Verfahren zur Herstellung von verzierten Kunststoffgegenständen sowie nach dem Verfahren hergestellter Kunststoffgegenstand
Die Verzierung von Kunststoffgegenstän- den mit Schrift oder Bild oder beidem bietet verschiedene Schwierigkeiten sowohl drucktechnischer als auch pressteehniseher Art. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen kann eine gegenüber meehanisehen Beanspruehungen verbund feste Verzierung nicht naeh träglich, also am fertigen Gegenstand, angebracht werden; die Möglichkeit hierzu besteht nur während des Pressvorganges, also dann, wenn der Gegenstand vorgepresst ist, das heisst der chemische Prozess der Kondensierung des lÇunststoffmaterials noch nicht vollendet ist.
So hat sieh beim Pressen von Kunstharzgegenständen gezeigt, dass es möglich ist, im Verlauf des ersten Drittels des Pressvorganges bzw. des Kondensierens die Presse kurz zu öffnen und eine bedruckte Vorlage aus Textilfaserstoffen auf den roh geformten Pressling bzw. auf dessen zu verzierende Oberfläche aufzulegen und während des weiteren Pressvorganges auf den Gegenstand aufzupressen. Dieses Verfahren ist insbesondere auch für die Verzierung von niehtplanen Kunststoffgegenständen entwickelt worden, in der Annahme, dass die Struktur des Textilfaserstoffes eher als andere Stoffe, z. B.
Papier, geeignet sei, den Dehnrm- gen und Verkürzungen, welche eine beispielsweise sphärische Fläche vom Bildträger ver hangt, zu folgen und eine verzerrungs-, rissund faltenfreie Verzierung zu ermöglichen.
Dabei ging man so vor, dass bedruckte Textilfaserstoffe mit Harzen imprägniert und Bildseite nach oben auf den Rohpressling aufgepresst wurden.
Indessen ergaben umfangreiche Versuche, dass die Verwendung von Textilfaserstoffen für den vorliegenden Zweek aus folgenden Gründen unwirtschaftlich ist.
Da in der Regel nur gewisse Sujets aus dem flächig bedruekten Stoff für die Verzierung in Frage kommen, beträgt der Ausschuss an nicht verwendbarem Folienmaterial in der Regel bis 50%. Dadurch wird naturgemäss auch der Verlust an Imprägnierharzen unverhältnismässig gross, da das Folienmaterial aus arbeitstechnischen Gründen nicht in auf die erforderliche Grösse gestanzten Stücken, sondern als Stoffbahn imprägniert wird. Soll ferner die Imprägnierung der bedrucken Stoffe im eigenen Betrieb vorgenommen werden, dann erfordert sie kostspielige Einrichtungen, wie beispielsweise Imprägniermaschinen und Trockenkammern. Will man eigene Dessins herstellen lassen, dann ergibt sich, dass die Kosten der Druekzylinder und des Druckes in gar keinem Verhältnis zu den Kosten und Absatzmöglichkeiten des fertigen Artikels stehen.
Ferner entsprechen die in Stoffdruck gebotenen Möglichkeiten den bei der Verzierung von Kunststoffgegenständen gestellten Ansprüchen nicht.
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Folie zur Verzierung von Eulststoffgegen- ständen zu finden, welche günstigere Voraussetzungen für Druck, Imprägnierung und Verarbeitung bietet.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von verzierten Kunststoffgegenständen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine aus langfaseriger, reiner und gut verfilzter, durch ein Bindemittel zusammengehaltener Zellulose bestehende Folie auf der einen Seite mit einer Verzierung versieht, die verzierte Folie mit einer wässrigen Lösung eines durch Polykondensation härtenden Kunstharzes imprägniert und danach trocknet, hierauf die spröde Folie anfeuchtet, die angefeuchtete, nunmehr plastisch gewordene Folie mit der verzierten Seite auf einen vorkondensierten, durch Weiterkondensation härtbaren Kunststoft-Rohpressling legt und das Ganze unter sowohl in der Folie als auch im übrigen Teil erfolgender Polykondensation zu einem gehärteten Kunststoffgegenstand verpresst,
auf welchem die Verzierung durch die aufgepresste Folie hindurch sichtbar ist.
Durch die erst nach vielen Proben und Versuchen erfolgte Wahl einer langfaserigen, reinen und gut verfilzten Zellulose wird eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine brauchbare Folie erfüllt: die in Verbindung mit Imprägnierung und Verpressung zu erzeugende hohe Transparenz. Sie ist in zwei Beziehungen von Bedeutung. In vielen Fällen werden Presslinge nur zu einem Teil ihrer Oberfläche mit Verziezimgen versehen, während der restliche Teil die Farbe des Presslings beibehalten soll. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, dass die nach dem Verpressen sich einstellende Transparenz so gross ist, dass die durchscheinende Farbe des Presslings nur unwesentlich verändert wird. Dieses Ziel kann mit einer Folie der beschriebenen Art vollkommen erreicht werden.
