UV radiator is used.
  • both the micro-aging and the curing of the film it is also possible for both the micro-aging and the curing of the film to be achieved in an irradiation step.
  • the coating material is designed accordingly, in particular by the absorption of UV radiation over the layer thickness of the coating agent varies.
  • both the generation of the micro-cladding in the surface layer and the irradiation for curing the coating are effected in each case by means of a medium-pressure mercury radiator.
  • a, preferably the same, medium pressure mercury radiator is used both for the irradiation of the surface layer and for the curing of the coating.
  • the adjustment of the dose of UV radiation by adjusting the power of the medium-pressure mercury radiator takes place.
  • the coating can be carried out in the form that a coating film is obtained, which has different layer thicknesses in certain areas. In these areas, each with different layer thickness different effects can be obtained.
  • the application of the coating takes place only on parts of the substrate, so that at least one area of the substrate is uncoated and at least one other area of the substrate is coated.
  • the application of the coating takes place over the entire surface of the substrate, wherein furthermore the layer thickness can be different in different areas.
  • the irradiation of the surface layer preferably takes place over the entire surface.
  • the irradiation takes place in at least one subarea in such a way that only in this subarea treated in this way are surface effects due to
  • the only local irradiation of the surface layer for microfilling takes place in at least one subregion through a mask or stencil which shades regions of the emitter, or by means of a spatially resolved scanning of the coating surface.
  • the scanning is carried out by scanning the surface line by line and further the line is divided into individual pixels or pixels and each line is associated with each feed of the scan head.
  • the irradiation is preferably carried out by UV radiation under an inert gas atmosphere, preferably a nitrogen atmosphere.
  • the residual oxygen content is preferably less than 5000 ppm, particularly preferably less than 1000 ppm or very particularly preferably less than 500 ppm.
  • the application of the coating fluid by means of a printing process, for example by gravure, flexographic printing, screen printing, pad printing or inkjet printing, or by rolling, flooding, knife coating, casting, such as curtain or slot casting, dipping spraying and / or spin.
  • the coating agent inkjet technology is made. With this method, it is particularly easy to different layer thickness of
  • Coating material in different areas on the surface in one pass too produce.
  • a coating order with matte surface In areas with layer thicknesses in which the drops combine to form a film but the layer thickness is below a critical threshold, the surface appears shiny and in areas above this critical threshold a matte effect is again achieved by the microstructure.
  • all these three different areas have a different feel.
  • the haptic is not only differentiated by the different layer thicknesses (relief effect, Braille structures, replacement of blind embossing by coating application), but also by a changed frictional resistance of the different areas.
  • Micro-folded areas are characterized, for example, by a very small amount
  • Friction resistance whereas very smooth areas can be almost sticky when passing by hand.
  • very thin matte structures in turn, have a low frictional resistance, but, in contrast to the areas with a microplate, are rather rough, whereas microfolded areas feel very smooth and soft.
  • the degree of gloss of the coating at a viewing angle according to DIN EN ISO 2813 in the areas in which exposure of the surface layer for microplating takes place after hardening of the entire layer is between 0.1 GE and 80 GE.
  • the degree of gloss is preferably between 0.1 GE and 50 GE, more preferably between 0.1 GE and 20 GE and most preferably between 0.1 GE and 10 GE, this gloss level being determined in accordance with DIN EN ISO 2813.
  • the invention further relates to a device for curing coating fluids, for example paints, which are curable by high-energy particle radiation, in particular by UV radiation.
  • the curing takes place in two steps and, furthermore, the power introduced into the coating by means of the curing device is adjusted so that in a first step only the surface layer of the coating is treated, and in a second step the coating can be cured over the entire layer is.
  • the curing device comprises a medium pressure mercury radiator.
  • a possible embodiment of the invention includes the design of the curing device so that the curing by means of excimer emitters under the curing
  • the inert gas is preferably nitrogen.
  • the inert gas atmosphere may help to aid in less well suited coating solutions since the abovementioned oxygen inhibition, even with appropriate formulation, interferes with the reaction at the surface. If this impairment is reduced under inert gas, the surface reaction can proceed more efficiently and thus the micro-folding can be supported.
  • the device for curing the layer is formed such that initially only in a partial region of the coating
  • the apparatus comprises a computerized means for controlling the curing of the coating.
  • the informatic means is designed to determine the performance, dose and / or location of the cure.
  • Yet another aspect of the invention relates to an apparatus for generating
  • the device comprises:
  • a device for receiving the base Preferably a device for receiving the base,
  • a device for applying the coating fluid to the substrate wherein the device may be designed in such a way that the coating fluid is applied over the entire area of the surface of the substrate or only over a partial area thereof, -
  • a device (6) for curing the coating wherein the curing takes place in two steps and the introduced by means of the curing device in the coating power is preferably adjustable so that in a first step, only the surface layer of the coating is treated the surface layer preferably has a thickness between 10 nm and 1 ⁇ m, and in a second step the coating can be cured over the entire thickness,
  • a device for removing the pad Preferably, a device for removing the pad, as well
  • a system control for example in the form of an informational means such as a computer, for controlling the operations of the system, which controls the parameters on all process steps and their
  • the plant controller also preferably includes means to read out parameters in an informational format commonly used in the printing industry, for example JDF (Job Definition Format), and to translate them into process steps.
  • a means may comprise a parameterization file stored in a memory.
  • the device comprises at least one sensor as well as an encoder and actuators in order to detect the respective method steps by sensors and to implement them in a controlled manner by the computer by means of corresponding actuators.
  • Yet another aspect of the invention relates to a coating fluid suitable for carrying out the method according to the invention. This is a
  • Coating fluid which curable by high-energy particle radiation, in particular by UV radiation, in particular by free-radical polymerization, and a
  • Micro-folding process is accessible.
  • the microfolding is carried out by irradiation of the surface layer of an applied coating, for example by irradiation with UV-C radiation having a wavelength of more than 240 nm.
  • a coating fluid suitable for carrying out the process of the present invention comprises a composition in which 100 parts of a liquid binder comes to 13 parts of a mixture of photoinitiators and / or crosslinking agents and / or activators for curing.
  • photoinitiators are substances which decompose by absorption of light, in particular UV light, and thus form reactive species, for example radicals or cations. According to one embodiment of the invention, photoinitiators are used which form radicals.
  • Crosslinking agents and / or activators are understood in the context of the present invention to be substances which make polymerization reactions particularly efficient.
  • the activator is also a synergist in each case and can also be referred to as such.
  • at least one tertiary amine is used as crosslinking agent or activator. This is preferably done according to another
  • Embodiment of the invention when a so-called type II photoinitiator is used as the photoinitiator.
  • a type II photoinitiator radicals are formed by the photoinitiator, for example benzophenone, an adjacent molecule
  • the coating fluid has the following
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • a type I photoinitiator here 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1.
  • a photoinitiator type II here benzophenone
  • an activator here N-methyldiethanolamine
  • the coating fluid has the following composition:
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • Reactivity specifically differentiated in the volume of the applied coating film is thus achieved in that 1 part of a photoinitiator of type I, here 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1-propanone, 6 parts of a photoinitiator type II, here benzophenone , and 6 parts of an activator, here N-methyldiethanolamine, are used per 100 parts of a liquid binder mixture (here comprising HDDA and TMPTA) and in contrast to the previous example, a more reactive binder mixture is used.
  • a photoinitiator of type I here 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1-propanone
  • 6 parts of a photoinitiator type II here benzophenone
  • 6 parts of an activator here N-methyldiethanolamine
  • Type I photoinitiators relative to the proportions of the type II photoinitiator may further target the reactivity at the surface of the coated photoinitiator
  • Coating film can be achieved by the reactivity in the volume of the applied coating film.
  • the reactivity at the surface of the coated coating film specifically differs from the reactivity in the volume of the applied coating film achieved in that 1 part of a photoinitiator of type I, here 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1-propanone, 6 parts of a photoinitiator type II, here benzophenone, and 6 parts of an activator, here N-methyldiethanolamine , to 100 parts of a liquid binder (here comprising DPGDA) can be used.
  • the DPGDA used as difunctional binder forms a relatively soft film.
  • the volume shrinkage is compared with TMPTA-containing
  • Formulations less pronounced By varying the proportions of the Type I photoinitiator relative to the proportions of the Type II photoinitiator, further targeted discrimination of the reactivity at the surface of the coated coating film can be achieved from the reactivity in the volume of coating film applied.
  • the microfolding succeeds in only one curing step.
  • the coating formulation for example, elastic aliphatic
  • Activator here N-methyldiethanolamine
  • a liquid binder mixture here comprising DPGDA and Ebecryl 4491
  • Coating film can be achieved by the reactivity in the volume of the applied coating film. Even with AC Resin 250 from BASF similar effects can be achieved.
  • Processing viscosity (from 70 - 120 s in the DIN 2 flow cup), which allows their use in inkjet printheads.
  • a method can be used which allows the simultaneous generation of areas of greatly varying layer thicknesses.
  • Concentrations of photoinitiators for volume hardening are added (eg> 2% Irgacure 1173 with otherwise equal concentrations of photoinitiators and coinitiators in the formulation can prevent the effect). The same applies if, for volume hardening, photoinitiators with a higher absorption wavelength are used in suitable concentrations. Thus, by adding 1% TPO (triphenylphosphine oxide) in the above-mentioned formulations, the micro-folding can be prevented. The percentages in each case relate to percent by weight.
  • Yet another aspect of the invention relates to a product which consists of a backing and a coating applied thereto. This shows the coating at least in a partial area on a surface layer with a microcold on and the coating is formed from
  • Suitable substrate materials for backing the coating may be conventional materials used in the graphic arts industry, such as paper, paperboard, laminated paper or laminated paperboard, plastic films, and corrugated board substrates. Polyolefin films but also PET, acetate and similar films are preferably used for the lamination.
  • Friction resistance for aviation but also for watercraft The adhesion of dirt, lime and bacteria on such surfaces is reduced compared to smooth surfaces.
  • micro-folding in combination with specially flexible or even elastic binders can be used for the production of so-called soft-touch paint surfaces.
  • the degree of gloss in the at least one region which has a microfolding is between 0.1 and 80 GE, preferably between 0.1 GE and 50 GE, more preferably between 0.1 GE and 20 GE, and very particularly preferably between 0 , 1 GE and 10 GE, at a viewing angle according to DIN EN ISO 2813.
  • Fig. 6 shows a process according to the product
  • photons show increasing particulate character.
  • FIG. 1 shows an example of a photographic image of a sample in which a coating agent which is accessible to the microstructure was applied only with a layer thickness of 10 ⁇ m. It can be seen that the microfolding is only irregular. Thus, in the left-hand section of the figure, a microfolding is clearly recognizable, whereas this microfolding in the right-hand region of the sample is only slightly or not at all pronounced.
