DE2704328C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Kunststoffilms durch Beschichten des Kunststoffilms mit einer ein Lösungsmittel enthaltenden flüssigen Beschichtungsmasse und Bedrucken der so aufgebrachten Schicht.

Es ist bekannt, die Oberfläche von Polyethylen- und Polypropylen-Kunststoffilmen zu behandeln, um die Haftung von darauf aufgebrachten Druckfarben zu verbessern durch elektrische Coronabehandlung oder Flammenbehandlung vor dem Bedrucken. Diese Behandlung ist zwar wirtschaftlich interessant, weil sie mit hoher Geschwindigkeit und unter geringen Kosten durchgeführt werden kann, sie verliert jedoch mit zunehmender Alterung ihre Wirksamkeit. Es ist daher erforderlich, die so behandelten Kunststoffilme unmittelbar nach der Behandlung zu bedrucken, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Außerdem kann durch die bisher angewendete Coronabehandlung die Heißsiegelfähigkeit von Kunststoffilmen beeinträchtigt werden.

Es ist auch bereits bekannt, einen Lacküberzug auf bestimmte Kunststofflackmaterialien aufzubringen, um die Haftung von anschließend aufgebrachten Druckfarben zu verbessern. Dieses Behandlungsverfahren ist jedoch sehr kostspielig, da der Lackverbrauch sehr hoch ist. Um beispielsweise eine normale Trockenlackdicke in der Größenordnung von 25 µm aufzutragen, ist ein Naßbeschichtungsgewicht von 150 g Lack pro m² Kunststoffilm mit einem Lackfeststoffanteil von 20 Vol.-/Gew.-% erforderlich. Darüber hinaus ist eine große, technisch aufwendige und kostspielige Auftrags- und Trocknungsanlage erforderlich, um eine gleichmäßig dicke Lackschicht in verhältnismäßig bescheidener Beschichtungsgeschwindigkeit aufzubringen. Die Material- und Beschichtungskosten verdoppeln sich noch, wenn der Kunststoffilm auf beiden Oberflächen lackiert werden soll, da jede Seite getrennt behandelt werden muß.

Darüber hinaus bringt die Lackierung weitere technische Nachteile mit sich und kann wesentliche mechanische und thermische Eigenschaften des Kunststoffilms, wie z. B. Oberflächenglatte, Flexibilität, Dehnung, Schneideeigenschaften, Faltenbildung, Heißsiegelungsvermögen, Hochfrequenzschweißen und Warmverformung (einschließlich Vakuumverformung), beeinträchtigen. Dadurch können außerdem die Beschichtungseigenschaften des lackierten Lackes auf Druck-, Laminierungs- und Bearbeitungsvorrichtungen verschlechtert werden, insbesondere deshalb, weil Kunststoffilme die Neigung haben, sich elektrisch aufzuladen. Aufgrund dieser technischen und wirtschaftlichen Nachteile wird die Lackierung selten angewendet, und die meisten Kunststoffilme werden ohne irgendeine Vorbehandlung bedruckt. Dies gilt insbesondere für einen großen Teil der Vinylkunststoffilme, die durch Hochtemperaturkalandrierung hergestellt werden und die in aller Regel ohne jede Vorbehandlung bedruckt werden. So ist beispielsweise der Basisfilm, der in selbstklebenden Vinylkunststoffilmen verwendet wird, in denen der Basiskunststoffilm mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtet und kurzzeitig auf ein Silikon-beschichtetes Fremdpapier auflaminiert wird, nicht vorbehandelt.

Vinyl-Kunststoffilme, die normalerweise aus einem Polyvinylchlorid-Homopolymer, einem Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer oder Polyvinylfluorid bestehen, werden nach dem Bedrucken in großem Umfange zum Verpacken von Druckschriften, in Auslagen, in der Werbung, für Klebezettel, Buchumschläge, Schallplattenhüllen, Lampenschirme, Kreditkarten, Etiketten, Kennzeichen und Namensschilder eingesetzt.

Beim Bedrucken solcher unbehandelter Vinyl-Kunststoffilme treten schwerwiegende Probleme auf, die beim Bedrucken von Papier- und Pappesubstraten nicht bekannt sind. Diese Probleme werden hauptsächlich durch die schlechten Benetzungseigenschaften und die geringe Haftung an der Vinyl-Kunststoffilmoberfläche, eine unerwünschte Auswanderung des Weichmachers aus dem Vinyl-Kunststoffilm, unerwünschte Oberflächenverunreinigungsmittel und die weiche, nichtporöse Ausbildung der Oberfläche von Vinyl-Kunststoffilmen verursacht.

Die schlechte Bedruckbarkeit des unbehandelten Trägerfilms führt zu einer geringen Druckqualität, zu einer schlechten Farbhaftung, zu einer langsamen Farbtrocknung und zu technischen Problemen bei der Herstellung solcher bedruckter Kunststoffilme, die durch ihre unerwünschte elektrostatische Aufladung hervorgerufen werden.

Kunststoffilme, die Weichmacher enthalten, verursachen Probleme bezüglich der unerwünschten Wanderung der Weichmacher in die Druckfarbe oder in die Materialien, die in solche bedruckte Kunststoffilme eingepackt werden oder damit in Berührung kommen. So kann beispielsweise die Trocknung der Druckfarbe durch die Weichmacherwanderung verhindert werden, oder eine scheinbar trockene Farbe kann anschließend wieder weich werden und verschmieren oder zu Blockierungen führen. Auch enthalten Vinyl-Kunststoffilme und andere Kunststoffilme häufig Oberflächenverunreinigungen, die durch Diffusion von Additiven in die Kunststoffilm-Oberfläche entstehen, die bei der Produktion der Polymerverbindungen verwendet werden, aus denen der Kunststoffilm hergestellt ist. Außerdem kann eine direkte Oberflächenverunreinigung durch Schmiermittel, wie Polyethylenwachs, das auf Kalanderwalzen oder anderen Vorrichtungen verwendet wird, auftreten. Diese Verunreiniger können auch Weichmacher enthalten, je nach Plastifizierung des Kunststoffilms.

