DE102016120878A1

DE102016120878A1 - Verfahren zum Erzeugen von Oberflächeneffekten, insbesondere in UV-härtbaren Schichten, Vorrichtung zur Herstellung derselben sowie erfindungsgemäß erhaltener Artikel

Info

Publication number: DE102016120878A1
Application number: DE102016120878.7A
Authority: DE
Inventors: Roland Rüedi; Dirk Schlatterbeck; Peter Eladio Ludwig
Original assignee: Schmid Rhyner AG
Current assignee: Actega Schmid Rhyner AG
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2017-05-04
Also published as: RU2018120210A; BR112018008465B1; EP3370886A2; WO2017076901A3; ZA201802903B; RU2718932C2; BR112018008465A2; WO2017076901A2; RU2018120210A3; CN108348955A

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

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 Beschichtungslösungen 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 µm.
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 µm und 10 µm beispielsweise eine glatte Oberfläche ohne Mikrofaltung erhalten, wohingegen in Bereichen mit Schichtdicken oberhalb von 12 µm 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 µm, 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 µm 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 II-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 I, 6 Teile eines Photoinitiators vom Typ II und 6 Teile eines Aktivators zugesetzt werden.
Der Synergist (oder auch Aktivator) bewirkt jeweils zusammen mit Typ-II-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 µm notwendig. In einem Bereich zwischen 10 und 12 µm wird die Mikrofaltung nur unregelmäßig ausgebildet (s. ). Unterhalb von 10 µm 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 (Trimethylolpropantriacrylat)
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 (Trimethylolpropantriacrylat)
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
1 bis 3 unterschiedliche fotographische Abbildungen von Proben mit unterschiedlich starker Mikrofaltung,
4 und 5 Vorrichtungen zur Erzeugung von Oberflächeneffekten von Substraten gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
6 ein verfahrensgemäß erhaltenes Erzeugnis, sowie
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 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.
1 zeigt hier beispielhaft eine fotographische Abbildung einer Probe, bei welcher ein der Mikrofaltung zugängliches Beschichtungsmittel lediglich mit einer Schichtdicke von 10 µm 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.
2 zeigt beispielhaft eine fotographische Darstellung der Oberfläche einer Probe, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde. Die Schichtdicke beträgt hier 30 µm. Die Mikrofaltung ist hier sehr stark ausgeprägt.
3 zeigt eine starke Vergrößerung eines Oberflächenbereichs der Probe aus 2. Auch hier sind die durch Mikrofaltung erzeugten Strukturen sehr deutlich erkennbar.
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 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 welche 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 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 µm 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 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.
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 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 6 ist ein Erzeugnis 300 abgebildet, welches eine vollflächige Beschichtung 32 auf der (nicht bezeichneten) Oberfläche 31 umfasst. Im unteren Teil der 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.
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 7 eher matte Beschichtungen erhalten werden, also Beschichtungen mit einem eher geringen Glanzgrad, sind im unteren Teil der 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 8 bis 13 jeweils Aufnahmen einzelner beschichteter Proben.
In 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 9 ist eine Beschichtung zu sehen, bei welcher die Mikrofaltung in feineren Strukturen resultiert und insgesamt ein eher mattes Erscheinungsbild resultiert.
In 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 9.
Demgegenüber ist in 11 eine Beschichtung zu sehen, welch einen sehr hohen Glanzgrad aufweist, also lediglich eine sehr geringe Mikrofaltung erhalten wurde.
In 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 12 zu sehen ist, erkennbar, nochmals deutlicher ausgeprägt aber in 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006042063 A1 [0012]
WO 2007/068322 A1 [0016]
EP 2418091 A1 [0017]
EP 2418019 A1 [0018, 0020]
WO 2009/012996 [0102]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 67 530 [0004]
ISO 2813 [0004]
DIN EN ISO 2813 [0053]
DIN EN ISO 2813 [0053]
DIN EN ISO 2813 [0089]

Claims

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei verschiedene Oberflächeneffekte in verschiedenen Teilbereichen der Beschichtung (32) vorliegen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 wobei die Bestrahlung durch UV-Strahlung unter Inertgasatmosphäre, bevorzugt Stickstoffatmosphäre erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Restsauerstoffgehalt kleiner als 5000 ppm, bevorzugt kleiner als 1000 ppm oder besonders bevorzugt kleiner als 500 ppm ist.
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.
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.
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.
Vorrichtung (6) nach Anspruch 19, umfassend einen Quecksilber-Mitteldruckstrahler.
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.
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.
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 µm 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.
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.
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.
Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 oder 25, aufweisend Photoinitiatoren, welche radikale bilden.
Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 bis 26, aufweisend ein tertiäres Amin, bevorzugt N-Methyldiethanolamin oder einem aminmodifizierten Acrylat.
Beschichtungsfluid nach einem der Ansprüche 24 bis 26 mit einem Bindemittel auf Acrylatbasis.
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.
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.
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.
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.
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.