[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines farbigen Dekors auf einen
Gegenstand, bei dem das Dekor auf einem abstützenden Film auf der Oberfläche einer
Flüssigkeit angeordnet und der Gegenstand zumindest teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht
wird, um das Dekor auf den Gegenstand zu übertragen.
[0002] Aus der US-A-4,010,057 (entsprechend DE-A-25 34 640) sind ein solches Verfahren und
eine entsprechende Vorrichtung bekannt.
[0003] Die US-A-4,348,246 und die US-A-4,388,866 beschreiben ähnliche Transfer-Drucktechniken,
wobei der Film mit dem zu übertragenden Dekor auf eine Granulatschicht bzw. eine deformierbare
Schicht aus Stiften aufgelegt wird.
[0004] Die US-A-4,436,571 beschreibt einen Transferdruck der eingangs genannten Art, bei
dem der zu bedruckende Gegenstand in bestimmter Weise in die Flüssigkeit mit dem darauf
schwimmenden Dekor eingetaucht wird, nämlich in einer kontinuierlichen Bewegung schräg
nach unten in Richtung der Strömung und danach schräg nach oben, ebenfalls in Richtung
der Strömung der Flüssigkeit.
[0005] Die US-A-4,407,881 (entsprechend DE-A-32 19 992) beschreibt für den eingangs genannten
Transferdruck eine besondere Ausgestaltung des Stützfilms, der eine hydrophile, deformierbare
Schicht aufweist, die durch Absorption von Wasser anschwellen kann, und eine weitere
Schicht, die über die hydrophile Schicht gelegt ist und die für Wasser unterschiedlich
durchlässig ist, so daß die hydrophile Schicht mehr oder weniger stark expandiert.
[0006] Die US-A-4,229,239 beschreibt eine besondere Ausgestaltung der eingangs genannten
Transfer-Drucktechnik, bei der das Dekor vor dem Transfer mittels eines Lösungsmittels
vorbereitet wird, damit es sich bei der Übertragung auf den Gegenstand leichter vom
abstützenden Film löst. Diese Aktivierung des Dekors (Druckmusters; pattern) erfolgt
beim genannten Stand der Technik unmittelbar vor Aufbringung des Films mit dem Dekor
auf die freie Wasseroberfläche. Auf der Wasseroberfläche kann sich der das Dekor abstützende
Film auflösen, so daß das Dekor alleine (ohne den Film) auf der Wasseroberfläche schwimmt
und durch anschliessendes Eintauchen des zu dekorierenden Gegenstandes auf diesen
Gegenstand aufgebracht wird.
[0007] Die US-A-4,231,829 beschreibt eine Weiterbildung der eingangs genannten Transfer-Drucktechnik
dahingehend, daß dem das Dekor auf der Flüssigkeit abstützenden PVA-Film oder dem
Wasser selbst Borsäure oder ein Salz davon zugesetzt wird, um den Übertragungsvorgang
zu fördern.
[0008] Auch die US-A-4,269,650 beschreibt den Zusatz eines Lösungsmittels, um das Ablösen
des Dekors vom stützenden Film zu erleichtern.
[0009] Die beim vorstehend diskutierten Stand der Technik zur Aktivierung des Dekors vorgesehenen
Lösungsmittel sind zum Beispiel Pentane, Hexane, Heptane, Oktane, Gasolin (Benzin)
oder auch aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Zyklohexan etc. Zur
Förderung der Aktivierung mittels solcher Lösungsmittel wird im genannten Stand der
Technik auch die Zugabe von Kunstharzen vorgeschlagen, wie halogenierte Vinylchloride
und ähnliches.
[0010] Eine Verwendung von Lösungsmitteln zur Aktivierung des Dekors ist aufwendig und erfordert
besondere Maßnahmen zum Umweltschutz.
[0011] Weitere verwandte Techniken finden sich in den nicht veröffentlichten europäischen
Patentanmeldungen 96 117 501.5, 96 117 502.3 und 96 118 791.1.
[0012] Im Stand der Technik war es in aller Regel erforderlich, nach Übertragung eines farbigen
Dekors auf einen Gegenstand eine Lackierung vorzunehmen. Eine derartige Lackierung
ist aufwendig.
[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
so auszugestalten, daß mit geringem Material- und Verfahrensaufwand eine hochwertige
farbige Dekoration eines Gegenstandes ermöglicht ist.