Oberflächenverunreiniger vergrößern ferner die Gefahr der Verunreinigung jedes Materials, das mit solchen bedruckten Kunststoffilmoberflächen in Berührung kommt. Falls der Verunreiniger einen nichtpolaren Charakter hat, reduziert er außerdem die Benetzungseigenschaften des Kunststoffilms bis zu einem solchen Ausmaß, daß die aufgebrachte Druckfarbe abgestoßen wird.

Die schlechten Benetzungs- und Haftungseigenschaften der meisten unbehandelten Kunststoffilme und der oberflächenverunreinigten Kunststoffilme machen es in der Regel unmöglich, billige Farben auf Wasserbasis auf diese Kunststoffilme in befriedigender, dauerhafter Weise aufzubringen, und es sind teure Spezialprodukte erforderlich, die häufig stark toxische oder entflammbare Lösungsmittel enthalten.

Aus der DE-OS 18 17 228 ist ein Verfahren zum Bedrucken und Lackieren von Druckgütern aus Kunststoff bekannt, bei dem auf das Druckgut zuerst ein polymerisierbarer Lack mit niedriger Viskosität aufgebracht wird, bei verhältnismäßig niedriger Temperatur während einer verhältnismäßig kurzen Zeit vorgetrocknet wird und dann auf diese vorgetrocknete erste Lackschicht die Druckfarbe aufgebracht wird, "naß-in-naß" mit einem Lack mit höherer Viskosität überzogen wird und das Ganze bei verhältnismäßig höherer Temperatur und während einer verhältnismäßig längeren Zeit als nach der ersten Lackierung getrocknet und auspolymerisiert wird.

Dieses bekannte mehrstufige Beschichtungsverfahren hat jedoch den Nachteil, daß es technisch aufwendig ist und in einem zeitlichen Zusammenhang an einem bestimmten Ort vollständig durchgeführt werden muß, da eine Trennung der einzelnen Beschichtungs- und Bedruckungsstufen voneinander gemäß diesem Stand der Technik nicht möglich ist, so daß danach keine lagerfähigen Zwischenprodukte hergestellt werden können. Hinzu kommt, daß dieses bekannte Verfahren nur ein begrenztes Anwendungsgebiet hat, da längst nicht alle Druckverfahren zum "naß-auf-naß"-Drucken geeignet sind. Insbesondere können viele lithographische oder Siebdruckverfahren beim "naß-auf-naß"-Drucken nicht angewendet werden.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zu finden, mit dessen Hilfe es möglich ist, auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise Kunststoffilme dauerhaft zu bedrucken, ohne daß die vorstehend geschilderten Nachteile auftreten.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst werden kann, daß bei einem Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Kunststoffilms durch Beschichten des Kunststoffilms in einer ein Lösungsmittel enthaltenden flüssigen Beschichtungsmasse und Bedrucken der so aufgebrachten Schicht

• (a) in einer ersten Stufe auf einen Vinyl-Kunststoffilm ein- oder beidseitig als Haftschicht eine Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, bei der es sich um eine Lösung oder eine Dispersion eines Acrylhomo- oder -copolymeren in einer flüchtigen Flüssigkeit handelt,
• (b) in einer zweiten Stufe die Schicht aus der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung getrocknet wird unter Erzielung einer Haftschicht mit einer Trockenschichtdicke von 0,01 bis 5 µm und einer "Peel-Bond"-Haftfestigkeit von mindestens 200 g/cm Filmbreite und
• (c) in einer dritten Stufe die trockene Haftschicht bedruckt wird mit einer ein Lösungsmittel enthaltenden Druckfarbe auf Cellulosenitrat-Basis, einer durch Oxidation trocknenden Litho-druckfarbe oder einer durch ultraviolette Strahlung oder Elektronenstrahlung trocknenden Druckfarbe.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals gelungen, die Bedruckbarkeit von Vinyl-Kunststoffilmen mit bestimmten Druckfarben drastisch zu verbessern durch Aufbringen einer dünnen Haftschicht mit einer spezifischen Zusammensetzung auf den Vinyl-Kunststoffilm, bevor dieser mit den spezifischen Druckfarben bedruckt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es gelungen, die bei Anwendung der bekannten Verfahren bisher auftretende Neigung zur Ablösung der Druckfarbe von dem Vinyl-Kunststoffilm zuverlässig zu verhindern durch Zwischenschaltung einer Haftschicht, die sowohl gegenüber dem Vinyl-Kunststoffilm als auch gegenüber dem Farbaufdruck eine "Peel-Bond"-Haftfestigkeit von mindestens 200 g/cm Filmbreite aufweist, wodurch die bisher aufgetretenen technischen Probleme in befriedigender Weise gelöst werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Haftschicht in einer Trockenschichtdicke von 0,1 bis 2 µm aufgebracht.

