DE69702003T2 - Beschichtung für bedruckbare Kunststoff-Filme - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung, die die Bedruckbarkeit von Kunststoffoberflächen, insbesondere Kunststoffolien, verbessert.
• Die Lithographie ist ein Verfahren zum Drucken von einer speziell vorbereiteten Druckplatte. Die Bildbereiche der Platte werden behandelt, damit sie Druckfarbe aufnehmen, wohingegen die Bereich ohne Bild die Druckfarbe abweisen, wenn sie mit Wasser befeuchtet sind. Die Bereiche, die Druckfarbe aufnehmen, erzeugen das Druckbild, und die farbabweisenden Bereiche bilden den Hintergrund. Da dieses Verfahren auf dem Prinzip beruht, daß sich Öl und Wasser nicht vermischen, ist die Druckfarbe ölig oder fettig. Das Bild wird auf der Lithographiedruckplatte typischerweise dadurch erzeugt, daß ein lichtempfindlicher Film mit hydrophoben und hydrophilen Bereichen auf einer Aluminiumplatte angebracht wird. Über dem lichtempfindlichen Film wird ein Umkehrdruckbild angeordnet, und beim Belichten mit UV-Licht wird das Umkehrbild auf den lichtempfindlichen Film übertragen, wodurch die hydrophoben und hydrophilen Bereiche der Druckplatte entstehen.
• Beim Druckverfahren wird die Druckplatte ständig mit Wasser und Druckfarbe benetzt. Das Wasser wird selektiv von den hydrophilen Bereichen und die Druckfarbe von den oleophilen Bereichen der Druckoberfläche aufgenommen. Die Druckfarbe wird mit einer Reihe von Walzen kontinuierlich von einer Farbquelle zur Druckplatte befördert, die in der Druckpresse, gewöhnlich auf einem Plattenzylinder, angeordnet ist. Die Bildteile der Druckplatte, die die Druckfarbe aufnehmen, befördern die Druckfarbe als Umkehrbild zu einem Preßzylinder. Ein Teil der Druckfarbe vom Preßzylinder wird dann übertragen, wodurch auf dem Papier ein genau abzulesendes Bild erzeugt wird. Das durch die Lithographiedruckfarbe erzeugte Bild härtet unter Lufteinfluß in einem Verfahren, das als Härten bekannt ist.
• Lithographiedruckfarbe ist eine Dispersion eines Pigments in einem viskosen Ölmedium. Ein Druckfarbentyp enthält ein Trocknungsmittel, das das Härten des Mediums nach dem Drucken beschleunigt. Es gibt auch lösungsmittelfreie Druckfarben, die durch Bestrahlen mit UV und Elektronenstrahlen gehärtet werden können. Das Härten erfolgt typischerweise unter Lufteinfluß innerhalb eines Zeitraums, der bis zu 24 Stunden reicht. Bedrucktes Papier kann zum Härten gestapelt oder zu einer Rolle gewickelt werden, ohne daß man auf das Verschmieren achten muß, da die das Bild erzeugende Druckfarbe in die Räume zwischen den Fasern eindringt, die das Papier bilden.
• Obwohl der Lithographiedruck die Vorteile bietet, daß er einen feinen Druck und ein gutes Detail ermöglicht, wurde er bei Kunststoffolien noch nicht verwendet. Da Kunststoffolien glatte Oberflächen haben, neigt die Druckfarbe zum Verschmieren, wenn die Folie zu einer Rolle gewickelt oder gestapelt wird, die Druckfarbe wird in einer Rolle oder einem Stapel auch leicht auf die Rückseite der angrenzenden Lagen übertragen. Da es ökonomisch unpraktisch ist, die Druckfarbe zu härten, bevor die Folie gerollt oder gestapelt wird, wurde der Lithographiedruck noch nicht für Kunststoffolien verwendet. Außerdem führt die mit Kunststoffolien verbundene hohe statische Aufladung dazu, daß der Stapeldruck unpraktisch wird, da die Maschine blockiert.
• Zum Drucken auf Kunststoffolien wurden Flexodruck- und Rotationstiefdruckverfahren verwendet. Bei diesen Verfahren wird eine auf Lösungsmittel oder Wasser basierende Druckfarbe verwendet.
• Vor dem Aufwickeln der bedruckten Folie zu einer Rolle oder vor dem Stapeln wird die Druckfarbe getrocknet, indem die Folienbahn durch einen Ofen geleitet wird. Diese Druckverfahren erfordern eine Druckplatte, deren Herstellung teuer ist, und teure Trockenöfen.
