Transfermetallisierungsverfahren

Abstract

 Eine metallene Schicht wird auf ein Übertragungsmittel (2) aufgebracht und von diesem durch Laminierung und nachfolgende Delaminierung auf einen Fabrikationskörper (1) übertragen. Bei dem neuen Ver­fahren wird zwischen die metallene Schicht (3) des Übertragungsmittels (2) und die für die Beschichtung vor­gesehene Oberfläche des Fabrikationskörpers (1) ein heiß­schmelzflüssiges Medium (4) eingebracht, dann wird der Fabrikationskörper (1) und das mit der metallenen Schicht (3) versehene Übertragungsmittel (2) durch Laminierung vereinigt und danach wird das Übertragungsmittel (2) von dem Laminat abgezogen.
Durch das Verfahren lassen sich in einem kontinuierlichen Verfahren insbe­sondere metallisierte Papierbahnen herstellen, die ein dekoratives Aussehen besitzen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Transfermetallisierungsverfahren, bei dem eine metallene Schicht auf ein Übertragungsmittel auf­gebracht und von diesem durch Laminierung und nach­folgende Delaminierung auf einen Fabrikationskörper übertragen wird.

[0002] Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE-OS 29 07 186 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein äußerst dünner Metallüberzug auf eine Folie aufgebracht, danach wird die Metallschicht oder der zur Beschichtung vorgesehene Träger mit einem Lacküberzug versehen, und dann werden die mit Metall überzogene Folie und der zu beschichtende Träger zu einem Laminat vereinigt. Der Lacküberzug wird dann aushärten gelassen, und danach werden der Träger und die Folie wieder voneinander getrennt. Die Metallschicht verbleibt dabei auf dem Träger, was zu einer spiegelglänzenden metallischen Oberfläche von hoch­glanzpoliertem Aussehen führt.

[0003] Dieses aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß zur Aushärtung des Lackes, mit dem die Metallschicht auf dem für die Beschichtung vorgese­henen Träger festgehalten wird, normalerweise eine Zeit von mehreren Tagen erforderlich ist, damit der Lack seine volle Haftkraft entfalten kann; dadurch entstehen unerwünschte Verzögerungen in der Produktion, insbeson­dere wird ein zweiter Arbeitsgang nach der Zwischenla­gerung erforderlich.

[0004] Das sogenannte Naßkaschierverfahren, bei dem die Aushärtzeit des Lackes dadurch verkürzt wird, daß der Lack nach dem Zusammenführen der Schichten durch Wärme­zufuhr weitgehend getrocknet wird, hat den Nachteil, daß durch die dabei aufzuwendende Wärmeeinwirkung die Kunststoffolie, auf der die Metallschicht zunächst auf­getragen wird und von der sie später wieder abgetrennt werden soll, so stark beeinträchtigt wird, daß eine Wiederverwendung der Folie nicht oder nur in eingeschränktem Umfang möglich ist, weil die Folie bei diesem Verfahren schrumpft und dabei Falten entstehen.

[0005] Eine Aushärtung der Lackschicht durch UV-Strahlen, die ebenfalls beschrieben wird, scheitert an der Undurchlässigkeit des für die Beschichtung vorgesehenen Trägermaterials, in der Regel Papier, bzw. an der Reflexion der Strahlen an der Metallschicht.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag darin, ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren zur Transfer­metallisierung von Fabrikationskörpern zu entwickeln, mit dem ein rasches Abbinden der Verbindungsschicht, durch die der metallene Überzug auf dem für die Beschichtung vorgesehenen Trägermaterial fixiert wird, zu ermöglichen ist, mit dem insbesondere metallisierte Fabrikationskörper kontinuierlich, d.h. ohne Zwischenlagerung, hergestellt werden können, bei dem aber dennoch die für die Übertragung der Metallschicht erforderliche Kunststoffolie schonend behandelt wird und daher möglichst oft wiederverwendet werden kann.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der ein­gangs genannten Gattung, dessen kennzeichnenden Merk­male darin zu sehen sind, daß zwischen die metallene Schicht des Übertragungsmittels und die für die Beschichtung vorgesehene Oberfläche des Fabrika­tionskörpers ein heißschmelzflüssiges Medium eingebracht wird, daß dann der Fabrikationskörper und das mit der metallenen Schicht versehene Übertrag­ungsmittel durch Laminierung vereinigt werden und daß danach von dem Laminat das Übertragungsmittel abgezogen wird.

