Bis vor kurzem standen für die Herstellung von Selbstklebeprodukten also drei thermisch härtende Silicontechnologien zur Verfügung:

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1 TEGO RC Silicones Trennbeschichtungen in der Druckindustrie Einleitung In den letzten Jahren ist ein eindeutiger Trend hin zur "In-House-" und auch "Inline"- Produktion von Trennpapieren und Laminaten zu beobachten. Immer häufiger entscheiden sich Firmen, ihren Bedarf an bislang zugekauften Trennpapieren oder Etikettenlaminaten selbst herzustellen. Die wirtschaftlich erfolgreiche Eigenproduktion ist heute auch auf Anlagen mit recht geringer Arbeitsbreite und niedrigen Bahngeschwindigkeiten möglich. Spezielle Produktentwicklungen wie z. B. die partielle Siliconisierung von Formularen oder trägerlose Etiketten können neue Märkte eröffnen. Eine Übersicht über Silicone für Trennbeschichtungen. Silicontrennbeschichtungen werden für die Herstellung von Selbstklebeprodukten seit über 40 Jahren eingesetzt. Im Anfang waren dies hauptsächlich zinnkatalysierte lösungsmittelbasierende Systeme. Wegen zunehmender Bedenken - Umweltschutz und Feuergefährdung - werden diese mehr und mehr auf 100% lösungsmittelfreie Systeme oder auf wässrige Systeme umgestellt. Diese wurden und werden in aller Regel vollflächig auf Papier aufgetragen und als Release Liner, also als siliconisiertes Papier dem Markt angeboten. Als weiterer Veredelungsschritt wird der Release Liner mit Hotmelt oder Dispersionsacrylatklebstoffen beschichtet und ein Etikettenobermaterial, meist Papier, zulaminiert und das Produkt als Etikettenlaminat an den Etikettendrucker verkauft. Bis vor kurzem standen für die Herstellung von Selbstklebeprodukten also drei thermisch härtende Silicontechnologien zur Verfügung: lösungsmittelhaltig wasserbasierend lösungsmittelfrei Alle drei Technologien haben gemeinsam, dass sie zur Trocknung einen hohen Wärmebedarf haben. Zum Aufbau einer In-House Siliconisierung wäre also eine Menge Goldschmidt AG Goldschmidtstr. 100 D Essen Deutschland Telefon: (0201) Telefax: (0201) tego-rc@de.goldschmidt.com

2 Platz für Trockenöfen und sehr hohe Investitionen nötig. Mit der Entwicklung von UV-härtenden Siliconen hat sich diese Situation geändert, denn Trennbeschichtungen können nun mit sehr kompakten und relativ preiswerten Anlagen ohne Hitzeeinwirkung ausgehärtet werden. UV-Härtung, kationisch oder radikalisch? Im Markt sind derzeit zwei Typen UV-härtende Trennbeschichtungen verfügbar: kationisch und radikalisch vernetzende Silicone. Daneben werden auch modifizierte UV-Drucklacke Angeboten, bei denen durch Zugabe einer geringen Menge eines Siloxans, das nicht notwendigerweise selbst UV-härtend sein muss, eine gewisse Trennwirkung erzielt wird. Diese Trennlacke erreichen jedoch nicht die Qualität einer Trennbeschichtung auf Basis der reinen Silicone. Kationisch aushärtende UV-Silicone benötigen einen sehr teuren UV-aktiven Katalysator, der unter UV-Licht eine sehr starke Säure freisetzt. Diese Säure reagiert mit Epoxygruppen des Silicons und bildet so den gehärteten Siliconfilm aus. Typischerweise reagieren diese Systeme nach, die Reaktion ist also mit Ende der UV-Bestrahlung nicht voll abgeschlossen. Kationisch härtende Silicone haben zudem den Nachteil, dass sie nur auf speziellen, aufbereiteten Siliconrohpapieren