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DE2553354A1 - Verfahren zur herstellung transparenter schutzueberzuege fuer kunststoffolien - Google Patents

Verfahren zur herstellung transparenter schutzueberzuege fuer kunststoffolien

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Publication number
DE2553354A1
DE2553354A1 DE19752553354 DE2553354A DE2553354A1 DE 2553354 A1 DE2553354 A1 DE 2553354A1 DE 19752553354 DE19752553354 DE 19752553354 DE 2553354 A DE2553354 A DE 2553354A DE 2553354 A1 DE2553354 A1 DE 2553354A1
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DE
Germany
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paint
lacquer
plastic films
acid
parts
Prior art date
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DE19752553354
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Inventor
Franz Kramer
Victor Dipl Chem Dr Rer Peters
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Alkor GmbH Kunstoffverkauf
Original Assignee
Alkor GmbH Kunstoffverkauf
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Publication date
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Priority to NL7612583A priority patent/NL7612583A/xx
Priority to US05/741,758 priority patent/US4126594A/en
Priority to IT69793/76A priority patent/IT1069141B/it
Priority to DD195969A priority patent/DD127260A5/xx
Priority to BE172690A priority patent/BE848736A/xx
Priority to JP51141766A priority patent/JPS5266541A/ja
Priority to PL1976193924A priority patent/PL110474B1/pl
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
BUHz
ALKOR G.m.b.H., 8 München 71, Morgensternstr. 9
Verfahren zur Herstellung transparenter Schutzüberzüge für
Kunststoffolien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung transparenter mechanisch und chemisch widerstandsfähiger, insbesondere kratzfester Schutzüberzüge für Kunststoffolien, insbesondere für bedruckte Kunststoffolien, unter Verwendung eines aus einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch und darin gelösten und/oder suspendierten Polymeren bestehenden Lackes sowie einen Lack zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren der genannten Gattung sind bekannt. So ist es bekannt, Lacksysteme verschiedenster Zusammensetzung, deren Bestandteile in organischen Lösemitteln oder Lösemittelgemischen gelöst und/oder suspendiert sind, auf Kunststofffolien aufzubringen, um deren Oberflächen vor mechanischer
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und chemischer Beeinflussung zu schützen. Es ist ebenfalls bekannt, auf bedruckte Oberflächen von Kunststoffolien solche Lacksysteme aufzubringen, um den meist sehr empfindlichen Druck vor mechanischer und chemischer Beschädigung zu schützen. Die bei den bekannten Verfahren verwendeten Lacksysteme sind auf der Basis von PVC-Copolymeren, Polyurethanen, Polymethacrylestern, Isocyanat-Polyester-Polymerisaten etc. aufgebaut. Die für solche Lacksysteme notwendigen Gemische organischer Lösemittel greifen die mit dem Lacksystem behandelten Kunststoffoberflächen an und diffundieren in die Folien ein. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften so lackierter Kunststoffolien stark beeinträchtigt. Die Entfernung der Lösemittel aus den behandelten Kunststoffolien und die damit verbundenen Probleme sind von weitreichender Bedeutung. So ist es bis heute nicht möglich, die Reste der teuren Lösemittel aus der Abluft auf wirtschaftliche Weise zurückzugewinnen;große Lösemittelverluste sind unvermeidlich. Die Lösemittelreste stellen ein betriebliches Sicherheitsrisiko dar, da die Gefahr der Bildung explosiver Lösemitteldampf-Luft-Gemische nie vollständig auszuschließen ist. Und schließlich ist die Verwendung solcher Lösemittelgemische unvermeidbar mit hohen Umweltbelastungen durch Emission von Lösemitteldampfresten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, bei dem ein Lacksystem verwendet wird, das die Oberflächen", von bedruckten oder unbedruckten Kunststoffolien nicht angreift und außerdem aus den behandelten Folien restlos zu entfernen ist, und bei dem ein Sicherheitsrisiko sowie die Emission giftiger Lcsemitteldämpfe vermieden werden. Die Aufgabe besteht ferner darin, einen Lack zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung ein Lack, der als v/irksame Komponenten ein Acrylat-Copolymer mit freien Carboxylgruppen, Polymethylmethacrylat und ein Melaminharz in wäßrig-alkoholischem Medium enthält, in an sich bekannter Weise auf ggf. bedruckte Kunststoffolien in Form eines dünnen Films aufgetragen und unter Kondensation der wirksamen Komponenten fixiert wird. .'