Als Vinyl-Kunststoffilm wird vorzugsweise ein Vinylchlorid-Homopolymerfilm oder ein Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymerfilm verwendet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine glänzende Haftschicht aufgebracht, wobei die Haftschicht zusätzlich ein Antistatikmittel, insbesondere ein lange Alkylketten enthaltendes quaternäres Ammoniumsalz, enthalten kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Haftungseigenschaften der Druckfarbe an der Oberfläche des Kunststoffilms, die Benetzungseigenschaften, die elektrostatischen und Verunreinigungseigenschaften des Kunststoffilms, die Bedruckbarkeit des Kunststoffilms einschließlich der Farbbenetzbarkeit deutlich verbessert. Es wird eine schnellere Farbtrocknung und eine geringere elektrostatische Aufladung erzielt.

Die dem bedruckten Kunststoffilm eigenen Eigenschaften, wie Oberflächenglätte, Steifigkeit, Dehnung und Schneidbarkeit, Faltbarkeit, Heißsiegelbarkeit, Hochfrequenzverschweißbarkeit und Warmverformbarkeit einschließlich Vakuumverformbarkeit, bleiben weitgehend erhalten.

Durch Auftragen einr sehr dünnen Haftschicht mit einer Trockenschichtdicke von 0,01 bis 5 µm, vorzugsweise von 0,1 bis 2 µm, insbesondere von 0,2 bis 1 µm, kann das Überzugsgewicht des Kunststoffilms sehr niedrig gehalten werden. So ist beispielsweise zur Herstellung einer Überzugsschicht mit einer Trockenschichtdicke von 0,2 µm aus einer Lösungsmittellösung eines Polymers ein Naßüberzugsgewicht von nur 1 g Beschichtungsmasse pro m² des Kunststoffilms bei einer Polymerfeststoffkonzentration von 20 Vol.-/Gew.-% erforderlich. Diese dünnen Oberflächenüberzugsschichten können farbige Lichtinterferenzmuster hervorrufen, wenn sie durch reflektiertes Licht betrachtet werden, und die Überzüge erzeugen häufig derartige farbige Interferenzmuster im Dickenbereich von 0,1 bis 1,0 µm.

Der Kunststoffilm kann in Form separater Blätter oder als kontinuierlicher Film (d. h. in Bandform) behandelt werden. Jede Dicke des Films kann behandelt werden, und der Film kann ein unversteifter Film sein, oder er kann auf einem Papier, Textil, einer Folie oder einer anderen Kunststoffilmauflage abgestützt sein.

Die Vorrichtung zum Auftragen der Überzugsmasse kann z. B. aus einem Rollenbeschichter mit einer einzelnen oder mit vielen Gummirollen, einer Gravurbeschichtungsrolle, einem Umkehrrollenbeschichter oder einem Luftmesserbeschichter bestehen. Die Vorrichtung ist gewöhnlich eingerichtet, um ein sehr niedriges Naßbeschichtungsgewicht aufzutragen.

Da die Beschichtung mit einem sehr niedrigen Schichtgewicht aufgetragen ist, kann sie in wenigen Sekunden getrocknet werden, und man erhält demgemäß sehr hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten, so daß die Behandlungskosten reduziert werden. Fotopolymerisierbare Zusammensetzungen können mit hoher Geschwindigkeit getrocknet (vernetzt) werden, typischerweise bei einer Bandgeschwindigkeit von 30 bis 120 m/min entsprechend bei einer Belichtungszeit von einer Zehntelsekunde oder weniger einer UV-Strahlung. Falls erforderlich, kann die Beschichtungsmasse gleichzeitig auf beide Seiten eines ungestützten Films aufgebracht werden, da die Trocknung so rasch erfolgt, daß beide Seiten des Blattes getrocknet werden können, bevor ein mechanischer Kontakt erfolgt mit Teilen der Vorrichtung, z. B. dem Transportband des Trockners.

Viel handelsübliches Kunststoffilmmaterial ist oberflächenverunreinigt, z. B. durch Weichmacher, Verfahrensgleitmittel und Additive, die während des Verfahrens zur Oberfläche diffundieren. Wenn man derartiges Material gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt, kann man eine hohe Adhäsion der aufgebrachten Masse erreichen durch Einführung eines Lösungsmittels in die Beschichtungszusammensetzung für den Oberflächenverunreiniger.

Einige Kunststoffe sind so stark verunreinigt, daß es notwendig ist, eine Vorbehandlung vor der Behandlung gemäß der Erfindung vorzunehmen, um eine hohe Adhäsion der Schicht auf der Kunststoffilmoberfläche zu erhalten. Darüber hinaus ist es schwierig, hohe Adhäsion des Überzugs bei bestimmten Kunststoffen wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyester zu erhalten, und die Vorbehandlung ist mit solchen Materialien zu bevorzugen.

Eine derartige Vorbehandlung ist vorzugsweise eine elektronische Corona-Entladungsbehandlung. Es ist von besonderem Vorteil, daß - obwohl eine derartige elektronische Behandlung normalerweise nur eine kurzzeitige Verbesserung in den Adhäsions- und Benetzungseigenschaften des Kunststoffilms bringt, falls die Behandlung gemäß der Erfindung kurz nach einer solchen elektronischen Vorbehandlung erfolgt - eine permanente und beständige Verbesserung in den Adhäsions- und Benetzungseigenschaften erhalten wird. Zudem versieht die erfindungsgemäße Behandlung die Filmoberfläche mit einer Sperre, die die Weichmacherwanderung und Verunreinigung durch oder mit Materialien, die mit dem Kunststoffilm in Kontakt gebracht werden, verhindern kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Corona-Behandlung ist die Veränderung der thermischen Eigenschaften des Kunststoffilms; z. B. wird die Heißsiegelfähigkeit eines solchen Films reduziert. Die Corona-Vorbehandlung mit anschließender Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zu Heißsiegeleigenschaften im Endfilm führen, die denen unbehandelter Kunststoffilme gleich oder sogar überlegen sind.