und z. B. nicht auf Druckfarben aushärten. Alkalische Bestandteile wie sie z. B. in Clay gestrichenen Papieren vorhanden sind, hohe Feuchtigkeit in Papieren oder Additive in Folien können die Aushärtung stark beeinträchtigen. Damit ist die Auswahl an möglichen Substraten stark eingeschränkt. Die radikalisch aushärtenden RC Silicone (RC= Radiation Curing) von Goldschmidt sind dagegen universell auf fast allen Untergründen einsetzbar. Die Polymerisation wird durch einen normalen Radikalphotoinitiator, z. B. Darocur 1173 von Ciba Specialty Chemicals, eingeleitet und ist so schnell, dass sofort nach verlassen des Bestrahlungbereichs die Endeigenschaften des Siliconfilms erwartet werden können. Die Reaktion ist so unempfindlich gegen Inhibierung, dass RC Silicone mit einer Vielzahl von Additiven versehen werden können um Farbe, Glanz, Reibung, Haftung oder Viskosität zu verändern. Allerdings benötigen RC Silicone im Gegensatz zu den kationisch härtenden Siliconen eine sauerstofffreie Grenzfläche im Moment der Aushärtung. Der Reaktionsraum der UV-Anlage mußmuss daher sorgfältig mit Stickstoff inertisiert sein. Die Technologie der Inertisierung ist mittlerweile voll entwickelt und findet auch bei der Beschichtung anderer radikalisch härtende Systeme, wie z. B. Druckfarben, mehr und mehr Beachtung. Was ist zur UV-Siliconisierung nötig? Für Firmen, die bislang keine eigene Siliconisierung im Hause haben stellt sich die Frage nach dem Aufwand. Immerhin ist eine neue Technologie in die Produktion zu integrieren. TEGO RC Silicones - Trennbeschichtungen in der Druckindustrie 2/ 5

3 RC Silicone können mit normalen Druckwerken leicht in Streifen oder im Motivdruck aufgebracht werden. Im Vergleich zu manchen Drucklacken haben Silicone jedoch eine hohe Viskosität, so dass besondere Anforderungen z. B. an das Rakelmesser gestellt werden. Als besonders geeignet haben sich Flexodruck oder indirekter Tiefdruck mit geschlossenem Kammerrakel herausgestellt. Zur Verringerung der Viskosität und zur Verbesserung des Siliconverlaufs können RC Silicone bei etwa 60 C beschichtet werden. Die Haltbarkeit der anwendungsfertigen Siliconmischung ist dabei außergewöhnlich hoch. Auf den Anlagenteilen wird keinerlei Vergelung stattfinden. Bei vollflächiger Siliconisierung werden häufig Offset-Gravur-Antragswerke eingesetzt. Die Schöpfwalze, die Gummiantragswalze und die Substratbahn laufen mit verschiedenen Geschwindigkeiten, so dass durch Verreibung eine Glättung der Siliconoberfläche erreicht wird und dadurch der Verbrauch an Siliconen minimiert werden kann. Eine Coronavorbehandlung ist zur Erzielung einer guten Siliconhaftung bei vielen glatten Substraten, insbesondere aber bei Folien, nötig. Ein weiterer wichtiger Bestandteil der neu aufzubauenden Siliconisierung ist die UV- Anlage. Für unsere RC Silicone empfehlen wir UV-Röhren, wie sie auch in der UV-Härtung von Druckfarben und Schutzlacken Verwendung finden. Mit einer 120 W/cm Lampe können Härtungsgeschwindigkeiten von 200 m/min realisiert werden. Die luftgekühlte UV-Röhre ist durch eine Quarzglasscheibe vom Reaktionsraum getrennt und nur dieser wird mit Stickstoff inertisiert. In der laufenden Produktion wird die Stickstoffinertisierung durch geschickte Automatisierung im Produktionsprozess als solche gar nicht mehr wahrgenommen. Der