Sie erlaubt aber auch eine ganz neue und überraschende Ver wendungsweise: Sie kann mit der verzierten Seite dem Kunststoffrohpressling zugekehrt verpresst werden, und die durch die gewählte Zellulose, die Imprägnierung und den Pressvorgang erzeugte Transparenz der Folie ist in der Regel so gross, dass weder die Leuchtkraft der Farben noch die Konturen der Verzierung durch die nun oben liegende Folienmasse, deren Füllmittel pigmentlose Zellulose ist, beeinträehtigt werden. Damit wird die Verzierung des Gegenstandes gegen chemische und mechanische Einflüsse geschützt. Das Einlegen der Folie mit der verzierten Seite gegen den Rohpressling bedingt natürlich, dass die Verzierung seitenverkehrt auf der Folie angebracht werden muss.
Zweckmässig wird die Zellulose bei der Herstellung der Folie mit Melaminharz unter Zusatz eines Katalysators oder mit abgebauter Stärke gebunden, wobei in beiden Fällen die Bindemittel der Zellulose bereits im Holländer in zweckmässig flüssiger Form beigenuscht werden. Der Harzzusatz wird bei einer Temperatur getrocknet und vorkondensiert, welche der späteren Imprägnierung kein erhebliches Hindernis durch zu stark ausgehärtete Melanun- harzteile entgegenstellt. Die Bindung der Zellulose ist deshalb besonders wichtig, weil ungebundene Zellulose, wie sie in der Form von beispielsweise Löschpapier in den Handel kommt, als Folie beim Bedrucken und Imprägnieren Schwierigkeiten bereitet, welche das Verfahren unwirtschaftlich machen.
Wird sie beispielsweise im Druckverfahren verziert, so verschmutzt der ungebundene und frei werdende Zellulosestaub die Druckplatten, Walzen oder Gummizylinder, während bei der Imprägnierung, also im nassen Zustand der Folie, die mechanische Festigkeit absolut lm- genügend ist und dieselbe bei der geringsten Beanspruchung fasert oder zerreisst, was naturgemäss eine wirtschaftliche Verarbeitung verunmöglieht.
Die einwandfreie Imprägnier-und Formbarkeit der Folie lässt sich erzielen, wenn diese in einer der bereits beschriebenen Arten gebunden wird. Je mehr ausgehärtete Harzteile in der fabrikationsmässig hergestellten Folie enthalten sind, um so schwieriger gestaltet sich die Imprägnierung, und die Möglichkeit, der Folie den prozentual erwünschten Harzanteil zuzuführen, kann dadurch in Frage gestellt werden. Um technisch einwandfreie Resultate zu erzielen, empfiehlt es sich daher, den Harzanteil des Bindemittels zwischen einem die Bedruckbarkeit ermöglichenden Minimum, das bei etwa 1% liegt, und einem die Imprägnierung und Verformbarkeit nicht erschwerenden Maximum von etwa 4% zu halten.
Nach dem Trocknen der mit der wässrigen Lösung eines durch Polykondensation härtenden Kunstharzes imprägnierten, verzierten Folie, jedoch vor dem Verpressen derselben wird ihr wieder Feuchtigkeit zugeführt, zweckmässig in der Form von Wasserdampf.
Dadurch wird der Folie die Sprödigkeit genommen, sie wird plastisch, so dass eine Vorformung derselben bei sphärisch relativ geringer Wölbung des Rohpresslings unnötig und trotzdem eine Faltenbildung oder ein Brechen der sonst spröden Folie vermieden wird. Ferner wird bei einer Vorformung unabhängig vom Pressling die Tiefziehfähigkeit der Folie durch erhöhte Plastizität verbessert. Schliess lich hat man auch die Möglichkeit, der bereits mit der wässrigen Harzlösung, jedoch ohne Katalysator, imprägnierten, getrockneten und gegebenenfalls bis zu einem bestimmten Grade kondensierten Folie einen Katalysator im Wasserdampf zuzuführen, beispielsweise Ameisensäure, ohne Gefahr zu laufen, das Vorkondensat zu weit vorzuhärten und damit eine Vorformung überhaupt auszuschliessen.