  • Fig. 2 shows an example of a photographic representation of the surface of a sample, which was obtained by the method according to the invention.
  • the layer thickness is here 30 ⁇
  • the micro-mapping is very pronounced here.
  • FIG. 3 shows a strong enlargement of a surface area of the sample from FIG. 2.
  • the structures produced by microfolding are very clearly recognizable.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an embodiment of a device 1 for producing surface effects on at least one subregion of a with a
  • Coating which is curable by high-energy particle radiation, in particular by UV radiation, coated underlay
  • the device comprising: It can be seen in Fig. 4, a means for transporting the pad 3 between the individual workstations.
  • This means of transport is exemplified in the apparatus 1 by the parts 21, 22 and 23 and comprises a first roller or roller 21 on which a substrate 3, for example formed from paper, cardboard, laminated paper or laminated cardboard , Plastic films and Wellpappesubstraten, or polyolefin film or PET or acetate film, is rolled up.
  • the base 3 is moved in the direction of the arrow 25, the transport direction, through the device 1, wherein the surface 31 of the printing material or the substrate or the base 3, which is to be printed, is directed in Fig. 4 upwards.
  • the roller 22 is another part of the means of transport.
  • the device 1 comprises a device 4 for applying the coating fluid to the substrate 3.
  • a device for applying coating fluid is described, for example, in WO 2009/012996, the disclosure content of which is also the subject of the present disclosure by incorporation, as the coating unit
  • the device described in the present invention is advantageously usable for smoothing the film applied to the substrate surface by means of the coating unit, it represents an optional unit which does not necessarily have to be used for carrying out the invention.
  • the device 4 can be configured such that the coating fluid is applied over the entire area of the surface 31 of the substrate 3 or only over a partial area thereof.
  • a job over the entire area of the surface 31 of the substrate 3 is advantageous when a coating fluid is applied, which also performs a protective function in the cured state, for example having scratch-resistant properties.
  • only a partial application that is to say an application of the coating fluid over only a partial area of the surface 31 of the base 3 is advantageous in order, for example, to highlight or mark specific areas of the base in a targeted manner. In this way it is also possible to generate images, for example in the form of images or texts.
  • the device 1 further comprises a device 7 for curing the coating. The curing of the coating takes place in two steps.
  • the power introduced into the coating by means of the curing device 7 is preferably adjustable so that in a first step only the surface layer of the coating is treated.
  • the surface layer preferably has a thickness of between 10 nm and 1 ⁇ m.
  • the coating is curable over the entire thickness.
  • the surface layer preferably has a thickness of between 10 nm and 1 ⁇ m.
  • Device 7 a computerized means for controlling the curing of the coating.
  • the informatic means is designed to determine the performance, dose and / or location of the cure
  • a device 6 for drying the coating is shown in FIG.
  • the device 1 may comprise a device 8 for cooling the coated base after curing.
  • the device 1 may further comprise, according to a preferred embodiment of the invention, a plant controller 5, for example in the form of an informational means such as a computer, for controlling the operations of the plant, which preferably sensory collects the relevant parameters in all process steps and preferably with respective associated actuators controls and thus ensures their interaction.
  • a plant controller 5 for example in the form of an informational means such as a computer, for controlling the operations of the plant, which preferably sensory collects the relevant parameters in all process steps and preferably with respective associated actuators controls and thus ensures their interaction.
  • the system controller 5 preferably also comprises a means for setting parameters in one
  • the device 1 generally, without being limited to the embodiment shown here, comprises a plurality of system controls, which selectively control individual devices.
  • the device comprises at least one sensor as well as an encoder and actuators in order to detect the respective method steps by sensors and to implement them in a controlled manner by the computer by means of corresponding actuators.
  • the system controller 5 is preferably suitable according to one embodiment
  • Interfaces for example, the interfaces 54, 55, 56, 57 with devices, which are covered by the device 1, for example, the devices 4, 5, 6, 7, connected.
  • FIG. 5 shows a further schematic representation of a device 1 according to a further preferred embodiment.
  • the device 1 in this case comprises a device for receiving the pad 301, in which various documents 3, which are not all designated for better clarity, are included.
  • individual documents 3 which may comprise, for example, paper, cardboard, laminated paper or laminated cardboard, plastic films and corrugated cardboard substrates, or polyolefin or PET or acetate, by means of the means for transporting the pad 3 between the individual workstations moved through the device 1.
  • the means for transporting the underlay 3 comprises a first roll 21, a second roll 23 and additionally a further roll 22, wherein various other rolls 22 may be included in the means for transport.
  • the means for transport comprises a conveyor belt 24, which connects the two rollers 21 and 23 with each other, so that by the rotation of at least one of the rollers 21, 23, a movement of the documents 3 takes place through the device 1 in the direction of the arrow 25.
  • the device 1 comprises the device 4 for applying the coating fluid to the substrate 3 and a device for curing the coating 7. Furthermore, the devices 6 and 8 are shown, which is the drying of the coating fluid
  • Coating fluids or a cooling of the printed substrate can serve after curing and in the present case are only optional.
  • the devices 4, 5, 6, 7 can each be connected via an interface 54, 55, 56, 57 with a system controller 5.
  • Such a system controller 5 with the corresponding interfaces is also only optionally included in the device 1.
  • the device 1 of this embodiment comprises a device 302 for removing the pad 3.
  • FIG. 6 schematically and not to scale shows two products 300, each of which comprises a base 3, on whose surface 31 (not labeled) a coating 32 has been applied.
  • the coating 32 has at least one partial area
  • a product 300 is depicted, which comprises a full-area coating 32 on the (not designated) surface 31.
  • the coating 32 is applied only to partial areas of the (not designated) surface 31 of the base 3.
  • the invention thus relates to a method for producing surface effects in a coating which is curable by high-energy particle radiation, in particular by UV radiation, the method comprising the following steps: application of a
  • Coating fluids such as a paint which is free-radically curable, in particular UV-curable, on a substrate, wherein the coating fluid is designed so that the reactivity at the surface of the applied coating film is specifically different from the reactivity in the volume of the applied coating film,
  • Fig. 7 shows a photographic representation of coatings according to embodiments of the invention. These are a total of eight coatings, which were applied to a black base. The individual coatings differ from one another with regard to the exact formulation of the coating fluid and / or the layer thickness. While matt coatings are obtained in the upper area of FIG. 7, ie coatings with a rather low degree of gloss, in the lower part of FIG. 7
  • Coatings shown which have a rather high gloss level.
  • the degree of gloss is a function of the microfolding, so that, for example, in a very strong
  • Microplating in a given viewing angle may result in a rather dull appearance.
  • FIGS. 8 to 13 each show photographs of individual coated samples.
  • FIG. 8 shows a coating in which the microplating results in a structure of a larger surface area, comparable to what are known as "dry cracks" which form, for example, during the drying of originally moist soils.
  • the coating has a relatively high gloss in addition to the described structuring.
  • FIG. 9 shows a coating in which the microfolding results in finer structures and overall results in a rather dull appearance.
  • FIG. 10 shows a further coating according to yet another embodiment of the invention. Again, a dull appearance has been obtained, in which case the coating appears even more dull than the coating of FIG. 9.
  • FIG. 11 a coating can be seen in FIG. 11, which has a very high degree of gloss, that is to say only a very low degree of microfolding has been obtained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten in einer Beschichtung, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auftragen eines Beschichtungsfluids, beispielsweise eines Lackes, welcher radikalisch härtbar, insbesondere UV- härtbar ist, auf eine Unterlage, wobei das Beschichtungsfluid so ausgestaltet ist, dass die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms sich von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet, Bestrahlen der Beschichtung mit energiereicher Partikelstrahlung sowie Vorrichtungen, insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten, insbesondere in UV-härtbaren
Schichten, Vorrichtung zur Herstellung derselben sowie erfindungsgemäß erhaltener Artikel
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten, insbesondere in UV- härtbaren Schichten, durch Mikrofaltung, sowie weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Schichten sowie einen erfindungsgemäß erhaltenen Artikel.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Bereitstellung von durch energiereiche
Partikelstrahlung, beispielsweise UV-Strahlung, härtbaren Beschichtungsfluiden, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitbar sind.
Hintergrund der Erfindung Die Härtung von organischen polymerisierbaren Beschichtungen mit Hilfe von energiereicher Partikelstrahlung, wie beispielsweise UV-Strahlung, ist bereits seit vielen Jahren ein industriell beherrschter Prozess. Insbesondere ist auch bekannt, wie durch die Wahl eines geeigneten Beschichtungssystems eine matte bzw. glänzende Oberfläche erzeugt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Angabe des Glanzes eines Lackes bzw. einer lackierten Oberfläche entsprechend der DIN 67 530 bzw. ISO 2813, wobei die Angabe der Glanzeinheiten unter Betrachtung der entsprechenden Oberfläche unter einem Winkel von 60° erfolgt. Als hochglänzenden Oberfläche wird entsprechend eine Oberfläche bezeichnet, welche zwischen 70 bis 100 GE (GE = Glanzeinheiten) aufweist, als seidenglänzend eine Oberfläche mit 45 bis 70 GE, als seidenmatt eine Oberfläche zwischen 20 bis 45 GE. Eine matte Oberfläche weist weniger als 20 GE auf. Schwierigkeiten ergeben sich allerdings, wenn unter Verwendung eines Beschichtungssystems gleichzeitig sowohl matte als auch glänzende Bereiche erzeugt werden sollen, beispielsweise, um spezielle funktionale Bereiche einer Oberfläche zu kennzeichnen. Auch die Erzeugung von Oberflächen, welche bestimmte Strukturen oder eine bestimmte Haptik, also einen speziellen tastsensorischen Eindruck, aufweisen sollen, ist bekannt. Auch bei diesen Effekten ist allerdings die gleichzeitige Erzeugung von Bereichen mit unterschiedlicher visueller oder struktureller Ausprägung mit einem und demselben Beschichtungssystem derzeit nur unter einem hohen apparativen Aufwand möglich. Die Erzeugung von unterschiedlichen haptischen und/oder visuellen Eigenschaften, wie beispielsweise Matt-/Glanzeffekte mit ein- und demselben Beschichtungssystem kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Eine einfache Möglichkeit besteht in der Beschichtung auf einem bereichsweise unterschiedlich vorbehandelten Substrat. Ein Beispiel hierfür ist die UV- Lackierung eines Substrats, das vorher mit einem schlecht benetzbaren Öldrucklack oder einer speziellen Druckfarbe vorbehandelt wurde. Die anschließende Beschichtung erzeugt in diesem Fall auf den vorbehandelten Bereichen ein Abstoßen der Beschichtung und dadurch eine matte Oberfläche.
