DE10134392A1 - Verfahren zur Herstellung eines Prägeeffektes bei einer Kunststoff-Folie und mit dem Verfahren reliefierte Kunststoff-Folien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Prägeeffektes bei einer Kunststoff-Folie und mit dem Verfahren reliefierte Kunststoff-FolienInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Prägeeffektes bei einer Kunststoff-Folie, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A (a) Aufbringung eines Lack-Lösungsmittelgemisches in flüssiger Form auf einen Teilbereich der Kunststoff-Folie, wobei die Kunststoff-Folien-Oberfläche im wesentlichen gegenüber dem Lösungsmittel inert ist, DOLLAR A (b) Abtrocknung des Lack-Lösungsmittels, DOLLAR A (c) Aushärtenlassen des Lacks zu einer sich mit im Teilbereich der Oberfläche der Folie vollflächig verbindenden Lack-Laminatschicht, DOLLAR A (d) Schrumpfenlassen der Lack-Laminatschicht, unter gleichzeitigem Straffen der der Lack-Laminatschicht unterliegenden, laminierten Kunststoff-Folie, ohne daß diese sich wellt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Prägeeffektes bei einer Kunststoff-Folie und mit dem Verfahren reliefierte Kunststoff-Folien.
- Zur Herstellung von Prägeeffekten bei Kunststoff-Folien sind verschiedene Verfahren bekannt (vergl. Buch Otto ALTHAUS, Verpackung mit Kunststoffen, Hanser-Verlag, Wien, 1997, Seiten 219/220)
- Am bekanntesten und verbreitet ist ein Verfahren, bei dem die Kunststoff-Folie, vorzugsweise ein Thermoplast, durch ein Walzen-Paar geschickt wird, das mit einer Matrizen- und Patrizen-Oberfläche versehen ist, so daß die kalandrierte Folie mit einem Prägemuster versehen wird.
- Bekannt ist auch, Kunststoff-Folien mittels planer Hitzestempel zu prägen. Daneben sind berührungsfreie Verfahren bekannt, beispielsweise durch Strahlung, Wärmeeinwirkung oder Luftdruck, wobei Prägemuster entstehen.
- Es sind auch chemische Prägeverfahren bekannt. Beispielsweise kann eine Folie aus Celluloseester an einzelnen Stellen mit einem Alkalisalz behandelt werden, so daß sich ornamentale Effekte in den behandelten Bereichen ergeben. Bei diesem Verfahren muß allerdings die Behandlungslösung sehr sorgfältig wieder ausgewaschen werden, da sie beim Verbleiben auf der Kunststoff-Folie sonst zu unerwünschten Fleckenbildungen auf den unbehandelten Bereichen führt.
- Bekannt ist auch ein Verfahren (DE 690 12 344 T2) zum Erzeugen eines Materials, welches ein Interferenzmuster, z. B. ein Hologramm, zeigt, wobei eine Seite eines Basis-Films mit einem Lösungsmittel beschichtet wird, das einen transparenten, wärmeformbaren Lack umfaßt. Der Lack wird getrocknet, so daß sich eine feste Lackschicht ausbildet. Das Interferenzmuster wird dadurch hergestellt, daß der von dem Basisfilm wegweisenden Seite der festen Lackschicht mit einer Prägevorrrichtung ein Interferenzmuster aufgeprägt wird. Anschließend wird der Basisfilm von der Lackschicht abgelöst.
- Bekannt ist weiterhin ein Verfahren (JP 52-148557), bei dem eine expandierende Druckfarbe verwendet wird, die nach dem Bedrucken und Expandieren zu einer reliefartigen Struktur auf einem Substrat führt.
- Für die Erfindung stellt sich im Rahmen der Technologie der Herstellung von Prägemustern auf Kunststoff-Folien die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, welches in nur einem einzigen Schritt, der vorzugsweise im Rahmen eines Druckvorganges ausgeführt wird, ein Prägemuster auf einer Kunststoffolie hergestellt wird, ohne daß spezielle, reliefierte Prägewalzen oder Patrizen oder eine expandierende Druckfarbe verwendet werden müssen.
- Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gelöst, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:
- a) auf den Teilbereich der Kunststoff-Folie, der den Prägeeffekt aufweisen soll, wird ein Lack-Lösungsmittelgemisch in flüssiger Form aufgebracht, wobei die Kunststoff- Folien-Oberfläche im wesentlichen gegenüber dem Lösungsmittel inert ist,
- b) Abtrocknung des Lack-Lösungsmittels,
- c) Aushärtenlassen des Lacks zu einer sich mit im Teilbereich der Oberfläche der Folie vollflächig verbindenden Lack-Laminatschicht,
- d) Schrumpfenlassen der Lack-Laminatschicht, unter gleichzeitigem Straffen der der Lack-Laminatschicht unterliegenden, laminierten Kunststoff-Folie, ohne daß diese sich wellt.
- Ein wesentlicher Verfahrensschritt bei dem vorgenannten Verfahren ist das Schrumpfenlassen der Lack-Laminatschicht, ohne daß die im Bereich der Lack-Laminatschicht sich befindende Kunststoff-Folie unterhalb dieser Laminatschicht sich wellt. Dies wird dadurch erreicht, daß eine physikalisch stark adhäsive Verbindung zwischen der Lack-Laminatschicht und der Oberfläche der Kunststoff-Folie erzielt wird. Die Verbindung kann beispielsweise ionomer oder auch durch Verbinden gegensätzlich polarer Gruppen erzielt werden. Dabei ist es in den meisten Fällen unerläßlich, daß die mit Prägeeffekt zu versehende Kunststoff-Folie vor dem Aufbringen des Lackes zur Erhöhung der Benetzbarkeit und Farbhaftung oberflächenbehandelt wird. Hierbei werden im allgemeinen dieselben Verfahren verwendet, die auch zur Vorbereitung einer Kunststoff-Folie vor dem Bedrucken angewandt werden, also beispielsweise Ätzung, elektrische Corona-Verfahren, Plasma-Verfahren oder Beflammung. Auch chemische Verfahren, also Primer-Beschichtungen mit Primer-Lösungen oder Acrylatlack, sind zur Oberflächen-Behandlung bekannt.
- Der Prägeeffekt zeigt sich auch bei spröden und harten Kunststoff-Folien, wenn diese dünn genug, also etwa eine Dicke von 10 bis 20 µm haben. Vorzugsweise werden Kunststoff-Folienverwendet, die weich-elastisch eingestellt sind. Derartige Folien können eine größere Dicke aufweisen, also etwa 20 bis 100 µm dick sein.
- Für das "Prägen" der hier vorgesehenen Verfahrensweise eignen sich in erster Linie preiswerte Kunststoff-Folien aus einem Polyolefin (Polypropylen, Polyethylen oder Misch- Copolymerisate), einem Polyamid, einem Poyester, z. B. PET, einem thermoplastischen Elastomer, einem Polyvinylchlorid mit Weichmacherbeimischung oder aus einem weich-elastischen Misch- oder Copolymerisat, wie sie dem Kunststoff-Techniker an sich bekannt sind und insbesondere in der Verpackungsindustrie verwendet werden.
- Die für das Verfahren verwendeten Folien können auch mithilfe einer Kunststoff-Metallisierung (vgl. entsprechendes Stichwort in RÖMPP, Chemielexikon, 9. Aufl.) metallisiert sein, wobei die Behandlung mit dem Lack-Lösungsmittelgemisch sowohl auf der metallisierten als auch auf der nichtmetallisierten Seite erfolgen kann. (ist in der Branche allgemein bekannt)Eine weitere wesentliche Eigenschaft des zur Verwendung kommenden Lackes ist, daß das verwendete Lösungsmittel die Kunststoff-Folie als solche praktisch nicht anlöst. Hierzu eignen sich beispielsweise Alkohole, wie Methyl-, Ethyl- oder Propylalkohol, aber auch Wasser oder Ester sowie deren Gemische.
