DE69424069T2

DE69424069T2 - Wärmeübertragungsblatt

Info

Publication number: DE69424069T2
Application number: DE69424069T
Authority: DE
Inventors: Keiji Hirose; Keiichi Ogawa
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: DE69405468T2; EP0771674A2; DE69424069D1; EP0629513B1; EP0771674B1; EP0771674A3; DE69405468D1; EP0629513A1; US5569540A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeübertragungs- bzw. Thermotransferblätter für Thermotransferdrucker, die als Hardkopieausgabevorrichtungen in Personalcomputern, Textverarbeitungsgeräten und ähnlichen verwendet werden, insbesondere Wärmeübertragungsblätter, die Ausdrucke mit hervorragender Abrieb-/ Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit bereitstellen können, wenn das Drucken auf verschiedenen Kunststoffen unter Bedingungen von hoher Druckenergie durchgeführt wird.
Es ist bisher ein Heißschmelzwärmeübertragungsblatt bzw. heiß schmelzendes Wärmeübertragungsblatt, hergestellt durch Auftragen eines eine Tinte umfassenden Gemischs aus Wachs mit einem Pigment auf einer Seite (Oberfläche) einer Substratfolie mit Hilfe eines Beschichters, um eine heiß schmelzende Tintenschicht auszubilden, weitverbreitet als Wärmeübertragungsblatt beim Ausdrucken von Hardkopien für Personalcomputer, Textverarbeitungsgeräte und ähnliche durch das Thermotransfersystem verwendet worden.
Beim Wärmeübertragungsblatt mit einer Wärmeübertragungstintenschicht, die hauptsächlich aus Wachs aufgebaut ist, wird das Wärmeübertragungsblatt von dessen Rückseite aus bildweise mit Hilfe eines Thermokopfes erhitzt, um die Wärmeübertragungstinte in der Wärmeübertragungstintenschicht zu schmelzen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bild auf einem Material, auf das ein Bild zu übertragen ist, durch Ausnutzen der Hafteigenschaft der Tintenschicht, die durch das Erhitzen entwickelt wird, erzeugt. Aus diesem Grund umfassen die Tintenschicht und die Trennschicht jeweils ein niedrig schmelzendes Material.
Aufgrund der Verwendung des niedrig schmelzenden Materials, weisen durch ein derartiges Wärmeübertragungsblatt erzeugte Ausdrucke eine schlechte Abrieb- und Kratzfestigkeit auf. Weiterhin ist auch die Beständigkeit der Ausdrucke gegenüber verschiedenen Lösungsmitteln für allgemeine Zwecke bzw. Universallösungsmitteln schlecht. Daher ist es schwierig, das vorstehende Wärmeübertragungsblatt in Anwendungen zu verwenden, bei denen die Kratzfestigkeit und die Lösungsmittelbeständigkeit erforderlich sind, insbesondere beim Drucken auf Kunststoffetiketten, Kunststoffkarten, Kunststofftüten und ähnlichem.
Andererseits ist das Drucken unter Bedingungen von hoher Druckenergie (hohen Temperaturen) vorgeschlagen worden, um die Fixierfähigkeit der Tinte auf der Oberfläche von Kunststoffmaterialien zu verstärken. Dieses Verfahren kann jedoch unvorteilhafte Phänomene, wie das Verschmelzen der Trennschicht und weiter der Substratfolie auf Ausdrucken aufgrund der hohen Temperatur, das Reißen der Substratfolie oder das Auftreten von Drop-Out hervorrufen, was für die Filmformbarkeit der Oberfläche des Ausdrucks schädlich ist, so daß eine Verschlechterung der Abrieb-/Kratzfestigkeit und der Lösungsmittelbeständigkeit der Ausdrucke resultiert.
Die japanische Patentveröffentlichung JP-A 02 160 585 offenbart eine Tintenfolie, die einen Träger und eine poröse Harzschicht, in welcher eine hitzeverschmelzbare Tintenzusammensetzung imprägniert ist, umfaßt, wobei die Tintenzusammensetzung ein Cl-subsituiertes Alkylbenzamid enthält, um die Dispersion eines Färbemittels derart zu verbessern, daß die Konzentration des Färbemittels erhöht wird, was in Ausdrucken mit höherer optischer Dichte resultiert. Die poröse Harzschicht kann aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer mit einer Tg von vorzugsweise 100ºC oder höher sein.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 42891/1988 offenbart ein Thermodruckmedium, umfassend ein Substratblatt, eine transparente oder halbtransparente Schutzschicht, die auf einer Oberfläche des Substratblatts angeordnet ist und ein chloriertes Polyolefinharz umfasst, und eine Tintenschicht, die auf der Oberfläche der transparenten oder halbtransparenten Schutzschicht angeordnet ist und ein Gemisch aus einem Polymer aus einem Acryl- oder Methacrylester mit einem Färbemittel umfasst. Dieses Thermodruckmedium wird als die Erzeugung eines jeglichen Bildes wie Barcodes und Buchstaben aus Kunststoffgegenständen ermöglichend beschrieben, was durch die üblichen Thermodruckmedien unerreichbar ist.