Aufgrund der kurzen Lebensdauer der Corona-Behandlung und des ungünstigen Effekts auf die Heißsiegelung ist es bisher erforderlich gewesen, die Behandlung unmittelbar vor dem Bedrucken durchzuführen und die Behandlung zu lokalisieren.

Die Corona-Behandlung mit anschließender Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht, die Corona-Behandlung zum Zeitpunkt der Herstellung des Kunststoffilms durchzuführen, z. B. bei der Herstellung kalandrierter Vinylkunststoffe. Eine derartige Corona-Behandlung sollte vorzugsweise die Feuchtdehnung der Kunststoffilmoberfläche auf wenigstens 35×10⁻³ Nm (ASTM 2578-67) erhöhen.

Die aufgebrachte Schicht der trockenen Überzugsmasse kann ein glänzender, durchgehender Film oder texturiert durch Kontrolle des Beschichtungsprozesses, z. B. durch Verwendung einer Gravurwalze, sein. Die Textur besteht aus einer Dickenvariation der Schicht und schließt physikalische Diskontinuitäten ein; diese vergrößern den scheinbaren Oberflächenbereich des Kunststoffilms ohne Verlust der Klarheit und des Glanzes.

Die aufgebrachte Schicht des Polymers hat einen vernachlässigbaren Effekt auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Kunststoffilms, insbesondere, wenn die Schicht mit physikalischen Diskontinuitäten bzw. Unterbrechungen texturiert ist. Dies ermöglicht den Kunststoff zu Kunststoffkontakt beim Heißsiegeln oder Heißschweißen. Die Heißsiegeleigenschaften des Kunststoffilms können durch die Verwendung eines thermoplastischen Polymers in der aufgebrachten Schicht verbessert werden.

Die Beschichtungsmasse kann außerdem dispergierte Feststoffteilchen eines Materials enthalten, das ein mattes oder halbmattes Finish in der trockenen Schicht hervorrufen kann. Wenn die Feststoffteilchen einen Brechungsindex nahe dem des Polymers besitzen, ist ihre Wirkung auf die Klarheit des behandelten Kunststoffilms sehr gering. Ein halbmattes Finish ist bei einigen Druckarbeiten nützlich, da es den Farbtransport und die Farbtrocknung verbessert; die Peaks in der Schicht reduzieren den Druck zwischen den Blättern oder den Faltungen in Stapeln oder Rollen, der durch die Druckmaschine erzeugt wird, und ermöglicht die Luftzurückhaltung zwischen benachbarten Blättern oder Faltungen, was die Härtung der Farben, die durch Oxydation trocknen, unterstützt. Das Zurückhalten eines Luftfilms zwischen Blättern oder Faltungen auf diese Art und Weise unterstützt außerdem die Blatttrennung oder das Entrollen und Beschicken auf blatt- oder bandbeschickten Druckpressen. Das Beschicken von unversteiftem Kunststoffilm auf beiden Seiten glänzend ist besonders schwierig und manchmal unmöglich in blattbeschickten Druckmaschinen, und in vielen Fällen ist es notwendig, ein Blatt Papier zu jedem Kunststoffblatt hinzuzufügen, wobei die Kanten mit Gummi umbördelt werden, um diese Montage zu beschicken und zu bedrucken. Dieser Verfahrensschritt ist teuer, und das Papier muß anschließend von jedem Kunststoffblatt nach dem Bedrucken abgezogen werden.

Die trockene Polymerschicht sollte eine hohe Adhäsion am Kunststoffilm besitzen, und dies kann durch physikalische und/oder chemische Bindung erhalten werden. Physikalische Bindung beruht auf polaren, induzierten polaren oder anderen sekundären Valenzkräften bei Verwendung eines reaktionsfähigen Polymers, und chemische Bindungen werden erzeugt durch ein covalentes Bindeglied zwischen einem reaktiven Polymer und dem Kunststoffilm. Physikalische Bindung kann erreicht werden durch Aufbringen eines reaktionsträgen Polymers oder eines Polymers, das lediglich mit sich selbst reagiert, wohingegen eine chemische Bindung durch Aufbringen einer Überzugsmasse erhalten werden kann, die ein reaktives Monomer oder Polymer enthält, das demgemäß chemisch mit vorhandenen funktionellen Gruppen in der Kunststoffilmoberfläche reagiert.

Die Adhäsion der Polymerschicht an der Kunststoffilmoberfläche sollte dergestalt sein, daß sie haften bleibt, wenn Druckfarbe oder Klebstoff aufgetragen und auf dem Kunststoffilm getrocknet werden. Wenn die Farbe oder der Klebstoff, die zu einem späteren Zeitpunkt aufgetragen werden, organische Lösungsmittel oder Wasser enthalten, dann muß die Schicht diesem gegenüber eine geeignete Widerstandsfähigkeit besitzen, damit die Adhäsion erhalten bleibt. Es ist selbstverständlich möglich, nichtreaktive Polymere auszuwählen, insbesondere solche mit hohem Molekulargewicht, die noch auf der Filmoberfläche in Anwesenheit von organischen Lösungsmitteln und/oder Wasser haften. Auch Monomer-enthaltende Zusammensetzungen können - wenn sie verwendet werden - eine Widerstandsfähigkeit gegen einen weiten Bereich von Lösungsmitteln wegen der Vernetzung in der Fotopolymerisationsreaktion entwickeln.

