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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003772A1
    申请号:PCT/DE1988/000668
    申请日:1988-10-28
    公开日:1989-05-05
    发明作者:Ferdinand Quella；Wolfgang Pekruhn；Oskar Nuyken；Hartmut Grethen；Barbara DÖRNER
    申请人:Siemens Aktiengesellschaft；
    IPC主号:B41M5-00
    专利说明:
    [0001] Farbband
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Farbband für ein Transferdruckverfahren, bei dem durch gezieltes Einwirken von Schaltung und/oder Wärme Farbstoffkomponenten von einer Trägerfolie auf ein zu bedruckendes Material, insbesondere Papier, übertragen werden.
    [0003] Derartige Druckverfahren kommen zum Beispiel in Thermodruckern zur Anwendung. Druckertinten für bereits bekannte Farbbänder bestehen aus einem Wachs, das den Farbstoff und ein Bindemittel enthält. Dieses Wachs ist auf einem Träger aufgetragen, der üblicherweise aus einer flexiblen Kunststofffolie, zum Beispiel aus Polybutylenterephthalat besteht. Zur besseren Wärmeleitung kann zwischen Folie und Wachsschicht noch eine Aluminiumschicht vorhanden sein. Aus derart beschichteten Folien werαen die Farbbänder für die Drucker hergestellt.
    [0004] In dem auch Release-Technik genannten Druckverfahren überträgt ein Druckkopf, der zum Beispiel aus mehreren in Form einer Matrix angeordneten heizbaren Elementen bestehen kann, über diese Elemente eine bestimmte Wärmemenge auf das Farbband. Dadurch wird das Wachs zum Schmelzen gebracht und durch den gleichzeitig aufgewendeten Druck auf das zu bedruckende Medium, insbesondere Papier, übertragen. Die auf das Papier übertragene, den Farbstoff enthaltende Wachsschicht ist dabei relativ dick. Zwar wird dadurch eine gute Farbsattigung erzielt, die auch von der Oberfläche des Papiers unabhängig ist, jedoch ist die Farbstoffhaftung auf dem Papier und infolgedessen auch die Abriebfestigkeit bei dieser Technik noch sehr verbesserungsfähig.
    [0005] Bei zunehmender Druckgeschwindigkeit ist auch der mehrschichtige Aufbau des beschriebenen Farbbandes von Nachteil. Die Wachsschicht muß während des Drückens aufgeschmolzen werden und verbraucht daher ebenso wie alle anderen Schichten eine gewisse Heizleistung, die die maximal erreichbare Druckgeschwindigkeit begrenzt. Auch die mechanische Beanspruchung der Farbbänder erlaubt nur eine gewisse Druckgeschwindigkeit.
    [0006] Außerdem beträgt der "thermische Wirkungsgrad" bei Thermodruckern mit herkömmlichen Druckertintenzusammensetzungen nach einer groben Schätzung nur ca. 5 % . Das heißt, ca. 95 % der aufgewendeten Heizleistung gehen als Abwärme verloren und können nicht mehr direkt für die Farbübertragung genutzt werden.
    [0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Farbband für Transferdruckverfahren anzugeben, das eine gute Farbsättigung zum Beispiel auf Papier, verbesserte Druckqualität bei guter Farbhaftung und hohe Abriebfestigkeit des Farbbandes zeigt und das außerdem für die Farbübertragung weniger Heizleistung erfordert.
    [0008] Diese Aufgabe wird durch ein Farbband der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Trägerfolie mindestens eine der zu übertragenden Tintenkomponenten in Form einer nicht mobilen Verbindung vorgesehen ist, welche durch Einwirken von Strahlung und/oder Wärme chemisch zerfällt und dadurch die mindestens eine Tintenkomponente freisetzt, wobei diese Tintenkomponente mobil und auf das zu bedruckende Material übertragen wird. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß in der nicht mobilen Verbindung die zumindest eine Tintenkomponente über eine labile Gruppe gebunden ist, bei deren Zerfall neben der Tintenkomponente noch eine gasförmige Verbindung freigesetzt wird. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
    [0009] Durch die thermisch labile chemische Anbindung von Tintenkomponenten in einer nicht mobilen Verbindung wird die Freisetzung dieser Tintenkomponenten erleichtert. Unter Freisetzen und Mobilmachen ist dabei die Überführung dieser Tintenkomponente in eine mobilere Phase zu verstehen. Diese mobilere Phase kann flüssig, oder bei der gegebenen Temperatur auch gasförmig sein.
