DE3728075A1 - Thermofarbband fuer den thermotransferdruck sowie dessen herstellung - Google Patents
Thermofarbband fuer den thermotransferdruck sowie dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Thermofarbband für den Thermotransferdruck
mit einer Schicht einer Aufschmelzfarbe auf einer Seite
einer Trägerfolie, wobei die Aufschmelzfarbe ein Wachs und/oder
eine wachsähnliche Substanz, ein Farbmittel, ein thermoplastisches
Bindemittel sowie gegebenenfalls weitere Additive enthält,
sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Thermofarbbänder sind seit langem bekannt. Sie weisen auf einen
folienartigen Träger, der z. B. aus Papier oder Kunststoff
bestehen kann, eine Schicht einer Aufschmelzfarbe auf, so in
Form einer schmelzbaren wachsgebundenen oder kunststoffgebundenen
Farbmittel- oder Rußschicht. Die Aufschmelzfarbe wird bei
diesen Thermofarbbändern mittels eines Wärmedruckkopfes
geschmolzen und auf ein Aufzeichnungspapier bzw. eine Aufzeichnungsfolie
übertragen. Hier wird allgemein von einem Thermotransferband
oder TCR-Band gesprochen ("Thermal Carbon Ribbon").
Thermische Drucker, die beim Druckvorgang ein Wärmesymbol aufprägen,
sind z. B. aus den DE-AS 20 62 494 und 24 06 613 sowie
der DE-OS 32 24 445 bekannt. Beim Druckvorgang wird im einzelnen
wie folgt vorgegangen:
Der Druckkopf eines thermischen Druckers drückt das Thermofarbband
auf das Aufzeichnungssubstrat. Der Druckkopf entwickelt
dabei Temperaturen, die maximal bei etwa 400°C liegen können.
Die unbeschichtete Rückseite des Thermofarbbandes bzw. der
folienartige Träger steht während des Druckvorganges in direktem
Kontakt mit dem Druckkopf bzw. dem darauf ausgebildeten Wärmesymbol.
Im Zeitpunkt des eigentlichen Druckvorganges beträgt die
relative Geschwindigkeit zwischen dem Thermofarbband und dem Druckpapier
bzw. der Druckfolie Null. Durch die Einwirkung des
Drucksymbols wird die Aufschmelzfarbe in Form des aufzudruckenden
Symbols durch einen Schmelzvorgang von dem Thermofarbband
auf das Aufzeichnungssubstrat übertragen. Beim Ablösen des
Thermofarbbandes von dem Aufzeichnungssubstrat bleibt das
geschmolzene Symbol hierauf haften und erstarrt.
Neben den oben geschilderten Thermofarbbändern mit einfachen
folienartigen Trägern gibt es auch noch solche Thermofarbbänder,
bei denen das Wärmesymbol nicht durch einen Wärmedruckkopf, sondern
durch Widerstandsbeheizung eines speziell ausgestalteten
folienartigen Trägers erfolgt. Die Aufschmelzfarbe, die die
eigentliche "Funktionsschicht" beim Druckvorgang darstellt, enthält
ebenfalls die bereits oben geschilderten Materialien. In
der Fachwelt spricht man hier von einem elektro-thermischen
Transferprozeß ("Electro Thermal Ribbon"). Ein derartiges
Thermotransfer-Drucksystem wird beispielsweise in der
US-PS 43 09 117 beschrieben.
Es sind bereits Thermofarbbänder bekannt, die mehrfach ausschreiben
(Stichwort: "multiuse"). Derartige Thermofarbbänder
werden beispielsweise in der EP-A-00 63 000 beschrieben. Der
Aufschmelzfarbe des Thermofarbbandes ist danach ein teilchenförmiges
Material, das in dem Lösungsmittel der Beschichtungsflüssigkeit
unlöslich ist und nicht unter 100°C schmilzt, und
ein weiteres teilchenförmiges Material eines Schmelzpunktes
zwischen 40 und 100°C einverleibt. Das nicht unter 100°C
schmelzende teilchenförmige Material soll vorzugsweise ein
Metalloxid, ein Metall, ein organisches Harz oder Ruß sein.