Bestimmte Polymere, insbesondere Acrylhomopolymere oder -copolymere mit hohem Molekulargewicht, sind gegenüber Lösungsmitteln bei Raumtemperatur resistent und sind lediglich in einigen Lösungsmitteln bei etwa 60°C löslich. Derartige Polymere sind besonders geeignet, weil sie in Lösungsmitteln bei 60°C gelöst werden können und aufgetragen auf den Kunststoffilm nach der Trocknung eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel enthaltende Farben aufweisen. Lösungsmittelfreie Farben wie Farbpasten, die im Litho- oder Buchstabendruck verwendet werden, verursachen keine Probleme hinsichtlich des Lösungsmittelangriffs, und es ist relativ einfach, Polymere auszuwählen, bei denen die Adhäsion am Kunststoffilm nicht durch das Lackmedium, das in diesen Farben verwendet wird, reduziert wird. Insbesondere sollte das Polymer in der Schicht seine Adhäsion zum Kunststoffilm beim Aufbringen konventioneller Druckfarben einschließlich von Druckfarben auf Lösungsmittel- und Wasserbasis, die im Raster-, Gravur- und flexographischem Druck verwendet werden, pastenförmiger Farben, schnell abbindender Farben, Organosol- und Plastisol-Farben, katalytischer Zweischichtfarben, thermoplastischer Farben, ultraviolett-trocknender Farben und elektronenstrahl-trocknender Farben in einem weiten Bereich beibehalten. Analoge Überlegungen führen zum Aufbringen von Klebstoffen oder anderen Zusammensetzungen auf den behandelten Kunststoffilm.

Das Polymer soll eine ausreichende Adhäsion sowohl am Farbpolymer als auch am Kunststoffilm besitzen, falls es mit beiden Materialien verträglich ist. Die Verträglichkeit kann dadurch ermittelt werden, daß eine Lösung des Polymers für die Überzugszusammensetzung mit einer Lösung des Kunststoffilms oder der Polymerfarbe im Mischungsgewichtsverhältnis von 1 : 1 gemischt wird. Die Mischung wird auf Klarheit geprüft, auf eine Glasplatte gegossen und die trockene Gießschicht wiederum auf Klarheit und Glanz geprüft. Wenn beide gemischten Lösungen und der gegossene Film klar sind und der gegossene Film glänzend ist, ist die Verträglichkeit begründet.

Lösliche oder dispergierbare Polymere, die zur Verwendung als polymeres Material für die Überzugszusammensetzung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Acrylhomopolymere und -copolymere. Zum Beispiel kann ein Acrylcopolymer verwendet werden, das aus zwei oder mehreren eines Methylmethacrylats, Äthylacrylats und Acrylsäure hergestellt ist. Vorzugsweise ist das verwendete Polymer ein solches, das unlöslich in flüssigen Kohlenwasserstoffen ist, insbesondere in solchen, die normalerweise als Lösungsmittel für Farben angesehen werden, insbesondere soll es ein solches sein, das in einem flüssigen Glykoläther oder Glykolätherester löslich ist.

Fotopolymerisierbare flüssige Überzugszusammensetzungen, die trocknen, wenn man sie einer aktinischen Strahlung wie der Ultraviolett- oder Elektronenstrahl-Strahlung aussetzt, können Monomere oder Mischungen von Monomeren enthalten, vornehmlich zusammen mit Oligomeren und Prepolymeren, die ungesättigte Äthylengruppen enthalten wie Acrylat-, Methacrylat- und Vinylgruppen. Ein Fotoinitiator kann in die flüssige Zusammensetzung eingeführt werden, um die Fotopolymerisation zu beschleunigen, und nicht polymerisierbare Komponenten wie Polymere, Weichmacher, Mattierungsmittel und Antistatikmittel können ebenfalls beigegeben werden. Ein geringer Teil eines organischen Lösungsmittels oder einer Lösungsmittelmischung kann ebenfalls enthalten sein, um die Viskosität zu kontrollieren und die Adhäsion zum Kunststoffilm aufgrund des Lösungsmittelangriffs auf seine Oberfläche zu erhöhen.

Geeignete Monomere sind 1,6-Hexandioldiacrylat, Pentaerythritoltetra-Acrylat, Äthylhexylacrylat, Trimethylolpropantri-Acrylat, N-Vinyl-2-Pyrrolidon und Äthylenglykolmethacrylat.

Geeignete Oligomere und Prepolymere sind Polyurethandiacrylat, ungesättigte Polyester, Epoxiddiacrylate, acrylierte Polyester und Epoxymethacrylate.

Geeignete Fotoinitiatoren sind Benzophenon, chlorierte Ketone, aromatische Ketale, Anthraquinon-Derivative, Thioxanthen-Derivative und Michler's Ketone.

Die Monomeren, Oligomeren oder Prepolymeren können reaktive Gruppen wie Hydroxyl-, Amid-, Carboxyl- oder Isocyanat-Gruppen enthalten, um die Adhäsion der trockenen behandelten Kunststoffoberfläche zur Druckfarbe, zum Klebstoff oder zu anderen Überzügen wie Magnetbandüberzüge oder fotosensitive Überzüge zu vergrößern.