In diesem Thermodruckmedium ist jedoch die transparente oder halbtransparente Schutzschicht derart angeordnet, daß sie zusammen mit der Tintenschicht auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen wird, auf welches ein Bild zu übertragen ist, wodurch die Oberfläche der übertragenen Tintenschicht geschützt wird, und das Drucken unter Bedingungen hoher Druckenergie wird nicht in Betracht gezogen. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik zu lösen und ein Wärmeübertragungsblatt bereitzustellen, das einen guten Ausdruck selbst unter Bedingungen hoher Druckenergie (nicht weniger als 0,4 mJ/Punkt) bereitstellen kann, wobei der Ausdruck auch eine hervorragende Abrieb-/Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Wärmeübertragungsblattes, das einen guten Ausdruck auf der Oberfläche von Kunststoffmaterialen (Materialien, auf denen ein Bild zu drucken ist) Polyethylenterephthalat (PET), Vinylchlorid- und Acrylkunststoffen, bereitstellen kann, wobei der Ausdruck auch eine hervorragende Abrieb-/Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständikeit aufweist.
Um die Lösung der vorstehenden Aufgaben zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine Wärmeübertragungsblatt, umfassend eine Substratfolie und eine Tintenschicht, die auf der Substratfolie angeordnet ist, wobei die Tintenschicht ein Färbemittel und ein VinylchloridlVinylacetat-Copolymerharz mit einer Tg von 60ºC bis 90ºC und einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 10.000 umfasst, bereitgestellt.
Im erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsblatt verbessert die Anordnung einer Tintenschicht unter Verwendung eines Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymerharzes mit einer Tg von 60ºC bis 90ºC und einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 10.000 als Bindemittel die Verträglichkeit bzw. Kompatibilität der Tinte mit Kunststoffmaterialien (Materialien, auf denen ein Bild zu drucken ist), was zu einer Verbesserung der Lösungsmittelbeständigkeit des Ausdrucks beiträgt.
Die Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsblattes.
Das erfindungsgemäße Wärmeübertragungsblatt wird nachfolgend genauer mit Bezug auf die folgenden bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsblattes. Das Wärmeübertragungsblatt umfasst eine Substratfolie 1 und eine heiß schmelzende Tintenschicht 3, die auf der Substraffolie angeordnet ist. Die heiß schmelzende Tintenschicht 3 umfaßt ein Harzbindemittel mit einer guten Verträglichkeit mit der Substratfolie 1 aus einem Kunststoffmaterial und einer hervorragenden Lösungsmittelbeständigkeit.
Das Wärmeübertragungsblatt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Substratfolie 1, eine rückseitige Oberflächenschicht, die auf der rückseitigen Oberfläche der Substratfolie 1 angeordnet ist, und eine Schutzschicht, die zwischen der Substratfolie und einer heiß schmelzenden Tintenschicht 3 angeordnet ist. Die rückseitige Oberflächenschicht ist eine hitzebeständige Schutzschicht, die dazu dient, am Thermokopf eine ausreichende Gleitfähigkeit zu verleihen, und gleichzeitig eine Abscheidung von Verunreinigungen auf dem Thermokopf zu verhindern. Die Schutzschicht dient dazu, dem Ausdruck nach dem Drucken eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Weichmachern, Abrieb-/Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit zu verleihen.

