DE3324709A1

DE3324709A1 - Umform- und transferdruckverfahren

Info

Publication number: DE3324709A1
Application number: DE19833324709
Authority: DE
Inventors: Friedrich 6112 Gross-Zimmern Hanstein; Hans Ing.(grad.) 6200 Wiesbaden Melzer
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-17
Also published as: FR2548576B1; US4596190A; IT8467588A1; FR2548576A1; IT1178957B; DE3324709C2; IT8467588A0

Description

Umform- und Transferdruckverfahren
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen und Transfer -!Bedrucken von Halbzeug, das mindestens eine der Umformung zugängliche, aus Kunststoff bestehende Oberflächenbeschichtung aufweist oder ganz aus thermoplastischem Kunststoff besteht, wobei im Zuge des Umformverfahrens das Transfer-Bedrucken der Oberfläche des Halbzeugs durchgeführt wird.

Stand der Technik

Der Transferdruck auf lackierte Oberflächen von festen Gegenständen, z.B. Blechbändern, ist in DE-A 29 14 704 beschrieben. Der Transferdruck erfolgt beim Durchlauf des lackierten Blechs und eines Transferdruckpapiers über einen Kalander.

Nach DE-A 26 42 350 wird der Transferdruck mit der Beschichtung eines festen Gegenstands zusammengefaßt, indem man eine thermoplastische Kunststoff-Folie auf die Oberfläche des festen Gegenstands aufkaschiert und gleichzeitig von einem Farbträger Farbstoffe in die aufgebrachte Kunststoffschicht transferiert. Für das Aufkaschieren können verschiedene gebräuchliche Verfahren angewendet werden, wie z.B. Hochfrequenz- oder Ultraschall-Kaschierung oder Heißluftschweißen.

In der deutschen Patentanmeldung P 32 44 355.2 wird ein Verfahren zum Transfer-Drucken auf feste Gegenstände aus Kunststoff oder mit einer Oberflächenschicht aus Lack oder Kunststoff von einem flächigen Farbträger bei einer zum Farbstofftransfer geeigneten Temperatur beschrieben, bei dem der flächige Farbträger während des Farbstoff-Transfers mittels überatmosphärischem Gasdruck an die zu bedruckende Oberfläche angedrückt wird, wobei die Oberfläche auf eine Temperatur unterhalb des thermoplastischen Bereichs gehalten wird.

Eine besondere Ausgestaltung des Verfahrens der .Anmeldung 32 44 355.2 wird in der deutschen Patentanmeldung P 33 10 432.8 beschrieben. Demnach läßt man zur Erzeugung von Mustern, "ϊ 5 bestehend aus bedruckten und unbedruckten Teilflächen der Oberfläche den Gasdruck nur in einer begrenzten Zone auf einen Teil der Rückseite des Farbträgers einwirken.

Aufgabe
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Das Verfahren des Transfer-Drucks erscheint zunächst spezifisch zum Bedrucken von planen Oberflächen von Objekten wie ebenen Tafeln, Bahnen oder Folien zu sein. In vielen Fällen entspricht die plane, bedruckte Oberfläche der Objekte tatsächlich den damit verfolgten Zwecken.

In der deutschen Anmeldung P 32 44 355.2 wird darauf hingewiesen, daß auch gekrümmte, gewölbte oder in anderer Weise dreidimensional geformte Gegenstände nach dem dort vorgeschlagenen Verfahren bedruckt werden können, z.B.

Rohre, Kuppeln, Sanitärteile, Leuchtwerbezeichen, Spritzgußteile usw. Weiterhin seien Schaumstoffe von ausreichender Temperaturbeständigkeit, z.B. Polymethacrylimidschaumstoff dem Verfahren zugänglich. Eine weitere Klasse von s bedruckbaren Gegenständen sind solche, die eine Oberflächenschicht aus Kunststoff, z.B. eine auflaminierte Folie oder eine Lackschicht auf einem Grundkörper aus einem anderen Werkstoff, wie etwa ffetall (Blech), Keramik, Glas, Asbestzementplatten, Leder, Holz, Holzspan- oder Hartfaserplatten,

IQ-- Papier oder Pappe enthalten, wobei die zu bedruckende Kunststoffschicht eine Dicke von wenigstens 10 um, vorzugsweise 50 um bis 1 mm, besitzen soll.

Grundsätzlich ist die Umformung transferbedruckten Halbzeugs möglich, soweit das Halbzeug selbst der Bearbeitung durch

"■ ^D Umformung zugänglich ist. Die thermische Umformung beispielsweise von thermoplastischem Halbzeug setzt eine ausreichende thermische und oxidative Stabilität der verwendeten Farbmittel voraus, die jedoch in der Regel gewährleistet ist. Als Ergebnis der Umformung bedruckten Halbzeugs tritt jedoch,

2Q in dem Umfang als das beim Bedrucken des Halbzeugs hergestellte Bild eine erkennbare Information (z.B. Schrift, Bild, Ornament, Master, Dekor) beinhaltet, im allgemeinen eine räumliche Verzerrung dieser Information ein, die vielfach

nicht toleriert werden kann.
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Es bestand somit die Aufgabe ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das gestattet, möglichst in einem Arbeitsgang aus dem üblicherweise in planer Form vorliegenden Halbzeug wie

ebenen Tafeln oder Platten dauernd dreidimensional 30

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geformte Gegenstände herzustellen, deren eine Oberfläche mindestens teilweise durch Bedrucken aufgebrachte Information enthalten soll.