In jeder praktischen Anwendung kann ein Polymer für die Überzugsschicht aufgrund der Löslichkeit und Adhäsion ausgewählt werden. Der praktische Test für die Oberflächenverbesserung eines Kunststoffilms ist, eine Schicht der Zusammensetzung aufzutragen und nach dem Trocknen Druckfarbe auf den Bogen aufzubringen, und zwar auf einen behandelten und einen unbehandelten Teil, so daß eine Seiten-zu-Seiten-Kontrolle ermöglicht wird. Die Gleichförmigkeit der Farbbenetzung und des Transfers in die festen Teile und Feinheiten, Farbabdruck, die Farbtrocknungsgeschwindigkeit und die Adhäsion der trockenen Farbe können dann alle leicht miteinander verglichen werden auf den benachbarten behandelten und unbehandelten Feldern des Kunststoffilms. Ähnliche Tests können zur Abschätzung des behandelten Kunststoffilms in bezug auf die Klebstofflaminierung und andere Verwendungsarten eingesetzt werden, wobei einfache Testmethoden anwendbar sind.

Die Adhäsion des trockenen Polymers zum Kunststoffmaterial wird durch den "Peel-Bond"-Wert gemessen. Drucksensitive Klebstoffbänder werden auf das behandelte Kunststoffmaterial aufgebracht und bei 90°C von der Oberfläche abgelöst. Das Polymer sollte bei einem Zug von 200 g pro cm Bandbreite nicht ablösbar sein und vorzugsweise einen Zug von 500 g/cm aushalten.

Die Zwischenfilmadhäsion der trockenen Druckfarbe zum behandelten Kunststoffpolymer wird ähnlich getestet und sollte ebenfalls eine Adhäsion von wenigstens 200 g/cm aufweisen.

Es gibt eine Reihe von allgemeinen Eigenschaften des Polymers in der Überzugszusammensetzung, die wünschenswert sind, um geeignete Oberflächeneigenschaften des Kunststoffilms zu gewährleisten, einschließlich Klarheit, Lichtechtheit, Flexibilität, Kratzwiderstandsfähigkeit, Farbwiderstandsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Blocken. Dies sollte alles berücksichtigt werden bei der Auswahl des Polymers, und ebenso sollten dessen Eigenschaften in Form einer dünnen Schicht in bezug auf den Weichmacher oder die Oberflächenwanderung eines Verunreinigers über die Schicht berücksichtigt werden. Randschichteigenschaften können z. B. getestet werden, indem bedruckte Kunststoffilme, z. B. bei 48°C und 70% RH, behandelt und dann die Farbkratzhärte, die Blockwiderstandsfähigkeit und Adhäsion geprüft werden. Überzugszusammensetzungen enthaltend Polymere, die reaktiv und nach dem Beschichten vernetzt sind, neigen dazu, Schichten mit den besten Grenz- bzw. Randeigenschaften zu ergeben. Ebenso kann eine reaktive Polymerschicht, die eine chemische Aktivität gegenüber der später aufgetragenen Farbe besitzt, gegen Weichmacher sehr widerstandsfähige Farbfilme erbringen. Die Schicht kann metallische Trockner, oxydierende Mittel, Isocyanate, saure Katalysatoren oder Fotoinitiatoren enthalten, die das Aushärten der nachfolgend aufgebrachten Farbe und der nachfolgend aufgebrachten Klebstoffe für die Laminierungsarbeiten unterstützen.

Die Schicht kann Komponenten enthalten, die dem Kunststoffilm antistatische Eigenschaften verleihen. Dies unterstützt die Bogen- oder Bahnbeschickung beim Drucken und bei der Bearbeitung und hilft bei der Vermeidung von Druckfehlern wie Farbfedern und bei der Vermeidung des Schmutzanziehens auf den Kunststoffilm. Antistatische Eigenschaften können erreicht werden durch das Einbringen einer Menge eines antistatischen Mittels in der Regel eines hochpolaren Materials in die Überzugszusammensetzung. Quaternäre Ammoniumsalze, die lange Alkylketten enthalten, sind brauchbare Antistatic-addivite und sind besonders effektiv.

Es ist zweckdienlich, wenn das Antistatic-additiv mit dem trockenen Polymer unverträglich ist, so daß es sich als äußerst dünne Oberflächenschicht konzentriert, wenn die Überzugszusammensetzung trocknet. Die Antistatic-eigenschaften werden auf einfache Weise getestet, indem zwei Bögen des Kunststoffilms zusammen gerieben werden und dann das elektrostatische Potential, das bei Verwendung eines Meters erzeugt wird, gemessen wird. Bei normalen Werten relativer Feuchtigkeit erhält man ein niedriges oder Null-Potential auf dem behandelten Material, wohingegen ein Potential von über 8000 Volt häufig beobachtet werden kann auf unbehandelten Kunststoffilmen. Das antistatische Additiv wird vorzugsweise insoweit verwendet, daß die Halbwertszeit der auf diese Weise erzeugten Ladung weniger als eine Sekunde beträgt.

Viele unbehandelte und verunreinigte Kunststoffilme haben eine geringe Oberflächenenergie, und es ergeben sich Benetzungsprobleme mit flüssigen Farben und Klebstoffen. Demgemäß sollten die behandelten Kunststoffpolymere nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Benetzungskraft von 35×10⁻³ Nm oder mehr haben, um eine Spreizung in einem weiten Bereich der flüssigen Farben und Klebstoffe zu ermöglichen. Die Benetzungszugfestigkeit des behandelten Kunststoffs kann bestimmt werden, indem die Benetzungseigenschaften eines Bereichs von Flüssigkeiten mit bekannten Oberflächenspannungswerten (ASTM 2578-76) geprüft werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, soweit nicht andere Angaben gemacht werden.