Substratfolie

In der vorliegenden Erfindung ist die in der vorliegenden Erfindung verwendete Substratfolie 1 nicht besonders eingeschränkt und sie kann die gleiche wie die Substratfolie sein, die in den herkömmlichen Wärmeübertragungsblättern verwendet wird. Spezifische bevorzugte Beispiele des die Substratfolie 1 aufbauenden Materials schließen Folien von Kunststoffen, wie Polyester, Polypropylen, Cellophan, Polycarbonate, Celluloseacetat, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Nylons, Polyimide, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol, Fluorharze, chloriertes Gummi bzw. Kautschuk und (onomere, verschiedene Arten von Papieren, wie Kondensatorpapier und Paraffinpapier und Faservliese ein. Weiter können auch Verbundmaterialien, die eine Kombination der vorstehenden Materialien umfassen, verwendet werden.
Die Dicke der Substratfolie 1 kann in Abhängigkeit der verwendeten Materialien derartig geeignet ausgewählt werden, so daß die Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit der Substratfolie angemessen sind. Beispielsweise liegt sie vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis 25 um.
Falls erforderlich, kann eine rückseitige Oberflächenschicht, umfassend ein hitzebeständiges Harz und ein Wärmetrennmittel oder ein Gleitmittel auf der rückseitigen Oberfläche der Substraffolie 1 für den Zweck angeordnet werden, um das Wärmeblatt glatt bzw. sanft gleitend zu machen und gleichzeitig ein Haften bzw. Kleben bzw. Zusammenkleben zu verhindern.

Heiß schmelzende Tintenschicht

Die heiß schmelzende Tintenschicht 3 ist auf der Substraffolie 1 angeordnet und ihre Dicke liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 5,0 um. Die heiß schmelzende Tintenschicht 3 umfasst eine Harzkomponente als Bindemittel und ein Färbemittel und, falls erforderlich, verschiedene Zusatzstoffe.
Beispiele der Harzkomponente als Bindemittel schließen Ethylen/Vinylacetat- Copolymerharz, Ethylen/Ethylacrylat-Copolymerharz, Polyamidharz, Polyesterharz, Epoxyharz, Polyurethanharz, Acrylharz, Vinylchloridharz, cellulosisches Harz, Polyvinylalkoholharz, Petroleumharz, phenolisches Harz, Styrolharz und Elastomere wie natürlicher Kautschuk, StyroI/Butadiengummi, Isoprengummi und Chloroprengummi ein. Von diesen sind Harze und Elastomere mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 50ºC bis 150ºC und einem mittleren Molekulargewichtbereich von 5.000 bis 50.0000 bevorzugt.
Die Harzkomponente als Bindemittel weist vorzugsweise eine Tg von 60ºC bis 90ºC und ein mittleres Molekulargewicht von nicht weniger als 10.000 hinsichtlich der Verhinderung des Auftretens des Blockierens, wenn das Wärmeübertragungsblatt von einer Walze aufgenommen wird, auf. Besonders bevorzugt ist ein VinylchloridlVinylacetat-Copolymerharz mit einer Tg von 60º bis 90ºC und einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 10.000. Darüber hinaus können Wachse, Amide, Ester oder Salze langkettiger Fettsäuren, Fluorharze, Pulver aus anorganischen Substanzen und ähnlichen als Antiblockierungsmittel hinzugefügt werden.
Das Färbemittel kann geeignet aus bekannten organischen oder anorganischen Pigmenten oder Farbstoffen ausgewählt werden. Beispielsweise weist es vorzugsweise eine ausreichende Farbdichte auf und weder entfärbt es, noch bleicht es aus, nach dem es Licht, Wärme und ähnlichem ausgesetzt wurde. Weiter kann es ein Material sein, das nach dem Erhitzen oder nach dem Kontakt mit einer Komponente, die auf der Oberfläche eines Materials beschichtet ist, auf das ein Bild zu übertragen ist, eine Farbe entwickelt. Darüber hinaus ist die Farbe des Färbemittels nicht auf blau, magenta, gelb und schwarz beschränkt, und es können Färbemittel mit verschiedenen anderen Farben verwendet werden.
In der Tintenschicht liegt das Gewichtsverhältnis der Harzkomponente zum Färbemittel vorzugsweise im Bereich von 30 : 70 bis 95 : 5, mehr bevorzugt im Bereich von 40 : 60 bis 90 : 10.