[0014] Die erfindungsgemäße Lösung dieser technischen Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
[0015] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0016] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- schematisch von der Seite eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Seitenansicht eines stromauf gelegenen Abschnittes der Vorrichtung gemäß Fig.
1 mit der Wassereinspeisung;
- Fig. 4
- schematisch eine Düse zur Erzeugung einer Wasserströmung in einstellbarer Richtung;
- Fig. 5
- schematisch Einrichtungen zum Zuführen eines mit einem Dekor beschichteten Films zum
Wasserbecken;
- Fig. 6
- schematisch den zu dekorierenden Gegenstand mit auf der Wasseroberfläche schwimmendem
Film mit Dekor; und
- Fig. 7
- schematisch die Bestrahlung eines Gegenstandes, auf den ein Dekor aus Dispersionsfarbstoffen
übertragen ist, mit IR-Laserstrahlung.
[0017] Fig. 1 zeigt rechts ein Gehäuse 10, in dem ein bedruckter Film über Walzen einem
Becken 12 zugeführt wird.
[0018] Das Gehäuse 10 und das Wasserbecken 12 stehen auf einem gemeinsamen Fundament 14,
welches die gesamte Anlage weitestgehend unbeeinflußt von äußeren mechanischen Störeinflüssen
abstützt.
[0019] Der mit dem Dekor auf seiner oberen Seite bedruckte Film wird über eine Filmzuführung
16 in Form eines schräg verlaufenden Förderbandes vom Gehäuse 10 zur Oberfläche des
Wassers im Becken 12 geführt. Das Förderband der Filmzuführung 16 läuft über Walzen
18, 20.
[0020] Das Wasser strömt in Fig. 1 von rechts nach links durch das Becken 12. Hierzu ist
eine Pumpe 22 vorgesehen, die einen Wasserkreislauf aufrechterhält. Eine Leitung 24
führt von der Pumpe 22 in einen Hohlraum 30, in dem das Wasser entlang einer Stauwand
28 auf eine Höhe gepumpt wird, die über der Oberfläche des Wassers im Becken 12 liegt.
Vom Wasserzufluß 26 am oberen Ende des Hohlraumes 30 über der Staumauer 28 fällt also
das Wasser nach unten, wobei der Hohlraum 30 vollständig mit Wasser gefüllt ist. In
Fig. 3 ist der Strömungsweg des Wassers näher dargestellt und es wird weiter unten
auch die Einspeisung des Wassers in das Becken 12 genauer beschrieben.
[0021] Auf seitlichen Führungsbändern 32, 32a (vgl. auch Fig. 2) wird der über die Filmzuführung
16 aufgelegte, mit dem Dekor versehene Film 50 in Strömungsrichtung (in den Figuren
von rechts nach links) vorgeschoben. Die nur seitlich angeordneten Führungsbänder
32, 32a (vgl. Fig. 2) laufen über Rollen 34, 36, die sich über die ganze Breite der
Vorrichtung erstrecken. Die Rolle 36 hat im Zusammenwirken mit einer in Strömungsrichtung
dahinter angeordneten weiteren Rolle 42, die sich ebenfalls über die gesamte Breite
der Vorrichtung erstreckt (vgl. Fig. 2), eine zusätzliche Funktion, nämlich die Abtrennung
von Film- und Dekorresten von sauberem Wasser im Kreislauf. Wie dem Fachmann bekannt
ist, wird der zu bedruckende Gegenstand 40 etwa an der mit einem Pfeil markierten
Stelle von oben herab in das Wasser im Becken 12 eingetaucht. Dabei schwimmt auf der
Oberfläche des Wassers, etwa in Höhe der seitlichen Führungsbänder 32, 32a, der Film
mit dem Dekor. Das Dekor ist auf der Oberseite des Films aufgebracht. Fig. 6 zeigt
schematisch das Eintauchen des Gegenstandes 40 in die Flüssigkeit, auf der der abstützende
Film 50 und das Dekor 51 schwimmen. Das Dekor 51 besteht aus sublimierbaren Dispersionsfarbstoffen.