Damit wird erreicht, daß äußerst widerstandsfähige, kratzfeste, gleichzeitig aber hochtransparente Lacküberzüge auf insbesondere bedruckte Kunststoffolien aufgebracht v/erden können, ohne daß dabei große Mengen teurer Löse.rmittel verloren gehen, ohne daß eine Emission giftiger, leicht entzündlicher oder gar explosiver Lösemitteldämpfe auftritt, ohne daß also ein betriebliches Siclierheitsrisiko oder eine Gefahr für die Umwelt auftreten.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß ein Lack verwendet wird, der zusätzlich eine starke. Säure als Kondensationsmittel enthält, daß ein Lack verwendet wird, der zusätzlich Siliziumdioxid und/oder niedrigmolekulare Polyolefine als Mattierungsmittel enthält, daß der pH-Wert des Lackes mit Ammoniak oder, einem Amin auf einen Wert zwischen 7,5 und 8,5 eingestellt wird, daß der Lack bei Temperaturen zwischen 140 und 16O°C fixiert . ". wird und daß der auf ggf. bedruckte Kunststoffolien aufgetragene Lack zusätzlich mit einer abziehbaren Kunststoff-Schutzfolie überzogen wird.
Mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, daß die Kondensation der wirksamen
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Komponenten des Lackes schneller und damit wirtschaftlicher abläuft, daß durch Zusatz von SiP2 und/oder niedrigmolekularen Polyolefinen an Stelle hochglänzender Lackfilme matte Überzüge entstehen, die trotzdem noch· transparent, kratzfest und auf Kunststoffolien wie auf Druckfarben gut haftend sind. Mit einer zusätzlichen Kunststoff-Schutzfolie für die lackierten und ggf. bedruckten Kunststoffolien lassen sich die Oberflächen noch zusätzlich schützen, falls dies bei der späteren Verarbeitung der lackierten Trägermaterialien erforderlich sein sollte; die zusätzlichen Schutzfolien beeinträchtigen weder den aufgetragenen Lack noch den durch ihn geschützten Druck und lassen sich überdies nach der Verarbeitung der Trägermaterialien leicht wieder abziehen.
Die Aufgabe wird ferner durch einen Lack zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, der als wirksame Komponenten ein Acrylat-Copolymer mit freien Carboxylgruppen, Polymethylmethacrylat und ein Melaminharz enthält, wobei die Komponenten in einem Alkohol-Wasser-Gemisch gelöst oder suspendiert sind.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lackes bestehen darin, daß das Acrylat-Copolymer in wäßrig-alkoholischem und in alkalischem Medium anionogen löslich ist, daß der Lack zwischen 20 und 40 Vol.-Teile einer 40 %igen wäßrig-alkoholischen Lösung des Acrylat-Copolymeren enthält, daß er zwischen 5 und 10 Gew.-Teile Polymethylmethacrylat, in wäßrig-alkoholischem Medium dispergiert, enthält, daß das Melaminharz Hexamethoxymethylmelamin ist, daß der Lack 5 bis 10 Gew.-Teile Hexamethoxymethylmelamin enthält, daß das Alkohol-Wasser-Gemisch mindestens 50 % Alkohol enthält, daß das Alkohol-Wasser-Gemisch ein azeotropes Gemisch ist, und ferner darin, daß der Lack zusätzlich
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1,2 bis 2,5 Gew.-Teile einer starken Säure als Kondensationsmittel enthält, daß er als starke Säure "eine organisch substituierte ' Säure enthält, daß er als organisch substituierte . Säure p-Toluolsulfonsäure enthält, daß er zusätzlich Ammoniak oder ein Amin in einer Menge enthält, die erforderlich ist, um einen pH-Wert von. zwischen 7,5 und 8,5 einzustellen, und daß er zusätzlich Siliziumdioxid und/oder niedrigmolekulare Polyolefine als Mattierungsmittel enthält.