- Bei der Auswahl der aushärtenden Substanz des Lackes haben bisherige Forschungen ergeben, daß sich hierzu transparent aushärtende natürlich vorkommende und synthetische Harze eignen, die der aushärtenden Lacksubstanz, die auf der Kunststoff-Folie verbleibt, zu wenigstens 20 Gew.-% beigemischt sein sollten. Geeignet sind beispielsweise Schellack, Kolophoniumderivate, Polyacrylate, Cellulosederivate sowie deren Gemische und Modifikationen, die bei 25°C hart und spröde und unter Volumenschrumpfung aushärten sollen.
- Neben einem Harz kann dem Lack-Lösungsmittelgemisch auch 2 bis 10 Vol.-% Nitrocellulose beigemischt sein.
- Andere Lackzusammensetzungen sind möglich. Es kommt darauf an, daß die Lacksubstanz sich innig mit der Oberfläche verbindet, daß sich ein Schrumpfprozeß einstellt und daß der Lack sich nicht einfach von der Kunststoffoberfläche absplittern läßt.
- Neben der Aushärtung durch Abwarten, so daß sich das Prägemuster einstellt, kann der Lack so eingestellt werden, daß er im Laufe der Aushärtung durch eine physikalisch induzierte Vernetzung und Schrumpfung, insbesondere durch UV- Bestrahlung und/oder Erwärmung, zum Schrumpfen gebracht wird.
- Vorzugsweise wird ein völlig farbloser, transparenter Lack verwendet. Es sei aber nicht ausgeschlossen, daß der Lack mit einem in dem Lösungsmittel gelösten oder dispergierten Farbmittel eingefärbt ist.
- Je nachdem, ob die Kunststoff-Folie ein Basrelief oder ein erhabenes Relief erhalten soll, wird im ersten Falle ein Aufdruck des Lack-Lösungsmittels vorgenommen, während im zweiten Fall ein Konterdruck erzeugt wird.
- Wesentlich ist weiterhin, daß das Auftragen des Lack- Lösungsmittelgemisches mittels normaler und an sich bekannter Druckverfahren möglich ist, also beispielsweise mit einem Tiefdruck-Verfahren, einem Flexo-Druck-Verfahren, einem Offset-Druck-Verfahren und dgl. Auch sogenannte digitale Druckverfahren, bei denen mit flüssigen Tinten gearbeitet wird, lassen sich einsetzen. Insbesondere ist das Inkjet- Verfahren geeignet.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf eine reliefierte Kunststoff-Folie, die nach dem Verfahren hergestellt worden ist. Insbesondere können, wie bereits genannt, erhabene und Basreliefs erzeugt werden.
- Die Tiefe der Reliefierung kann durch Steuerung der Konzentration und/oder Art des aufgebrachten Lack-Lösungsmittels variiert werden. Die Größe ist innerhalb üblicher Druckverfahren nicht begrenzt. Es ist allerdings eine Begrenzung dahingehend gegeben, daß eine gewisse Umgebungsfläche vorhanden sein muß, so daß sich ein Abheben des Reliefs gegenüber der Umgebung ergibt.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:
- Fig. 1 in vergrößerter Darstellung eine Kunststoff-Folie, auf die Lack-Lösungsmittelgemisch aufgebracht ist;
- Fig. 2 die Kunststoff-Folie gem. Fig. 1 nach Aushärtung des Lackes;
- Fig. 3 in einer gegenüber Fig. 1 verkleinerten Darstellung eine Draufsicht auf eine Kunststoff-Folie mit Prägeeffekten.