Dieser Effekt ist im asiatischen Raum unter„Chemical Embossing" bekannt. Im europäischen Raum wird diese Methode als„Drip-Off-Lackierung" bezeichnet.
Auf die nachträgliche bereichsweise unterschiedliche Behandlung eines homogenen Films mittels einer Schablone ist bekannt. In der Anwendung meist unerwünscht, aber dem Fachmann durchaus vertraut ist auch die Variation des Mattgrades innerhalb von mattlackierten Oberflächen in Abhängigkeit von der Schichtdicke. So erscheinen beispielsweise Mattierungsmittelteilchen in dickeren Lackschichten teilweise nicht mehr an der Oberfläche, wodurch der Film in diesen Bereichen weniger matt erscheint. Diesen Effekt kann man sich auch gezielt zunutze machen.
Auch bekannt sind weiterhin Verfahren, bei denen Beschichtungen durch eine Einwirkung auf die Oberfläche des entstandenen Beschichtungsfilms nach erfolgtem Auftrag mattiert werden. Im einfachsten Fall kann das durch Ätzen oder Sandstrahlen erfolgen. Auch hier kann mittels einer Schablone ein Muster auf der Oberfläche erzeugt werden.
Ein ähnlicher Effekt kann auch in einer noch flüssigen Beschichtung vor der Härtung erzeugt werden, wenn mit Hilfe energiereicher Strahlung die (partielle) Erzeugung einer Rauigkeit gelingt.
So beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 042 063 A1 ein Verfahren zur Einstellung des Glanzgrades von Oberflächen, welche durch Beschichtung mit UV- oder elektronenstrahlhärtbaren Lacken erhalten wurden. Hierbei wirkt zunächst kurzwellige monochromatische UV-Strahlung auf eine auf eine Unterlage aufgetragene Beschichtung, so dass es lediglich in der Oberflächenschicht der Beschichtung zu einer Polymerisation und Vernetzung kommt. In einem zweiten Schritt wirkt elektromagnetische Strahlung einer anderen, höheren Wellenlänge auf die Beschichtung ein mit der Folge, dass eine Vernetzung über die gesamte Dicke der aufgetragenen Beschichtung eintritt und die Schicht entsprechend aushärtet. Auf diese Weise wird in der Oberflächenschicht durch die solcherart induzierte Vernetzung eine Mikrofaltung hervorgerufen, welche durch die nachfolgende Aushärtung der gesamten Schicht fixiert wird. Durch die geeignete Wahl der Härtungsparameter lassen sich auf diese Weise mittels eines Beschichtungssystems sowohl hochglänzende als auch matte Oberflächen erzeugen. Als Mikrofaltung wird daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgendes Phänomen verstanden: Die Oberflächenschicht eines aufgetragenen Beschichtungsfluids wird in einem ersten Schritt zu einer hautartigen Schicht, dies bedeutet zu einer Schicht mit einem
oberflächennahen härteren oder zäheren Anteil gehärtet. Bedingt durch den Schrumpf bei der Härtung zieht sich diese Oberflächenschicht bei der Härtung zusammen. Dadurch kommt es zu einer Strukturierung, welche bedingt, dass zumindest in einem Teilbereich der
Beschichtungsoberfläche eine lokale Änderung der Beschichtungsdicke vorliegt, so dass die Dickenschwankungen mindestens im einstelligen Mikrometerbereich liegen. Insbesondere kann die Oberflächenschicht gefaltet vorliegen. In einem zweiten Schritt wird das aufgetragene Beschichtungsfluid über das gesamte Volumen ausgehärtet.
Als Quellen für monochromatische Strahlung, welche in der Lage ist, die Mikrofaltung durch Vernetzung der Oberflächenschicht hervorzurufen, finden dabei Excimer-Strahler Verwendung. Insbesondere wird dabei monochromatische Strahlung der Wellenlängen 172 oder 222 nm verwendet.
Nachteilig an der Verwendung von Excimer-Strahlern für die Mikrofaltung ist allerdings, dass zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Mattierung die Bestrahlung unter Inertgasatmosphäre erfolgen muss, da die für radikalisch härtbare Beschichtungen bekannte Sauerstoffinhibierung die gewünschte Reaktion an der Oberfläche beeinträchtigt. So beschreibt beispielsweise die internationale Patentanmeldung WO 2007/068322 A1 eine Vorrichtung, welche zur Durchführung eines Verfahrens zu Mikrofaltung von UV-härtbaren Lacken geeignet ist, bei dem die
Bestrahlungsbedingungen stabil bleiben. Dazu werden die Strahlquellen so ausgestaltet, dass eine stabile Inertgasatmosphäre gewährleistet ist und das Inertgas gleichzeitig zur Kühlung des Strahlers eingesetzt wird, so dass die Lebensdauer der Excimer-Lampen verlängert wird.
Eine Weiterentwicklung der vorstehend genannten Verfahren beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 2 418 091 A1. Hier wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem es lediglich in Teilbereichen der Lackoberfläche zu einer Mikrofaltung kommt, während in anderen Bereichen der Lackoberfläche eine glatte Oberfläche erhalten wird. Dazu wird die Lackoberfläche lediglich in den entsprechend ausgewählten Teilbereichen mit der zur Mikrofaltung notwendigen kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt, wofür die Strahlquelle mit einer Schablone oder Maske versehen ist, so dass es lediglich zu der gewünschten lediglich partiellen Belichtung der Oberfläche kommt. Auf diese Weise wird eine Beschichtung erhalten, welche mindestens einen Bereich mit matter bzw. mikrogefalteter Oberfläche sowie mindestens einen Bereich mit glatter Oberfläche aufweist, wobei sich die Bereiche hinsichtlich ihrer Schichtdicke nicht oder nur unwesentlich unterscheiden.
Auch für das in der EP 2 418 019 A1 beschrieben Verfahren wird dabei zur Erzeugung der Mikrofaltung Excimer-Strahlung verwendet.
Der Mechanismus der in den vorstehend aufgeführten Schutzrechtsanmeldungen beschriebenen Mikrofaltung beruht auf der Kombination einer geringen Eindringtiefe der Strahlung und damit einer oberflächennahen Einwirkung mit der Eigenschaft des radikalisch härtbaren Systems, bei der Polymerisationsreaktion einem Härtungsschrumpf zu unterliegen. Durch diese beiden Effekte wird ein auf noch flüssigem Beschichtungsmaterial schwimmender Film erzeugt, der sich durch den Härtungsschrumpf faltet. Bei dem jeweils nachträglich durchgeführten zweiten
Härtungsschritt wird der noch flüssige Zwischenbereich ebenfalls gehärtet und verbindet sich mit dem Substrat und dem gefalteten Oberflächenfilm.
Die bekannten Verfahren zur Erzeugung von mikrogefalteten matten Oberflächen oder
Oberflächen, welche spezielle optische Effekte oder einen bestimmten tastsensorischen Eindruck aufweisen, weisen damit insgesamt den Nachteil auf, dass zur Erzeugung der mikrogefalteten Struktur notwendigerweise ein Excimer-Strahler zum Einsatz kommen muss. Selbst wenn, wie in der EP 2 418 019 A1 beschrieben möglicherweise auch Licht bis 300 nm zur Erzeugung der Mikrofaltung Verwendung finden könnte, so wird dennoch stets eine monochromatische
Lichtquelle benötigt, welche weiterhin auch von der zweiten Lichtquelle verschieden ist, die für eine vollständige Durchhärtung der Beschichtung notwendig ist. Dies hat seine Ursache darin, dass die Excimer-Strahlung in Beschichtungslosungen bzw. Lacken stark absorbiert wird, sodass es lediglich zur Aushärtung eines dünnen Films, beispielsweise von nur wenigen Mikrometern Dicke, kommt. Sofern die Lackschicht insgesamt dicker ist, als es der Eindringtiefe der
Laserstrahlung entspricht, ist daher für die Aushärtung der Lackschicht über deren gesamten Dicke die Verwendung eines zweiten Strahlers mit anderer Wellenlänge für diese
Volumenhärtung notwendig. Dies führt zu komplexen Verfahren mit großem apparativen Aufwand.
Somit besteht ein Bedarf an einem kostengünstigen, vereinfachten Verfahren zur Erzeugung von Oberflächeneffekten in Beschichtungen durch Mikrofaltung, insbesondere an Verfahren, mit welchen diese Oberflächeneffekte lediglich partiell in die Beschichtung eingebracht werden. Weiterhin sollen unterschiedliche optische und/oder tastsensorische Effekte in unterschiedlichen Bereichen einer Oberfläche einer Beschichtung erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur vereinfachten, kostengünstigen Mattierung von Lackoberflächen durch Mikrofaltung, insbesondere eines Verfahrens, mit dem lediglich Teilbereiche einer Oberfläche gezielt mattiert oder mit optischen oder tastsensorischen Eigenschaften versehen werden können. In einer Weiterbildung der Erfindung sind dabei unterschiedliche Oberflächeneffekte in unterschiedlichen Bereichen einer Beschichtung adressierbar, wobei die Schichtdicke der Beschichtung zwischen den einzelnen Bereichen unterschiedlich sein kann.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen Vorrichtungen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens sowie solcherart hergestellte Erzeugnisse sowie
Beschichtungsfluiden, welche einem solchen Verfahren zugänglich sind. Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird auf überraschend einfache Weise gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , Vorrichtungen nach den unabhängigen Ansprüchen 19 und 23 sowie ein Beschichtungsfluid nach Anspruch 24. Ein weiterer Aspekt betrifft auf diese Weise hergestellte Erzeugnisse mit mikrogefalteten Oberflächen nach Anspruch 29. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
Das Verfahren zur Erzeugung von Oberflächeneffekten in einer Beschichtung, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, umfasst die folgenden Schritte:
- In einem ersten Schritt erfolgt das Auftragen eines Beschichtungsfluids, beispielsweise eines Lackes, welcher radikalisch härtbar, insbesondere UV-härtbar, ist, auf eine Unterlage. Hierbei ist das Beschichtungsfluid so ausgestaltet, dass die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms sich von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet.
- In einem zweiten Schritt erfolgt das Bestrahlen der Beschichtung, wobei vorzugsweise UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 240 nm und mehr in die Oberflächenschicht der Beschichtung eingebracht wird.