Lösung

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren gemäß den Patentansprüchen vorgeschlagen.
Die flächigen Farbträger (6), die üblicherweise im Textildruck oder bei anderen Transferdruckverfahren eingesetzt werden, sind auch für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet. Sie können einfarbig oder in beliebigen Mustern- oder Motiven ein- oder mehrfarbig bedruckt sein. Sie werden in der Regel im Tiefdruck-, Offsetdruck- oder Siebdruckver-5 fahren auf Papier hergestellt, jedoch finden als Trägermaterial auch Kunststoff- oder Mstallfolien Verwendung. Für den Druck werden spezielle sublimationsfähige Farbstoffe verwendet, die eine ausreichende Affinität zu dem zu bedruckenden Kunststoff haben.

Die zum Bedrucken vorgesehene Fläche entspricht im allgemeinen der Kbntaktflache der Gegenform (3), jedoch kann auch nur ein Teil des mittels der Gegenform (3) abgeformten Halbzeugs (1) zum Bedrucken vorgesehen sein. Es kann auch zweckmäßig sein, Farbträger (6) aus einzelnen Abschnitten zu verwenden, die sich besser als ein zusammenhängendes Stück an die Oberfläche der Gegenform (3) anpassen lassen. Interessant ist auch das Bedrucken mit einzelnen Formen, Elementen und Motiven, die als flächiger Farbträger vorliegen können oder ausgeschnitten bzw. gestanzt werden können, wie z.B.

Buchstaben, Schriftzüge, Symbole, Wappen u.a.

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Bsi kugelig gewölbten konkaven oder konvexen Gegenformen können Farbträger (6) aus elastischen Kunststofformen von Vorteil sein.

Um eine Beeinträchtigung des Glanzes der zu bedruckenden Oberfläche zu vermeiden, kann vorteilhaftereise auf den Farbträger (6) ein flüssiges oder feinteiliges Trennmittel wie Talkum aufgepudert werden.

Die meisten Transferdruckfarben sublimieren zwischen 100 und 300⁰C, insbesondere zwischen 150 und 25O⁰C. Die Temperatur der Gegenform (3) ist auf die Sublimationstemperatur abgestimmt. In der Regel liegt die Temperatur im Bereich - 300⁰C, vorzugsweise bei 200 - 260⁰C. Die Erwärmung der Gegenform kann mit Hilfe einer eingebauten oder einer ">5 externen Wärmequelle erfolgen.

in allgemeinen wird angestrebt, daß der Farbstoff etwa 20 bis 100 um tief in die zu bedruckende Oberfläche eindringt.

Die Kbntaktzeit zwischen der Oberfläche der Gegenform (3) und der (zu bedruckenden) Oberfläche des Halbzeugs (1) im Verlauf des Unformprozesses kann im Bereich von Sekunden bis einigen Minuten liegen. In allgemeinen erzielt man bei Kbntaktzeiten zwischen 10 Sekunden und 5 Minuten, vorzugsweise 1 Minute, gute Ergebnisse.

Die technische Durchführung des Verfahrens schließt sich im übrigen aufs engste an die bekannten (Jmformverfahren für die Substrate des Verfahrens, insbesondere thermoplastische Kunststoffe an.

Im allgemeinen liegt das Kunststoff-Halbzeug in Form von ebenen Platten bzw. Tafeln mit Dicken von 1 bis 10 mm vor.

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Besonders bevorzugt ist Halbzeug aus Acrylglas, Polycarbonat, Polyolefinen wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Celluloseäther und -ester, Polyamide, Polyacetate u.a.

Die jeweiligen Umformtemperaturen sollen den bekannten Kenndaten der umzuformenden Kunststoffe angepaßt werden. Für Polycarbonat liegt die Umformtemperatur zweckmäßig bei 210 ⁰C, für extrudiertes Polymethylmethacrylat (PMMA) bei 155 - 165°C. Im folgenden sei das Verfahren beispielhaft näher erläutert.

Die kohärente Schicht (5) aus zur Wasseraufnahme fähigem Material wird in der Regel aus einem hinreichend resistenten faserhaltigem Material wie Textilien oder vorzugsweise Papier oder Karton, insbesondere aus Filterpapier bestehen, Im allgemeinen liegt ihr Wassergehalt bei Ό,0085 - 0,001 g pro cm² Schicht. Die Schichtdicke liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,4 bis 0,5 mm.

Arbeitsweise

Zunächst wird das Kunststoffhalbzeug (1) überwiegend in Form von Platten bzw. Tafeln vollflächig durch Erwärmen in den thermoelastischen Zustand überführt.