Durch Sättigung der Folie mit Feuchtigkeit wird der Härtungsprozess durch die zusätzlich freiwerdende Wärme beschleunigt. Dadurch, dass der imprägnierten und gegebenenfalls vorkondensierten Folie Katalysatoren zugeführt werden, kann beim Pressen die Standzeit des Presslings nach eingelegter Folie wesentlich verkürzt werden, und es kann die Beschaffenheit der Oberfläche je nach dem prozentualen Anteil von Harz und Katalysator in der Folie, welche ihr in Form einer wässrigen Lösung zugeführt wurden, verändert und bis zum Hochglanz gesteigert werden, so dass, wenn Hochglanz gewünscht wird, ein nachtrigliches Polieren des fertig gepressten und verzierten Formlings nicht mehr erforder lieh ist.
Die Wahl des Druckverfahrens richtet sich nach Motiv und Auflage, während anderseits die Wahl der Farben vom Druckverfahren abhängt.
Soll die Folie im Buchdruckverfahren verziert oder beschriftet werden, so wird man zweckmässig fettfreie, gegen die nachherige Imprägnierung mit wässriger Harzlösung beständige und hitzebeständige Farben verwenden, denen ein die Härtung der Buchdruckfarben beschleunigender Katalysator, beispielsweise Kolophonium, beigemischt werden kann.
Bei der Verwendung obengenannter Farben ist ein Abstossen der Imprägnierung durch in der Farbe vorhandene Fettbestandteile ausgeschlossen und die einzelnen Farbpartikel werden von dem bei der Imprägnierung verwendeten Harz umschlossen.
Soll die Folie im Offsetdruckverfahren verziert werden, dann sollen die zu verwendenden Farben nicht nur Beständigkeit gegen Hitze und wässrige Harzlösungen aufweisen, sondern auch fettarm sein.
Für Proben und Einzelanfertigungen lassen sich die Folien auch mit wasserlöslichen Farben bemalen; auch kann z. B. mit Bleistift, Kohlenstift und Pastellstift darauf gezeichnet werden.
Soll eine Folie im Ton verändert werden. so kann dies dadurch geschehen, dass entsprechende Farbstoffe der der Imprägnierung dienenden wässrigen Harzlösung beigemischt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit besonderem Vorteil zur Herstellung von verzierten Platten aus geschichteten Kunststoffen verwendet werden. In diesem Falle wird die Folie mit der verzierten Seite auf die oberste Schicht des Rohpresslings gelegt und verpresst. Die entstehende hohe Transparenz der Folie lässt die Verzierung und ihre Farben voll zur Geltung kommen. Dadurch erübrigt es sich, zum Schutze der Verzierung eine weitere Schutzschicht aufzubringen.
Wenn zur Imprägnierung der Folie eine wässrige Lösung von Melaminharz verwendet wird, während der zu verzierende I(unststoff- Rohpressling aus einer andern Kunstharzpressmasse als Melaminharz-Pressmasse, z. B. aus Phenolharz oder Harnstoffharz, gebildet ist, erhält der fertiggestellte Kunststoffgegenstand auf der verzierten bzw. von der Folie be deckten Seite praktisch dieselbe chemische Beständigkeit, wie sie ein ganz aus Melaminharz Pressmasse gebildeter Kunststoffgegenstand aufweisen würde.
Beispiel
Eine Folie, bestehend aus langfaseriger, reiner und gut verfilzter, durch ein Bindemittel, wie Melaminharz, zusammengehaltener Zellulose, wird auf der einen Seite durch Schrift und Bild verziert, alsdann mit einer wässrigen Lösung eines durch Polykondensation härtenden Kunstharzes, z. B. Melaminharz, imprägniert, im Warmluftkanal bei 100 bis 110 (: getrocknet und vorkondensiert.
Dann wird der spröden Folie durch Behandlung mit Wasserdampf wieder Feuchtigkeit zugeführt, so dass sie ihre Sprödigkeit verliert und plastisch wird. Dann wird die an gefeuchtete, plastische Folie mit der verzier ten - Seite auf den vorzugsweise aus einem Aminoplast (Harnstoff- oder Thioharnstoffharz oder Melaminharz) bestehenden, vorkondensierten Rohpressling gelegt und unter den für die Pressmasse benötigten, an sich bekannten Wärme-und Druckverhältnissen in der Form verpresst, wobei durch die fortschreitende Kondensation Folie und Pressling in eine gehärtete Einheit übergehen.
Die durch die Zusammensetzung und den Aufbau des Folienmaterials vorbereitete und durch Imprägnierung und Pressvorgang erzeugte Transparenz der Folie bewirkt, dass die Verzierung, also Schrift und Bild, ohne Beein träehtigtmg der Leuchtkraft der Farben auf der Rückseite, welche nun die Oberfläche des fertigen Gegenstandes bildet, sichtbar wird.