[0008] Als metallene Schichten können im Rahmen der vorliegen­den Erfindung Schichten aus einem der Metalle Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Zinn, Aluminium oder Gemische oder Legierungen von wenigstens zweien dieser Metalle zum Einsatz kommen, bevorzugt aus Aluminium. Die metallene Schicht weist eine Dicke im Bereich von 10 bis 200nm auf. Damit die metallene Beschichtung dem Fabrikationskörper einen gleichmäßigen Oberflächenglanz verleiht, muß sie eine weitgehende Homogenität besitzen und darf keine Inselstruktur haben. Eine Dicke von min­destens etwa 10nm ist erforderlich, damit auch nach der Übertragung der metallenen Schicht vom Übertrag­ungsmittel auf den Fabrikationskörper keine diskon­tinuierliche Inselstruktur entsteht, sondern eine kontinuierliche Struktur erreicht wird.

[0009] Vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und im Hinblick auf die Bildung von Kristalliten sollte die Dicke vorzugsweise nicht mehr als 200nm betragen. Die besonders geeignete Dicke der metallenen Schicht liegt im Bereich von 10 bis 100nm.

[0010] Verfahren zum Aufbringen der beschriebenen metallischen Beschichtung sind bekannt, diese kann beispielsweise durch Vakuumabscheidung, Kathodenaufsprühung, Plasmaaufsprühung, Dampfphasenplattierung, stromfreie Plattierung, Elektroplattierung und Aufziehen entweder allein oder in Kombination ausgebildet werden. Das Vakuumabscheidungsverfahren wird besonders für tech­nische Arbeitsgänge bevorzugt. Eine Folie, die eine im vorstehenden beschriebene metallische Beschichtung trägt, ist beispielsweise aus der DE-OS 28 28 576 bekannt.

[0011] Als Übertragungsmittel werden im Rahmen der vorliegen­den Erfindung insbesondere Folien aus thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt, bevorzugt aus Polypropylen oder Polyester. Eine geeignete Folie auf Basis von Polypropylen ist z.B. in der DE-OS 34 34 298 beschrieben, geeignete Polyesterfolien bestehen z.B. aus Polyethylenterephthalat, sind biaxial streckorien­tiert und thermofixiert. Polyesterfolien tragen ein- oder beidseitig eine Beschichtung, die beim Transferverfahren auf das Papier mitübertragen wird, weil sie sich leicht von der Polyesterfolie abziehen läßt. Als Beschichtungsmittel werden z.B. Lacke auf Basis von Nitrocellulose verwendet.

[0012] Als Fabrikationskörper können im Rahmen der vorliegen­den Erfindung insbesondere flächenförmige Formkörper eingesetzt werden, insbesondere solche, die in Bahn-, Blatt- oder Tafelform vorliegen und eine rauhe oder glatte Oberfläche besitzen. Geeignete Materialien, aus denen die Formkörper bestehen können, sind z.B. Papier, Pappe, Holz, Leder, Gummi, Kunststoff sowie überhaupt jedes beliebige lackierbare Material.

[0013] Unter einem heißschmelzflüssigen Medium sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedene Harze zu verstehen, die teilweise auch unter der Bezeichnung "Hot-melt" (Heißschmelzkleber) bekannt sind. Üblicher­weise bestehen derartige Heißschmelzkleber aus einer Kombination von Ethylenvinylacetatcopolymeren mit einem niedrigmolekularen Harz oder Wachs. Das Ethylen­vinylacetatcopolymere verleiht dem Heißschmelzkleber Kohäsion und Bindekraft und bestimmt die Viskosität und Wärmebeständigkeit; das Harz fördert zusätzlich die Hafteigenschaften und bestimmt im wesentlichen die Farbe und den Geruch des Heißschmelzklebers; das Wachs stellt die am meisten kristalline Komponente des Heißschmelzklebers dar, durch die insbesondere auch der Erweichungspunkt bestimmt wird. Normalerweise wird ein oligomeres Ethylen in Kombination mit Ethylen­vinylacetatcopolymeren eingesetzt.

[0014] Andere Heißschmelzkleber bestehen aus verzweigtem niedermolekularem Polyethylen und anderen Harzen, u.a. auch ataktischem Polypropylen. Es sind auch weitere Heißschmelzkleber aus thermoplastischen Block­copolymeren bekannt, die mehr oder minder gummiartige Eigenschaften aufweisen. Andere Heißschmelzkleber auf Basis von Polyamiden oder Polyestern können ebenfalls eingesetzt werden. Die Eigenschaften und Zusammensetzungen von Heiß­schmelzklebern sind z.B. beschrieben von T. Quinn in "The 1984 Packaging Encyclopedia", Seiten 54 und 55.