Durch dieses spezielle teilchenförmige Material soll der Schicht
der Aufschmelzfarbe, bei der es sich um ein festes Gemisch
handelt, eine heterogene Struktur verliehen werden, die bei
jedem einzelnen Druckvorgang lediglich eine kleine Menge des zu
übertragenden geschmolzenen farbigen Materials verbrauchen läßt.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung obiger Thermofarbbänder
zeigen u. a. den wesentlichen Nachteil, daß sie auf den Einsatz
von umweltschädlichen Lösungsmitteln angewiesen sind. Die DE-OS
36 23 467 beschreibt zwar ein Verfahren zur Thermoübertragungsaufzeichnung,
bei dem das Thermofarbband ebenfalls auf den Einsatz
umweltschädlicher Lösungsmittel verzichtet. Es ist allerdings
nur für den Einfachausdruck und nicht für den sogenannten
"Multiuse" geeignet.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs
beschriebene Thermofarbband so weiterzubilden, daß es die Notwendigkeit
des Einsatzes umweltschädlicher Lösungsmittel bei
seiner Herstellung ausschließt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das
thermoplastische Bindemittel die Gerüstsubstanz darstellt, in
dessen Hohlräumen Teilchen eines fettlöslichen Farbstoffs, eines
Pigments und eines Wachses bzw. einer wachsähnlichen Substanz
nebeneinander vorliegen.
Das erfindungsgemäße Thermofarbband läßt sich besonders vorteilhaft
dadurch herstellen, daß eine wäßrige Beschichtungsdispersion,
die das thermoplastische Bindemittel, das Wachs bzw. die
wachsähnliche Substanz sowie einen fettlöslichen Farbstoff in
fein verteilter fester Form enthält, in an sich bekannter Weise
auf den Träger des Thermofarbbandes aufgetragen und der wäßrige
Anteil der Dispersion abgedampft wird.
Das Wesen der Erfindung besteht demzufolge darin, daß eine
wäßrige Beschichtungsdispersion mit dem Gehalt an den nötigen
feinteiligen Feststoffen auf die Trägerfolie aufgetragen und der
wäßrige Anteil der Dispersion unterhalb des Schmelzpunktes der
integrierten Wachspartikel bzw. Partikel der wachsähnlichen Substanz
abgedampft wird. Eine technologische Erläuterung folgt
später.
Für die Zwecke der Erfindung kommen beliebige Kunststoffolien in
Frage, die auch als Träger bei herkömmlichen Carbonbändern von
Schreibmaschinen herangezogen werden, die aber auch den erwähnten
hohen Temperaturen bei dem kurzzeitig ablaufenden Druckvorgang
standhalten und ferner bei diesen Temperaturen die Aufschmelzfarbe
freigeben. Die Kunststoffolie besteht insbesondere
aus thermoplastischen Kunststoffen höherer Glasübergangstemperatur.
Dabei stehen folgende Materialien im Vordergrund: Im
Stand der Technik herangezogene Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalate,
Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylverbindungen,
inbesondere Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat,
Polyvinylalkohol und Polyvinylpropionat, Polyethylen,
Polypropylen und Polystyrol. Als bevorzugt gelten unter diesen
Materialen Polyethylenterephthalate und Polycarbonate.
Bei der erfindungsgemäß heranzuziehenden Kunststoffolie kann es
sich auch um ein ein- oder beidseitig kunststoffkaschiertes
Gewebe handeln. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der
Erfindung ähnlich konzipierte geläufige Verbundfolien einsetzen.
In Einzelfällen ist es vorteilhaft, dem jeweils gewählten Kunststoffträger
einen Weichmacher einzuverleiben, um eine verbesserte
Flexibilität zu erzielen. Des weiteren kann auch eine die
Wärmeleitfähigkeit erhöhende Substanz eingearbeitet werden. Die
Stärke der Kunststoffolie wird nach den jeweiligen Erfordernissen
bestimmt. In der Regel ist sie jedoch relativ dünn, z. B.
etwa 3 bis 6 Mikrometer, um die erforderlichen Wärmeübergänge
optimal ablaufen zu lassen. Dieser Bereich kann auch mehr oder
weniger weit unter- oder überschritten werden.
Der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff "Wachs"
ist weitestgehend zu verstehen. Ein solches Material soll in der
Regel folgende Eigenschaften haben: Bei 20°C nicht knetbar,
fest bis brüchig-hart, grob bis feinkristallin, durchscheinend
bis opak, jedoch nicht glasartig, über 40°C ohne Zersetzung
schmelzbar, allerdings schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes
verhältnismäßig niedrig-viskos und nicht fadenziehend. Unter
"wachsähnlichen Substanzen" sollen im Rahmen der Erfindung
solche Materialien verstanden werden, die den Wachsen im Hinblick
auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften weitgehend
ähneln. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hat es sich gezeigt, daß der Schmelzpunkt des jeweils
gewählten Wachses bzw. der wachsähnlichen Substanz vorzugsweise
mindestens etwa 70°C beträgt. Die obere Begrenzung beträgt vorzugsweise
etwa 95°C.