Beispiel 1

Ein Acrylpolymer, bestehend aus 95% Methylmethacrylat und 5% Äthylacrylat mit einem Vicat-Erweichungspunkt bei 103°C, das in Wasser unlöslich ist, Alkohole und aliphatische Kohlenwasserstoffe werden verwendet zur Herstellung der folgenden Überzugszusammensetzung:

Acryl-copolymer
9,00 Teile
Ethoxy-äthanol-acetat	8,36 Teile
Butoxy-äthanol	8,36 Teile
Ethoxy-äthanol	74,28 Teile
	100,00 Teile

Das Copolymer wird in einer Mischung der ersten beiden Lösungsmittel unter Rühren bei hohen Geschwindigkeiten gelöst, und dann wird das dritte Lösungsmittel als Verflüssiger zugesetzt. Diese Zusammensetzung wird unter Verwendung eines Gummiwalzenbeschichters gleichzeitig auf beide Seiten eines unversteiften kalandrierten unplastizierten Polyvinylchlorid-Homopolymer-Films bei einem Naßüberzugsgewicht von 2,5 g/m² auf beiden Seiten des Films aufgetragen. Dies ergibt eine durchschnittliche Trockendicke von 0,22 µm. Im Aussehen hat der trockene Film eine klare glänzende Oberfläche, die Oberflächenschicht ist sichtbar, wenn man die Spiegelreflexion im weißen Licht betrachtet, und ergibt ein vielfarbiges Interferenzmuster mit vornehmlich gelben oder roten Reflexionen.

Der wie oben beschrieben behandelte Polyvinylchloridfilm wird bedruckt, wobei eine Rasterdruckfarbe auf Basis eines Zellulosenitrats verwendet wird, die eine Lösungsmittelmischung enthält, die die aufgetragene Schicht nicht zerstört, z. B. eine 1 : 1-Mischung eines Ethoxyäthanols und eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, Kp. 150 bis 180°C, und zwar sowohl in festen als auch in feinteiligen Farbbereichen. Nach der Trocknung wird die Adhäsion der Farbe zum Film mit dem Adhäsivbandtest geprüft. Die Farbe wird vollkommen vom unbehandelten Film entfernt, wohingegen keine Farbe vom behandelten Film entfernt wird. Die Druckqualität des behandelten Films zeigt gleichmäßige Festfarbbereiche und ausgezeichnete Reproduktionen des Feinteilbereichs. Das Bedrucken auf den unbehandelten Film zeigt Sprenkelung in den Festfarbbereichen und geschuppte Kanten in den Feinteilbereichen.

Beispiel 2

In der Acrylcopolymer-Überzugszusammensetzung nach Beispiel 1 werden 0,4 Gewichtsteile eines hoch-polaren Antistatic-additivs, Alkyl-Trimethyl-Ammonium-Chlorid, in dem die Alkyl-Gruppe hauptsächlich aus C18-Kohlenstoffketten besteht, gelöst.

Diese Zusammensetzung wird unter den gleichen Bedingungen gemäß Beispiel 1 als Überzug aufgetragen und nach dem Trocknen die elektrostatischen Eigenschaften gemessen, indem die beiden Bögen der behandelten Kunststoffilme kräftig gegeneinander gerieben werden. Die auf der Oberfläche des Kunststoffilms entstandene elektrostatische Ladung ist sehr gering (weniger als 500 V) und fällt schnell auf 0 ab. Unbehandelte Kunststoffilme unter den gleichen Bedingungen entwickeln eine elektrostatische Ladung von 12 000 V, die für eine beträchtliche Zeit aufrechterhalten bleibt, und die Kunststoffbögen halten gewöhnlich immer eine elektrostatische Ladung zurück.

Beispiel 3

Eine fotopolymerisierbare Überzugszusammensetzung besteht aus

ungesättigtem Polyesterharz
35,0
Hexan-diol-diacrylat	35,0
Acryliertes Benzophenon	15,0
Acryliertes Amin	15,0
	100,0

Diese Zusammensetzung wird mit multiplen Gummiwalzen derart aufgetragen, daß sich eine durchschnittliche Überzugsdicke von 1 µm auf dem Polyvinylchloridfilm unmittelbar nach der Kalandrierung ergibt; sie wird durch Einwirkung von zwei Mitteldruck-Quecksilber-Dampf-Röhren-Lampen mit 80 W/cm der Lampenlänge getrocknet.

Rasterdruckfarbe auf der Basis eines Zellulosenitrat-Polymers und eine lithographische Druckfarbe auf der Basis eines trocknenden Lackleinöls werden beide mit einer ausgezeichneten Qualität auf einen derartig behandelten Film gedruckt, und der Farbfilm wird nach dem Trocknen weder klebrig noch weich aufgrund der Weichmacherwanderung über einen langen Zeitraum.

Beide trockenen Farben sind widerstandsfähig in bezug auf den Bandadhäsionstest.

Wenn dieselbe Zellulosenitratfarbe auf einen unbehandelten Kunststoffilm aufgetragen und getrocknet wird, kann sie vollkommen durch das Klebeband abgezogen werden, und nach einer Alterung von wenigen Stunden wird die Farbe klebrig aufgrund der Weichmacherwanderung. Wenn eine lithographische Farbe auf einen unbehandelten Film aufgetragen wird, trocknet die Farbe nicht und bleibt permanent weich aufgrund der Weichmacherwanderung, bevor die Farbe zu einem harten Film oxydiert ist.