[0015] Als besonders geeignete Heißschmelzkleber haben sich in der Praxis bewährt:
- Lunamelt HS 600®,
- Lunamelt HS 3128®,
die von Firma Fuller GmbH in Lüneburg angeboten werden.

[0016] Der Heißschmelzkleber wird normalerweise in flüssigem Zustand bei erhöhten Temperaturen aufgebracht. Die Tem­peraturen liegen üblicherweise im Bereich von 70 bis 200°C, je nach Art des verwendeten Heißschmelzklebers. Der Heißschmelzkleber entwickelt seine maximale Haftfähigkeit bei Temperaturen unterhalb von 50°C. Die Zeit zur Ausbildung der maximalen Haftfähigkeit liegt bei entsprechender Abkühlung im Bereich von 0,2 bis 50 sec. Vorrichtungen zum Auftragen des Heißschmelzklebers sind z.B. beschrieben von C. Scholl in "The 1984 Packaging Encyclopedia", Seiten 209 bis 211.

[0017] Die Schichtdicke, mit der der Heißschmelzkleber zweck­mäßigerweise aufgetragen wird, hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des zur Beschichtung vorgese­henen Fabrikationskörpers ab. Bei sehr rauhen Oberflächen wie z.B. bei Leder oder geschäumten Polystyrolmaterialien sind Schichtdicken im Bereich von 10 bis 30 µm angebracht, bevorzugt von 15 bis 30 µm,bei vergleichsweise glatten Oberflächen von Substraten wie z.B. Kunststoff oder Papier können Heißschmelzkleberschichten im Bereich von 5 bis 25 µm, bevorzugt von 15 bis 25 µm, vorteilhaft ein­gesetzt werden.

[0018] Die Heißschmelzkleber können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder auf die für die Beschichtung mit Me­tall vorgesehene Oberfläche des Fabrikationskörpers oder auf die metallene Schicht des Übertragungsmittels oder auf beide aufgebracht werden. Das erfindungsgemäß bevorzugte Auftragsverfahren für Heißschmelzkleber ist das Walzenantragsverfahren.

[0019] Neben der Auftragung eines Heißschmelzklebers kann alternativ auch vorgesehen sein, als heißschmelzflüssiges Medium bei dem Zusammenführen des Fabrikationskörpers mit dem die metallene Schicht tra­genden Übertragungsmittel Polyethylen bzw. Copolymere des Polyethylens zwischenzuextrudieren. Das Polyethylen kann bevorzugt in einem Extruder plastifiziert werden und wird durch eine Schlitzdüse genau in den Spalt gepreßt, der durch die für die Beschichtung mit Metall vorgesehene Oberfläche des Fabrikationskörpers und die metallene Schicht auf dem Übertragungsmittel bei der Zusammenführung gebildet wird.

[0020] Die anzustrebende Schichtdicke des Polyethylens ent­spricht den für die Heißschmelzkleber bereits angegebe­nen Schichtdicken. Die Temperatur der Schmelze beträgt dabei 250 bis 300°C.

[0021] Die Laminierung des für die Beschichtung vorgesehenen Fabrikationskörpers, insbesondere des flächenförmigen Formkörpers in Bahnform, mit der die metallene Schicht tragenden Übertragungsfolie geschieht zweckmäßigerweise durch Zusammenführen der Bahnen mittels Walzen, bevor­zugt bei erhöhter Temperatur. Eine Möglichkeit des Zusammenführens zum Zweck der Laminierung mittels Walzen wird beispielsweise in der DE-OS 29 07 186 beschrieben. In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung braucht beim Zusammenführen der Oberflächen zum Zweck der Laminierung keine besondere Tem­peraturführung vorgesehen zu sein, da das heißschmelzflüssige Medium sich von selbst abkühlt und dabei seine Kleb- und Hafteigenschaften automatisch entfaltet. Es hat sich aber in der Praxis als günstiger erwiesen, wenn die Laminierung bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird. Die Temperaturen, die bei der Lami­nierung bevorzugt angewendet werden, liegen im Bereich von 80 bis 200°C. Durch die angegebene Tem­peraturführung wird insbesondere bewirkt, daß das heißschmelzflüssige Medium sich einerseits gut mit der metallenen Beschichtung verbindet und andererseits eine genügend große Viskosität besitzt, um alle Unebenheiten der normalerweise eine gewisse Rauhigkeit aufweisenden Oberfläche des Fabrikationskörpers ausfüllen zu können.