Das Verfahren beruht somit auf dem gleichen Prinzip der Mikrofaltung, wie sie auch durch Excimerstrahlung und anschließende Nachhärtung durch längerwellige UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung erreicht wird. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aber darin, dass die Oberflächenreaktivität gezielt unterschiedlich zur Volumenreaktivität eingestellt wird. Auf diese Weise gelingt es, mit längerwelligerer UV-Strahlung als der genannten Excimer- Strahlung, beispielsweise UV-C-Strahlung eines handelsüblichen Quecksilber- Mitteldruckstrahlers, eine Mikrofaltung an der Oberfläche zu erzeugten. Die gezielt
unterschiedlich eingestellte Reaktivität der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms zu derjenigen des Volumens führt weiterhin dazu, dass der Effekt schichtdickenabhängig ist. So bleiben dünne Schichten im erfindungsgemäßen Prozess glänzend, wohingegen dickere Schichten mattiert werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Härtungsreaktion der Oberfläche und des Volumens mit den in der Industrie üblichen Quecksilber- Mitteldruckstrahlern initiiert wird. Dadurch muss der Anwender keine zusätzlichen Investitionen tätigen oder Modifikationen an seiner Anlage vornehmen.
Der verfahrensgemäße Effekt beruht darauf, die Zusammensetzung des Beschichtungsfluids so anzupassen, dass sich die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt von der Reaktivität im Innern des aufgetragenen Beschichtungsfilms unterscheidet. Dies wird dadurch erzielt, dass dem Beschichtungsfluid zwei unterschiedliche Photoinitiatoren zugesetzt werden, welche unterschiedlich wirken, insbesondere in der Form, dass ein
Photoinitiator die Reaktivität in einer oberflächennahen Zone des aufgetragenen
Beschichtungsfilmes erhöht und ein weiterer Photoinitiator die Reaktivität im Inneren des aufgetragenen Beschichtungsfilmes heraufsetzt.
Bei Verfahren des Standes der Technik zur UV-Härtung werden zwar auch bisher schon Photoinitiatoren eingesetzt. Allerdings stellt sich bislang das Problem, dass bei einer
Prozessierung solcher UV-härtender Lacke bzw. Beschichtungsfluide unter Normalbedingungen, d.h. nicht unter Inertgas, die durch die Photoinitiatoren gestartete Kettenreaktion durch Sauerstoff inhibiert wird. Dies führt dazu, dass eine oberflächennahe Zone des aufgetragenen
Beschichtungsfilmes weniger aushärtet als dessen Volumen und entsprechend die Oberfläche der Lackschicht nur eine geringe Härte aufweist oder gegebenenfalls noch vollständig flüssig vorliegt.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, schlägt der Stand der Technik zwei Lösungen vor:
- Eine Prozessierung unter Inertbedingungen, um so das Problem der konkurrierenden Reaktion der gebildeten Radikale mit Sauerstoff zu vermeiden, oder
- Eine Erhöhung des Gehalts an Photoinitiator. Beide Lösungen weisen dabei Nachteile auf. So führt eine Aushärtung unter Inertbedingungen zu einem erhöhten apparativen Aufwand. Wird dagegen der Gehalt an Photoinitiator gesteigert, so erhöht sich gleichzeitig die Gefahr der Migration dieses Photoinitiators aus der ausgehärteten Beschichtung heraus, was besonders bei Lebensmittelverpackungen kritisch ist. Die erhöhte Migration ist darauf zurückzuführen, dass erfahrungsgemäß nicht der gesamte Photoinitiator umgesetzt wird, sondern immer auch nicht umgesetzte Bestandteile zurückbleiben. Da die eingesetzten Photoinitiatoren in der Regel kleine, bewegliche Moleküle darstellen, können diese im ausgehärteten Film verbliebenen Teilchen aus dem Film herausmigrieren und im Falle einer Verpackung auf das Inhaltsgut übergehen. Weiterhin ist auf diese Weise auch lediglich sichergestellt, dass oberflächennahe Zone und das Innere der aufgetragenen Lackschicht im Wesentlichen gleichmäßig gehärtet vorliegen, also die oberflächennahe Zone nahezu denselben Vernetzungsgrad aufweist wie im Inneren der Lackschicht. Eine stärkere und frühere Vernetzung der oberflächennahen Zone im Vergleich zum Inneren der Lackschicht, welche eine Mikrofaltung hervorruft, ist mit den vorgenannten Lösungen dagegen nicht möglich.
Um eine frühere Aushärtung der oberflächennahen Zone des aufgetragenen Lackfilms zu erzielen, ist daher bislang der Einsatz eines Excimer-Strahlers notwendig. Die
Oberflächenreaktion, welche unter Verwendung von Excimer-Strahlung zustande kommt, beruht darauf, dass durch diese Strahlung beispielsweise direkt die Reaktivität des zur
polymerisierenden Acrylatmonomers angesprochen wird. Allerdings nimmt die Absorption der Excimer-Strahlung mit zunehmender Eindringtiefe exponentiell ab, sodass auf diese Weise lediglich die oberflächennahe Zone ausgehärtet werden kann. Für eine Reaktion im Inneren der aufgetragenen Lackschicht ist dagegen weiterhin die Bestrahlung mit UV-Licht höherer
Wellenlänge notwendig. Somit ist mit den bekannten Verfahren des Standes der Technik, welche zweistufig unter Verwendung von Excimer-Strahlung sowie einer zweiten, Strahlquelle höherer Wellenlänge ablaufen, zwar eine gezielte Aushärtung der oberflächennahen Zone unter
Ausbildung von Mikrofaltung möglich. Wie vorstehend bereits beschrieben führen diese
Verfahren aber ebenfalls zu einem erhöhten apparativen Aufwand.
Von den Verfahren des Standes der Technik unterscheidet sich das erfindungsgemäße
Verfahren somit auch dadurch, dass wesentliche energieärmere Strahlung als bislang für die Mikrofaltung der Oberflächenschicht der Beschichtung und somit für die Erzeugung von
Oberflächeneffekten notwendig ist. Beispielsweise ist UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 240 nm und mehr bereits ausreichend zur Erzeugung der Mikrofaltung, während bislang Excimer- Strahler mit den Wellenlängen 172 nm und 222 nm zum Einsatz kamen, wobei lediglich die Wellenlänge von 172 nm tauglich ist, ohne den Einsatz von Photoinitiatoren Radikale zu erzeugen. Solche aufwendigen Vorrichtungen werden im erfindungsgemäßen Verfahren nun nicht mehr benötigt. Vielmehr ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, andere Strahlquellen zu verwenden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Oberflächenschicht Dicken zwischen 10 nm und 1 μιπ
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Bestrahlen zweischrittig in der Form, dass im ersten Schritt eine kleinere UV-Dosis eingestrahlt wird, die Mikrofaltung erzeugt, und in einem zweiten Schritt der Film vollständig durchgehärtet wird, wobei für beide Härtungsschritte längerwellige UV-Strahlung, beispielsweise diejenige eines UV-Mitteldruckstrahlers, verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es allerdings auch möglich, dass in einem Bestrahlungsschritt sowohl das Mikrofalten als auch das Durchhärten des Films erreicht werden. Hierfür ist das Beschichtungsmaterial entsprechend ausgestaltet, insbesondere, indem die Absorption von UV-Strahlung über die Schichtdicke des Beschichtungsmittels variiert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt sowohl die Erzeugung der Mikrofaltung in der Oberflächenschicht als auch das Bestrahlen zum Aushärten der Beschichtung jeweils mittels eines Quecksilber-Mitteldruckstrahlers.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein, vorzugsweise derselbe Quecksilber- Mitteldruckstrahler sowohl für das Bestrahlen der Oberflächenschicht als auch für das Aushärten der Beschichtung. Dabei erfolgt die Anpassung der Dosis der UV-Strahlung durch das Einstellen der Leistung des Quecksilber-Mitteldruckstrahlers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Beschichten in der Form erfolgen, dass ein Beschichtungsfilm erhalten wird, welcher in bestimmten Bereichen unterschiedliche Schichtdicken aufweist. In diesen Bereichen mit jeweils unterschiedlicher Schichtdicke können unterschiedliche Effekte erhalten werden.
Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Haptik der Beschichtung von Bedeutung ist, beispielsweise, wenn bestimmte Bereiche der Beschichtung bereits durch Berührung erkennbar sein sollen. Auch ist es auf diese Weise vorteilhaft möglich, sehr reizvolle optische
Ausgestaltungen eines beschichteten Erzeugnisses zu realisieren.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Auftragen der Beschichtung lediglich auf Teilen der Unterlage, so dass mindestens ein Bereich der Unterlage unbeschichtet und mindestens ein anderer Bereich der Unterlage beschichtet vorliegen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Auftragen der Beschichtung über die gesamte Fläche der Unterlage, wobei weiterhin die Schichtdicke in verschiedenen Bereichen unterschiedlich sein kann.
Bevorzugt erfolgt das Bestrahlen der Oberflächenschicht über die gesamte Fläche. Die
Erzeugung von bereichsweise unterschiedlichen Effekten bezüglich Glanz und Haptik wird durch die vorherige Erzeugung unterschiedlicher Schichtdicken in den verschiedenen Bereichen erzielt. So wird in Bereichen von Schichtdicken zwischen 1 μιη und 10 μιη beispielsweise eine glatte Oberfläche ohne Mikrofaltung erhalten, wohingegen in Bereichen mit Schichtdicken oberhalb von 12 μιη die Mikrofaltung erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Bestrahlen in mindestens einem Teilbereich so, dass lediglich in diesem so behandelten Teilbereich Oberflächeneffekte infolge von
Mikrofaltung erzielt werden, während in dem mindestens einen nicht behandelten Teilbereich der Oberfläche eine glatte, nicht mikrogefaltete Oberfläche vorliegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das lediglich lokale Bestrahlen der Oberflächenschicht zur Mikrofaltung in mindestens einem Teilbereich durch eine Maske oder eine Schablone, welche Bereiche des Strahlers abschattet, oder mittels eines ortsaufgelösten Abrasterns der Beschichtungsoberfläche.
Bevorzugt erfolgt das Abrastern scannend, indem zeilenweise die Oberfläche überfahren wird und weiterhin die Zeile in einzelne Bildpunkte oder Pixel unterteilt ist und jede Zeile jeweils einem Vorschub des Scankopfes zugeordnet ist.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen verschiedene
Oberflächeneffekte in verschiedenen Teilbereichen der Beschichtung vor.
Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung durch UV-Strahlung unter Inertgasatmosphäre, bevorzugt Stickstoffatmosphäre. Dabei ist bevorzugt der Restsauerstoffgehalt kleiner als 5000 ppm, besonders bevorzugt kleiner als 1000 ppm oder ganz besonders bevorzugt kleiner als 500 ppm. Bevorzugt erfolgt das Auftragen des Beschichtungsfluids mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise mittels Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Tampondruck oder Inkjet-Druck, oder durch Walzen, Fluten, Rakeln, Gießen, beispielsweise Vorhang- oder Schlitzgießen, Tauchen Spritzen und/oder Schleudern. Besonders bevorzugt wird die Beschichtungsmittels Inkjet-Technologie vorgenommen. Mit diesem Verfahren ist es besonders einfach, unterschiedliche Schichtdicke des
Beschichtungsmaterials in verschiedenen Bereichen auf der Oberfläche in einem Durchgang zu erzeugen. Beispielsweise kann hier auch durch entsprechende Rasterung und dem Auftrag nur sehr geringer Schichtdicken, bevorzugt von weniger als 2 μιη, sowie unter Beachtung, dass die aufgebrachten Tröpfchen nicht zusammenlaufen, ein Beschichtungsauftrag mit matter Oberfläche erfolgen. In Bereichen mit Schichtdicken, in denen die Tropfen sich zu einem Film verbinden, die Schichtdicke jedoch unterhalb einer kritischen Schwelle liegt, erscheint die Oberfläche glänzend und in Bereichen oberhalb dieser kritischen Schwelle wird durch die Mikrofaltung wiederum ein Matteffekt erzielt. Gleichzeitig besitzen alle diese drei unterschiedlichen Bereiche eine unterschiedliche Haptik. Die Haptik unterscheidet sich nicht nur durch die unterschiedlichen Schichtdicken (Reliefeffekt, Braille-Strukturen, Ersatz von Blindprägungen durch Lackauftrag), sondern auch durch einen veränderten Reibungswiderstand der unterschiedlichen Bereiche. Mikrogefaltete Bereiche zeichnen sich beispielsweise durch einen sehr geringen
Reibungswiderstand aus, wohingegen sehr glatte Bereiche beim Drüberfahren mit der Hand fast klebrig wirken können. Sehr dünne Mattstrukturen hingegen besitzen wiederum einen kleinen Reibungswiderstand, fühlen sich aber im Unterschied zu den Bereichen mit einer Mikrofaltung eher rau an, wohingegen mikrogefaltete Bereich sich sehr glatt und weich anfühlen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt der Glanzgrad der Beschichtung bei einem Betrachtungswinkel gemäß DIN EN ISO 2813 in den Bereichen, in welchen ein Belichten der Oberflächenschicht zur Mikrofaltung erfolgt, nach erfolgter Härtung der gesamten Schicht zwischen 0,1 GE und 80 GE. Bevorzugt beträgt der Glanzgrad zwischen 0,1 GE und 50 GE, besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 20 GE und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 10 GE, wobei dieser Glanzgrad entsprechend der DIN EN ISO 2813 ermittelt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aushärten von Beschichtungsfluiden, beispielsweise Lacken, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV- Strahlung, härtbar sind. Dabei vollzieht sich das Aushärten in zwei Schritten und weiterhin ist die mittels der Vorrichtung zum Aushärten in die Beschichtung eingebrachte Leistung so eingestellt, dass in einem ersten Schritt nur die Oberflächenschicht der Beschichtung behandelt wird, und in einem zweiten Schritt die Beschichtung über die gesamte Schicht aushärtbar ist.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zum Aushärten einen Quecksilber-Mitteldruckstrahler. Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Gestaltung der Härtungseinrichtung so, dass über die Mikrofaltung mittels Excimer-Strahlern die Aushärtung unter
Inertgasatmosphäre erfolgt. Das Inertgas ist bevorzugt Stickstoff. Die Inertgasatmosphäre kann helfen, bei weniger gut geeigneten Beschichtungslösungen die Mikrofaltung zu unterstützen, da die oben genannte Sauerstoffinhibierung auch bei geeigneter Formulierung die Reaktion an der Oberfläche beeinträchtigt. Wird unter Inertgas diese Beeinträchtigung verringert, kann die Oberflächenreaktion effizienter ablaufen und so die Mikrofaltung unterstützt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Aushärten der Schicht so ausgebildet, dass zunächst lediglich in einem Teilbereich der Beschichtung die
Oberflächenschicht belichtet wird und weiterhin das Aushärten der Beschichtung über die gesamte Fläche der Beschichtung erfolgt. Auf diese Weise liegt lediglich mindestens ein Teilbereich der Beschichtung mit einer Mikrofaltung der Oberfläche vor, während mindestens ein anderer Bereich der Beschichtung eine nicht mikrogefaltete, glatte Oberfläche aufweist.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein informatisches Mittel zur Steuerung des Aushärtens der Beschichtung. Insbesondere ist das informatische Mittel so ausgebildet, dass es die Leistung, die Dosis und/oder den Ort der Aushärtung bestimmt. Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von
Oberflächeneffekten auf zumindest einem Teilbereich einer mit einer Beschichtung, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, beschichteten Unterlage, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aushärten von Beschichtungsfluiden wie vorstehend beschrieben umfasst. Die Vorrichtung umfasst :
- Vorzugsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme der Unterlage,
- ein Mittel zum Transport der Unterlage zwischen den einzelnen Arbeitsstationen,
- eine Vorrichtung zum Aufbringen des Beschichtungsfluids auf die Unterlage, wobei die Vorrichtung dergestalt ausgestaltet sein kann, dass das Beschichtungsfluid über den gesamten Bereich Oberfläche der der Unterlage oder nur über einen Teilbereich derselben aufgetragen wird, - eine Vorrichtung (6) zum Aushärten der Beschichtung, wobei sich das Aushärten in zwei Schritten vollzieht und die mittels der Vorrichtung zum Aushärten in die Beschichtung eingebrachte Leistung vorzugsweise so einstellbar ist, dass in einem ersten Schritt nur die Oberflächenschicht der Beschichtung behandelt wird, wobei die Oberflächenschicht vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 1 μιη aufweist, und in einem zweiten Schritt die Beschichtung über die gesamte Dicke aushärtbar ist,
- vorzugsweise eine Vorrichtung zur Entnahme der Unterlage, sowie
- vorzugsweise eine Anlagensteuerung, beispielsweise in Form eines informatischen Mittels wie beispielsweise eines Computers, zur Steuerung der Arbeitsschritte der Anlage, welches die Parameter über alle Verfahrensschritte steuert und deren
Zusammenwirken sicherstellt.
Die Anlagensteuerung umfasst bevorzugt auch ein Mittel, um Parameter in einem informatischen Format, welches in der Druckindustrie allgemein verwendet wird, beispielsweise JDF (Job Definition Format) auszulesen und in Verfahrensschritte umzusetzen. Beispielhaft kann ein solches Mittel eine auf einem Speicher abgelegte Parametrisierungsdatei umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest jeweils einen Sensor sowie einen Encoder und Aktoren, um die jeweiligen Verfahrensschritte sensorisch zu erfassen und gesteuert durch den Computer mittels entsprechender Aktoren jeweils umzusetzen.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Beschichtungsfluid, geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei handelt es sich um ein
Beschichtungsfluid, welches durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV- Strahlung, härtbar, insbesondere durch radikalische Polymerisierung, sowie einem
Mikrofaltungsprozess zugänglich ist. Dabei erfolgt die Mikrofaltung durch Bestrahlung der Oberflächenschicht einer aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise durch Bestrahlung mit UV- C-Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 240 nm. Allgemein weist ein Beschichtungsfluid, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, eine Zusammensetzung auf, bei welchen 100 Teile eines flüssigen Bindemittels auf 13 Teile eines Gemischs von Photoinitiatoren und/oder Vernetzungsmitteln und/oder Aktivatoren für die Aushärtung kommen.
Als Photoinitiatoren werden hierbei im Rahmen der vorliegenden Erfindung Stoffe verstanden, welche durch Absorption von Licht, insbesondere von UV-Licht, zerfallen und so reaktive Spezies bilden, beispielsweise Radikale oder Kationen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Photoinitiatoren eingesetzt, welche Radikale bilden.
Als Vernetzungsmittel und/oder Aktivatoren werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Stoffe verstanden, welche Polymerisationsreaktionen besonders effizient gestalten,
beispielsweise, indem sie geeignet sind, besonders effektive Startradikale zu bilden. Ein anderes Beispiel für eine Effizienzerhöhung ist die Transferierung eines durch Sauerstoffinhibierung inaktiven Radikals in ein erneutes Startradikal. Im Rahmen dieser Offenbarung ist der Aktivator jeweils auch ein Synergist und kann auch als solcher bezeichnet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als Vernetzungsmittel bzw. Aktivator mindestens ein tertiäres Amin eingesetzt. Bevorzugt erfolgt dies gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung dann, wenn als Photoinitiator ein sogenannter Typ II- Photoinitiator verwendet wird. Bei einem Typ Il-Photoinitiator werden Radikale gebildet, indem der Photoinitiator, beispielsweise Benzophenon, einem benachbarten Molekül ein
Wasserstoffatom entzieht. Demgegenüber bilden sich bei Typ-I-Photoinitiatoren die Radikale direkt durch den Zerfall des Initiator-Moleküls. Ein Beispiel für einen Typ-I-Photoinitiator ist unter den Handelsnamen Irgacure 1173 bzw. Darocur 1173 erhältlich und umfasst 1 -phenyl-2-hydroxy- 2-methyl-1-Propanon. Bevorzugt wird ein Bindemittel auf Acrylatbasis eingesetzt. Weiterhin bevorzugt ist das Gemisch aus Photoinitiatoren und/oder Vernetzungsmitteln und/oder Aktivatoren so zusammengesetzt, dass ein Teil eines Photoinitiators vom Typ 1, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II und 6 Teile eines Aktivators zugesetzt werden. Der Synergist (oder auch Aktivator) bewirkt jeweils zusammen mit Typ-I I-Photoinitiatoren eine Überwindung der Sauerstoffinhibierung und wird insbesondere bei der Vernetzung unter atmosphärischen Bedingungen eingesetzt, um eine Oberflächenreaktivität zu ermöglichen und/oder zu verstärken. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Beschichtungsfluid folgende
Zusammensetzung auf:
40 Teile HDDA (Hexandioldiacrylat)
10 Teile TMPTA (Trimethylolpropantriacrylat)
50 Teile DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin
Dass sich die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet, wird somit dadurch erreicht, dass 1 Teil eines Photoinitiators vom Typ I, hier 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1- Propanon, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II, hier Benzophenon, sowie 6 Teile eines Aktivators, hier N-Methyldiethanolamin, auf 100 Teile eines flüssigen Bindemittelgemischs (hier umfassend HDDA, TMPTA sowie DPGDA) verwendet werden. Durch Veränderung der Anteile des Photoinitiators vom Typ I relativ zu den Anteilen des Photoinitiators vom Typ II können weitere gezielte Unterscheidungen der Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms erreicht werden. Der Begriff Teile bezeichnet im Rahmen dieser Offenbarung jeweils Gewichtsanteile. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Beschichtungsfluid folgende Zusammensetzung auf:
80 Teile HDDA (Hexandioldiacrylat)
20 Teile TMPTA (Trimethylolpropantriacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin Dass sich die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms von der
Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet, wird somit dadurch erreicht, dass 1 Teil eines Photoinitiators vom Typ I, hier 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1- Propanon, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II, hier Benzophenon, sowie 6 Teile eines Aktivators, hier N-Methyldiethanolamin, auf 100 Teile eines flüssigen Bindemittelgemischs (hier umfassend HDDA und TMPTA) verwendet werden und im Unterschied zum vorigen Beispiel eine höherreaktive Bindemittelmischung eingesetzt wird. Durch Veränderung der Anteile des
Photoinitiators vom Typ I relativ zu den Anteilen des Photoinitiators vom Typ II können weitere gezielte Unterscheidungen der Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen
Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms erreicht werden.