Lampenteil und der inertisierte Reaktionsraum, stellen eine integrierte Anlageneinheit dar. Als Hersteller solcher inertisierter UV-Einheiten sei an dieser Stelle insbesondere auf die Erfahrung der Firma ELTOSCH/ Hamburg hingewiesen, die auch Lieferant unserer beiden mobilen UV-Testanlagen für Europa waren. Der zur Inertisierung nötige Stickstoff wird kostengünstig als Flüssigstickstoff bezogen. Die Gaslieferanten werden Ihnen einen Flüssigstickstofftank und einen Verdampfer bereitstellen und für die laufende Wiederbefüllung Sorge tragen. Die Nachfüllung ist ohne Unterbrechung der Produktion möglich. Die laufenden Kosten für die Inertisierung sind im Vergleich zum Preis des Papiersubstrates oder auch des Silicons eher sehr gering. Für eine Anlage mit 40 cm Arbeitsbreite ist der Verbrauch bei etwa 80 m/min Bahngeschwindigkeit etwa 20 Kubikmeter pro Stunde. Ein kleiner Tank mit Flüssigstickstoff liefert etwa Kubikmeter gasförmigen Stickstoff und reicht damit für etwa zwei Wochen aus. Die Kosten für den Stickstoff hängen sehr stark von der Abnahmemenge ab. Aus dieser Tankgröße können etwa 0,30 Euro pro Kubikmeter, also 6 Euro pro Betriebsstunde oder 0,003 Euro pro Quadratmeter Bahn veranschlagt werden. Dieser Kostenanteil kann sich bei schnelleren und größeren UV-Anlagen durch den entsprechend höheren Verbrauch noch mehr als halbieren. TEGO RC Silicones - Trennbeschichtungen in der Druckindustrie 3/ 5

4 Neue Entwicklungsansätze für die Druck- und Beschichtungsindustrie Die RC Silicone bieten interessante Ansatzpunkte zur Entwicklung von speziellen Produkten. Die radikalisch härtenden Siliconacrylate benötigen zur Aushärtung keinen Katalysator. Deshalb ist die bei anderen Siliconsystemen so gefürchtete Vergiftung nicht möglich. Die zur Siliconisierung eingesetzten Substrate müssen daher nicht frei von irgendwelchen Katalysatorgiften sein. Mit RC Siliconen können damit auch Papiersorten siliconisiert werden, die bislang nicht mit einer Trennbeschichtung ausgerüstet werden konnten. Beispiele hierfür sind recyclisierte Papiere oder normale Schreibpapiere. RC Silicone härten auch auf thermosensiblen Schichten aus, bekanntes Beispiel hierfür sind "linerless" Thermoetiketten. Auch normale trägerlose Etiketten, bei denen die Siliconisierung auf dem Etikettendruckträger erfolgt, wurden erstmals mit RC Siliconen realisiert. Siliconisierung auf eine bedruckte Oberfläche findet man auch bei Siliconstreifen auf Phototaschen oder Versandtaschen wieder. Auf Formularen können Teilbereiche siliconisiert werden und so funktionelle Etiketten auf Formblättern und Mailings integriert werden. Bei dieser partiellen Siliconisierung des Formulars können unter der Siliconschicht Werbebotschaften platziert werden. Auch bei der vollflächigen Siliconisierung, also bei Trennfolien, Trennpapieren, Klebebändern oder Etikettenlaminaten können zusätzliche Informationen vor der Siliconisierung auf den Trennträger gedruckt werden. Aber wie bei allen Siliconsystemen, ist zur Erzielung einer guten Trennwirkung ein geschlossener Siliconfilm auf dem Substrat nötig. Um das mit einem geringen Siliconverbrauch erreichen zu können, sollten Papierträger eine möglichst dichte, geschlossene Oberfläche haben. Durch die nahezu wärmefreie Aushärtung ist es möglich, auch sehr dünne Folien kostengünstig zu