• Es wurde nunmehr eine Beschichtungszusammensetzung gefunden, die die Probleme des Lithographiedrucks auf einem thermoplastischen Substrat beseitigt. Die Erfindung umfaßt:
• (a) etwa 20 bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, mindestens eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Carbonsäure- Polymer mit einer vinylischen Nichtsättigung bzw. ungesättigten Vinyl-Bindung (nachfolgend als vinylische Nichtsättigung bezeichnet), einem Carbonsäure-Copolymer mit einer vinylischen Nichtsättigung das ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer ist, und Mischungen davon besteht,
• (b) etwa 20 bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, mindestens eines das Druckfarbenaufnahmevermögen verbessernden, partikelförmigen Materials, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Siliciumdioxid, Talkum, Kieselerde, Calciumsilicat, Bentonit und Ton besteht,
• (c) etwa 0 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, mindestens eines UV-Stabilisatorzusatzes und
• (d) etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, eines grenzflächenaktiven Mittels.
• Das Bindemittel umfaßt ein Polymer oder Copolymer einer Carbonsäure, die eine vinylische Nichtsättigung enthält, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure oder ein Ester dieser Säuren. Die in Betracht gezogenen Acrylate enthalten Niederalkylgruppen, wie jene im Bereich von etwa 1 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen, bestimmte Beispiele umfassen Methyl, Ethyl, Butyl, Lauryl und Stearyl. Vorteilhafte Acrylharze können mit Nicht-Acrylmonomeren, wie Acrylnitril, Butadien und/oder Styrol, modifiziert sein.
• Acrylpolymer-Bindemittel sind auf diesem Fachgebiet allgemein bekannt und in US-Patenten Nr. 3 753 769, 4 058 645 und 4 749 616 beschrieben.
• Ein besonders vorteilhaftes Carbonsäure-Copolymer ist Ethylen- Acrylsäure, das im Handel von Michelman Corporation unter der Handelsbezeichnung Michem, insbesondere Michem-4983, erhältlich ist. Ethylen-Acrylsäure wird typischerweise durch Hochdruck- Copolymerisation von Ethylen und Acrylsäure hergestellt. Wenn Ethylen mit Acrylsäure copolymerisiert wird, wird die Molekülstruktur durch die unregelmäßige Aufnahme voluminöser Carbonsäuregruppen innerhalb der Hauptkette und der Seitenketten des Copolymers deutlich geändert. Die Carboxylgruppen können ungehindert mit irgendeinem Polymersubstrat Bindungen bilden und in Wechselwirkung treten. Handelsübliche Ethylen-Acrylsäure-Copolymere sind Primacor 4983 von Dow Chemical Co., eine wäßrige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 25% und durch Reaktion zwischen 15 Mol-% Acrylsäure und 85 Mol-% Ethylen erhalten. Andere verwendbare Acrylemulsionen sind jene, die von Valspar Corporation unter dem Namen Acrylic, insbesondere Acrylic 79XW318A, 89XWO55 und 90XWO67, gehandelt werden. Rohm and Haas stellen ebenfalls eine Heißsiegelbeschichtung aus Acryl her, die unter der Handelsbezeichnung ROHPLEX gehandelt wird und vorteilhaft sein kann. Weitere in Betracht gezogene Materialien um fassen Ionomerharze, wie jene, die als "Surlyn"-Emulsionen bekannt sind, die kommerziell unter der Bezeichnung Adcote, insbesondere Adcote 56220, von Morton International erhältlich sind, und wärmehärtbaren Materialien, wie Melamin-Formaldehyd-Harze, die von Cytech Company unter der Bezeichnung Parez, insbesondere Parez- 613, erhältlich sind.
• Die Gesamtmenge des Bindemittels kann im Bereich von etwa 20 bis etwa 80, insbesondere etwa 30 bis etwa 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, liegen.