Die wäßrige Beschichtungsdispersion enthält die angesprochenen
Feststoffteilchen, d. h. den thermoplastischen Kunststoff, das
Wachs bzw. die wachsähnliche Substanz sowie den fettlöslichen
Farstoff und das Pigment, vorzugsweise in einer Teilchengröße
von 0,5 bis 100 Mikrometer und insbesondere von etwa 5 bis
50 Mikrometer. In diesem Teilchengrößenbereich werden besonders
gute Verfahrensprodukte erhalten. Die wäßrige Beschichtungsdispersion
bzw. -suspension dieser Materialien läßt sich auf
verschiedenen Wegen herstellen. Dies kann beispielsweise durch
Suspendierung feiner fester Teilchen dieser Materialien oder
auch durch Emulgieren in der Schmelze und nachfolgendes Abkühlen,
vorzugsweise unter Rühren zur Beibehaltung der Feinstdispergierung,
erfolgen.
Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäß auszubildenden
Schicht der Aufschmelzfarbe ist ein Thermoplast. Thermoplaste
sind bei gewöhnlicher Temperatur harte oder sogar spröde Kunststoffe,
die bei Wärmezufuhr reversibel erweichen und mechanisch
leicht verformbar werden, um schließlich bei hohen Temperaturen
in den Zustand einer viskosen Flüssigkeit überzugehen.
Sie durchlaufen einen Erweichungs- oder Schmelzbereich. Im
Rahmen der Erfindung sind vorzugweise solche thermoplastischen
Kunststoffe einzusetzen, die bei der abschließend thermischen
Behandlung nicht schmelzen bzw. allenfalls maximal erweichen.
Unter Berücksichtigung dieses Erfordernisses ist es dem Fachmann
leicht möglich, geeignete thermoplastische Bindemittel auszuwählen.
Hierzu zählen insbesondere Polystyrol, Polyvinylacetat,
Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyethylen,
Copolymerisate aus Vinylacetat und Vinylchloride, Polyvinylether,
Polyvinylpropionate, Polyacrylate, Ethylen/Vinylacet-Copolymere.
Die thermoplastischen Bindemittel dienen in der erfindungsgemäß
ausgebildeten Schicht der Aufschmelzfarbe als Gerüstsubstanz.
Zur Steuerung der Härte dieser Gerüstsubstanz in der fertigen
Aufschmelzfarbe können dem thermoplastischen Bindemittel auch
geeignete bekannte Weichmacher einverleibt werden, so z. B.
Phthalsäureester, wie Di-2-ethylhexylphthalat, Di-isononylphthalat
und Di-isodecylphthalat, aliphatische Dicarbonsäureester,
wie die von Adipinsäure, insbesondere Di-2-ethylhexyladipat
und Diisodecyladipat, Phosphate, wie Trikresylphosphat und
Triphenylphosphat, Fettsäureester, wie Triethylenglykol-2-(2-ethylbutyrat)
und dergleichen. In Einzelfällen kann
es auch vorteilhaft sein, dem thermoplastischen Bindemittel
Stabilisatoren einzuverleiben.
Das Verhältnis von Wachs bzw. wachsähnlicher Substanz zu dem
thermoplastischen Bindemittel in der wäßrigen Beschichtungsdispersion
kann weitesten Schwankungen unterliegen und ist für
die Zwecke der Erfindung nicht kritisch. Das Gewichtsverhältnis
kann ohne weiteres zwischen etwa 10 : 1 bis 1 : 5 liegen. Bevorzugt
wird ein Gewichtsverhältnis von etwa 5 : 1 bis 1 : 1.
Der Feststoffgehalt der ursprünglich eingesetzten Beschichtungsdispersion
bzw. Ausgangsdispersion kann ebenfalls in weiten
Grenzen schwanken, so z. B. zwischen etwa 20 und 80 Gew.-%, vorzugsweise
zwischen etwa 30 und 60 Gew.-%.
Wichtig für die erfolgreiche Ausübung der Erfindung ist es, daß
ein spezieller Farbstoff eingesetzt wird, der in dem Wachs oder
in der wachsähnlichen Substanz löslich ist. Dieses Erfordernis
erfüllen die sogenannten fettlöslichen Farbstoffe bzw. "Fettfarbstoffe".