Beispiel 4

Ein Polyäthylen-Terephthalat-Film wird elektronisch vorbehandelt, wobei eine hohe Intensität einer Coronaentladung bei einer Frequenz von 25 KHz und einer Voltleistung von 14 KV verwendet wird. Dser Film wird überzogen mit der Überzugszusammensetzung gemäß Beispiel 3. Verglichen mit dem unbeschichteten Film sind die Benetzungs-, Adhäsions- und Antistatic-Eigenschaften des Films alle wesentlich verbessert, und die Verbesserung ist stabil und wird nicht aufgrund der Alterung oder aufgrund des Aussetzens des Films den Atmosphärenbedingungen verringert. Konventionelle Druckfarben, die für den Papierdruck verwendet werden und die beim Bandtest versagen oder nur geringe Kratzfestigkeit auf dem unbehandelten Film aufweisen, entwickeln extrem hohe Adhäsion zu einem behandelten Film. Die Antistatic-Eigenschaften erlauben, daß der Film auf Druckmaschinen beschickt werden kann, und der bedruckte Film behält seine Antistatic-Eigenschaften und wird nicht schnell entfärbt durch Staubanziehung.

Beispiel 5

Ein Polypropylenfilm wird Corona-vorbehandelt und überzogen mit der Überzugszusammensetzung gemäß Beispiel 1. Die Adhäsiv- und Benetzungseigenschaften des Films werden permanent verbessert, und bei der nachfolgenden Filmlaminierungsarbeit bewirkt eine unerwartete Laminierungsadhäsion des Polyvinylacetats eine sehr hohe Adhäsion. Derselbe Klebstoff weist eine sehr geringe Adhäsion zu dem unbehandelten Polypropylenfilm auf.

Beispiel 6

Ein Acryl-Copolymer wird hergestellt aus Methylmethacrylat, Äthylacrylat und Acrylsäure mit einem Säurewert von 62 bis 66, einem Koffler-Bar-Erweichungspunkt von 125°C und einer Dichte von 1,18 g/cm³. Eine Überzugszusammensetzung wird aus diesem Polymer wie folgt hergestellt:

Acryl-Polymer
12 Teile
N-Butoxyl-Äthanol	10 Teile
Demineralisiertes Wasser	78 Teile
	100 Teile

Zu der obigen Suspension des Polymers wird Triäthanolamin hinzugefügt, bis ein pH-Wert von 8 erreicht wird, und Hochgeschwindigkeitsrühren wird fortgesetzt, bis das Polymer gelöst ist.

Die Überzugszusammensetzung wird mit einer hohen Viskosität mit Gummiwalzen aufgetragen auf einen Corona-behandelten Polyvinylchlorid glanzklaren Homopolymer-Kunststoffilm einer Dicke von 0,025 mm. Nach dem Trocknen ergibt der Überzug dem Film ein texturiertes Muster, das als ein sehr feiner Orangeschalen- oder runzeliger Effekt erscheint und das einen sehr geringen Effekt auf die Bogenklarheit hat.

Eine lithographische Bedruckung, aufgebracht auf diese Oberfläche mit Vierfarb-Verfahrensfarben, zeigt einen ausgezeichneten Farbtransport und Adhäsion, und die Bögen können hoch gestapelt werden ohne Ablösung aufgrund des Pufferungs- bzw. Lufteinschlußeffekts der aufgetragenen Beschichtung.

Beispiel 7

Eine Überzugszusammensetzung wird aus den folgenden Ingredienzen hergestellt:

Polyester-diacrylat-prepolymer
34,8
Trimethylol-propan-tri-acrylat	19,0
N-Vinyl-2-pyrrolidon	30,0
1,6-Hexan-diol-diacrylat	10,0
Aromatisches Ketal	3,0
Benzophenon	2,0
Michler's Keton	0,2
	100,0

Diese flüssige Zusammensetzung wurde als sehr dünne Schicht durch Übertragung von einer Gummiwalze auf eine Gummiwalze unter Verwendung einer Folge von sechs Walzen, wobei die letzte Walze die Zusammensetzung auf den Kunststoffilm überträgt, aufgebracht, wobei sich ein Überzugsgewicht von 1,0 g/m² ergab. Der Kunststoffilm war ein hochplastizierter Vinylfilm, und der behandelte Film wurde durch Einwirkung von UV-Strahlung einer Quecksilber-Dampf-Röhren-Lampe unter mittlerem Druck getrocknet. Der Überzug trocknete durch Polymerisation und Vernetzung zu einem harten Film, der nicht weich oder klebrig beim Altern durch Weichmacherwanderung wurde.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Kunststoffilms durch Beschichten des Kunststoffilms mit einer ein Lösungsmittel enthaltenden flüssigen Beschichtungsmasse und Bedrucken der so aufgebrachten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) in einer ersten Stufe auf einen Vinyl-Kunststoffilm ein- oder beidseitig als Haftschicht eine Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, bei der es sich um eine Lösung oder eine Dispersion eines Acrylhomo- oder -copolymeren in einer flüchtigen Flüssigkeit handelt,
• (b) in einer zweiten Stufe die Schicht aus der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung getrocknet wird unter Erzielung einer Haftschicht mit einer Trockenschichtdicke von 0,01 bis 5 µm und einer "Peel-Bond"-Haftfestigkeit von mindestens 200 g/cm Filmbreite und
• (c) in einer dritten Stufe die trockene Haftschicht bedruckt wird mit einer ein Lösungsmittel enthaltenden Druckfarbe auf Cellulosenitrat-Basis, einer durch Oxidation trocknenden Lithodruckfarbe oder einer durch ultraviolette Strahlung oder Elektronenstrahlung trocknenden Druckfarbe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht in einer Trockenschichtdicke von 0,1 bis 2 µm aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vinyl-Kunststoffilm ein Vinylchlorid-Homopolymer- oder Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer-Film verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine glänzende Haftschicht aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftschicht ein Antistatikmittel einverleibt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Antistatikmittel ein lange Alkylketten enthaltendes quaternäres Ammoniumsalz verwendet wird.