- Zur Herstellung einer Kunststoff-Folie mit einem Prägeeffekt wird eine Polyethylenfolie 1 als Kunststoff-Folie verwendet, wie sie üblicherweise im Verpackungsbereich eingesetzt wird. Die Folie hat etwa eine Dicke von 80 µm.
- Im Flexodruck wird ein Lack-Lösungsmittelgemisch 3 auf die Kunststoff-Folie 1 aufgebracht (vgl. Fig. 1), so daß sich ein Teilbereich der Kunststoff-Folie, der den Prägeeffekt aufweisen soll, unterhalb eines solchen Gemisches befindet. Die Kunststoff-Folie wurde vor dem Bedrucken durch Anwendung des Corona-Effektes dazu gebracht, das Lack- Lösungsmittelgemisch anzunehmen.
- Bei dem Lack-Lösungsmittelgemisch handelt es sich um eine alkoholische Lösung mit Ethanol als Lösungsträger. In 100 ml Ethanol wurden 25 g Maleinatharz und 10 g Nitrocellulose gelöst.
- Das Gemisch wurde auf die vorgenannte Polyethylen-Folie aufgebracht. Nach Abtrocknung des Lösungsmittels ergab sich ein dünner Film, der beim Trocknen schrumpfte und eine Lack- Laminatschicht ergab, die die darunter liegende Kunststoff- Folie verformte, wobei jedoch eine Wellung nicht auftrat und ein Prägeeffekt hervorgerufen wurde.
- Fig. 3 zeigt die Konfiguration. Es ergibt sich eine etwa 10 µm gegenüber der übrigen Kunststoff-Oberfläche vertieft liegende Prägemusteranordnung im Teilbereich 2, so daß diese Vertiefung als Basrelief erkennbar ist. In diesem Bereich hat sich eine Lack-Laminat-Schicht 4 ausgebildet, wobei der darunterliegende Kunststoff-Folienbereich 5 etwas konstringiert war. Auf der Unterseite bildet sich eine Wölbung geringer Höhe aus.
- Umgekehrt läßt sich auch eine Erhöhung gegenüber der übrigen Fläche erzielen, indem durch einen Konterdruck, d. h. auf der Rückseite der Kunststoff-Folie 1, ein Lack-Lösungsmittelgemisch aufgebracht wird, so daß sich ein erhabener Punkt, hier mit 7 gekennzeichnet, ergibt.
- In weiteren Beispielen lassen sich auch andere Lack- Lösungsmittelgemische, mit denen im Prinzip derselbe Effekt hervorrufbar ist, angeben.
- Es sei dabei angemerkt, daß es sich hierbei im wesentlichen um einen physikalischen Effekt handelt, so daß Vertauschungen beispielsweise von Lack-Lösungsmittel und mit Prägeeffekten zu versehender Kunststoff-Folie ohne weiteres weitere Ausführungsbeispiele ergeben.
- Auch ist es möglich, durch Beimischung von Farbmitteln und Effektpimenten, wie Perlglanzpigmente, die der Kunststoff- Folie und/oder dem Lack-Lösungsmittelgemisch beigefügt werden, verschiedene Farb-Effekte hervorzurufen.
- Auch läßt sich Erhöhung und Vertiefung durch die Menge des aufgebrachten Lack-Lösungsmittels variieren. Das Auftragsgewicht der festen Lackschicht kann im allgemeinen zwischen 0,5 und 2 g/m2 variieren.
- Es seien folgende weitere Beispiele gebracht:
- Bei einer metallisierten PET-Folie mit 12 µm Dicke wird ohne weitere Vorbehandlung die metallisierte Seite mit einem Lack-Lösungsmittelgemisch im Flexodruck bedruckt. Das Lack- Lösungsmittelgemisch besteht aus Ethanol, in dem 25 Gew.-% Maleinatharz und 6,5 Gew.-% Nitrocellulose gelöst sind. Nach dem Abtrocknen der flüchtigen Komponenten bildet sich eine Vertiefung der bedruckten Fläche und damit ein Prägeeffekt.
