DE1817228B2 - Verfahren zum bedrucken von druckguetern aus kunststoff und aehnlichen materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von Druckgütern aus Kunststoff od. dgl., insbesondere Hohlkörpern, in einem ein- bzw. mehrfarbigen Trockenoffsetdruckverfahren. Zum Bedrucken solcher Gegenstände werden bislang im wesentlichen zwei Verfahren angewandt.

Beim ersten Verfahren wird das Druckgut mit einem Speziallack vorlackiert und in einem kontinuierlichen Durchlauf durch einen Trockenofen angetrocknet. Hierauf wird auf diesen Vorlack die Druckfarbe aufgetragen und das Gut in einem zweiten Durchgang durch einen Nachtrockenofen laufen gelassen. Bei diesem zweiten Durchgang erweicht sich der Speziallack nochmals, und die Farbe dringt in einem sogenannten Einschwitzverfahren in die Grundlackschicht ein, diese schließt sich über der Oberfläche und ergibt einen deckenden Lackfilm. Bei diesem Verfahren kommt es entscheidend darauf an, daß der Lack nach dem Vortrocknen einen hinsichtlich Temperaturführung und Durchlaufzeit genau fixierten Trocknungsgrad erreicht. Wird der kontinuierlich ablaufende Prozeß durch Betriebsstörungen an dem Lack- bzw. Druckautomaten unterbrochen — was häufig auftritt —, so ergibt sich eine negative Veränderung des nur in engen Toleranzen optimalen Lackfilms. Dies hat zur Folge, daß ζ. Β. bei einem zu starken Antrocknen das Druckbild auf dem Druckgut nach dem Bedrucken im zweiten Durchlauf durch den Nachtrockenofen nicht mehr voll in den Lackfilm einschwitzt, sondern an der Oberfläche haftenbleibt. Die Folge davon ist, daß die Trocknung und die Abriebfestigkeit des Druckbildes leidet und auch der gewünschte Effekt einer glänzenden Oberfläche des Druckgutes nicht mehr oder nur bedingt eintritt. Auf den Glanz der Oberfläche des Druckgutes wirken sich auch noch Unterschiede im Pigment der Druckfarben aus, so daß nicht bei allen Pigmenten ein gleich guter Glanz des Druckgutes bzw. Druckbildes zu erreichen ist.

Bei dem zweiten Verfahren wird das Druckgut mit Spezialdruckfarben unmittelbar bedruckt und anschließend nachlackiert und in einem Durchlaufofen getrocknet. Dieses Verfahren gewährt den Vorteil, daß das Druckgut in seiner Oberfläche einen gleichbleibenden Glanz aufweist. Als Nachteile dieses Verfahrens sind die schwierigere Handhabung der Druckfarben in der Druckmaschine und gewisse Begrenzungen in der Drucktechnik, ζ. Β. beim Naß-in-Naß-Druck, festzustellen.

Druckgut aus Kunststoff neigt auf Grund der Materialeigenschaften dazu, sich mehr oder weniger elektrostatisch aufzuladen, d. h., daß diese Körper besonders dazu neigen, Staub- und Schmutzteilchen anzuziehen, die dann mehr oder weniger fest an der Oberfläche anhaften. Bei nach dem ersten Verfahren bedrucktem Druckgut werden diese Teilchen beim Vorlackieren durch den Lack gebunden, so daß ungeachtet dieser elektrostatischen Aufladung ein einwandfreier Lackfilm als Farbträger besteht.

Hingegen verursachen diese Staub- und Schmutzteilchen bei dem obenerwähnten zweiten Verfahren ein unsauberes Druckbild, wodurch dann, bedingt durch die notwendige Reinigung der Drucktücher, Störungen im Produktionsablauf entstehen, die zu einer Leistungsminderung und einem verhältnimäßig hohen Ausschuß führen. Selbst Berührungen des Druckautes. beispielsweise mit einer etwas schweität des Druckbildes so leiden zu lassen, daß dieses den Anforderungen an einen normalen Qualitätsstandard nicht mehr genügt und ausgeschieden werden muß.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Verfahren zu schaffen, das diese Nachteile der bekannten Verfahren nicht mehr aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken und Lackieren von verformbaren Druckgütern aus

ίο Kunststoff und ähnlichem Material besteht darin, daß man zunächst einen thermisch polymerisierbaren Vorlack niedriger Viskosität (15 bis 25 Sekunden im DIN-53211-Becher 4 mm bei 20⁰C) aufbringt und antrocknen läßt, dann eine thermisch polymerisierbare Druckfarbe und einen thermisch polymerisierbaren Überzugslack nacheinander naß in naß ohne weitere Zwischentrocknung aufbringt, wobei der Überzugslack eine höhere Viskosität (40 bis 60 Sekunden im DIN-53211-Becher 4 mm bei 20⁰C) als der Vorlack aufweist, und schließlich Druckfarbe und Überzugslack bei etwa 40 bis 80° C gemeinsam trocknet.