Zu dieser Klasse gehören beispielsweise einfach
aufgebaute Azo- und Anthrachinon-Farbstoffe, so z. B. die von
der Firma Bayer AG unter der Bezeichnung "Ceres-Farbstoffe" vertriebenen
Erzeugnisse. Hierunter fallen des weiteren insbesondere
die nach dem Color-Index Teil I angegebenen Farbstoffe
Solvent Yellow 16, Solvent Yellow 29, Solvent Yellow 14, Solvent
Red 1, Solvent Red 18, Solvent Red 25, Solvent Red 24, Solvent
Red 19, Smoke Dye und Solvent Blue 63, Solvent Blue 68, Solvent
Green, Solvent Brown 1, Solvent Red 3, Solvent Green 3 und
Solvent Black 3. Diese Auflistung soll nicht beschränkend sein.
Der Fachliteratur lassen sich weitere geeignete fettlösliche
Farbstoffe entnehmen.
Als Pigmente werden herangezogen: Ruße, organische und/oder
anorganische Farbpigmente, aber auch sogenannte Füllstoffe, wie
Kreide, China-Clay, Kaolin, Tonerde etc.
Vorzugsweise ist in der erörterten wäßrigen Beschichtungsdispersion
lediglich Wasser als Dispersionsmittel enthalten. Das
bedeutet, daß andere polare und/oder unpolare Lösungsmittel, die
mehr oder weniger umweltbeeinträchtigend sind, möglichst ausgeschlossen
sein sollten. Dennoch kann es in Einzelfällen
akzeptiert werden, daß geringere Mengen derartiger Lösungsmittel
in der Beschichtungsdispersion enthalten sind, so beispielsweise
an Ethanol.
Die wäßrige Beschichtungsdispersion kann in beliebiger Weise auf
den Träger aufgetragen werden, so beispielsweise mit einer
Rakel. Die Auftragstechnologie ist demzufolge nicht kritisch.
Sie kann auch in beliebiger Weise abgedampft bzw. eingeengt
werden, z. B. durch Überleiten warmer Luft. Vorzugsweise sollte
jedoch die Temperatur beim Abdampfen bzw. Einengen des wäßrigen
Anteils der aufgetragenen wäßrigen Beschichtungsdispersion nur
so hoch gewählt werden, daß die Wachsteilchen bzw. die Teilchen
der wachsähnlichen Substanz bei der thermischen Behandlung
möglichst nicht geschmolzen werden.
Generell kann auch bei Raumtemperatur gearbeitet werden, wobei
die thermische Behandlung bzw. das Überleiten der Luft längere
Zeit erfordern würde.
Die Schichtstärke der Aufschmelzfarbe sollte in der Regel
zwischen etwa 5 und 30 Mikrometer liegen und vorzugsweise 10 bis
20 Mikrometer betragen (trockene Schicht). Gegebenenfalls kann
zwischen der Farbschicht und Trägerfolie eine haftvermittelnde
Schicht einer Stärke von etwa 0,1 bis 5 Mikrometr, vorzugsweise
etwa 0,5 bis 2 Mikrometer, angeordnet sein. Diese besteht vorzugsweise
aus polymeren Materialien bekannterr Art.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen noch näher
erläutert werden.
Anhand folgender Rezeptur wurde eine wäßrige Beschichtungsdispersion
hergestellt:
| Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (Ehaflex 5601/Akzo Chemie) | |
| 15 Gew.-Teile | |
| Ruß (Regal 400 R/Cabot Corp.) | 2,5 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Red 18 Ceresrot 3 R/Bayer AG | 0,1 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Black 3 (Neozapon-schwarz/BASF) | 0,9 Gew.-Teile |
| destilliertes Wasser | 2,5 Gew.-Teile |
| Ethanol | 2,5 Gew.-Teile |
| Entschäumer für die wäßrige Dispersion (Additol VX W 4932/Hoechst AG) | 1 Gew.-Teile |
| Polyethylen-Wachs/Paraffin-Dispersion Südranol 340/Süddeutsche Emulsionschemie) | 25 Gew.-Teile |
| Polysiloxan (Organo-modifiziert) (Forbest G 23/Lukas Meier) | 0,1 Gew.-Teile |
Die insgesamt 49,6 Gew.-Teile ausmachende Dispersion wurde
mittels einer Rakel in einer Schichtstärke von etwa 20 Mikrometern
(bezogen auf das später getrocknete Erzeugnis) auf einen
Polyester-Träger aufgebracht. Durch Überleiten warmer Luft einer
Temperatur von 80°C wurde der wäßrige Anteil der aufgetragenen
Dispersion innerhalb weniger Minuten abgedampft. Das erhaltene
Erzeugnis konnte unmittelbar als Thermofarbband verwendet werden.