• Das Bindemittel kann gänzlich ein Acrylpolymer oder Ethylen- Acrylsäure-Copolymer sein. Bei einigen Anwendungen ist eine Kombination aus einem Acrylpolymer und einem Ethylen-Acryl-Copolymer bevorzugt. Wenn kein Acrylpolymer vorliegt, ist die Pigmentdispersion gewöhnlich schlecht, und das gleiche gilt für die Haftung der Beschichtung am Substrat. Wenn kein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer vorliegt, neigt die Beschichtung zur Feuchtigkeitsempfindlichkeit. Somit ist ein Gleichgewicht zwischen dem Acrylpolymer und dem Ethylen-Acrylsäure-Copolymer bevorzugt. Wenn eine Kombination verwendet wird, beträgt die bevorzugte Menge 5 bis 50 Gew.-% Acrylpolymer und 95 bis 50 Gew.-% Ethylen-Acrylsäure-Copolymer. Eine typische Formulierung umfaßt 5 bis 20 Gew.-% Acrylpolymer und 95 bis 80 Gew.-% Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kombination.
• Eine weitere Komponente der Formulierung umfaßt mindestens einen partikelförmigen Zusatz, der das Druckfarbenaufnahmevermögen verbessert.
• Dieser partikelförmige Zusatz, der oft als Füllstoff bezeichnet wird, umfaßt fein verteilte, anorganische, feste Materialien, wie Siliciumdioxid, einschließlich Quarzstaub, Talkum, Kieselerde, Calcium silicat, Bentonit und Ton. Die Füllstoffmenge stellt einen wesentlichen Prozentsatz des Gewichtes der Beschichtung, typischerweise etwa 20 bis etwa 80%, insbesondere etwa 30 bis etwa 60%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, dar. Die partikelförmigen Materialien haben im allgemeinen eine geringe Größe, die typischerweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 10 um, insbesondere von etwa 3 bis etwa 7 um liegt. Bestimmte Beispiele von Füllstoffen umfassen Kaolin, Siliciumdioxid (auch für seine Antiblockiereigenschaften bekannt), Aluminiumsilicate, Ton und Talk. Es kann auch Zellstoff bzw. eine Papiermasse verwendet werden.
• Die Trübung verbessernde, partikelförmige Materialien, die möglicherweise das Druckfarbenaufnahmevermögen der Beschichtung verbessern, können ebenfalls verwendet werden. Diese sind relativ inerte Substanzen. Calciumcarbonat wird bei thermoplastischen Materialien in großem Umfang verwendet, es ist relativ kostengünstig und einfach verwendbar. Es kann in seiner natürlichen Form verwendet werden, es kann jedoch auch "gefälltes Calciumcarbonat" eingesetzt werden, das durch chemische Verfahren hergestellt wird. Gelegentlich werden die Calciumcarbonatpartikel mit einem Harz beschichtet, um die Absorption von Weichmachern zu verringern, und diese Form kann ebenfalls verwendet werden.
• Partikelförmige Materialien, die eine Pigmentierung bieten, können ebenfalls eingesetzt werden. In Betracht gezogene Pigmente sind organische oder anorganische Substanzen mit Partikelgrößen, deren Durchmesser selten kleiner als 1 Mikron ist. Typische Pigmente umfassen Kohlenstoffschwarz und Titandioxid. Calciumcarbonat kann auch als Pigment wirken. Andere Pigmente, die von dieser Erfindung nicht ausgeschlossen werden sollen, sind Metallpigmente, wie Partikel von Aluminium, Kupfer, Gold, Bronze oder Zink. Diese Pigmente sind gewöhnlich schuppenförmige Partikel, die das Licht reflektieren, wenn sie in eine Beschichtung für ein Fahrzeug eingeführt wurden.
• Das partikelförmige Material, das das Druckfarbenaufnahmevermögen verbessert, die trübenden partikelförmigen Materialien und/oder das Pigment, werden gewöhnlich in Kombination verwendet, wobei dies vom gewünschten Grad der Transparenz oder Trübung abhängt. Die Konzentration der trübenden partikelförmigen Materialien und/oder des Pigments liegt typischerweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 70% der gesamten Partikelkonzentration der Beschichtung, insbesondere bei etwa 10 bis etwa 45% der gesamten Partikelkonzentration der Beschichtung.
• Weitere spezifische Beispiele von partikelförmigen Materialien, die zusätzlich zu den oben genannten verwendet werden können, umfassen Acetylenruß, Alphacellulose, Aluminiumsilicate, Bariumsulfat, Calciumsilicat, Calciumsulfat, Cellulose, Tonmaterialien, Kieselerde, Glasplättchen, Keratin, Lignin, Lithopon (lithophone), Glimmer, Mikrohohlperlen, Molybdändisulfid, Nephelin-Syenit, Papier, Papiermasse, Quarz, Kokusschalenmehl, Talkum, Vermiculit und Holz.