Das transparente Folienmaterial schützt die Verzierung gegen chemische und mechanische Einflüsse.
Es sei noch klargestellt, dass in der vorstehenden Beschreibung wie auch in den An sprüchen unter Verzieren die ein und mehrfarbige Anbringung von Bild, Ornament, Zeichnung oder Schrift oder wahhveise Kombinationen dieser Elemente auf der Folie verstanden wird.
Process for the production of decorated plastic objects as well as plastic object produced by the process
The decoration of plastic objects with writing or images or both presents various difficulties both in terms of printing technology and pressure technology. For technical and economic reasons, decoration that is solid against mechanical stresses cannot be attached to the finished object. this is only possible during the pressing process, i.e. when the object is pre-pressed, i.e. the chemical process of condensation of the plastic material has not yet been completed.
When pressing synthetic resin objects, for example, it has been shown that it is possible to briefly open the press during the first third of the pressing process or the condensation and place a printed template made of textile fibers on the raw molded compact or on its surface to be decorated to be pressed onto the object during the further pressing process. This method has been developed especially for decorating non-tarpaulin plastic objects, on the assumption that the structure of the textile fiber material is more likely than other materials, e.g. B.
Paper is said to be suitable for following the elongation and foreshortening that a spherical surface, for example, imposes on the image carrier and for enabling decoration that is free of distortion, cracks and folds.
The procedure was that printed textile fibers were impregnated with resins and pressed face up onto the raw pressed part.
Meanwhile, extensive experiments have shown that the use of fiber fabrics for the present purpose is uneconomical for the following reasons.
Since, as a rule, only certain subjects from the two-dimensional printed fabric are suitable for decoration, the reject rate of non-usable film material is usually up to 50%. As a result, of course, the loss of impregnating resins is also disproportionately large, since for technical reasons the film material is not impregnated in pieces punched to the required size, but rather as a web of material. Furthermore, if the printed materials are to be impregnated in-house, it requires expensive equipment such as impregnation machines and drying chambers. If you want to have your own designs produced, the result is that the costs of the pressure cylinder and the printing are in no relation to the costs and sales opportunities of the finished article.
Furthermore, the options offered in fabric printing do not meet the requirements for decorating plastic objects.
The task was therefore to find a film for decorating plastic objects which offers more favorable conditions for printing, impregnation and processing.
The invention now relates to a process for the production of decorated plastic objects, which is characterized in that a film consisting of long-fiber, pure and well-matted cellulose held together by a binding agent is provided on one side with an ornament, the decorated film with a aqueous solution of a synthetic resin hardening by polycondensation and then drying, then the brittle film is moistened, the moistened, now plasticized film with the decorated side is placed on a pre-condensed plastic raw material that can be hardened through further condensation and the whole thing under both the film and the in the remaining part of the polycondensation that takes place, pressed to form a hardened plastic object,
on which the decoration is visible through the pressed film.
The choice of long-fiber, pure and well-matted cellulose, which was only made after many trials and tests, fulfills one of the most important requirements for a usable film: the high transparency to be created in connection with impregnation and pressing. It matters in two ways. In many cases, compacts are only provided with moldings on part of their surface, while the remaining part is intended to retain the color of the compact. For this reason, it is desirable that the transparency established after pressing is so great that the translucent color of the pressed part is only changed insignificantly. This goal can be fully achieved with a film of the type described.
However, it also allows a completely new and surprising use: it can be pressed with the decorated side facing the plastic green compact, and the transparency of the film created by the selected cellulose, the impregnation and the pressing process is usually so great that neither the The luminosity of the colors and the contours of the decoration are impaired by the film mass now on top, the filler of which is pigmentless cellulose. This protects the decoration of the object against chemical and mechanical influences. Inserting the foil with the decorated side against the raw pressed part naturally means that the decoration has to be applied the wrong way round on the foil.
In the production of the film, the cellulose is expediently bound with melamine resin with the addition of a catalyst or with degraded starch, in both cases the cellulose binding agent being consumed in an expediently liquid form in the Hollander. The resin additive is dried and precondensed at a temperature which does not pose a significant obstacle to the subsequent impregnation due to excessively hardened melamine resin parts. The binding of the cellulose is particularly important because unbound cellulose, such as is commercially available in the form of blotting paper, for example, causes difficulties as a film during printing and impregnation, which make the process uneconomical.