Es gestattete einen 8fachen Multiuse.
Es wurde ein Thermofarbband anhand der folgenden Rezeptur hergestellt,
wobei das Auftragen und die weitere Behandlung nach den
Maßnahmen des Beispiels 1 bei Erzielung gleicher Qualität des
Verfahrenserzeugnisses erfolgte:
| Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (Ehaflex 222/Akzo Chemie) | |
| 15 Gew.-Teile | |
| Streichclay (Colloid Clay Supreme/English China Clay Sales Co) | 2,5 Gew.-Teile |
| Wachsester (Loxiol G 32/Henkel) | 10 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Red 18 (Ceresrot 3 R/Bayer AG) | 0,1 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Black 3 (Neptun-Schwarz X 60/BASF) | 0,9 Gew.-Teile |
| Entschäumer für wäßrige Dispersionen (Additol VX W 4932/Hoechst AG) | 1 Gew.-Teile |
| Polyethylen-Wachs/Paraffin-Dispersion Südranol 41/(Südd. Emulsionschemie) | 25 Gew.-Teile |
Es wurde in der in den vorausgegangen Beispielen beschriebenen
Weise vorgegangen und folgende Rezeptur zugrunde gelegt:
| Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (Ehaflex 222/Akzo Chemie) | |
| 15 Gew.-Teile | |
| Wachsester (amidgruppenhaltig) (Kahl-Wachs 2888 A/K & Co.) | 10 Gew.-Teile |
| Streichclay (Colloid Clay Supreme/English China Clay Sales Co) | 2,5 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Red 18 (Ceresrot 3 R/Bayer AG) | 0,1 Gew.-Teile |
| Disazofarbstoff-Solvent Black 3 (Neptun-Schwarz X 60/BASF) | 0,9 Gew.-Teile |
| destilliertes Wasser | 5 Gew.-Teile |
| Entschäumer für wäßrige Systeme (Additol VX W 4932/Hoechst AG) | 1 Gew.-Teile |
| Polyethylen-Wachs/Paraffin-Dispersion (Südranol 340/Südd. Emulsionschemie) | 25 Gew.-Teile |
Claims (9)
1. Mehrfach überschreibbares Thermofarbband für den Thermotransferdruck
mit einer Schicht einer Aufschmelzfarbe auf
einer Seite einer Trägerfolie, wobei die Aufschmelzfarbe ein
Wachs und/oder eine wachsähnliche Substanz, ein Farbmittel,
ein thermoplastisches Bindemittel sowie gegebenenfalls
weitere Additive enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß das thermoplastische Bindemittel die Gerüstsubstanz
darstellt, in deren Hohlräumen Teilchen eines fettlöslichen
Farbstoffs, eines Pigments und eines Wachses bzw. einer
wachsähnlichen Substanz nebeneinander vorliegen.
2. Thermofarbband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Wachs bzw. die wachsähnliche Substanz einen Schmelzpunkt
von mindestens 70°C aufweist.
3. Thermofarbband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Wachs bzw. die wachsähnliche Substanz einen Schmelzpunkt
von höchstens 95°C aufweist.
4. Thermofarbband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Pigment Ruß oder China-Clay
vorliegt.
5. Verfahren zur Herstellung des Thermofarbbandes nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eine wäßrige Beschichtungsdispersion, die das thermoplastische
Bindemittel, das Wachs bzw. die wachsähnliche Substanz
sowie einen fettlöslichen Farbstoff in fein verteilter
Form enthält, in an sich bekannter Weise auf den Träger des
Thermofarbbandes aufgetragen und der wäßrige Anteil der Dispersion
abgedampft wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abdampfen des wäßrigen Anteils der Beschichtungsdispersion
unterhalb des Schmelzpunktes des Wachses bzw. der wachsähnlichen
Substanz durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das wäßrige Dispersionsmittel frei von weiteren polaren
und/oder unpolaren Lösungsmitteln ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Abdampfen des wäßrigen Anteils der
Beschichtungsdispersion durch Überleiten warmer Luft
erfolgt.
9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der in der wäßrigen
Beschichtungsdispersion enthaltenen Feststoffe in Form des
thermoplastischen Bindemittels, des Wachses bzw. der wachsähnlichen
Substanz sowie des fettlöslichen Farbstoffs etwa
0,5 bis 100 Mikrometer beträgt.
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