Schutzschicht

Im erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsblatt kann, falls erforderlich, eine Schutzschicht, die hauptsächlich aus PMMA (ein Polymethylmethacrylatharz) aufgebaut ist, zwischen der Substratfolie 1 und der heiß schmelzenden Tintenschicht 3 angeordnet sein. Die Schutzschicht dient dazu, dem resultierenden Ausdruck nach dem Drucken Widerstandsfähigkeit gegenüber Weichmachern, Abrieb- /Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit zu verleihen.
Es kann ein Polyethylen-Wachs in einer Menge von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 Gew.-%, zum Zweck der Verstärkung der Abrieb-/Kratzfestigkeit zur Schutzschicht 5 hinzugefügt werden.
Weiter ist es auch möglich, um das Anhaften der Schutzschicht zu verstärken, der Schutzschicht ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymerharz, Polyester, ein acrylisches Harz und andere Harze in einer Menge von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 Gew.-%, zuzufügen.
Das erfindungsgemäße Wärmeübertragungsblatt kann durch aufeinanderfolgendes Ausbilden der vorstehend beschriebenen Schicht(en) auf einem Substrat gemäß jedem üblichen Verfahren, das üblicherweise im Fachgebiet verwendet wird, hergestellt werden. Beispielsweise kann es wie folgt hergestellt werden.
Komponenten für den Aufbau einer gewünschten Schicht werden, gegebenfalls zusammen mit Zusatzstoffen, einem geeigneten Lösungsmittel hinzugefügt und darin gelöst oder dispergiert, falls erforderlich unter Verwendung einer Dispersionsvorrichtung wie einer Reibmühle bzw. einem Attritor, einer Kugelmühle oder einer Sandmühle, um eine Beschichtungslösung in Form einer Lösung oder einer Dispersion herzustellen. Die Beschichtungslösung wird mit Hilfe eines Beschichters wie einem Tiefdruckbeschichter oder einem Walzenbeschichter aufgetragen und die resultierende Beschichtung wird dann getrocknet. Falls erforderlich wird der vorstehende Prozeß wiederholt, um nacheinander die anderen erwünschten Schichten auszubilden. So kann das erfindungsgemäße Wärmeübertragungsblatt bereitgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiel 1

Es wurde eine 4,5 um dicke Polyethylenterephthalatfolie (Lumirror, hergestellt von Toray Industries, Inc.) zur Verwendung als Substratfolie bereitgestellt, und eine Tinte mit der folgenden Zusammensetzung für eine rückseitige Oberflächenschicht wurde auf eine Oberfläche der Substratfolie aufgetragen und getrocknet, um eine rückseitige Oberflächenschicht auszubilden.
Dann wurden die folgenden Komponenten einer Tintenzusammensetzung für eine Tintenschicht mit Hilfe einer Reibmühle als Dispersionsvorrichtung ineinander dispergiert, um eine Beschichtungslösung für eine Tintenschicht herzustellen. Die Beschichtungslösung wurde auf die der rückseitigen Oberflächenschicht abgewandten Oberfläche der Substratfolie bei einer Bedeckung von 0,8 g/m 2 mit Hilfe eines Tiefdruckbeschichters als Beschichtungsvorrichtung aufgetragen, um eine heiß schmelzende Tintenschicht auszubilden, wodurch das erfindungsgemäße Wärmeübertragungsblatt hergestellt wurde. Tinte für Tintenschicht

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde eine Wärmeübertragungsblattprobe in der folgenden Weise hergestellt, außer daß ein VinylchloridNinylacetat-Copolymerharz mit einer Tg von 55ºC und einem mittleren Molekulargewicht von 27.000 anstatt des VinylchloridlVinylacetat- Copolymerharzes verwendet wurde:
Es wurde eine 6 um dicke, rückseitig beschichtete Folie K200S6E für die Wärmeübertragung (eine Folie mit einer darauf angeordneten rückseitigen Oberflächenschicht, hergestellt von Diafoil Hoechst Co., Ltd.) zur Verwendung als Substratfolie bereitgestellt.
Dann wurden eine Trennschicht, eine Schutzschicht bzw. eine Tintenschicht mit den folgenden Zusammensetzungen in dieser Reihenfolge auf der der rückseitigen Oberflächenschicht abgewandten Oberfläche der Substraffolie durch Auftragen in der folgenden Weise ausbildet, wodurch ein Wärmeübertragungsblatt hergestellt wurde.
Es wurden die folgenden Komponenten einer Tintenzusammensetzung für eine Trennschicht mit Hilfe einer Reibmühle als Dispersionsvorrichtung ineinander dispergiert, um eine Beschichtungslösung für eine Trennschicht herzustellen. Die Beschichtungslösung wurde auf die andere, der rückseitigen Oberflächenschicht abgewandten Oberfläche der Substratfolie bei einer Bedeckung von 0,3 g/m² mit Hilfe eines Tiefdruckbeschichters als Beschichtungsvorrichtung aufgetragen, um eine Trennschicht auszubilden. Tinte für Trennschicht: Bedeckung 0,4 g/m² Tinte für Schutzschicht: Bedeckung 1,0 g/m² Tinte für Tintenschicht: Bedeckung 0,9 g/m²