siliconisieren. Etikettenlaminate mit BOPP Trennfolien sind seit einigen Jahren deutlich preiswerter als solche mit Glassine Papieren und bieten dem Endanwender zudem einige wichtige Vorteile. Die Wachstumsrate für siliconisierte Folien ist deshalb derzeit etwa doppelt so hoch wie die für Papiertrennträger. Mit Folienabdeckmaterial als Druckträger kann ein Folienlaminat hergestellt werden, dass den No Label Look ergibt, der für die Etikettierung von hochwertigen Produkten wie z. B. Kosmetika erwünscht ist. In Converting Today, Ausgabe Oktober 1997, sind verschiedene Firmen, darunter viele Etikettendrucker, aufgeführt, die erfolgreich die Rückintegration der Etikettenlaminatherstellung mit Hilfe der UV-Siliconisierung durchgeführt haben. RC Silicone sind durch Ihre sofortige Aushärtung und ohne die bei anderen Siliconsystemen übliche Nachhärtung sehr gut für "Inline"-Prozesse geeignet. Viele Produkte erfordern die sofortige Klebstoffbeschichtung noch in der gleichen Druckstraße. Der Klebstoffträger kann problemlos direkt hinter der UV-Einheit zulaminiert oder Klebstoff direkt auf die Siliconschicht aufgetragen werden. Geeignete Klebstoffantragsysteme für Hotmelt Klebstoffe und TEGO RC Silicones - Trennbeschichtungen in der Druckindustrie 4/ 5

5 Dispersionsacrylatklebstoffe sind im Markt erhältlich. Barry Hunt, Label Laminates: All your own work? gibt dazu in Labels & Labelling May/ June 1997 einen guten Überblick. Die Goldschmidt AG ist als Hersteller radikalisch härtender UV-Silicone seit vielen Jahren bekannt. RC Silicone sind in Gebinden ab 25 kg erhältlich. Zur Anwendung kommen im allgemeinen zwei Silicontypen und ein Photoinitiator, die an der Maschine gemischt werden. Die anwendungsfertige Mischung ist über die gesamte Schicht stabil. Überschüssige Silicone können aufbewahrt und nach erneutem Durchmischen und Qualitätsüberprüfung in einer späteren Produktion eingesetzt werden. Entwicklungsmöglichkeiten Wir helfen nicht nur bei der Abstimmung der Silicone auf die Trennwertanforderung. In unseren beiden Technika, in Hopewell/ USA (60 cm Arbeitsbreite) und Essen/ Deutschland (15 cm Arbeitsbreite) können wir prüfen, ob und mit welcher Schichtstärke Ihre Substrate siliconisierbar sind. In Essen können wir auch die Inline-Beschichtung von Silicon und Hotmelt-Klebstoff zur Herstellung von Klebebänden, "linerless"-etiketten und Etikettenlaminaten demonstrieren. Zusätzlich steht unsere kleine inertisierte mobile UV- Einheit zur Verfügung. Mit 55 cm Arbeitsbreite können damit Produktentwicklungen und Vorproduktionen direkt auf Produktionsanlagen durchgeführt werden. Diese Technika und UV-Anlagen stehen für Ihre Entwicklungsprojekte zur Verfügung. Für mehr Informationen besuchen Sie bitte auch unsere Website: Literatur Adhesives Key Role, pp. 19, Converting Today Oktober 1997 Barry Hunt, Label Laminates: All your own work?, Labels & Labelling May/ June 1997 Gerd Kupfer, Neue Beschichtungs- und Kaschiermaschinentechnik, Coating 6/95 UV-Flexodruck- neuester Stand, Coating 8/95 Mark Panozzo, Release Liner Technology with Paper or Film, North American Tag & Label, May/ June 1995 Recent Developments and Applications of UV/EB curable Silicone Acrylates ; Winfried Hamann et al; RadTech Europe Conference, Lyon, June 1997 TEGO RC Silicones - Trennbeschichtungen in der Druckindustrie 5/ 5