Beim Eintauchen legt sich das Dekor 51 dreidimensional um den Gegenstand 40 und bleibt
an diesem haften. Dabei kann sich der Film 50 bereits vor und/oder während dem Eintauchvorgang
weitgehend im Wasser aufgelöst haben, so daß der Gegenstand 40 direkt von oben in
das auf der Flüssigkeit schwimmende Dekor 51 eingedrückt wird und der Übertragungsvorgang
aufgrund des Flüssigkeitsdruckes stattfindet. Mit dieser Technik können komplizierte
dreidimensionale Gegenstände maßstabsgetreu bedruckt werden. Bei diesem Prozeß verbleiben
im strömenden Wasser Reste des Films und des Dekors, die nicht weiter verwendet werden
können. Zum Beispiel wird im Stand der Technik ein Film aus PVA (Polyvinylalkohol)
verwendet, der in Wasser mehr oder weniger löslich ist. PVA ist auch hier bei Verwendung
von Dispersionsfarbstoffen als Filmmaterial gut geeignet.
[0022] Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung der Rollen 36 und 42 ist zwischen den Rollen
ein schmaler Spalt 44 freigelassen. Über die Rolle 36 geförderte Filmreste und Dekorreste
gelangen auf die Rolle 42 und werden durch die Drehung dieser Rolle weitergefördert
und gelangen zu einem Filter 46, der die Film- und Dekorreste vom Wasser abscheidet
und gereinigtes Wasser im Kreislauf zurück zur Pumpe 22 abgibt. Durch den feinen Spalt
44 zwischen den Rollen 36 und 42 tritt relativ sauberes Wasser zurück in untere Bereiche
des Beckens 12.
[0023] Die Figuren 2 und 3 zeigen die Vorrichtung schematisch von oben und von der Seite.
Fig. 3 illustriert Einzelheiten der Einspeisung des Wassers in das Becken. Wie oben
bereits anhand der Fig. 1 ausgeführt wurde, steigt das Wasser im Hohlraum 30 über
die Stauwand 28 und fällt von dort abwärts in das Becken 12. Unterhalb der Stauwand
28 ist eine Öffnung 64 vorgesehen, durch die überschüssiges Wasser direkt in das Becken
12 eintreten kann.
[0024] In Fig. 3 ist der Weg des Wassers über die Stauwand 28 mit einer durchgezogenen Linie
48 schematisch dargestellt. Danach wird das Wasser durch einen Zwischenraum zwischen
zwei drehenden Walzen 60, 62 in das Becken eingespeist. Die beiden Walzen 60, 62 sind
vertikal übereinander angeordnet und in Richtung des Pfeils P vertikal einstellbar.
Zumindest eine der Walzen, insbesondere die untere Walze, hat einen Drehantrieb, bevorzugt
beide Walzen. Die Drehgeschwindigkeit der Walzen ist so, daß das Wasser entsprechend
dem Pfeil 56 gefördert wird. Der Pfeil 56 markiert auch die Oberfläche des Wassers
im Becken 12. In Fig. 3 rotiert also die untere Walze 60 gegen den Uhrzeigersinn,
und die obere Walze 62 rotiert im Uhrzeigersinn. Durch Einstellung der Walzen 60,
62 in ihrer vertikalen Höhe, Einstellung ihres Abstandes voneinander und der Drehgeschwindigkeit
läßt sich der Zufluß des Wassers in das Becken optimal steuern. Bevorzugt werden die
Walzen 60, 62 mit glatter Oberfläche ausgeführt, zum Beispiel in Edelstahl. Zum Beispiel
kann der Abstand der beiden Walzen, in Abhängigkeit von den Erfordernissen des zu
bedruckenden Gegenstandes, etwa bei 1cm liegen. Durch den Abstand wird die Menge des
eingespeisten Wassers gesteuert. Durch die Drehgeschwindigkeit der Walzen (hauptsächlich
der unteren Walze 60) kann die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche 56 im Becken
12 beeinflußt werden.
[0025] Mittels eines Sensors (im Einzelnen nicht dargestellt) wird kontinuierlich der Pegel
des Wassers im Becken 12 gemessen und es werden eventuell auftretende unerwünschte
Wellen ermittelt. Diese Information wird an einen alle einstellbaren Bauteile steuernden
Computer gegeben, der sie entsprechend auswertet. Zum Beispiel kann bei Auftreten
von Wellen der Computer die Drehung, Stellung und den Abstand der Walzen 60, 62 ändern,
um das Auftreten von Wellen zu verhindern und die Wasseroberfläche ruhig zu halten.
[0026] Der von der Filmzuführung 16 herabgleitende Film 50 mit dem aufgedruckten Dekor gelangt
etwa an der Stelle 54 auf die Wasseroberfläche im Becken 12. Dort schwimmt er auf
der Oberfläche und wird mit der Strömung mitgeführt.