Ein weiteres Beispiel eines Erzeugnisses, das mittels der Strahlung eines Quecksilber- Mitteldruckstrahlers mit einer Mikrofaltung versehen werden kann, wird mit folgender
Formulierung beschichtet:
100 Teile DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin
Dass sich die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet, wird somit dadurch erreicht, dass 1 Teil eines Photoinitiators vom Typ I, hier 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1- Propanon, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II, hier Benzophenon, sowie 6 Teile eines Aktivators, hier N-Methyldiethanolamin, auf 100 Teile eines flüssigen Bindemittels (hier umfassend DPGDA) verwendet werden. Das eingesetzte DPGDA als difunktionelles Bindemittel bildet einer relativ weichen Film. Der Volumenschrumpf ist gegenüber TMPTA-haltigen
Formulierungen weniger ausgeprägt. Durch Veränderung der Anteile des Photoinitiators vom Typ I relativ zu den Anteilen des Photoinitiators vom Typ II können weitere gezielte Unterscheidungen der Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform gelingt die Mikrofaltung in nur einem Aushärtungsschritt. Hierfür müssen der Beschichtungsformulierung beispielsweise elastische aliphatische
Urethanacrylate zugegeben werden. Eine sehr gute Reaktivität bei gleichzeitig sehr
ausgeprägtem Effekt wird mit folgender Formulierung erzielt:
80 Teile DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
20 Teile Ebecryl 4491 von Allnex
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin
Dass die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms sich von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet, wird somit dadurch erreicht, dass 1 Teil eines Photoinitiators vom Typ I, hier 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl-1- Propanon, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II, hier Benzophenon, sowie 6 Teile eines
Aktivators, hier N-Methyldiethanolamin, auf 100 Teile eines flüssigen Bindemittelgemischs (hier umfassend DPGDA und Ebecryl 4491) verwendet werden. Durch Veränderung der Anteile des Photoinitiators vom Typ I relativ zu den Anteilen des Photoinitiators vom Typ II können weitere gezielte Unterscheidungen der Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen
Beschichtungsfilms von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms erreicht werden. Auch mit AC Resin 250 der BASF können gleichartige Effekte erzielt werden.
Bei allen erwähnten Formulierungen handelt es sich um Grundformulierungen, die für die Erreichung einer Verarbeitbarkeit noch mit entsprechenden Verlaufs- und Benetzungsadditiven ergänzt werden können. Diese Additivierung hat auf die Erzielung der gewünschten Effekte aber keinen Einfluss. Außerdem ist für die Erzielung der Mikrofaltung eine Schichtdicke von mindestens 12 μιη notwendig. In einem Bereich zwischen 10 und 12 m wird die Mikrofaltung nur unregelmäßig ausgebildet (s. Abbildung 1). Unterhalb von 10 μιη bleibt die Oberfläche jeweils glänzend.
Die vorgenannten Formulierungen zeichnen sich alle durch eine sehr niedrige
Verarbeitungsviskosität (von 70 - 120 s im DIN 2 Auslaufbecher) aus, die ihren Einsatz in Inkjet- Druckköpfen erlaubt. Hierbei kann vorteilhafterweise ein Verfahren eingesetzt werden, das die gleichzeitige Erzeugung von Bereichen stark unterschiedlicher Schichtdicken erlaubt.
Der Effekt der Mikrofaltung ist jedoch in keiner Weise von der Viskosität abhängig. Es ist auch möglich, sehr viel höherviskose Formulierungen zu erzeugen, die mit anderen Verfahren aufgebracht werden können. Wichtig ist es, eine relativ höhere Reaktivität an der Oberfläche als im Volumen zu erhalten. Die eingesetzten Photoinitiatoren müssen hierbei ihr
Absorptionsmaximum im UV-C-Bereich aufweisen.
Der Effekt der Mikrofaltung kann verhindert werden, wenn man der Formulierung höhere
Konzentrationen von Photoinitiatoren für die Volumenhärtung zusetzt (z.B. > 2% Irgacure 1173 bei sonst gleichen Konzentrationen von Photoinitiatoren und Koinitiatoren in der Formulierung können den Effekt verhindern). Das gleiche gilt, wenn für die Volumenhärtung Photoinitiatoren mit höherer Absorptionswellenlänge in geeigneten Konzentrationen eingesetzt werden. So kann auch durch Zugabe von 1 % TPO (Triphenylphosphinoxid) in die obengenannten Formulierungen die Mikrofaltung verhindert werden. Die Prozentangaben beziehen sich jeweils auf Gewichtsprozent. Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Erzeugnis, welches aus einer Unterlage sowie einer darauf aufgebrachten Beschichtung besteht. Dabei weist die Beschichtung mindestens in einem Teilbereich eine Oberflächenschicht mit einer Mikrofaltung auf und wird die Beschichtung gebildet aus
40 Teilen HDDA (Hexandioldiacrylat)
10 Teilen TMPTA (Trimethylolpropantnacrylat)
50 Teilen DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teilen Benzophenon
6 Teilen N-Methyldiethanolamin und/oder
80 Teile HDDA (Hexandioldiacrylat)
20 Teile TMPTA (Trimethylolpropantnacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin und/oder
100 Teile DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin und/oder
80 Teile DPGDA (Dipropylenglycoldiacrylat)
20 Teile Ebecryl 4491 von Allnex
1 Teil Irgacure 1173 (oder Darocur 1173)
6 Teile Benzophenon
6 Teile N-Methyldiethanolamin. Geeignete Substratmaterialien als Unterlage für die Beschichtung können übliche in der graphischen Industrie eingesetzte Materialien sein wie z.B. Papier, Karton, laminiertes Papier oder laminierter Karton, Kunststofffolien sowie Wellpappesubstrate. Für die Laminierung werden bevorzugt Polyolefinfolien aber auch PET-, Acetat- und ähnliche Folien eingesetzt.
Gerade die Veränderung der Haptik durch die Mikrofaltung, die durch die Verhinderung des sogenannten Glasplatteneffekts beispielsweise eine Verringerung der Gleitreibung bewirken kann, macht das Verfahren aber auch für gänzlich andersartige Anwendungen außerhalb der graphischen Industrie interessant. Hierzu zählen Beschichtungen mit geringem
Reibungswiderstand für die Luftfahrt aber auch für Wasserfahrzeuge. Auch die Anhaftung von Schmutz, Kalk und Bakterien auf solchen Oberflächen ist gegenüber glatten Flächen verringert.
Die Mikrofaltung in Kombination mit speziell flexiblen oder sogar elastischen Bindemitteln kann für die Erzeugung von sogenannten Soft-Touch-Lackoberflächen eingesetzt werden.
Weiterhin bevorzugt beträgt der Glanzgrad in dem mindestens einen Bereich, welcher eine Mikrofaltung aufweist, zwischen 0,1 und 80 GE, bevorzugt zwischen 0,1 GE und 50 GE, besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 20 GE und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 10 GE, bei einem Betrachtungswinkel gemäß DIN EN ISO 2813 beträgt.
Durch geeignete Wahl der Beschichtungsmaterialien kann statt einer Mikrofaltung durch das erfindungsgemäße Verfahren auch ein eisblumenähnlicher Effekt oder das Aussehen einer gebrochenen Sicherheitsglasscheibe erzeugt werden.
Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen
Fig. 1 bis 3 unterschiedliche fotographische Abbildungen von Proben mit unterschiedlich starker Mikrofaltung, Fig. 4 und 5 Vorrichtungen zur Erzeugung von Oberflächeneffekten von Substraten gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 6 ein verfahrensgemäß erhaltenes Erzeugnis, sowie
Fig. 7 bis 13 fotographische Darstellungen von Beschichtungen gemäß
Ausführungsformen der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sind um der Klarheit Willen nicht alle Merkmale einer jeweiligen Vorrichtung in Figur 4, 5 und 6
maßstabsgerecht dargestellt. Ferner wird der Begriff der energiereichen Partikelstrahlung auch in allgemeiner Form für Photonen verwendet. Insbesondere im ultravioletten Spektralbereich sowie generell zu kürzeren Wellenlängen hin weisen Photonen zunehmenden partikulären Charakter auf.
Fig. 1 zeigt hier beispielhaft eine fotographische Abbildung einer Probe, bei welcher ein der Mikrofaltung zugängliches Beschichtungsmittel lediglich mit einer Schichtdicke von 10 μιη aufgebracht wurde. Erkennbar ist, dass die Mikrofaltung nur unregelmäßig ausgebildet ist. So ist im linken Bereich der Abbildung eine Mikrofaltung deutlich erkennbar, wohingegen diese Mikrofaltung im rechten Bereich der Probe nur sehr wenig bis gar nicht ausgeprägt ist.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine fotographische Darstellung der Oberfläche einer Probe, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde. Die Schichtdicke beträgt hier 30 μιπ Die Mikrofaltung ist hier sehr stark ausgeprägt.
Fig. 3 zeigt eine starke Vergrößerung eines Oberflächenbereichs der Probe aus Fig. 2. Auch hier sind die durch Mikrofaltung erzeugten Strukturen sehr deutlich erkennbar.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Oberflächeneffekten auf zumindest einem Teilbereich einer mit einer
Beschichtung, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, beschichteten Unterlage, wobei die Vorrichtung umfasst: Es ist in Fig. 4 ein Mittel zum Transport der Unterlage 3 zwischen den einzelnen Arbeitsstationen zu erkennen. Dieses Mittel zum Transport wird bei der Vorrichtung 1 durch die Teile 21 , 22 und 23 beispielhaft gebildet und umfasst eine erste Walze oder Rolle 21 , auf weiche eine Unterlage bzw. ein Bedruckstoff 3, beispielsweise ausgebildet aus Papier, Karton, laminiertem Papier oder laminiertem Karton, Kunststofffolien sowie Wellpappesubstraten, oder Polyolefinfolie oder PET- oder Acetatfolie, aufgerollt ist.