[0022] Nach der Laminierung wird das Laminat aus Fabrikations­körper, heißschmelzflüssigem Medium, Metallschicht und Übertragungsfolie bevorzugt abgekühlt, damit das heiß­schmelzflüssige Medium schneller seine maximale Haftkraft entwickelt, bevorzugt wird das Laminat soweit abgekühlt, daß das heißschmelzflüssige Medium erstarrt und eine Temperatur unterhalb von 60°C aufweist. Das Abkühlen kann durch Anblasen mit Kaltluft oder durch von Kühlmittel durchströmte Kühlwalzen bewirkt werden; bevorzugt werden, um ein schnelleres Abkühlen zu erreichen, beide Methoden kombiniert.

[0023] Nach dem Abkühlen wird von dem Laminat aus Fabrikationskörper, mittlerweile erstarrtem heißschmelzflüssigem Medium, Metallschicht und Übertragungsfolie die Übertragungsfolie wieder abgezogen. Dabei verbleibt die Metallschicht, gehalten von dem abgekühlten Heißschmelzkleber oder dem abgekühlten Polyethylen, auf dem Fabrikationskörper haften und verleiht diesem ein metallisches, hoch­glanzpoliertes Aussehen. Die Übertragungsfolie kann nach der Delaminierung wieder von neuem in das Ver­fahren eingesetzt werden. Das Delaminieren geschieht ebenfalls über Walzen wie in der DE-OS 29 07 186 be­schrieben.

[0024] Mit dem im vorstehenden ausführlich in allen Ein­zelheiten beschriebenen Verfahren lassen sich auf wirtschaftliche Art und Weise in einem kontinuierlichen Verfahren metallisierte Formkörper, insbesondere Papierbahnen, herstellen, die ein dekoratives Aussehen besitzen und bei denen die metallene Schicht dauerhaft auf der Papierunterlage haftet.

[0025] Anhand der nachfolgend erläuterten Zeichnungen soll die Erfindung beispielhaft noch deutlicher veranschaulicht werden.

[0026] Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem ein Heißschmelzkleber auf einen flächenförmigen Formkörper aufgetragen wird und bei dem danach von einer Folie eine Metallschicht auf den flächenförmigen Formkörper übertragen wird.

[0027] Die Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem Polyethylen aus einer Schlitzdüse zwischen einen flächenförmigen Formkörper und eine metallisierte Folie zwischenextru­diert wird.

[0028] Im einzelnen ist bei Fig. 1 dargestellt, daß die als flächenförmiger Formkörper eingesetzte Papierbahn 1 an der Walzenstation 5/5' mit Heißschmelzkleber 4 beschichtet wird. Das mit Heißschmelzkleber 4 beschichtete Papier 1 gelangt dann zu der Walzenstation 6/6', in der die Laminierung der mit Heißschmelzkleber 4 beschichteten Papierbahn 1 mit der die metallene Schicht 3 tragenden Folie 2 aus thermoplastischem Kunststoff durchgeführt wird. Die Walzen 6/6' sind dabei bevorzugt beheizt.

[0029] Von der Walzenstation 6/6' wird das Laminat aus Kunst­stoffolie 2, Metallschicht 3, Heißschmelzkleber 4 und Papierbahn 1 weitergeführt zu der Walzenstation 7/7', an der von dem Laminat die Kunststoffolie 2 wieder abgezogen wird. Die mit der Haftschicht aus Heißschmelzkleber 4 und der Metallschicht 3 überzogene Papierbahn 1 wird auf einer nicht dargestellten Auf­wickelstation aufgewickelt oder gleich der Weiterverar­beitung zugeführt. Die Walzen 7/7' sind bevorzugt gekühlt.