• Die Erfindung umfaßt außerdem einen wahlfreien UV-Stabilisatorzusatz. Das ist ein chemisches Mittel, das die Strahlung über das violette Ende des Spektrums der sichtbaren Strahlung hinaus absorbiert oder filtert, um von Strahlung katalysierte Reaktionen zu verhindern, die den Kunststoff beeinträchtigen. Typische UV-Absorptionsmittel sind Benzophenon, Benzotriazole, einschließlich Hydroxyphenylbenzotriazol, substituierte Acrylnitrile, Salicylsäurederivate und Nickelkomplexe. Bei bestimmten UV-Stabilisatoren, wie Benzophenon, die als Verdickungsmittel wirken, muß man vorsichtig sein. Ein in Betracht gezogener UV-Stabilisator ist handelsübliches Benzotriazol "Tinuven 1130", von Ciba-Geigy erhältlich, "UV5411", von Cytec erhältlich, und "Mixxim BB/200", von Fairmont erhältlich. Handelsübliches Benzophenon kann von BASF unter der Bezeichnung "Uvinul 3048" oder von Great Lakes Chemical unter der Bezeichnung "Syntase 230" erhalten werden. Ein weiteres handelsübliches UV-Absorptionsmittel ist ein Oxalanilid, das unter der Bezeichnung "VP Sanduvor VSU" von Sandoz gehandelt wird. Das UV-Absorptionsmittel wird typischerweise in Kombination mit einem Radikalfänger verwendet, der irgendwelche UV-Katalysatorreaktionen unterbricht. Typische Radikalfänger umfassen gehinderte Amine, einschließlich Lichtstabilisatoren aus gehindertem Aminoether. In Betracht gezogene handelsübliche gehinderte Amine umfassen "Tinuven 123 ", von Ciba-Geigy gehandelt, "Uvasil 299", von Enichem gehandelt, und "BLS 1770", von Mayzo gehandelt. Es sind auch kommerziell hergestellte Packungen von UV-Absorptionsmittel/Radikalfänger erhältlich, wie "VP Sanduvor 3225", von Sandoz gehandelt. Bei der Verwendung eines UV-Absorptionsmittels und eines Radikalfängers in Kombination liegt die Konzentration des Radikalfängers typischerweise im Bereich von etwa 10 bis etwa 60, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des verwendeten UV-Stabilisatorzusatzes. Die Gesamtmenge der UV-Stabilisatorzusatzpackung, die in den erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen vorteilhaft ist, umfaßt etwa 1 bis 15, insbesondere 2 bis 8 Gew.-% der gesamten Beschichtungszusammensetzung. Gewöhnlich werden die UV-Stabilisatoren in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, insbesondere einem Alkohollösungsmittel, gemischt, das mit Wasser mischbar ist. Typischerweise ist die verwendete Alkoholmenge ausreichend, um die UV-Stabilisatorzusätze zu lösen, wobei die Menge, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-% liegt.
• Die Beschichtungszusammensetzung umfaßt außerdem ein oberflächenaktives Mittel in relativ geringen Mengen, das die Dispersion der partikelförmigen Materialien erleichtert. Diese Komponente ist besonders wichtig, um den UV-Stabilisator zu dispergieren. Jedes geeignete oberflächenaktive Mittel kann verwendet werden, das die Stabilität der Beschichtung fördert. Anionische Emulgatoren werden in Betracht gezogen. Sie umfassen Alkalimetall- und Ammoniumsalze aus Sulfaten von Alkoholen mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Natriumlaurylsulfat, Ethanolaminlaurylsulfat und Ethylaminlaurylsulfat, Alkalimetall- und Ammoniumsalze von aromatischen Sulfonsäuren, wie Dodecan-1-sulfonsäure und Octadien-1-sulfonsäure, Aralkylsulfonate, wie Natriumisopropylbenzolsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonat und Natriumisobutylnaphthalinsulfonat, Alkalimetall- und Ammoniumsalze sulfonierter Dicarbonsäureester, wie Natriumdioctylsulfosuccinat und Dinatrium-N-octadecylsulfosuccinamat, Alkalimetall- oder Ammoniumsalze freier Säuren von komplexen organischen Mono- und Diphosphatestern und dergleichen. Es können auch nichtionische Emulgatoren, wie Octyl- oder Nonylphenylpolyethoxyethanol und dergleichen, verwendet werden. Es werden auch Mischungen der oben genannten in Betracht gezogen. Ein bestimmter Emulgator ist der Dinatriumoxyethylalkohol(C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub2;)-Halbester von Sulfosuccinsäure, der von American Cyanamide Company erhältlich ist und unter der Handelsbezeichnung Aerosol A-102 verkauft wird, oder die Dinatriumoxyethylnonylphenol-Halbester von Sulfosuccinsäure (Aerosol A-103). Ein weiterer besonderer Emulgator ist das Natriumsalz eines Alkylarylpolyethersulfonats, das von Rohm and Haas Company unter der Handelsbezeichnung "Triton X-200" erhältlich ist, oder "Triton X- 405", ein Ethylenoxidderivat. Ein weiterer vorteilhafter Emulgator ist "Tergitol 15-5-9".