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein VinylchloridlVinylacetat-Copolymerharz mit einer Tg von 90ºC und einem mittleren Molekulargewicht von 10.000 verwendet. Jedoch war das Lösen davon derart schwierig, daß keine Tinte hergestellt werden konnte.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde eine Wärmeübertragungsblattprobe in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß ein VinylchloridlVinylacetat- Copolymerharz mit einer Tg von 65ºC und einem mittleren Molekulargewicht von 8.000 anstatt des im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten VinylchloridlVinylacetat- Copolymerharzes verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde eine Wärmeübertragungsblattprobe in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß ein Acrylharz (Tg: 60ºC, mittleres Molekulargewicht: 30.000) anstatt des im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymerharzes verwendet wurde.
Die so erhaltenen Wärmeübertragungsblätter wurden verwendet, um ein Barcodemuster auf drei Arten von Kunststofffolien, d. h. Polyvinylchlorid-, Polyethylenterephthalat- (PET) und Acrylfolien, mit Hilfe eines Barcodedruckers BCBMK, hergestellt von Auto Nics Co., Ltd. (Druckenergie: 0,352 mJ/Punkt) zu drucken.
Die gedruckten Barcodes wurden den folgenden Tests unterworfen, um die Qualität der Ausdrucke zu bewerten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

Druckfähigkeit

Wenn der Ausdruck mit AUTOSCAN, hergestellt von RJS, gescannt wurde, bedeuten
O: Lesen erfolgreich.
X: Lesen schlägt fehl.

Abrieb-/Kratzfestigkeit

Gerät: HEIDON-14, hergestellt von HEIDON
Belastung: 300 g (Reiben/Kratzen mit einer nicht rostenden Kugel unter dieser Belastung)
Bewegungsrate: 6.000 mm/min
Anzahl der Durchführungen des Reibens/Kratzens: 40

Chemische Beständigkeit:

Die Probe wurde in denaturiertem Ethanol für 5 min eingetaucht und dann einem Test unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen, die vorstehend in Verbindung mit dem Abrieb-IKratzfestigkeitstest beschrieben sind, unterworfen. Nach den vorstehenden Abrieb-/Kratzfestigkeits- und chemischen Beständigkeitstests wurden die Barcodes wieder mit Hilfe von AUTOSCAN gelesen, um das Reflexionsvermögen bzw. den Reflexionsgrad zu messen. Wenn die Differenz des Reflexionsgrads zwischen vor dem Test und nach dem Test 5 oder weniger betrug, wurde die Eigenschaft mit O bewertet, während, wenn die Differenz 5 überstieg, die Eigenschaft mit X bewertet wurde.
Weiter wurden die vorstehend hergestellten Wärmeübertragungsblätter hinsichtlich der Lagerbeständigkeit bzw. Lagerungsstabilität unter den folgenden Lagerungsbedingungen bewertet. Die Ergebnisse sind auch in der Tabelle 1 angegeben.
Bewertungskriterien zur Lagerungsstabilität:
O: kein Offset beobachtet.
X: Offset beobachtet.
Bewertungsbedingungen zur Lagerungsstabilität:
Das Wärmeübertragungsblatt wurde einer Bänderung (engl. Ausdruck "ribboning") unterworfen, in diesem Zustand bei einer Temperatur von 55ºC und einer Feuchtigkeit von 85% für 24 h gelagert und dann bewertet. Tabelle 1

Claims

1. Wärmeübertragungsblatt, umfassend eine Substratfolie (1) und eine Tintenschicht (3), die auf der Substratfolie (1) angeordnet ist, wobei die Tintenschicht (3) ein Färbemittel und ein Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymerharz mit einer Tg von 60 bis 90ºC und einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 10.000 umfaßt.

2. Wärmeübertragungsblatt nach Anspruch 1, wobei eine rückseitige Oberflächenschicht auf der rückseitigen Oberfläche der Substratfolie (1) angeordnet ist.

3. Wärmeübertragungsblatt nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Schutzschicht zwischen der Substratfolie (1) und der Tintenschicht (3) angeordnet ist.

4. Wärmeübertragungsblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das bei einer hohen Druckenergie-Bedingung (nicht weniger als 0,4 mJ/Punkt) verwendet wird.