Mit dem erfindungsgemäßem Lack auf Basis eines wäßrigen . Lösemittelmediums wird erreicht, daß auf Kunststofffolien, insbesondere auf PVC-Folien gut haftende, mechanisch und chemisch widerstandsfähige, in jede Mattierungsstufe einstellbare Beschichtungen herstellbar sind. Die Beschichtungen haften außerdem auf Druckfarben, mit denen die Kunststoffolien ggf. bedruckt sind, z.B. auf Dispersionsdruckfarben, hervorragend und schützen den Druck vor Abrieb und chemischen Einflüssen und verleihen ihm außerdem eine äußerst kratzfeste Oberfläche. Der erfindungsgeraäße Lack ist darüber hinaus elastisch und ergibt nach vollständiger Kondensation einen weißbruchfreien Lackfilm, der nicht nur auf Kunststoffolien, wie z.B. Acrylat-, Polyvinylchlorid-, Polyurethan- und modifizierten Polyesterfolien, die bedruckt oder unbedruckt sein können, sondern auch auf Celluloseträgern, z.B. Papier, und sogar auf Glas gut haftet. Die erfindungsgemäßen Lacksysteme lassen sich nach den bekannten üblichen Verfahren prägen, ohne daß die Transparenz· der damit hergestellten Schutzschichten, auch wenn der Lack mattiert wird, darunter leidet; so lassen sich z,B. Holzmaserungen prägen, die in aller Brillanz erkennbar sind, gleichgültig, ob die Trägermaterialien hochglänzend oder matt lackiert wurden.
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Ein besonderer Vorteil des Lackes besteht darin, daß er äußerst rasch trocknet und blockfrei ist, so daß er mit derselben Geschwindigkeit, mit der auch die Bedruckung des Trägermaterials, z.B. der Kunststoffolie, vorgenommen wird, auf die bedruckte Folie aufgebracht werden kann, ohne daß auch nur die Gefahr der Blockbildung auftritt. Der Lack läßt sich außerdem mit üblichen Nitrolacken, wie sie in derMöbelindustrie zur Lackierung von Holz verwendet werden, überlackieren; man kann daher eine mit dem erfindungsgemäßen Lack überzogene bedruckte und geprägte Möbelfolie ebenso behandeln wie etwa ein gewöhnliches Holzfurnier.
Der Lack kann durch Zusatz von SiO2 und/oder niedrigmolekularen Polyolefinen, z.B. Polyäthylenwachs oder Polypropylenwachs, mattiert werden; eine weitere Mattierungsmöglichkeit besteht darin, das Acrylat-Copolymer nicht vollständig aufzulösen, mit dem pH-Wert also an der unteren Grenze des angegebenen Bereiches zu bleiben. Die Transparens so hergestellter Überzüge ist noch so gut, daß das Druckbild nicht verschleiert wird.
Die Herstellung des Lackes erfolgt, indem zuerst das Acrylat-Copolymer durch Zugabe einer Base, z.B. von Ammoniak oder Amin, in eine Lösung übergeführt wird, der das Methylmethacrylat zugesetzt wird, welches in dispergiertem Zustand verbleibt. Danach wird das Melamin und ggf. die starke Säure, z.B. p-Toluolsulfonsäure, zugegeben, Dabei wird stets in wäßrig-alkoholischem Medium, vorzugsweise in einem azeotropen Alkohol-Wasser-Gemisch, gearbeitet. Bei der Basenzugabe muß auf einen pH-Wert von mindestens 7,5, besser 8,0,eingestellt v/erden, so daß eine klare Lösung erhalten wird; höhere Basenzugaben schaden zwar nicht, müssen jedoch durch entsprechend höhere " Säurezugaben wieder ausgeglichen werden.