• Es kann eine wirksame Menge des oberflächenaktiven Mittels verwendet werden, die ausreicht, um den UV-Stabilisator und die partikelförmigen Materialien zu dispergieren. Diese Menge kann im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Beschichtung, insbesondere von etwa 1 bis etwa 7 Gew.-% des Gesamtgewichts der Beschichtung, liegen.
• In der erfindungsgemäßen Beschichtung können auch herkömmliche Beschichtungszusätze enthalten sein. Solche Materialien umfassen typischerweise Modifikationsmittel, um den Reibungskoeffizienten, den Oberflächenschlupf und die Antiblockiereigenschaften zu verbessern. Bestimmte Beispiele solcher Modifikationsmittel umfassen natürliche Wachse, wie Paraffinwachs, mikrokristallinen Wachs, Bienenwachs, Carnaubawachs, Montanwachs (Lignitwachs) usw., und synthetische Wachse, wie hydriertes Castoröl, chlorierte Kohlenwasserstoffwachse, langkettige Fettsäureamide und dergleichen. Andere Modifikationsmittel, die der Beschichtungsmischung zugesetzt werden können, umfassen ein oder mehrere Benetzungsmittel, Vernetzungsmittel, Stabilisatoren, Katalysatoren, Weichmacher, Schaumverhinderungsmittel, Gleitmittel, antistatische Mittel und Antioxidantien.
• Die Beschichtung wird hergestellt, indem alle Bestandteile nacheinander oder gleichzeitig kombiniert und in einer herkömmlichen Mischvorrichtung bei Bedingungen mit Raumtemperatur und Atmosphärendruck gemischt oder vermengt werden. Typischerweise ist die Beschichtung ein wäßriges Medium mit einem Feststoffgehalt von etwa 10 bis 80%, typischerweise 25 bis 60%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtungszusammensetzung.
• Typischerweise wird die mit der erfindungsgemäßen Beschichtung zu behandelnde Folie durch Extrudieren eines Polyolefinharzes, wie Polypropylen, durch eine Flachfolien-Extruderdüse bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis etwa 250ºC, Gießen der Folie auf eine Kühltrommel und schnelles Abkühlen der Folie hergestellt. Die Bahn wird dann in einer Orientierungsvorrichtung in Maschi nenrichtung (MD) auf das etwa 3- bis etwa 7fache gestreckt, danach folgt das Strecken in einer Orientierungsvorrichtung in Querrichtung (TD) auf das etwa 5- bis etwa 10fache.
• Die mit der erfindungsgemäßen Beschichtung zu behandelnde Folie kann ein einschichtiges oder mehrschichtiges thermoplastisches Material einschließen, das zu einer dünnen Folie geformt werden kann. In Betracht gezogene Materialien umfassen irgendein Polyolefin, wie Polpropylen, Polyethylen, Polybuten, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Copolymere und Mischungen davon. Andere in Betracht gezogene Folienmaterialien umfassen Polyethylenterephthalat und Nylon. Bei mehrschichtigen Folien gibt es eine oder mehrere Hautschichten, die auf mindestens einer Oberfläche einer thermoplastischen Kernschicht angeordnet sind. Die Hautschicht kann Polyethylen, einschließlich Polyethylen mittlerer oder hoher Dichte, Polypropylen, ein Copolymer oder Terpolymer von C&sub2;-C&sub5;-α-Olefinen oder Mischungen davon umfassen. Mindestens eine Seite der Folie kann eine Oberfläche umfassen, die durch Wärme oder Druck versiegelt werden kann. Typische heißsiegelfähige Materialien umfassen Ethylen- und Propylen-Homopolymere, -Copolymere oder -Terpolymere, wie Ethylen-Propylen, Ethylen-Propylen-Buten-1 und Polyvinyldichlorid-Polymere. Alle Materialien können anorganische partikelförmige Materialien, wie Titandioxid, enthalten, damit der Weißheitsgrad oder die Farbe des Substrats verbessert wird oder die Antiblockiereigenschaften verbessert werden.