- Eine Kunststoff-Verpackungsfolie, bestehend aus einem Low- Density-Polyethylen (LDPE) mit 80 µm Dicke wird zunächst vollflächig mit einer Druckfarbe im Tiefdruck bedruckt, die auf einer in Nitrocellulose dispergierten Goldbronze (Produktbezeichnung MR 133.1; Hersteller: Siegwerk Druckfarben GmbH & co. KG, Siegburg) beruht. Nach dem Trocknen dieser Bedruckung wird im Konterdruck ein Lack-Lösungsmittelgemisch aufgebracht. Das Lack-Lösungsmittelgemisch besteht aus einem Propanol-Ethanol-Gemisch zu gleichen Teilen als Lösungsmittel und 25 Gew.-% Fumaratharz sowie ca. 6 Gew.-% Nitrocellulose. Nach dem Abtrocknen des Lösungsmittels und dem Aushärtenlassen des Lackes verbleibt eine ca. 1 µm dicke Lackschicht der bedruckten ("goldenen") Seite eine erhabene Fläche hervorruft,
- Eine Kunststoff-Folie mit einer Dicke von 12 µm und bestehend aus einem üblicherweise für Verpackungsfolien verwendeten Polyamid (Typ Filmon BX; Hersteller: . . .) wird zur Erhöhung der Adhäsionsneigung corona-behandelt, wobei diese Behandlung entsprechend den Parameter-Vorschriften des Herstellers für eine übliche Druckvorbereitung erfolgt. Nach dieser Vorbehandlung wird die Folie mit einem Lack-Lösungsmittelgemisch mittels Tiefdruckverfahren bedruckt. Das Lack- Lösungsmittelgemisch besteht aus Wasser, in das mit 40 Gew.- % Festkörperanteil Styrolacrylat dispergiert ist. Nach Abtrocknung und Aushärtenlassen des Styrolacrylates ergibt sich eine Vertiefung der bedruckten Flächen, wobei sich das Ausmaß der Vertiefung durch die aufgetragene Menge an Lack- Lösungsmittelgemisch variieren läßt
- Eine Kunststoff-Folie, bestehend aus einem Polypropylen mit 20 µm Dicke (Trespaphan ZSD; Hersteller: . . .) wird zur Erhöhung der Adhäsion corona-behandelt. Die Folie wird mit einem Lack-Lösungsmittelgemisch mittels Tiefdruck bedruckt. Das Lack-Lösungsmittelgemisch besteht aus Ethanol, in dem 40 Gew.-% saures Acrylat-Copolymerisat und 6,5 Gew.-% Nitrocellulose gelöst sind. Nach dem Abtrocknen der flüchtigen Komponenten schrumpft die Harzschicht. Es bildet sich eine Vertiefung der bedruckten Fläche und damit ein Prägeeffekt.
- Eine Kunststoff-Folie, bestehend aus einem rückseitig silikonisierten Polyethylen mit 30 µm Dicke (Hersteller: Nordenia Deutschland Gronau GmbH, Gronau), wird nach Corona- Behandlung mit einer auf PVC-basierenden Zweikomponenten- Tiefdruckfarbe (Fabrikat EKO 15 2 Komp. Grün; Herstellerin: Siegwerk) auf der der Silikonisierungsschicht gegenüberliegenden Seite im Frontaldruck vollständig bedruckt. Anschließend erfolgt auf derselben Seite eine Bedruckung mit einem Lack-Lösungsmittelgemisch. Das Lack-Lösungsmittelgemisch besteht aus Ethanol, in dem 25 Gew.-% Fumaratharz, 6,5 Gew.-% Nitrocellulose und 15 Gew.-% Perlglanzpigment gelöst bzw. dispergiert sind. Nach dem Abtrocknen der flüchtigen Komponenten schrumpft die Fumaratschicht aus. Es bildet sich eine Vertiefung der bedruckten Fläche und damit ein Prägeeffektbereich, der mit einem Perlglanz unterlegt ist.