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Der "bevorzugte pH-Bereich liegt zwischen 7,5 und 8,5. Bei Zugabe von 1,2 Ms 2,5 Gew.-# Säure, bezogen auf den Melaminharz-Acrylatcopolymer-Festkörper, erfolgt die Kondensation des Lackes bei Temperaturen von 140 bis 16O°C in einem Zeitraum von 45 bis 70 see.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
25 bis 30 Teile eines Acrylat-Copolymers in Form einer 40 %-igen Lösung in einem Äthanol-Wasser-Gemisch, 6 bis 9 Teile Methylmethacrylat, 6 bis 9 Teile Hexamethoxymethylmelamin, 1,2 bis 2,5 Teile p-Toluolsulfonsäure, 0,8 bis 1,2 Teile wäßrige 25 %-ige Ammoniaklösung und 35 bis 50 Teile eines azeotropen Alkohol-Wasser-Gemisches mit einem Alkanol mit 1 bis 4 C-Atomen werden in. der oben beschriebenen Weise miteinander vermischt und auf die verschiedenen bereits erwähnten Trägermaterialien aufgetragen.und unter Kondensation der wirksamen Komponenten fixiert. Der Lack wird im Kupfertiefdruckverfahren, Flexodruck mit Reversrollcoater, Spiralrakel, Walzen- und Gummituchrakel, im Siebdruck und Rotationssiebdruck sowie nach dem Spritzverfahren auf die Trägermaterialien aufgebracht. Er ergibt einen sehr gut haftenden, kratzfesten, hochglänzenden und blockfreien Lack.
Beispiel 2
Ein zweiter Lack wird in derselben Weise hergestellt aus 25 bis 35 Teilen Acrylat-Copolymer in Form einer 40 %-igen wäßrig-alkoholischen Lösung, 6 bis 9 Teilen Methylmethacrylat, 6 bis 9 Teilen Hexamethoxymethylmelamin, 1,2 bis 2,5 Teilen p-Toluolsulfonsäure, 0,8 bis 1,2 Teilen einer wäßrigen 25 ^-igen Ammoniaklösung,
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0,5 Ms 3,5 Teilen Siliziumdioxid, 4 bis 6 Teilen einer wäßrigen Dispersion eines niedrigmolekularen Polyolefins und 35 bis 50 Teilen eines azeotropen Alkohol-Wasser-Gemisches mit einem Alkanol mit 1 bis 4 C-Atomen. Der Lack wird in gleicher ¥eise wie in Beispiel 1 auf die verschiedenen Trägermaterialien aufgebracht. Der Lack zeigt einen guten Mattierungseffekt und ist bei hervorragender Kratzfestigkeit transparent und blockfrei.
Die Eigenschaften von lackierten PVC-Folien, die mit den erfindungsgemäßen Lacken gemäß Beispiel 1 und Beispiel 2 in Mengen von etwa 10 bis 25 g/m (fest) beschichtet worden sind, wurden mit PVC-Folien verglichen, die mit gleichen Mengen bekannter Beschichtungsmaterialien unter Verwendung derselben Auftragungsmethoden beschichtet worden sind. Als bekannte Beschichtungsmaterialien wurden verwendet: Nitrocellulose, PVC-Acrylat-Kombinationen, reine Acrylateopolymere, Isocyanat-Polyester-Copolymere und Polymethacrylat. Die Kratzfestigkeiten der so beschichteten PVC-Folien wurden mit einem Schmißbeständigkeitsprüfer nach Oesterle (Typ 435, hergestellt von der Fa. Erichsen, ) ermittelt.