Die Viskosität wird nach der DIN-Norm 53211 (1962) durch Bestimmung der Auslaufzeit von 100 ml der Probe im Auslaufbecher 4 DIN 53211 (Auslaufdüse mit lichtem Durchmesser von 4 mm, Temperatur 20° C) angegeben. Der in Sekunden angegebene Wert stellt das Mittel von drei Bestimmungen dar.
Erfindungsgemäß wird also die Lackierung und Bedruckung im Arbeitsablauf Vorlackierung—Druck-— Nachlackierung als einheitlicher Vorgang bei der Auftragung durchgeführt. Es ist wesentlich, daß der zur Vorlackierung verwendete Kunststofflack mit dem Untergrund verträglich ist und physikalisch die für die anzuwendenden Vorrichtungen, wie Druckmaschinen und Trocknungsanlagen, erforderlichen Eigenschaften besitzt. Es wird naß in naß vorlackiert, bei einem bestimmten Polymerisationsgrad der Vorlackierung einfarbig oder mehrfarbig bedruckt und dann nachlackiert.

Nach dem Auftragen des Druckbildes wird der Nachlack unmittelbar auf das druckfeuchte Druckbild aufgetragen. Im Verlauf der anschließenden Trocknung, wozu etwa 7 bis 10 Minuten erforderlich sind, verbinden sich Vorlack und Nachlack, bilden somit eine homogene Schicht, in welche das Druckbild gewissermaßen eingebettet ist. Es wird dadurch zum Untergrund hin eine ausgezeichnete Hal'tung erreicht, und nach außen ist das Druckbild optimal geschützt.

Dadurch ist eine genaue Abstimmung des Vorlackes und des Nachlackes hinsichtlich Viskosität, Festkörpergehalt, Lösungsmittelzusammensetzung und dem zeitlichen Verlauf des Auftragens für die einzelnen Schichten erforderlich. Der Druck muß auf dem angetrockneten, jedoch noch druckfeuchten Vorlack erfolgen. Da sich der Film des Vorlackes in einem bestimmten physikalischen Zustand, sogenannte Druckfeuchtigkeit, befinden muß, ist der Durchlauf durch einen Trocknungsofen genau hinsichtlich Zeit und Temperatur einzuregeln, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erhalten.

Durch die zweite Lackierung erhält man den gewünschten und erforderlichen Hochglanz, der bei einem stark vorgetrockneten Lack nicht möglich ist, und außerdem erhält man hierdurch eine zusätzliche Deck- und Schutzschicht über dem Druckbild. Als

die Nachlackierung kommen thermisch härtbare Lacke, insbesondere thermisch härtbare Alkydharze und thermisch härtbare Mischpolymerisate von Acrylsäureestern in erster Linie in Betracht. Für die beiden Lackierungen kann ein Lack gleicher Gattung verwendet werden, wobei jedoch für die erste Lackierung ein Lack niedrigerer Viskosität als für die zweite Lackierung verwendet wird. Beispiele für thermisch härtbare Alkydharze sind Polyester aus Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure oder den verschiedenen Phthalsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, wie Glykolen, Glycerin, Pentaerythrit, Dioxydiphenylpropan. Beispiele für thermisch härtbare Acrylate sind Mischpolymerisate von niederen Acrylsäureestern mit Acrylnitril, Styrol oder Vinylchlorid und ähnliche Materialien.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für eine kontinuierliche Arbeitsweise geeignet, wobei das Vortrocknen der Vorlackierung in einem kontinuierlichen Durchlauf durch einen Trockenofen durchgeführt wird.

Verwendet werden kann jeder geeignete Lack, der die vorliegende Verfahrensführung ermöglicht, bei einer oberhalb Raumtemperatur, jedoch unterhalb einer eine Schädigung des Kunststoffmaterials ergebenden Temperatur trocknet oder härtet und dabei den erforderlichen Polymerisationsgrad erreicht sowie eine einwandfreie Verbindung mit dem Kunststoff und der Druckfarbe ergibt. Weitere Vorteile der Lacke sind eine Verbesserung der Kriechstromfestigkeit, eine Verringerung der Wasseraufnahme, Schutz gegen mechanische Beschädigung und gutes Aussehen des Äußeren des lakierten Kunststoffgegenstände«.

Nicht beschränkende Beispiele für geeignete Lacke sind folgende:

I. 3O°/oPhthalatharz,

70% Lösungsmittelgemisch, bestehend aus

30°/oÄthylglykol,

20°/oButylglykol,

50 % Isopropylalkohol, oder II. 25 % Acrylatcopolymer,

75 % eines Lösungsmittelgemisches,

bestehend aus

10°/oButanol,

30 % Milchsäureester,

lO°/oButylacetat,

30°/oÄthylglykol,

20% Diacetonalkohol.

In Fällen, in denen die Lackierung auf verformbare Flächen aufgebracht wird, ist ein Zusatz eines Weichmachungsmittels, wie z. B. Dibutylphthalat, erforderlich. Bei farbigen Lackierungen wird ein Zusatz von 20 bis 30% Pigmenten, wie z.B. Titandioxyd, Eisenoxydrot, Ultramarinblau usw., beigegeben.