• Eine Grundierung verbessert das Verbinden der erfindungsgemäßen Beschichtung mit der unbeschichteten Folie. Typische Grundierungsmittel sind Polymere mit einer guten Haftung an unbeschichteten Folien, wie Polyethylenimin- und Epoxyharze.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung haftet die abschließende bedruckte Folie an einem Gegenstand. Es kann irgendein herkömm licher Klebstoff verwendet werden, um die Folie anzukleben. In Betracht gezogene Klebstoffe sind Haftkleber, Schmelzkleber oder Klebstoffe auf Wasserbasis. Die erfindungsgemäße Beschichtung wird vom Klebstoff nicht beeinträchtigt. Somit kann der Klebstoff auf die Druckseite der Folie aufgebracht werden, so daß die bedruckte Oberfläche zum Gegenstand zeigt, auf den sie aufgebracht wird. Das ist vorteilhaft, falls es erwünscht ist, den Druck durch einen Gegenstand, z. B. eine Glasscheibe oder einen klaren Kunststoffbehälter, zu lesen.
• Typischerweise wird die Folienoberfläche vor dem Beschichten der Folie mit der erfindungsgemäßen fertig formulierten Zusammensetzung behandelt, damit eine energiereiche Oberflächenumgebung geschaffen wird, die ausreichend ist, damit eine Grundierung oder eine andere Beschichtung haftet, das erfolgt zum Beispiel durch Flammbehandlung oder Coronabehandlung oder ein anderes Verfahren, das die Folienoberflächen oxidieren kann. Die Coronabehandlung erfolgt dadurch, daß die Folienoberfläche einer Coronaentladung mit hoher Spannung ausgesetzt wird, während die Folie zwischen räumlich getrennten Elektroden hindurchgeleitet wird. Nach der elektronischen Behandlung der Folienoberfläche kann die Beschichtung aufgebracht werden.
• Die Beschichtung kann nach dem Orientieren in Maschinenrichtung jedoch vor dem Orientieren in Querrichtung als wäßrige Emulsion direkt auf das Substrat aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist in US-Patent Nr. 5 451 460 beschrieben. Die uniaxial gestreckte Folie kann vor dem Beschichten der Oberflächenbehandlung unterzogen werden.
• Nach einer anderen Ausführungsform kann die Beschichtung getrennt nach einem herkömmlichen Verfahren aufgebracht werden. Die Folie kann zum Beispiel durch Walzenbeschichten, Sprühbe schichten, Beschichten durch eine Schlitzdüse oder Tauchbeschichten beschichtet werden. Das Gravurwalzenbeschichten oder das Beschichten mit einer Umkehr-Tiefdruckstreichmaschine sind akzeptable Verfahren. Die überschüssige Beschichtungslösung kann durch Quetschwalzen oder Streichmesser entfernt werden.
• Unabhängig von dem Verfahren, nach dem die Beschichtung aufgebracht wird, sollte die Menge derart sein, daß beim Trocknen eine glatte, gleichmäßig verteilte Schicht erhalten wird. Das bevorzugte Beschichtungsgewicht liegt im Bereich von etwa 3 bis etwa 9 g/m².
• Das Substrat kann irgendeine gewünschte Dicke haben, obwohl für eine bei hoher Geschwindigkeit arbeitenden Anlage die Dicke typischerweise im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 Mikron liegt.
• Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird die Beschichtung auf Etiketten für eine Schrumpfverpackungsfolie verwendet.
• In jedem Fall kann die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auf beide Oberflächen der Folie aufgebracht werden. Nach einer anderen Ausführungsform kann eine Oberfläche eine andere darauf aufgebrachte Beschichtungszusammensetzung oder ein Substrat, wie eine andere Polymerfolie oder ein -laminat, eine Metallfolie, wie eine Aluminiumfolie, Cellulosebahnen, Papier, Polyolefinfaservlies, einen geeigneten Klebstoff, wie einen Heißschmelzkleber oder einen bei Raumtemperatur versiegelnden Kleber oder einen auf Wasser basierenden Kleber, aufweisen.
• Während es die erfindungsgemäße Beschichtung ermöglicht, daß thermoplastische Folien beim Lithographiedruck verwendet werden, wurde auch festgestellt, daß die Beschichtung der Folie auch antistatische Eigenschaften verleiht, wodurch das Blockieren der Maschine in Bahnendruckern verhindert wird.