    [0010] Freisetzbare Tintenkomponenten können sein: ein oder mehrere Farbstoffe oder Pigmente, Bindermaterial für den Farbstoff, eine als Zwischen- oder Abdeckschicht fungierende "Wachsschicht" oder eine als Lösungsmittel für andere Tintenkomponenten wirkende, im freigesetzten Zustand bei der gegebenen Temperatur flüssige Verbindung.
    [0011] Der Transfer der Tintenkomponenten des erfindungsgemäßen Farbbandes erfordert eine geringere Energiezufuhr als bei herkömmlichen Farbbändern. Durch die erfindungsgemäße chemische Anbindung von Tintenkomponenten kann die abdeckende Wachsschicht auf dem Farbband dünner ausgeführt werden oder auch ganz entfallen.
    [0012] Ein in einer Ausführungsform der Erfindung beim Druckvorgang freigesetztes Gas unterstützt die Übertragung der Tintenkomponenten auf das zu bedruckende Medium. Durch den bei der Freisetzung des Gases entstehenden Druck erhalten die Tintenkomponenten genügend kinetische Energie, um tief in das zu bedruckende Material (zum Beispiel Papier) einzudringen. Dadurch wird eine erhöhte Farbstoffhaftung auf dem Papier erreicht.
    [0013] Dieser unterstützende zusätzliche Effekt kann auch durch Beimischen einer weiteren thermisch labilen Verbindung zu den Tintenkomponenten erzielt werden. Eine solche als "Treibmittel" wirkende Verbindung stellt zum Beispiel Azodicarbonamid dar. Diese bis ca. 10 Gewichtsprozent zu den Tintenkomponenten zusetzbare Verbindung ist bevorzugt, da es keine toxischen Gase freisetzt. Doch können zum Beispiel auch Azoschäumer verwendet werden. Mit 2-t-Butylazo-2'-cyanobutan läßt sich die Zerfallstemperatur auf ca. 80°C einstellen. Ein Treibmittel, das thermisch neben Stickstoff auch Kohlendioxid abspaltet, ist das 2,2'-Diacetoxy-2,2'-azopropan.
    [0014] Durch die chemische Zerfallsreaktion auf dem Farbband wird (auch ohne dabei freigesetztes Gas) ein schnellerer Farbtransfer erzielt, als dies bei herkömmlichen Farbbändern möglich ist, wo der Farbtransfer einzig durch Aufschmelzen einer Wachsschicht und den ausgeübten Druck erzielt wird. Insbesondere bei einer Abstimmung der Zerfallstemperatur der labilen Verbindung mit dem Schmelzpunkt des gegebenenfalls als Deckschicht vorhandenen Wachses werden weitere Vorteile erreicht. Die Geschwindigkeit des Transfers der Tintenkomponenten steigt beim Erreichen der Zerfallstemperatur in den erfindungsgemäßen Farbbändern plötzlich und steil an und ermöglicht so ein schärferes Druckbild auf zum Beispiel Papier.
    [0015] Weiterhin können der Farbstoff-, bzw. dessen Tintenkomponenten an ein Trägerpolymer gebunden sein. Dieses Polymer stellt in einer bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig die Trägerfolie für das Farbband dar. Ein mehrschichtiger Aufbau des Farbbands kann daher in diesem Fall entfallen. Bei gleichbleibender Druckgeschwindigkeit kann das Farbband nun deutlich dünner ausgeführt werden, da die Gefahr einer mechanischen Beschädigung eines Farbbandes mit Einschichtaufbau beim Betrieb bedeutend geringer ist, als beim Mehrschichtaufbau. Auch die Energiemenge, die zur Farbübertragung nötig ist, reduziert sich in dieser Ausführungsform. Neben einem geringen Beitrag zum Aufheizen der Folie muß nur noch die Heizleistung aufgebracht werden, die nötig ist, die labilen Gruppen zu zersetzen. Die Zersetzungsbereiche, das heißt die Bereiche, in denen eine Farbübertragung stattfinden soll, können mit der neuartigen Druckertinte schärfer definiert werden, als dies mit der herkömmlichen Wachsschichttechnik möglich ist. Somit wird ein schärferes Druckbild erzielt, wobei die Druckfarbe bis in tiefste Papierhohlräume und Poren eindringt, dementsprechend gut haftet und auch eine gute Farbdeckung ergibt.
    [0016] Eine weitere Ausführungsform der Druckertinte erlaubt es, die Übertragung der Farbstoffkomponenten in Lösung vorzunehmen. Dazu können neben den zum Beispiel Farbstoff enthaltenden Komponenten auch andere Tintenkomponenten über labile Gruppen oder Bindungen an das Trägerpolymer oder als nicht mobile Verbindung gebunden sein, die beim Zerfall eine flüssige Phase bilden und die Tintenkomponenten zu lösen vermögen. Durch die Übertragung der Tintenkomponenten in Lösung oder flüssiger Phase wird ein noch besseres Eindringen der Farbe in Poren und Hohlräume von Papier erreicht.