Bei der Anwendung wird einer der oben beschriebenen Lacke auf das Druckgut mittels einer Spezial-Lackiermaschine aufgetragen. Bs ist hierbei entscheidend, daß dieser erste Lackauftrag (Vorlackierung) mit einem Lack niedriger Viskosität, z. B. bei einer Viskosität von 15 bis 25 Sekunden DIN 4 mm/20°C, erfolgt. Die Schichtdicke des Lackauftrages soll nicht mehr als 2 Mikron betragen. Unmittelbar nach dieser Vorlackierung wird das Druckgut in einem kontinuierlichen Banddurchlauf durch einen Trockenofen an die Druckmaschine herangeführt. Bei diesem Durchlauf durch den Trockenofen ist die Dauer des Durchlaufes und die Höhe der Temperatur so einzustellen, daß keine vollständige Trocknung, sondern nur eine Vortrocknung erfolgt, d. h., daß der Lack noch druckfeucht bleibt.

Der durch Einregelung von Trocknungstemperatur und Trocknungszeit erhaltene Polymerisationszustand des Lackes ist für den nachfolgenden Druck und die

ιό anschließende Nachlackierung wesentlich. Der Polymerisationszustand des Lackes nach der Vorlackierung und dem ersten Ofendurchgang ist auch für die mechanische Funktion der Übergabe vom Transportband auf das Fließband von Bedeutung, da bei einem falschen, insbesondere zu geringen Trocknungsgrad diese Übergabe nicht funktioniert. Weiteres ist der Polymerisationsgrad des Lackes für die nach dem Druck erfolgende Nachlackierung entscheidend, da bei nicht geeignetem, insbesondere zu hohem Polymerisationsgrad des Lackes der Farbdruck auf dem Druckgut aufreißt und zu einer Rissebildung in der Druckfläche (Craquelierung) führt. Die Trocknungstemperatur des Vorlackes soll zwischen 60 und 70° C liegen.

Beispiel

1. Vorlackierung mit einer Lackviskosität von 25 Sekunden, Transport zum Trockenofen, Ofentemperatur 60° C. Durchlauf 3 Minuten, Transport zur Bedruckmaschine.

2. Bedruckung.

3. Nachlackierung mit einem oben beschriebenen Lack mit einer Viskosität von etwa 40 bis 60 Sekunden, anschließend Transport zum Trocknungsofen, Durchlaufzeit 7 bis 10 Minuten bei 40 bis 75° C.

4. Verpackung.

Entscheidend ist, daß »naß in naß« nachlackiert wird, d. h., daß nach dem Aufbringen der Druckfarbe im Offsetverfahren die Druckfarbe vor der Nachlackierung nicht getrocknet wird, weiter, daß die Nachlackierung mit einem der oben beschriebenen Lacke durchgeführt wird, der sich in bezug auf seine Zusammensetzung bei der Vor- und Nachlackierung nur in der Viskosität und der Trookenfilmstärke unterscheidet. Beim zweiten Ofendurchgang werden die Vorlackierung, die Druckfarbe sowie die Nachlackierung gemeinsam auspolymerisiert, und es stellen dann Kunststoffgegenstand, Vorlackierung, Druckfarbe und Nachlackierung einen einheitlichen Körper dar.

Durch die doppelte Lackierung werden Verfahren und Entwicklungen möglich, die beispielsweise Verpackungshohlkörpern aus Kunststoff od. dgl. spezifische Eigenschaften verleihen bzw. dem Druckbild und somit dem Druckgut einen spezifischen Schutz gegen bestimmte äußere Einflüsse geben können.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bedrucken und Lackieren von verformbaren Druckgütern aus Kunststoff und ähnlichem Material, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst einen thermisch polymerisierbaren Vorlack niedriger Viskosität (15 bis 25 Sekunden im DIN-53211-Becher 4 mm bei 20° C) aufbringt und antrocknen läßt,

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dann eine thermisch polymerisierbare Druckfarbe und einen thermisch pölymerisierbaren Überzugslack nacheinander naß in naß ohne eine weitere Zwischentrocknung aufbringt, wobei der Überzugslack eine höhere Viskosität (40 bis 60 Sekunden im DIN-53211-Becher 4 mm bei 20⁰C) als der Vorlack aufweist, und schließlich Druckfarbe und Überzugslack bei etwa 40 bis 80° C gemeinsam trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß für die Vorlackierung und/oder Nachlackierung thermisch härtbare Alkydharze und/oder thermisch härtbare Mischpolymerisate von Acrylsäureestern verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Lackierungen ein Lack gleicher Gattung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortrocknen in einem kontinuierlichen Durchlauf durch einen Trockenofen vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lackes, enthaltend etwa 30°/» Phthalharz und etwa 70°/» eines Lösungsmittelgemisches, bestehend aus 30°/o Äthylglykol, 20% Butylglykol und 5O°/o Isopropylalkohol.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lackes, enthaltend etwa 25°/o Acrylatcopolymer und 75 % eines Lösungsmittelgemisches, bestehend aus etwa 10% Butanol, 30% Milchsäureester, 10% Butylacetat, 30% Äthylglykol und 20% Diacetonalkohol.