BEISPIELE Vergleichsbeispiel
• Ein Versuch, eine unbeschichtete, mit Corona behandelte, orientierte Polypropylenfolie mit Lithographiedruck zu bedrucken, führte zum Verschmieren der Farbe, zum Kleben der Folienoberflächen und zu einer hohen statischen Aufladung zwischen den Folienbahnen.
Beispiel 1
• Eine den Lithographiedruck verbessernde Beschichtung wird hergestellt, indem 38% Ethylen-Acrylsäure-Copolymer ("Michem 4983"), 5,9% Acrylpolymer (von Valspar erhältlich), 38% Syloid 221, verkauft von Davison, einer Abteilung von W. R. Grace, 15,6% Calciumcarbonat und 2,5% oberflächenaktives Mittel Triton X-405 in einer wäßrigen Lösung gemischt wurden.
• Die Beschichtung wird auf eine biaxial orientierte Polypropylenfolie, wie 155LLX1008, von Mobil Chemical Company gehandelt, aufgebracht. Die Folie wird durch fünffaches Orientieren des Polypropylens in Maschinenrichtung und achtfaches Orientieren in Querrichtung hergestellt. Die biaxial orientierte Folie wird einer Coronabehandlung unterzogen und mit einer handelsüblichen Polyethylenimin-Grundierung grundiert. Diese den Lithographiedruck verbessernde Beschichtung wird auf die grundierte Oberfläche aufgebracht, wobei eine direkte Umkehr-Tiefdruckstreichmaschine verwendet wird. Das Beschichtungsgewicht beträgt 3 g/m². Die Beschichtung wird bei 105ºC getrocknet. Die entstandene Folie wird als Folie A bezeichnet.
• Die in gleicher Weise oberflächenbehandelte und grundierte, orientierte Polypropylenfolie wird wie in Beispiel 1 beschrieben separat mit der gleichen den Lithographiedruck verbessernden Beschichtung beschichtet, außer daß 6,6% der Beschichtung durch UV-Stabilisatoren in Mengen von 4,4% Tinuvin 1130 und 2,2% Tinuvin 123 ersetzt werden. Die UV-Stabilisatoren werden in 14%iges n-Butanol-Lösungsmittel gemischt. Die entstandene Folie wird als Folie B bezeichnet.
Beispiel 3
• Eine den Lithographiedruck verbessernde Beschichtung wird hergestellt, indem 19,9% Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, 10,3% Acrylpolymer, 32,4% Ton, 25,8% Talk, 6,4% Titandioxid und 5,2% kommerzielle antistatische Zusätze, Suspensionshilfszusätze und Schaumverhütungszusätze in einer wäßrigen Lösung gemischt werden. Diese Mischung wird mit einer Feststoffkonzentration von 46 bis 48% hergestellt.
• Eine biaxial orientierte Polypropylenfolie, wie 260 LLG202, von Mobil Chemical Company gehandelt, wird bis zu einem Dyne-Wert von 38 dyne/cm behandelt. Auf die Folienoberfläche wird eine Polyethylenimin-Grundierung aufgebracht, die von Daubert Chemical verkauft wird und 1,9% Polyethylenimin, 0,5% Hexocellosolve und 97,6% Wasser enthält. Die den Druck verbessernde Beschichtung wird bis zu einem Beschichtungsgewicht von 3,75 g/m² auf die grundierte Oberfläche aufgebracht, wobei eine Umkehr-Tiefdruckstreichmaschine verwendet wird. Die Beschichtung wird bei einer Temperatur von 93ºC luftgetrocknet. Die entstandene Folie wird als Folie C bezeichnet.
• Die Bedruckbarkeit mit Lithographiedruckfarbe wird bei den Folien A und B durch Farbausziehtests mit einer handelsüblichen Litho graphiedruckfarbe getestet, die von Flint geliefert wird. Die Folien werden auch auf einer Heidelburg-Bogenlithographiepresse getestet. Beim Farbausziehtest wird die Druckfarbe auf die Folie aufgebracht. Sofort nach dem Aufbringen der Druckfarbe wird versucht, die Druckfarbe durch Reiben des frisch bedruckten Bogens mit der Hand zu verschmieren. Die Folienprobe wird auch visuell auf Ausbluten der Farbe und Definition des Drucks geprüft. Die Folien der Beispiele zeigen eine schnelle Absorption der Druckfarbe, ein minimales Verschmieren und eine gute Farbdichte der Druckfarbe. Außerdem wurden die bedruckten Bögen geprüft, um festzustellen, ob die Druckfarbe bei einem Stapel von Bögen, der beim Druckverfahren entsteht, von einem Bogen auf die Rückseite des anderen übertragen wird. Es wird eine minimale oder keine Übertragung der Druckfarbe beobachtet.