    [0017] Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens betrifft ein Farbband, bei den mindestens eine Tintenkomponente aus einem depolymerisierbaren Polymer mit niedriger Zerfallstemperatur (Ceiling-Temperatur) freigesetzt wird. Ein Beispiel dafür bildet oas Poly-α-methylstyrol, das eine Ceiling-Temperatur von ca. 61ºC besitzt. Die Einbindung der Tintenkomponente, zum Beispiel des Farbstoffs in derartige Polymere kann im einfachsten Fall dadurch erfolgen, daß die Polymerisation in Anwesenheit eines Farbstoffes ausgeführt wird. Besser werden Farbstoffe eingesetzt, die eine polymerisationsfähige funktioneile Gruppe tragen und als Monomere für eine Copolymerisation mit dem depolymerisierbaren Kunststoff dienen können.
    [0018] Die Auswahl geeigneter Farbstoffe ist groß, wenn die geforderten Bedingungen erfüllt werden. Für die Ausführungsformen der Erfindung, die an die Farbstoffkomponenten gebundene labile Gruppen vorsehen, bieten sich als labile Gruppen die Azogruppe und die Carboxylatgruppe an, die beim Zerfall die Gase Stickstoff bzw. Kohlendioxid freisetzen. Beide Gruppen sind dem Chemiker leicht und in einer Vielzahl von Reaktionen zugänglich. Zum Teil läßt sich die Darstellung der labilen Gruppe gleichzeitig mit der Verknüpfungsreaktion der Farbstoffkomponenten mit dem Trägerpolymer verwenden. So können etwa freie Aminogruppen tragende Polyamine leicht unter Ausbildung von Azogruppen mit geeigneten Farbstoffen gekuppelt werden.
    [0019] Sowohl die Azogruppe als auch die Carboxylatgruppe zerfallen in der Wärme, wobei sich die Zerfallstemperatur durch chemische Modifikation in gewissen Grenzen einstellen läßt, wie es zum Beispiel für Treibmittel aus einem Artikel von D. Braun in Monnatshefte für Chemie 110, Seiten 699 bis 713, (1979) bekannt ist. Durch geeignete Modifikation ist es daher auch möglich, verschiedene Farbstoffe in ein Trägerpolymer so einzubauen, daß sie bei unterschiedlichen Temperaturen freigesetzt werden.
    [0020] Eine zusätzliche Möglichkeit, die Tintenkomponenten des erfindungsgemäßen Farbbandes freizusetzen, besteht in der Zersetzung der labilen Gruppen durch Strahlung. So ist zum Beispiel die Azogruppe gegen UV-Licht von 360 nm Wellenlänge instabil und zerfällt unter Abspaltung von Stickstoff. Die zur Zersetzung nötige Energie beträgt etwa 120 kJ/mol. Eine ähnliche Energiemenge erfordert der Zerfall entsprechender Carboxylatgruppen, der neben Wärme auch durch Infrarotstrahlung ausgelöst werden kann. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Farbband auch in solchen Druckern einzusetzen, deren Druckköpfe nicht mit Wärmeübertragung, sondern mit UV- bzw. IR-Strahlung die Farbübertragung vom Farbband auf das Papier bewirken.
    [0021] Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
    [0022] 1. Ausführunosbeispiel
    [0023] Ein polymerisierbares olefinisches Monomer, welches ein aromatisches Amin trägt, zum Beispiel p-Amino-methacrylsäurebenzylester wird diazotiert und mit einem einen Farbstoff X tragenden Alkylcyanessigester nach Formel 1 umgesetzt.
    [0024]
    [0025] Das Monomer I wird anschließend nach bekannten Methoden in Lösung bei ca. 60° polymerisiert. Durch Mischen dieses Polymeren, zum Beispiel mit pulverförmigem Polyethylenvinylacetat, und anschließender Coextrusion werden daraus Folien von zum Beispiel 1 μm Stärke erzeugt und dann mit einer 2 μm dicken Polyethylenterephthalatfolie (Trägerfolie) verbunden. Auf dieser Schicht kann nun noch eine bis ca. 2 μm dicke Parafinschicht aus der Lösung abgeschieden werden. Nach dem Trocknen ist eine gebrauchsfertige Druckfolie für ein Farbband entstanden.