[0027] Unterhalb der Wasseroberfläche 50 sind im Becken mehrere Düsen 52 angeordnet, mit
denen Strömungen im Wasser in verschiedenen Richtungen erzeugbar sind. Fig. 4 zeigt
die Düsen schematisch in vergrößerter Darstellung sowie ihre wahlweise Positionierung
im Raum zur Veränderung von Strömungsrichtungen in Abhängigkeit von der gewünschten
Formung des Films entsprechend dem zu bedruckenden Gegenstand. Gemäß der Draufsicht
von Fig. 2 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel 3 x 4 (12) Düsen so positioniert,
daß praktisch an jeder beliebigen Stelle der Oberfläche 56 des Wassers gewünschte
Strömungen erzeugbar sind. Die Düsen 52 geben also eine Wasserströmung nach oben oder
schräg nach oben ab, um an der Oberfläche den dehnbaren und komprimierbaren Film mitsamt
dem Dekor in der gewünschten Weise zu dehnen bzw. zu verdichten. Im Bereich 50a (Fig.
2) wird also der auf der Oberfläche 56 des Wassers im Becken schwimmende Film entsprechend
den Anforderungen des zu bedruckenden Gegenstandes (nicht gezeigt) gedehnt oder verdichtet.
Fig. 4 zeigt rechts schematisch die Einstellbarkeit der Strömungsrichtung mittels
einer Düse 52, deren Achse 70, welche die Strömungsrichtung definiert, geneigt zur
Wasseroberfläche einstellbar ist.
[0028] In Fig. 1 ist eine Pumpe 66, die das Wasser durch die Düsen 52 treibt, schematisch
dargestellt, und oberhalb der Pumpe sind sechs Pfeile angedeutet, die die einzelnen
Düsen symbolisieren.
[0029] Im Bereich 50b hat der Film mit dem Dekor weitestgehend seine gewünschte (gedehnte
bzw. verdichtete) Form erreicht und wird über mehrere Walzen 38 stromab gefördert.
Die Walzen 38 sind in ihrer Höhe so einstellbar, daß sie mit ihrer Oberkante etwa
mit der Wasseroberfläche 56 fluchten. Die Walzen 38 dienen zum einen der Beruhigung
der Wasseroberfläche und zum anderen dem Vorschub des Films. Sie sind bevorzugt mit
glatter Oberfläche, zum Beispiel aus Edelstahl, ausgebildet. Die Walzen haben bevorzugt
jeweils einen Drehantrieb und sind hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit und Höhe einstellbar.
Mit den Walzen 38 kann die Oberfläche des Wassers insbesondere stromab (links) ruhig
gehalten und auch der Vorschub des Films stabilisiert werden. Bei Bedarf (in Abhängigkeit
vom zu bedruckenden Gegenstand) kann mittels der Walzen 38 auch die Vorschubgeschwindigkeit
des Films gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers schneller oder langsamer
eingestellt werden. Ersteres ist insbesondere dann ratsam, wenn der zu bedruckende
Gegenstand sehr tief in das Becken eingetaucht werden muß oder auch, wenn der Gegenstand
schnell eingetaucht werden muß. Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit des Films
relativ zur Strömungsgeschwindigkeit des Wassers verhindert dann ein Reißen des Films.
[0030] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Walzen 38 vorgesehen, die zylinderförmig
sind und jeweils unabhängig voneinander hinsichtlich vertikaler Position, Drehgeschwindigkeit
und horizontalem Abstand einstellbar sind. Mit den Walzen 38 kann das Einspeisen des
Dekor-Films 50 in den Druckbereich gesteuert werden.
[0031] Die Fig. 5 zeigt die Zufuhr eines mit einem Dekor 51 belegten Filmes 50 zum Becken
12. Das Gehäuse 10 und die Filmzuführung 16 sind oben bereits anhand der Fig. 1 beschrieben.
Dem Gehäuse 10 ist in Förderrichtung des Films 50 eine weiteres Gehäuse 70 vorgelagert,
in dem beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwölf Filmrollen 72, 72a, 72b etc. auf
Vorrat gelagert werden. Hierzu werden im Gehäuse 70 die physikalischen und chemischen
Bedingungen gesteuert, insbesondere die Temperatur, Gaszusammensetzung, Feuchtigkeit
etc.