Die Kratzfestigkeitswerte (gemessen in N) sind für die verschiedenen Lacksysteme in der folgenden Tabelle angegeben:
Lacksystem Kratzfestigkeit
(N)
Nitrocellulose
PVC-Acrylat-Kombinationen
reine Acrylatcopolymere
Isocyanat-Polyester-
Copolymere
Polymethacrylat		 1 - 2
2
2
2-3
3
Beispiel 1 (hochglänzend)
Beispiel 2 (matt)		 15 - 20
10 - 12
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* 41.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist die Kratzfestigkeit der mit "bekannten Lacksystem hergestellten Überzüge "bedeutend schlechter als diejenige der mit den erfindungsgemäßen Lacken hergestellten Schutzfilme.
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Claims (19)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung transparenter mechanisch und chemisch widerstandsfähiger, insbesondere kratzfester Schutzüberzüge für Kunststoffolien, insbesondere für bedruckte Kunststoffolien, unter Verwendung eines aus einemLösemittel oder Lösemittelgemisch und darin gelösten und/oder suspendierten Polymeren bestehenden Lackes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack, der als wirksame Komponenten ein Acrylat-Copolymer mit freien Carboxylgruppen, Polymethylmethacrylat und ein MeIaminharz in wäßrig-alkoholischem Medium enthält, in an sich bekannter Weise auf ggf. bedruckte Kunststoffolien in Form eines dünnen Films aufgetragen und unter Kondensation der wirksamen Komponenten fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack verwendet wird, der zusätzlich eine starke Säure als Kondensationsmittel enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack verwendet wird, der zusätzlich Siliziumdioxid und/oder niedrigmolekulare Polyolefine als Mattierungsmittel enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Lackes mit Ammoniak oder einem Amin auf einen Wert zwischen 7,5 und 8,5 eingestellt wird.
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5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lack bei Temperaturen zwischen 140 und 16O°C fixiert wird. . .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der auf ggf. bedruckte Kunststoffolien aufgetragene Lack zusätzlich mit einer abziehbaren Kunststoff-Schutzfolie überzogen wird.
7. Lack zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als wirksame Komponenten ein Acrylat-Copolymer mit freien Carboxylgruppen, Polymethylmethacrylat und ein Melaminharz enthält, wobei die Komponenten in einem Alkohol-Wasser-Gemisch gelöst oder suspendiert sind.
8. Lack nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylat-Copolymer in wäßrig-alkoholischem und in alkalischem Medium anionogen löslich ist.
9. Lack nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen 20 und 40 Vol.-Teile einer 40%igen wäßrig-alkoholischen Lösung des Acrylat-Copolymer en enthält.
10. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen 5 und 10 Gew.-Teile Polymethylmethacrylat, in wäßrig-alkoholischem Medium dispergiert, enthält.
11. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Melaminharz· Hexamethoxymethylmelamin ist.
INSPECTED
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12. Lack nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er 5 bis 10 Gew.-Teile Hexamethoxymethylmelamin enthält.
13. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkohol-Wasser-Gemisch mindestens 50 % Alkohol enthält.
14. Lack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkohol-Wasser-Gemisch ein azeotropes Gemisch ist.
15. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich 1,2 bis 2,5 Gew.-Teile einer starloai Säure als Kondensationsmittel enthält.
16. Lack nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß er als starke Säure eine organisch substituierte Säure enthält.
17. Lack nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß er als organisch substituierte .Säure p-Toluolsulfonsäure enthält.
18. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Ammoniak oder ein Amin in einer Menge enthält, die erforderlich ist, um einen pH-Wert von zwischen 7,5 und 8,5 einzustellen.
19. Lack nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Siliziumdioxid und/oder niedrigmolekulare Polyolefine als Mattierungsmittel enthält.
? η η s 7 3 / r :
DE2553354A 1975-11-27 1975-11-27 Verfahren zur Herstellung transparenter Schutzuberzüge für Kunststoffolien Withdrawn DE2553354B2 (de)

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