If, for example, it is decorated in the printing process, the unbound and released cellulose dust soils the printing plates, rollers or rubber cylinders, while during the impregnation, i.e. when the film is wet, the mechanical strength is absolutely insufficient and it will fray or fray with the slightest stress tears, which naturally makes economical processing impossible.
The perfect impregnation and formability of the film can be achieved if it is bound in one of the ways already described. The more cured resin parts are contained in the film produced by fabrication, the more difficult the impregnation turns out to be, and the possibility of adding the desired percentage of resin to the film can be called into question. In order to achieve technically flawless results, it is therefore advisable to keep the resin content of the binder between a minimum that allows printability, which is around 1%, and a maximum of around 4%, which does not make impregnation and deformability difficult.
After drying the decorated film impregnated with an aqueous solution of a synthetic resin that cures by polycondensation, but before pressing it, moisture is added to it again, expediently in the form of water vapor.
This robs the film of its brittleness, it becomes plastic, so that it is unnecessary to preform the same with relatively low spherical curvature of the raw pressed part and nevertheless avoid wrinkling or breaking of the otherwise brittle film. Furthermore, in the case of preforming, the deep-drawability of the film is improved by increased plasticity, regardless of the compact. Finally, there is also the option of adding a catalyst in steam, for example formic acid, to the film which has already been impregnated, dried and optionally condensed to a certain degree with the aqueous resin solution, but without a catalyst, without running the risk of pre-curing the precondensate too far and thus exclude any preforming at all.
By saturating the film with moisture, the curing process is accelerated by the additional heat that is released. Because catalysts are fed to the impregnated and possibly precondensed film, the service life of the pressed part after the film has been inserted can be significantly shortened during pressing, and the nature of the surface can vary depending on the percentage of resin and catalyst in the film that you use Form of an aqueous solution were supplied, changed and increased to a high gloss, so that if a high gloss is desired, a subsequent polishing of the finished pressed and decorated molding is no longer required.
The choice of printing process depends on the motif and edition, while on the other hand the choice of colors depends on the printing process.
If the film is to be decorated or written on in the letterpress process, it is advisable to use grease-free, heat-resistant inks that are resistant to subsequent impregnation with aqueous resin solution and to which a catalyst such as rosin can be added to accelerate the hardening of the letterpress inks.
When the above-mentioned colors are used, the impregnation cannot be repelled by fat components present in the color and the individual color particles are enclosed by the resin used for the impregnation.
If the film is to be decorated using the offset printing process, the inks to be used should not only be resistant to heat and aqueous resin solutions, but should also be low in fat.
The foils can also be painted with water-soluble paints for samples and custom-made products; also can z. B. can be drawn on it with pencil, charcoal pencil and pastel pencil.
Should a foil be changed in tone. this can be done by adding appropriate dyes to the aqueous resin solution used for impregnation.
The method according to the invention can be used with particular advantage for the production of decorated panels from layered plastics. In this case, the foil is placed with the decorated side on the top layer of the raw pressed part and pressed. The resulting high transparency of the film allows the decoration and its colors to come into their own. This eliminates the need to apply another protective layer to protect the decoration.
If an aqueous solution of melamine resin is used to impregnate the film, while the plastic raw molding to be decorated is formed from a synthetic resin molding compound other than melamine resin molding compound, e.g. phenolic resin or urea resin, the finished plastic object on the decorated or the side covered by the film is practically the same chemical resistance as a plastic object made entirely of melamine resin molding compound would have.
example
A film, consisting of long-fiber, pure and well felted cellulose held together by a binder such as melamine resin, is decorated on one side with writing and images, then with an aqueous solution of a synthetic resin hardening by polycondensation, e.g. B. melamine resin, impregnated, in the hot air duct at 100 to 110 (: dried and precondensed.
The brittle film is then supplied with moisture again by treatment with steam, so that it loses its brittleness and becomes plastic. Then the moistened, plastic film with the decorated side is placed on the pre-condensed raw pressed part, which is preferably made of an aminoplast (urea or thiourea resin or melamine resin), and under the heat and pressure conditions that are known per se for the molding compound The mold is pressed, whereby the progressive condensation causes the film and the pellet to merge into a hardened unit.
The transparency of the film, which is prepared by the composition and structure of the film material and produced by the impregnation and pressing process, ensures that the decoration, i.e. text and image, without impairing the luminosity of the colors on the back, which now forms the surface of the finished object, becomes visible.
The transparent film material protects the decoration against chemical and mechanical influences.
It should also be made clear that in the above description as well as in the claims to decorate the single and multi-colored attachment of image, ornament, drawing or writing or optionally combinations of these elements on the film is understood.