[0032] Über Umlenkrollen 74 wird der mit dem Dekor 51 beschichtete Film 50 von einer Rolle
72 im Gehäuse 70 in das Gehäuse 10 überführt und gelangt von dort über Umlenkrollen
76, 78, 80 zur Filmzuführung 16. Die Filmzufuhr erfolgt vollständig automatisiert.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird der Film 50 mit dem Dekor
51 direkt von einer Filmrolle 72 im Gehäuse 70 abgezogen. Die Filmrolle ist zuvor
in an sich bekannter Weise mit dem Dekor 51 bedruckt worden.
[0033] Fig. 5 zeigt auch eine Filmrolle 82 im Gehäuse 10, von der der Film 50 mit Dekor
51 alternativ direkt abgezogen werden kann, und zwar auf die Rolle 76, wie mit gestrichelter
Linie angedeutet ist.
[0034] In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles kann der Eintauchvorgang
auch in einfacher Weise vertikal erfolgen. Die Eintauchtechnik und insbesondere der
Bewegungsablauf des Gegenstandes beim Eintauchen hängen weitgehend von der Gestalt
des zu dekorierenden Gegenstandes 40 ab.
[0035] Nachdem das Dekor 51 aus sublimierbaren Dispersionsfarbstoffen auf den Gegenstand
40 übertragen worden ist und der Film 50 bzw. die Reste desselben, die noch am Gegenstand
anhaften, abgespült sind, kann das übertragene Farbstoffdekor auf dem Gegenstand 40
weiterverarbeitet werden. Bevorzugt wird durch Wärmeeinwirkung bewirkt, daß die Dispersionsfarbstoff-Moleküle
in die Oberfläche des Gegenstandes 40 hineindiffundieren. Die Diffusion von Dispersionsfarbstoffen
in Kunststoffen ist als solche bekannt. Die Diffusion erfolgt unter Wärmeeinwirkung.
Die Dispersionsfarbstoffmoleküle diffundieren in den Kunststoff, so daß ein stabiles
Dekor entsteht. Bevorzugt wird zur Förderung der Diffusion ein IR-Laser mit einer
Wellenlänge größer als 6 µm, insbesondere größer als 10 µm eingesetzt, wie z. B. ein
CO
2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm. Alternativ, aber weniger bevorzugt, kann
die Erwärmung auch durch heiße Luft oder herkömmliche IR-Strahlung erfolgen. Ein Laser
wird bevorzugt, da er den Gegenstand aus Kunststoff nur im erforderlichen Bereich
erhitzt, also an der Oberfläche, in der die Diffusion stattfinden soll. Ansonsten
bleibt der Gegenstand thermisch weitgehend unbelastet, so daß unerwünschte Phenomene,
wie Krümmung des Gegenstandes, Rißbildung, Gasbildung, Blasenbildung oder dergleichen
vermieden sind.
[0036] Figur 7 zeigt schematisch die Bestrahlung eines mit einem Dekor 51 aus sublimierbaren
Dispersionsfarbstoffen belegten Gegenstandes 40 mit einem IR-Laserstrahl 82 aus einem
CO
2-Laser 80. Je nach Bedarf wird der Gegenstand 40 mit dem Dekor 51 in Bezug auf den
Laserstrahl 82 bewegt oder umgekehrt der Laserstrahl 82 mit Ablenkmitteln (nicht gezeigt)
über den Gegenstand geführt ("gescanned"), so daß alle Bereiche
nacheinander bestrahlt werden und die Diffusion der Farbstoff-Moleküle in das Material
bewirkt wird. Durch diese Technik kann (muß aber nicht) auf ein anschließendes Lackieren
des farbig dekorierten Gegenstandes verzichtet werden.
1. Verfahren zum Aufbringen eines farbigen Dekors (51) auf einen Gegenstand (40), bei
dem das Dekor auf einem abstützenden Film (50) auf der Oberfläche einer Flüssigkeit
angeordnet und der Gegenstand zumindest teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht wird,
um das Dekor auf den Gegenstand zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Dekor (51) sublimierbare Dispersionsfarbstoffe aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Gegenstand (40) zumindest an seiner Oberfläche aus einem Material besteht, in
das die Dispersionsfarbe diffundieren kann.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnete, daß
das genannte Material ein Kunststoff ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dispersionsfarbe durch Erwärmung zur Diffusion in den Gegenstand (40) gebracht
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung mit IR-Strahlung erfolgt, insbesondere mit
Laser-IR-Strahlung.