Meistens wird das (vorgetrocknete) Halbzeug im Trockenofen und/oder mittels Heizquellen wie Infrarotstrahlern auf die vorgesehene Temperatur erhitzt. Die Gegenform (3) wird ebenfalls auf der benötigten Temperatur gehalten. Darüber

befindet sich zunächst die kohärente Schicht (5) aus zur Wasseraufnahme befähigtem Material in befeuchtetem Zustand und darauf aufliegend der flächige Farbträger (6). Das in der (üblichen) Umformstation eingespannte Halbzeug (4) wird dann mittels fortgebendem Werkzeug oder mittels Vakuum umgeformt, wobei die Oberfläche des Halbzeugs auf den flächigen Farbträger (6) als der obersten auf der Gegenform (3) aufliegenden Schicht aufgepreßt wird. Bei Umformung in einer Vakuumumformstation arbeitet man im allgemeinen bei 100 bis 200 mm Hg.Druck. Bei Anwendung von Preßdruck arbeitet man im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 6 bar, vorzugsweise 1 bis 2 bar. Nach der vorgesehenen.Verweilzeit wird dann die Entformung vorgenommen.

Vorteilhafte Wirkungen

Mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung gelingt die Umformung von Halbzeug und das Bedrucken mittels Transferdruck in einem Arbeitsgang. Das erfindungsgemäße Verfahren enthält als wesentliches Merkmal die Anwesenheit der kohärenten Schicht (5) aus zur Wasseraufnahme befähigten Material in schwach befeuchtetem Zustand. Die Durchführung der ünformung ohne Berücksichtigung dieses Merkmals führt in der Regel zu völlig unbefriedigenden Resultaten. Die Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnen sich im allgemeinen durch Frische und kräftige Färbung, Oberflächenglanz- oder -glätte, Dauerhaftigkeit der Einfärbung im Gebrauch u.a. aus. Wichtig ist auch die Möglichkeit der Umformung von Substraten, bei denen nur die Deckschicht aus Kunststoff besteht, wie etwa Metalle (Bleche), Preßplatten aus Holz, Karton, Papier u.a.

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Claims

ümform- und Transferdruckverfahren

Patentansprüche

Verfahren zum Umformen und Transferbedrucken von Halbzeug, das aus thermoplastischem Kunststoff besteht oder das mindestens eine der ünformung zugängliche ' Kunststoff-Oberflächenbeschichtung aufweist unter Anwendung der an sich bekannten Umformverfahren und der zum Transferdruck geeigneten flächigen Farbträger,

dadurch gekennzeichnet,

daß das auf ümformtemperatur befindliche Halbzeug (1) unter Anwendung von Druck oder Vakuum mittels eines ünformwerkzeugs (2) umgeformt wird, bei dem im Unterschied, zu den üblichen Werkzeugen die Gegenform (3) zu der für das Bedrucken vorgesehenen Fläche des Halbzeugs (4) heizbar ausgebildet und auf die zum Farbstofftransfer geeignete Temperatur erwärmt ist und daß auf der Oberfläche der Gegenform (3) eine kohärente Schicht (5) aus zur Wasseraufnahme fähigem fcfeterial in schwach befeuchtetem Zustand aufliegt, über der als weitere Schicht der zum Transferdruck geeignete, flächige Farbträger (6) angeordnet ist, wobei die Fläche (4) des Halbzeugs (1) unter der Wirkung von Druck oder Vakuum in Kontakt mit dem Farbträger (6) gebracht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) in Form von ebenen Platten oder Tafeln eingesetzt wird.
=: 3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

■j Q gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus Acrylharz besteht.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus Polycarbonat

* ^ besteht.
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus Polyolefin besteht.
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus Polystyrol besteht.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenform (3) auf eine Temperatur zwischen 180 und 300⁰C erwärmt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 3Q . daß die Gegenform (3) als Heizplatte oder heizbare Flüssigkeit ausgebildet ist und gegen die angrenzende Wand des Umformwerkzeugs durch eine wärmedämmende Schicht (7) abisoliert ist.
10. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenform (3) auf eine Temperatur von 200 - 26O⁰C erwärmt wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) auf einer Umformtemperatur von 155 18O⁰C gehalten wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug (1) aus mehreren Schichten aufgebaut ist, wovon mindestens eine Oberflächenschicht aus Kunststoff besteht.
13- Verfahren gemäß Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus Kunststoff auf einem Grundkörper aus Mstall auflaminiert ist.
14.. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus Kunststoff auf einem Grundkörper aus Papier oder Pappe auflaminiert ist.
15. Verfahren gemäß den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus Kunststoff eine Dicke von 10 um bis 1 mm besitzt.
16. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente, aus zur Wasseraufnahme befähigtem Nfeterial bestehende Schicht aus Filterpapier besteht.
17. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente, aus zur Wasseraufnahme befähigtem F&terial bestehende Schicht (5) eine Dicke von 0,1 bis 1 mm besitzt.
18. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente, aus zur Wasseraufnahme befähigtem Nkterial bestehende Schicht (5) einen Wassergehalt von 0,0085 - 0,001 g pro cm² Schicht aufweist.