    [0026] Zur Beschichtung kann auch eine etwa 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Polymer enthaltende Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel eingesetzt werden. Als Lösungsvermittler kann in diesem Fall (bei Abscheidung der Schicht aus Lösung) ein längerkettiger Alkylrest R (zum Beispiel R = Hexyl) dienen. Anstelle des Mono- meren kann alternativ auch ein Poly-p-aminostyrol in einer polymer-analogen Umsetzung diazotiert und mit dem Cyanester umgesetzt werden.
    [0027] Im fertigen Farbband wird beim Erwärmen auf ca. 120º C der Farbstoff freigesetzt und auf das Papier übertragen. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß beim Zerfall der Azogruppe Wärme frei wird, welche die zum Zerfall bzw. zum Auslösen des Druckvorgangs notwendige Energiemenge reduziert.
    [0028] 2. Ausführungsbeispiel
    [0029] Ein depolymerisierbares Polymer, zum Beispiel Poly- ck Methylstyrol (Ceiling-Temperatur ca. 60°C) wird in Toluol gelöst und in ca. 1 μm Dicke auf die Trägerfolie aufgebracht und mit einer farbstoffhaltigen Wachsschicht versehen. Diese wird wie im ersten Beispiel aus einer Lösung abgeschieden, welche allerdings noch einen Farbstoff, zum Beispiel Ruß, Duasyn-Schwarz oder andere enthält. In einer Variante kann auch auf diese Wachsechicht verzichtet werden, wenn der Farbstoff direkt im Polymer gelöst oder in dieses eingearbeitet wird.
    [0030] Neben dem Poly-α-methylstyrol gibt es noch zahlreiche andere depolymiersierbare Polymere mit unterschiedlichen Zerfallstemperaturen, die je nach Bedarf eingesetzt werden können. So sind zum Beispiel Polymere aus Isophthalsäure und 1,4-Dibromtetrahydronaphtalin bekannt, die unter Säureeinfluß bei ca. 120°C zerfallen, während sie ohne Säureeinfluß bis über 200°C stabil sind (siehe dazu J. M. 3. Fréchet, Emil Warburg Symposium, Elmau 1987, Tagungsband, Seite 73).
    [0031] Die Farbstoffübertragung geschieht in diesem Ausführungsbeispiel durch den thermisch initiierten Zerfall der Zwischenschicht bzw. durch den Zerfall des Polymeren, welches den Binder den Farbstoff enthaltenden Schicht darstellt.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche.
    1. Farbband für ein Transferdruckverfahren, bei dem durch gezieltes Einwirken mit Strahlung und/oder Wärme Tintenkomponenten von einer Trägerfolie auf ein zu bedruckendes Material, insbesondere Papier, übertragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Trägerfolie mindestens eine der zu übertragenden Tintenkomponenten in Form einer nicht mobilen Verbindung vorgesehen ist, welche durch Einwirken von Strahlung und/oder Wärme chemisch zerfällt und dadurch die mindestens eine Tintenkomponente freisetzt, wobei diese Tintenkomponente mobil und auf das zu bedruckende Material übertragen wird.
    2. Farbband nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der nicht mobilen Verbindung die zumindest eine Tintenkomponente über eine labile Gruppe gebunden ist, bei deren Zerfall neben der Tintenkomponente noch eine gasförmige Verbindung freigesetzt wird.
    3. Farbband nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zumindest eine Tintenkomponente an ein Trägerpolymer gebunden ist.
    4. Farbband nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trägerpolymer gleichzeitig die Trägerfolie des Farbbands darstellt.
    5. Farbband nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine der durch chemischen Zerfall freisetzbaren Tintenkomponenten in flüssiger Phase freigesetzt wird und ein Lösungsmittel für die zu übertragenden Tintenkomponenten darstellt.
    6. Farbband nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nicht mobile Verbindung ein Polymer mit niedriger Ceilingtemperatur ist, welches durch Copolymerisation von Monomeren eines Kunststoffes mit Tintenkomponenten erhalten wird.
    7. Farbband nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nicht mobile Verbindung eine labile Gruppe enthält, welche eine Azo- oder eine Carboxylatgruppe ist.
    8. Farbband nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei bei unterschiedlicher Temperatur aus der nicht mobilen Verbindung freisetzbare Tintenkomponenten vorgesehen sind.
    9. Farbband nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Trägerfolie eine weitere thermisch labile Verbindung vorgesehen ist, die beim Zerfall mindestens ein Gas freisetzt.
    10. Farbband nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die weitere thermisch labile Verbindung Azodicarbonamid ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-05-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1989-05-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-04-11| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988909286 Country of ref document: EP |
    1990-09-19| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988909286 Country of ref document: EP |
    1993-10-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988909286 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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