[0030] In Figure 2 ist unter Berücksichtigung der einzelnen Be­zugszeichen dargestellt, wie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Walzenstation 8/8' zwischen die als flä­chenförmiger Formkörper engesetzte Papierbahn 1 und die mit der Metallschicht 3 überzogene Kunststoffolie 2 aus der Schlitzdüse 10 Polyethylen 11 zwischenextrudiert wird. Das bei der Walzenstation 8/8' gebildete Laminat aus Pa­pierbahn 1, Polyethylen 11, Metallschicht 3 und Kunst­stoffolie 2 wird dann zur Walzenstation 9/9' weiterge­führt und dort wird die Kunstoffolie 2 zur Wiederver­wendung abgetrennt, die Walzen 9/9' sind bevorzugt ge­kühlt. Die mit Polyethylen 11 und Metallschicht 3 über­zogene Papierbahn 1 wird auf einer nicht dargestellten Aufwickelstation aufgewickelt oder gleich einer Weiter­verarbeitungsstation zugeführt.

Ansprüche

1. Transfermetallisierungsverfahren, bei dem eine metallene Schicht auf ein Übertragungsmittel auf­gebracht und von diesem durch Laminierung und nach­folgende Delaminierung auf einen Fabrikationskörper übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die metallene Schicht des Übertragungsmittels und die für die Beschichtung vorgesehene Oberfläche des Fabri­kationskörpers ein heißschmelzflüssiges Medium eingebracht wird, daß dann der Fabrikationskörper und das mit der metallenen Schicht versehene Übertragungs­mittel durch Laminierung vereinigt werden und daß danach von dem Laminat das Übertragungsmittel abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalle Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Zinn, Aluminium oder Gemische oder Legierungen von wenigstens zweien dieser Metalle zum Einsatz kommen, bevorzugt Aluminium.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die metallene Schicht eine Dicke im Bereich von 10 bis 200nm aufweist, bevorzugt von 10 bis 100nm.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsmittel biaxial streckorientierte Folien aus thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden, bevorzugt aus Polypro­pylen oder Polyester.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Polyester vor der Verwendung mit einem leicht ablösbaren Lack versehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fabrikationskörper flächenförmige Formkörper eingesetzt werden, insbeson­dere solche, die in Bahn-, Blatt- oder Tafelform vorliegen und eine rauhe oder glatte Oberfläche besitzen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien, aus denen die Formkörper bestehen können, ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Papier, Pappe, Holz, Leder, Gummi, Kunststoff.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als heißschmelzflüssiges Medium Heißschmelzkleber eingesetzt werden, die in flüssigem Zustand bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 70 bis 200°C entweder auf die für die Beschichtung mit Metall vorgesehene Oberfläche des Fabrikationskör­pers oder auf die metallene Schicht des Übertragungs­mittels oder auf beide aufgebracht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke, mit der der Heißschmelzkleber aufgetragen wird, im Bereich von 5 bis 30 µm, bevorzugt von 15 bis 30 µm, liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als heißschmelzflüssiges Medium Polyethylen eingesetzt wird, welches in einem Extruder plastifiziert wird und durch eine Schlitzdüse genau in den Spalt, der durch die für die Beschichtung mit Metall vorgesehene Oberfläche des Fabrikationskörpers und die metallene Schicht auf dem Übertragungsmittel bei der Zusammenführung gebildet wird, zwischenextru­diert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen mit einer Schicht­dicke im Bereich von 5 bis 30 µm, bevorzugt von 15 bis 30 µm, zwischenextrudiert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­durch gekennzeichnet, daß die Laminierung des für die Beschichtung vorgesehenen Fabrikationskörpers, ins­besondere des flächenförmigen Formkörpers in Bahnform, mit der die metallene Schicht tragenden Übertragungs­folie durch Zusammenführen der Bahnen mittels Walzen, bevorzugt bei erhöhter Temperatur, vorgenommen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen, die bei der Lami­nierung angewendet werden, im Bereich von 80 bis 200°C liegen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­durch gekennzeichnet, daß nach der Laminierung das Laminat aus Fabrikationskörper, heißschmelzflüssigem Medium, Metallschicht und Übertragungsfolie abgekühlt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat soweit abgekühlt wird, daß das heißschmelzflüssige Medium erstarrt und bevor­zugt eine Temperatur unterhalb von 60°C aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen durch Anblasen mit Kaltluft oder durch von Kühlmittel durchströmte Kühl­walzen bewirkt wird, bevorzugt durch eine Kombination beider Methoden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­durch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Abkühlen von dem Laminat aus Fabrikationskörper, mittlerweile erstarrtem heißschmelzflüssigem Medium, Metallschicht und Übertragungsfolie die Übertragungsfolie wieder abgezogen wird.

Zeichnung