• Für die Bestimmung der UV-Beständigkeit wurden die Folien A und B in 2 inch Streifen geschnitten und nach dem Verfahren ASTM D- 4587-86, Verfahren A, auf einem QUV Accelerated Weathering Tester UV-Licht ausgesetzt. Nach einer 1000stündigen Belichtung zeigte die Folie B, bei der die Beschichtung den UV-Stabilisatorzusatz enthielt, keine physikalische Veränderung. Die Folie A, die keinen UV-Stabilisator enthält, zeigt ein inakzeptables Reißen, Vergilben und Faltenziehen.
• Die Folienprobe C wird mit drei unterschiedlichen Bogenlithographiepressen getestet: Mitsubishi, Harris und Heidelberg. Alle Tests erfolgten mit Standardlithographiedruckfarben, wie sie von Flint oder Braden-Sutphin hergestellt werden. Die bedruckte Folie zeigt dem Papier ähnliche Eigenschaften: eine hervorragende Beständigkeit gegenüber dem Verschmieren und eine minimale Übertragung der Druckfarbe auf den gegenüberliegenden Bogen. Es werden hervorragende antistatische Eigenschaften ohne Klemmen bzw. Bloc kieren der Druckpresse bei 80% der maximalen Geschwindigkeit der Anlage beobachtet.
• Die Folie C wird ebenfalls dem beschleunigten UV-Test nach ASTM D-4587-86, Verfahren A, unterzogen, wobei der QUV Accelerated Weather Tester verwendet wurde. Selbst nach 750 Stunden gibt es keine spürbare Beeinträchtigung der Folienoberfläche.

Claims (9)

1. Beschichtungszusammensetzung, welche umfaßt:

(a) 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, mindestens eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Carbonsäure- Polymer, das eine vinylische Nichtsättigung enthält, einem Carbonsäure-Copolymer, das eine vinylische Nichtsättigung enthält, wobei das Carbonsäure-Copolymer ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer ist, und Mischungen davon besteht,

(b) 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, mindestens eines das Druckfarbenaufnahmevermögen verbessernden, partikelförmigen Materials, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Siliciumdioxid, Talkum, Kieselerde, Calciumsilicat, Bentonit und Ton besteht,

(c) 0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung,. mindestens eines UV-Stabilisatorzusatzes und

(d) 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abschließenden Beschichtung, eines oberflächenaktiven Mittels.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, die außerdem (e) ein anorganisches, die Trübung verstärkendes partikelförmiges Material und/oder ein Pigment vermittelndes partikelförmiges Material umfaßt.

3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Carbonsäure- Polymer von Acrylsäure, Methacrylsäure oder einem Ester davon abgeleitet ist.

4. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bindemittel eine Mischung von 5 bis 50 Gew.-% Acrylpolymer und 95 bis 50 Gew.-% Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, umfaßt.

5. Beschichtung nach Anspruch 2, wobei das die Trübung verstärkende partikelförmige Material Calciumcarbonat ist und das Pigment Titandioxid ist.

6. Beschichtung nach Anspruch 1, wobei das oberflächenaktive Mittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Natriumsalz von Alkylarylpolyethersulfonat, einem Ethylenoxidderivat und einer Mischung davon besteht.

7. Mit Lithographiedruck bedruckbares thermoplastisches Substrat, das ein Polyolefinsubstrat umfaßt, das auf mindestens einer Oberfläche mit der in den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 beschriebenen Beschichtungszusammensetzung beschichtet ist.

8. Mit Lithographiedruck bedruckbares thermoplastisches Substrat nach Anspruch 7, wobei das Polyolefinsubstrat biaxial orientiertes Polypropylen umfaßt.

9. Mit Lithographiedruck bedruckbares thermoplastisches Substrat nach Anspruch 8, wobei das biaxial orientierte Polypropylen einer Oberflächenbehandlung durch Coronaentladung oder Flammbehandlung unterzogen wurde, um die Oberflächeneigenschaften zu verbessern.