Die Unterlage 3 wird in Richtung des Pfeiles 25, der Transportrichtung, durch die Vorrichtung 1 bewegt, wobei die Oberfläche 31 des Bedruckstoffs bzw. des Substrats bzw. der Unterlage 3, welche bedruckt werden soll, in Fig. 4 nach oben gerichtet ist. Die Walze 22 ist ein weiterer Teil des Transportmittels.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Vorrichtung 4 zum Aufbringen des Beschichtungsfluids auf die Unterlage 3. Eine Vorrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsfluid ist beispielsweise in der WO 2009/012996, deren Offenbarungsgehalt durch Inkorporierung auch zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird, als Beschichtungseinheit beschrieben, wobei gemäß vorliegender Erfindung die darin beschriebene Einrichtung zur Glättung des auf die Substratoberfläche mittels der Beschichtungseinheit aufgetragenen Films zwar vorteilhaft verwendbar ist, jedoch eine optionale Einheit darstellt, welche nicht zwingend zur Durchführung der Erfindung verwendet werden muss.
Die Vorrichtung 4 kann dabei so ausgestaltet sein, dass das Beschichtungsfluid über den gesamten Bereich der Oberfläche 31 der Unterlage 3 oder nur über einen Teilbereich derselben aufgetragen wird. Ein Auftrag über den gesamten Bereich der Oberfläche 31 der Unterlage 3 ist dabei vorteilhaft, wenn ein Beschichtungsfluid aufgetragen wird, welches im ausgehärteten Zustand auch eine Schutzfunktion wahrnimmt, beispielsweise Kratzschutzeigenschaften aufweist. Demgegenüber ist ein lediglich partieller Auftrag, also ein Auftrag des Beschichtungsfluids lediglich über einen Teilbereich der Oberfläche 31 der Unterlage 3, von Vorteil, um beispielsweise bestimmte Bereich der Unterlage gezielt hervorzuheben oder zu markieren. Es können auf diese Weise auch Abbildungen, beispielsweise in Form von Bildern oder Texten, erzeugt werden. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Vorrichtung 7 zum Aushärten der Beschichtung. Das Aushärten der Beschichtung vollzieht sich in zwei Schritten. Die mittels der Vorrichtung 7 zum Aushärten in die Beschichtung eingebrachte Leistung ist vorzugsweise so einstellbar, dass in einem ersten Schritt nur die Oberflächenschicht der Beschichtung behandelt wird. Dabei weist die Oberflächenschicht vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 1 μιη auf. In einem zweiten Schritt ist die Beschichtung über die gesamte Dicke aushärtbar. Bevorzugt umfasst die
Vorrichtung 7 ein informatisches Mittel zur Steuerung des Aushärtens der Beschichtung.
Insbesondere ist das informatische Mittel dergestalt ausgebildet, dass es die Leistung, die Dosis und/oder den Ort der Aushärtung bestimmt
Weiterhin ist in Fig. 4 eine Vorrichtung 6 zum Trocknen der Beschichtung dargestellt. Mittels dieser Vorrichtung ist es möglich, in einem ersten Schritt leicht flüchtige Bestandteile des Beschichtungsfluids vor dem Aushärten zu entfernen. Eine solche Vorrichtung 6 ist allerdings lediglich optional von der Vorrichtung 1 mit umfasst. Weiterhin kann die Vorrichtung 1 eine Vorrichtung 8 zum Kühlen der beschichteten Unterlage nach der Aushärtung umfassen.
Die Vorrichtung 1 kann weiterhin gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Anlagensteuerung 5 umfassen, beispielsweise in Form eines informatischen Mittels wie beispielsweise eines Computers, zur Steuerung der Arbeitsschritte der Anlage, welches die relevanten Parameter bei allen Verfahrensschritten vorzugsweise sensorisch erfasst und vorzugsweise mit jeweils zugeordneten Aktoren steuert und somit deren Zusammenwirken sicherstellt.
Die Anlagensteuerung 5 umfasst bevorzugt auch ein Mittel, um Parameter in einem
informatischen Format, welches beispielsweise in der Druckindustrie allgemein verwendet wird, beispielsweise JDF (Job Definition Format) auszulesen und in Verfahrensschritte umzusetzen. Beispielhaft kann ein solches Mittel eine auf einem Speicher abgelegte Parametrisierungsdatei umfassen. Auch ist es möglich, dass die Vorrichtung 1 allgemein, ohne Beschränkung auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel, mehrere Anlagensteuerungen umfasst, welche gezielt jeweils einzelne Vorrichtungen ansteuern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest jeweils einen Sensor sowie einen Encoder und Aktoren, um die jeweiligen Verfahrensschritte sensorisch zu erfassen und gesteuert durch den Computer mittels entsprechender Aktoren jeweils umzusetzen.
Die Anlagensteuerung 5 ist gemäß einer Ausführungsform bevorzugt über geeignete
Schnittstellen, beispielhaft den Schnittstellen 54, 55, 56, 57 mit Vorrichtungen, welche von der Vorrichtung 1 umfasst sind, beispielhaft den Vorrichtungen 4, 5, 6, 7, verbunden.
Fig. 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführform. Die Vorrichtung 1 umfasst hierbei eine Vorrichtung zur Aufnahme der Unterlage 301 , in welcher verschiedene Unterlagen 3, welche der besseren Übersicht halber nicht alle bezeichnet sind, enthalten sind. Aus der Vorrichtung 301 zur Aufnahme der Unterlage 3 werden einzelne Unterlagen 3, welche beispielsweise Papier, Karton, laminiertes Papier oder laminierten Karton, Kunststofffolien sowie Wellpappesubstrate, oder Polyolefinfolie oder PET- oder Acetatfolie umfassen können, mittels des Mittels zum Transport der Unterlage 3 zwischen den einzelnen Arbeitsstationen durch die Vorrichtung 1 bewegt. Das Mittel zum Transport der Unterlage 3 umfasst eine erste Walze 21 , eine zweite Walze 23 sowie zusätzlich eine weitere Walze 22, wobei noch verschiedene weitere Walzen 22 von dem Mittel zum Transport umfasst sein können. Weiterhin umfasst das Mittel zum Transport ein Transportband 24, welches die beiden Walzen 21 und 23 miteinander verbindet, sodass durch die Rotation zumindest einer der Walzen 21 , 23 eine Bewegung der Unterlagen 3 durch die Vorrichtung 1 in Richtung des Pfeils 25 erfolgt.
Wiederum umfasst die Vorrichtung 1 die Vorrichtung 4 zum Aufbringen des Beschichtungsfluids auf die Unterlage 3 sowie eine Vorrichtung zum Aushärten der Beschichtung 7. Weiterhin sind die Vorrichtungen 6 und 8 dargestellt, welche der Trocknung des
Beschichtungsfluids bzw. einer Kühlung der bedruckten Unterlage nach erfolgter Aushärtung dienen können und vorliegend lediglich optional sind. Die Vorrichtungen 4, 5, 6, 7 können jeweils über eine Schnittstelle 54, 55, 56, 57 mit einer Anlagensteuerung 5 verbunden sein. Auch eine solche Anlagensteuerung 5 mit den entsprechenden Schnittstellen ist lediglich optional von der Vorrichtung 1 umfasst. Weiterhin ist es allgemein, ohne Beschränkung auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel, auch möglich, dass mehrere Anlagensteuerungen 5 von einer Vorrichtung 1 umfasst sind, welche jeweils einzelne Vorrichtungen 4, 5, 6, 7 steuern.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 1 dieser Ausführungsform eine Vorrichtung 302 zur Entnahme der Unterlage 3.
In Fig. 6 sind schematisch und nicht maßstabsgetreu zwei Erzeugnisse 300 dargestellt, welche jeweils eine Unterlage 3 umfassen, auf deren Oberfläche 31 (nicht bezeichnet) eine Beschichtung 32 aufgetragen wurde. Die Beschichtung 32 weist mindestens in einem Teilbereich eine
Oberflächenschicht mit einer Mikrofaltung auf.
Im oberen Bereich von Fig. 6 ist ein Erzeugnis 300 abgebildet, welches eine vollflächige Beschichtung 32 auf der (nicht bezeichneten) Oberfläche 31 umfasst. Im unteren Teil der Fig. 6 ist die Beschichtung 32 lediglich auf Teilbereichen der (nicht bezeichneten) Oberfläche 31 der Unterlage 3 aufgebracht.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten in einer Beschichtung, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auftragen eines
Beschichtungsfluids, beispielsweise eines Lackes, welcher radikalisch härtbar, insbesondere UV- härtbar ist, auf eine Unterlage, wobei das Beschichtungsfluid so ausgestaltet ist, dass die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms sich von der Reaktivität im Volumen des aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet,
Bestrahlen der Beschichtung mit energiereicher Partikelstrahlung sowie Vorrichtungen, insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens. Fig. 7 zeigt eine fotographische Darstellung von Beschichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Es handelt sich dabei um insgesamt acht Beschichtungen, welche auf eine schwarze Unterlage aufgebracht wurden. Die einzelnen Beschichtungen unterscheiden sich voneinander hinsichtlich der genauen Formulierung des Beschichtungsfluids und/oder der Schichtdicke. Während im oberen Bereich von Fig. 7 eher matte Beschichtungen erhalten werden, also Beschichtungen mit einem eher geringen Glanzgrad, sind im unteren Teil der Fig. 7
Beschichtungen abgebildet, welche über einen eher hohen Glanzgrad verfügen. Der Glanzgrad ist hierbei eine Funktion der Mikrofaltung, sodass beispielsweise bei einer sehr starken
Mikrofaltung in einem bestimmten Betrachtungswinkel ein eher mattes Erscheinungsbild resultieren kann.
Zur besseren Verdeutlichung der unterschiedlichen Effekte, welche Beschichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen können, zeigen die Fig. 8 bis 13 jeweils Aufnahmen einzelner beschichteter Proben.
In Fig. 8 ist eine Beschichtung dargestellt, bei welcher die Mikrofaltung in einer großflächigeren Struktur resultiert, vergleichbar etwa sogenannten„Trockenrissen", welche sich beispielsweise beim Austrocknen von ursprünglich feuchten Böden bilden. Die Beschichtung weist neben der beschriebenen Strukturierung einen relativ hohen Glanz auf.
In Fig. 9 ist eine Beschichtung zu sehen, bei welcher die Mikrofaltung in feineren Strukturen resultiert und insgesamt ein eher mattes Erscheinungsbild resultiert.
In Fig. 10 ist eine weitere Beschichtung gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung zu sehen. Auch hier ist ein mattes Erscheinungsbild erhalten worden, wobei hier die Beschichtung insgesamt noch matter erscheint als die Beschichtung aus Fig. 9.
Demgegenüber ist in Fig. 11 eine Beschichtung zu sehen, welch einen sehr hohen Glanzgrad aufweist, also lediglich eine sehr geringe Mikrofaltung erhalten wurde.