- Die mit dem Verfahren erreichbaren Prägeeffekte liegen in erster Linie im ästhetischen Bereich und werden daher bei der Herstellung von Verpackungsfolien und Kaschierfolien eingesetzt. Derartige Folien werden insbesondere für Lebensmittel- und Hygieneproduktverpackungen verwendet. Aber auch Buch- und Zeitschriftenumschläge können mit derartigen Folien kaschiert werden. Es ist auch möglich, Folien mit Sicherheitseffekt-Ausstattungen zu versehen, beispielsweise mit nur bei Schrägbetrachtung erkennbaren Markierungen. Es können auch haptische Strukturen damit erzeugt werden, beispielsweise Blindenschrift.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines Prägeeffektes bei einer
Kunststoff-Folie, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
a) auf den Teilbereich der Kunststoff-Folie, der den
Prägeeffekt aufweisen soll, wird ein
Lack-Lösungsmittelgemisch in flüssiger Form aufgebracht, wobei die
Kunststoff-Folien-Oberfläche im wesentlichen gegenüber dem
Lösungsmittel inert ist,
b) Abtrocknung des Lack-Lösungsmittels,
c) Aushärtenlassen des Lacks zu einer sich mit im
Teilbereich der Oberfläche der Folie vollflächig verbindenden
Lack-Laminatschicht,
d) Schrumpfenlassen der Lack-Laminatschicht, unter
gleichzeitigem Straffen der der Lack-Laminatschicht
unterliegenden, laminierten Kunststoff-Folie, ohne daß diese sich
wellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
mit Prägeeffekt zu versehene Kunststoff-Folie aus einem
Polyolefin, einem Polyamid, einem thermoplastischen
Elastomer, einem Polyvinylchlorid mit Weichmacherbeimischung,
einer PET-Folie oder aus einem weich-elastischen Misch-
und Copolymerisat besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Prägeeffekt zu versehene Folie auf wenigstens
einer Seite metallisiert ist, wobei der Prägeeffekt auf
der metallisierten oder auf der unmetallisierten Seite der
Folie erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Prägeeffekt zu versehene Kunststoff-Folie vor
dem Aufbringen des Lackes zur Erhöhung der Benetzbarkeit
und Farbhaftung oberflächenbehandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberflächenbehandlung durch Ätzung, Corona- oder Plasma-
Verfahren, chemische Behandlung und/oder Beflammung
erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel für das Lack-
Lösungsmittelgemisch Alkohole, Wasser oder Ester oder ein
Gemisch daraus verwendet wird, die die zu prägende
Kunststoff-Oberfläche praktisch nicht anlösen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die aushärtende Substanz des Lackes zu
wenigstens 25 Gew.-% aus einem löslichen und transparent
aushärtendem Harz besteht, der unter Volumenschrumpfung
aushärtet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lack im Laufe der Aushärtung einer
physikalisch induzierten Vernetzung und Schrumpfung,
insbesondere durch Erwärmung oder UV-Bestrahlung unterzogen
wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lack mit einem in dem
Lösungsmittel gelösten oder dispergierten Farbmittel eingefärbt
wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kunststoff-Folie durch
Aufdruck des Lack-Lösungsmittelgemisches ein Basisrelief
und durch Konterdruck des Lack-Lösungsmittelgemisches ein
erhabenes Relief erzeugt wird.
11. Reliefierte Kunststoff-Folie, hergestellt nach dem
Verfahren gemäß Anspruch 1 und gegebenenfalls weiteren
Unteransprüchen 2 bis 10.
12. Reliefierte Kunststoff-Folie nach Anspruch 11,
hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß bei diesem durch Aufdruck des Lack-
Lösungsmittelgemisches ein Basisrelief oder durch
Konterdruck des Lack-Lösungsmittelgemisches ein erhabenes Relief
erzeugt ist.
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