In Fig. 12 und 13 sind zwei Proben zu sehen, welche jeweils einen eisblumenartigen Effekt zeigen, also der Anmutung von mit Eis überzogenem Glas ähneln. Dieser Effekt ist bereits bei der Beschichtung, welche in Fig. 12 zu sehen ist, erkennbar, nochmals deutlicher ausgeprägt aber in Fig. 13 zu sehen.
Somit bleibt insgesamt festzuhalten, dass mit einem Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung sehr unterschiedliche optische Anmutungen in einer Beschichtung durch Mikrofaltung in einer Lackoberfläche realisierbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten in einer Beschichtung (32), welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Auftragen eines Beschichtungsfluids, beispielsweise eines Lackes, welcher radikalisch härtbar, insbesondere UV-härtbar ist, auf eine Unterlage (3), wobei das Beschichtungsfluid so ausgestaltet ist, dass die Reaktivität an der Oberfläche des aufgetragenen Beschichtungsfilms sich von der Reaktivität im Volumen des
aufgetragenen Beschichtungsfilms gezielt unterscheidet,
- Bestrahlen der Beschichtung (32) mit energiereicher Partikelstrahlung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zum Bestrahlen der Beschichtung UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 240 nm und mehr in die Oberflächenschicht der Beschichtung eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestrahlen zweischrittig in der Form
erfolgt, dass im ersten Schritt eine kleinere UV-Dosis eingestrahlt wird, die Mikrofaltung erzeugt, und in einem zweiten Schritt der Film vollständig durchgehärtet wird, wobei für beide Härtungsschritte längerwellige UV-Strahlung, beispielsweise diejenige eines UV- Mitteldruckstrahlers, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei in einem Bestrahlungsschritt sowohl die Mikrofaltung als auch das Durchhärten erreicht werden und wobei das
Beschichtungsmaterial weiterhin bevorzugt so ausgestaltet ist, dass die Absorption von UV-Strahlung über die Schichtdicke des Beschichtungsmittels variiert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bestrahlen sowohl der
Oberflächenschicht als auch das Bestrahlen zum Aushärten der Beschichtung jeweils mittels eines Quecksilber-Mitteldruckstrahlers erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein, vorzugsweise derselbe Quecksilber- Mitteldruckstrahler sowohl für das Bestrahlen der Oberflächenschicht als auch für das Aushärten der Beschichtung (32) verwendet wird, wobei die Anpassung der Dosis der UV-Strahlung durch das Einstellen der Leistung des Quecksilber-Mitteldruckstrahlers erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Beschichten in der Form erfolgt, dass ein Beschichtungsfilm erhalten wird, welcher in bestimmten Bereichen
unterschiedliche Schichtdicken aufweist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Auftragen der Beschichtung (32) lediglich auf Teilen der Unterlage (3) erfolgt, so dass mindestens ein Bereich der Unterlage (3) unbeschichtet und mindestens ein anderer Bereich der Unterlage (3) beschichtet vorliegen.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Auftragen der Beschichtung (32) über die gesamte Fläche der Unterlage (3) erfolgt, wobei weiterhin die Schichtdicke in verschiedenen Bereichen unterschiedlich sein kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bestrahlen der
Oberflächenschicht über die gesamte Fläche erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bestrahlen der Oberflächenschicht lediglich in mindestens einem Teilbereich so erfolgt, dass lediglich in dem mindestens einen so behandelten Teilbereich Oberflächeneffekte infolge von Mikrofaltung erzielt werden, während in dem mindestens einen nicht behandelten Teilbereich der Oberfläche eine glatte, nicht mikrogefaltete Oberfläche vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das lediglich lokale Bestrahlen der
Oberflächenschicht zur Mikrofaltung in mindestens einem Teilbereich durch eine Maske oder eine Schablone, welche Bereiche des Strahlers abschattet, oder mittels eines ortsaufgelösten Abrasterns der Beschichtungsoberfläche erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abrastern scannend erfolgt, indem zeilenweise die Oberfläche überfahren wird und weiterhin die Zeile in einzelne Bildpunkte oder Pixel unterteilt ist und jede Zeile jeweils einem Vorschub des Scankopfes zugeordnet ist.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei verschiedene Oberflächeneffekte in verschiedenen Teilbereichen der Beschichtung (32) vorliegen.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 wobei die Bestrahlung durch UV-Strahlung unter Inertgasatmosphäre, bevorzugt Stickstoffatmosphäre erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Restsauerstoffgehalt kleiner als 5000 ppm, bevorzugt kleiner als 1000 ppm oder besonders bevorzugt kleiner als 500 ppm ist.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Auftragen des Beschichtungsfluids mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise mittels Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Tampondruck oder Inkjet-Druck, oder durch Walzen, Fluten, Rakeln, Gießen, beispielsweise Vorhang- oder Schlitzgießen, Tauchen, Spritzen und/oder Schleudern erfolgt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Glanzgrad der Beschichtung (32) bei einem Betrachtungswinkel gemäß DIN EN ISO 2813 in den Bereichen, in welchen ein Belichten der Oberflächenschicht zur Mikrofaltung erfolgt, nach erfolgter Härtung der gesamten Schicht zwischen 0,1 GE und 80 GE, bevorzugt zwischen 0,1 GE und 50 GE, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 20 GE und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 10 GE beträgt.
19. Vorrichtung (6) zum Aushärten von Beschichtungsfluiden, welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar sind, wobei sich das Aushärten in zwei Schritten vollzieht und die mittels der Vorrichtung zum Aushärten in die Beschichtung (32) eingebrachte Leistung dergestalt einstellbar ist, dass in einem ersten Schritt nur die Oberflächenschicht der Beschichtung behandelt wird und in einem zweiten Schritt die Beschichtung über die gesamte Dicke aushärtbar ist.
20. Vorrichtung (6) nach Anspruch 19, umfassend einen Quecksilber-Mitteldruckstrahler.
21. Vorrichtung (6) nach einem oder beiden der Ansprüche 19 und 20, wobei die Vorrichtung (6) zum Aushärten der Schicht so ausgebildet ist, dass lediglich in einem Teilbereich der Beschichtung (32) die Oberflächenschicht belichtet wird und weiterhin das Aushärten der Beschichtung (32) über die gesamte Fläche der Beschichtung (32) erfolgt.
22. Vorrichtung (6) nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21 , wobei die
Vorrichtung (6) ein informatisches Mittel zur Steuerung des Aushärtens der
Beschichtung, insbesondere so, dass das informatische Mittel die Leistung, die Dosis und/oder den Ort der Aushärtung bestimmt, umfasst.
23. Vorrichtung (1) zur Erzeugung von Oberflächeneffekten auf zumindest einem Teilbereich einer mit einer Beschichtung (32), welche durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar ist, beschichteten Unterlage (3), wobei die Vorrichtung umfasst:
- Vorzugsweise eine Vorrichtung (301 ) zur Aufnahme der Unterlage,
- ein Mittel zum Transport der Unterlage (3) zwischen den einzelnen
Arbeitsstationen,
- eine Vorrichtung (4) zum Aufbringen des Beschichtungsfluids auf die Unterlage (3), wobei die Vorrichtung (4) dergestalt ausgestaltet sein kann, dass das Beschichtungsfluid über den gesamten Bereich der Oberfläche (31 ) der
Unterlage (3) oder nur über einen Teilbereich derselben aufgetragen wird,
- eine Vorrichtung (6) zum Aushärten der Beschichtung, wobei sich das Aushärten in zwei Schritten vollzieht und die mittels der Vorrichtung zum Aushärten in die Beschichtung eingebrachte Leistung vorzugsweise so einstellbar ist, dass in einem ersten Schritt nur die Oberflächenschicht der Beschichtung behandelt wird, wobei die Oberflächenschicht vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 1 μιη aufweist, und in einem zweiten Schritt die Beschichtung über die gesamte Dicke aushärtbar ist,
- vorzugsweise eine Vorrichtung (302) zur Entnahme der Unterlage (3), sowie
- vorzugsweise eine Anlagensteuerung (5),
wobei die Vorrichtung (6) zum Aushärten der Beschichtung (32) vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 ausgestaltet ist.
24. Beschichtungsfluid, welches durch energiereiche Partikelstrahlung, insbesondere durch UV-Strahlung, härtbar, insbesondere durch radikalische Polymerisierung, sowie einem Mikrofaltungsprozess zugänglich ist, wobei die Mikrofaltung durch Bestrahlung der
Oberflächenschicht einer aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise durch Bestrahlung mit UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 240 nm, erfolgt.
25. Beschichtungsfluid nach Anspruch 24 mit einer Zusammensetzung von 100 Teilen eines flüssigen Bindemittels auf 13 Teile eines Gemischs von Photoinitiatoren und/oder
Vernetzungsmitteln und/oder Aktivatoren.
26. Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 oder 25, aufweisend Photoinitiatoren, welche radikale bilden.
27. Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 bis 26, aufweisend ein tertiäres Amin, bevorzugt N-Methyldiethanolamin oder einem aminmodifizierten Acrylat.
28. Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 bis 26 mit einem Bindemittel auf Acrylatbasis.
29. Erzeugnis (300), welches eine Unterlage (3) sowie eine darauf aufgebrachte
Beschichtung (32) umfasst, wobei die Beschichtung (32) mindestens in einem
Teilbereich eine Oberflächenschicht mit einer Mikrofaltung umfasst.
30. Erzeugnis (300) nach Anspruch 29, wobei die Unterlage (3) Papier, Karton, laminiertes Papier oder laminierten Karton, Kunststofffolien sowie Wellpappesubstraten, oder Polyolefinfolie oder PET- oder Acetatfolie umfasst.
31. Erzeugnis (300) nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 30, wobei der
Glanzgrad in dem mindestens einen Bereich, welcher eine Mikrofaltung aufweist, zwischen 0,1 GE und 80 GE, bevorzugt zwischen 0,1 GE und 50 GE, besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 20 GE und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 GE und 10 GE, bei einem Betrachtungswinkel gemäß DIN EN ISO 2813 beträgt.
32. Erzeugnis (300) nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 31 , welches
mindestens einen Bereich mit einem ersten Oberflächeneffekt infolge von Mikrofaltung sowie mindestens einen weiteren Bereich mit einem zweiten Oberflächeneffekt infolge von Mikrofaltung sowie mindestens einen Bereich ohne Mikrofaltung aufweist, wobei die Schichtdicke der Beschichtung (32) zwischen den einzelnen Bereich um nicht mehr als 10 % von einer Sollschichtdicke, welche der Dicke der Beschichtung im nicht- mikrogefalteten Zustand entspricht, abweicht.
33. Erzeugnis (300) nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 32, herstellbar, insbesondere hergestellt, in einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18.
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