DE10152849A1

DE10152849A1 - Beschichtung eines Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsproduktes, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE10152849A1
Application number: DE2001152849
Authority: DE
Inventors: Heinrich Krauter; Beate Wind
Original assignee: Emtec Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-28
Also published as: DE10294967D2; WO2003037644A3; WO2003037644A2; AU2002338725A1

Abstract

Die Erfindung betrifft also eine Rückseitenbeschichtung (Rückguss, Backcoat) eines Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsproduktes, bei der erstmals eine geschlossene Beschichtung mit Gleit- und/oder Schmiermittel und einem Bindemittel vorgestellt wird, so daß durch die Beschichtung nicht nur die Gleiteigenschaften des Bandes optimiert werden, sondern auch die Haftung der Schicht am Träger verbessert wird. Dadurch werden die Verklebungen und der Abrieb, die beim Prozeß üblicherweise stattfinden, minimiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung, insbesondere eine Rückseitenbeschichtung (Rückguss, Backcoat) für ein Thermotransfer- und/oder ein Thermosublimationsprodukt.
Bezüglich Thermotransfer und Thermosublimation wird heutzutage eine störungsfreie Funktion des Druckers bei sehr guter Druckqualität gefordert. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, reicht es nicht aus, die schriftgebende Schicht, d. h. die Inklayer, optimal auszustatten. Vielmehr müssen gleichzeitig die Hilfslayer, wie z. B. die Releaselayer und vor allen Dingen die Rückseitenbeschichtung optimal ausgerüstet werden.
Bei Thermotransfer- und Thermosublimationsprozessen wird ein zu übertragendes Material, wie Tinte (Aufschmelzfarbe, Thermofarbe), auf einer Seite eines wärmeleitenden Trägers aufgebracht. Durch Erhitzen des Trägers auf der anderen Seite, d. h. auf der nicht mit dem zu übertragenden Material beschichteten Seite, wird das zu übertragende Material des Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsproduktes abgelöst und auf ein Substrat, wie Papier, übertragen.
Ein solcher Prozeß ist beispielsweise das Thermodruckverfahren. Dabei bewegt sich ein Thermofarbband an einem Druckkopf vorbei, der mit einem Symbol, z. B. einem Buchstaben belegt ist. Das Symbol (der Buchstabe) wird aus beheizbaren Punkten aufgebaut. Der Druckkopf wird beim Druck beispielsweise über eine Feder an das Thermofarbband gepreßt, wobei das beheizte Symbol in direkten Kontakt mit dem Träger kommt. Die beheizbaren Punkte auf dem Druckkopf können dabei Temperaturen bis zu 400°C aufweisen und den Träger beim Druck mit hohen Temperaturen belasten. Wird als Träger ein üblicher PET-Film eingesetzt, kommt es unter derartigen Bedingungen zu einer Erweichung (Erweichungstemperatur PET: 255°C) und/oder einem partiellen Schmelzen des Films und in der Folge zu einer Verklebung der beheizbaren Punkte des Druckkopfes mit Trägermaterial. Dadurch wird die Lebensdauer und/oder der Wartungszyklus einer solchen Vorrichtung, wie z. B. eines Thermodruckers, negativ beeinflußt und/oder herabsetzt. Ferner kann eine Verklebung auch zu Bandrissen führen.
Die hohe Temperatur und ein hoher Anpressdruck sind dabei nötig, um das zu übertragende Material, z. B. die Aufschmelzfarbe, vom Träger abzulösen und auf das Substrat, z. B. ein Druckpapier, zu übertragen. Dabei sind eine punktuell hohe Temperatur und ein punktuell hoher Druck insbesondere dazu wichtig, eine ausreichende Schärfe des Druckbildes zu erzielen, da beim Ablösen der Aufschmelzfarbe vom Träger die eigentliche Übertragung der Farbe stattfindet.
Andererseits sollen die Materialien der Träger als Einwegprodukte billig und umweltgerecht in der Herstellung/Entsorgung sein und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, damit die Aufschmelzfarbe am gewünschten Ort abgelöst und auf das Substrat übertragen wird.
Aus der EP 0 133 638 A2 ist eine Rückseitenbeschichtung für einen Träger bekannt, die aus einer geschlossenen Schicht aus wachsähnlichem Material besteht. Zwar schützt diese Beschichtung den Träger und hat gute Gleiteigenschaften, die für den reibungslosen Ablauf des Druckprozesses nötig sind, die Haftung zwischen der Beschichtung und dem Träger bedarf jedoch einer Optimierung, um Ablagerungen der Beschichtung auf dem Druckkopf zu unterdrücken.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hitzebeständige Rückseitenbeschichtung für ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt zu schaffen, die den Träger schützt und außerdem eine gute Haftung zwischen der Rückseitenbeschichtung und dem Träger gewährleistet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rückseitenbeschichtung für ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt zu schaffen, die außerdem gute Gleit- und Slipeigenschaften aufweist und dadurch einwandfreie Bandlaufeigenschaften gewährleistet.
Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rückseitenbeschichtung für ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt zu schaffen, die ein Verkleben des Druckkopfes verhindert.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb eine Rückseitenbeschichtung für ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt, welche Rückseitenbeschichtung zumindest ein Gleit- und/oder Schmiermittel und zumindest ein Bindemittel umfaßt.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung

- ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung eines Trägers eines Thermotransfer- und/oder eines Thermosublimationsproduktes, das folgende Schritte umfaßt: Herstellen einer Dispersion aus zumindest einem Gleit- und/oder Schmiermittel und zumindest einem Bindemittel und Auftragen der Dispersion auf die Rückseite eines Trägers eines Thermotransfer- oder Thermosublimationsproduktes,
- sowie die Verwendung der Rückseitenbeschichtung eines Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsproduktes in der Drucktechnik, und
- ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt, das eine erfindungsgemäße Rückseitenbeschichtung enthält.

Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise gegen höhere Temperaturen unempfindlich und weist vorzugsweise ein gutes Haftvermögen auf dem Träger auf. Bei einer ausgezeichneten Haftung auf dem Träger hinterläßt die Beschichtung keine Ablagerungen und/oder Verklebungen auf dem Druckkopf der Vorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Gleit- und/oder Schmiermittel ein Wachs oder eine wachs-ähnliche Verbindung. "Wachse" weisen eine hohe Reibfestigkeit und eine sehr niedrige Gleitreibung auf und verfügen über einen ausgezeichneten Schmiereffekt. Deshalb weist ein so beschichteter Träger auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Die genannten Eigenschaften wirken einer Abrasion, z. B. der Druckkopfschutzschicht, entgegen und verhelfen somit der Vorrichtung zu einer langen Lebensdauer bzw. einem langem Wartungszyklus.
Bezüglich einer Definition von "Wachsen" oder "wachsähnlichen" Verbindungen und entsprechender Beispiele, wird auf die vorstehend erwähnte Druckschrift EP 0 133 638 Bezug genommen, vgl. insbesondere die A2 Veröffentlichung, S. 3, Zeile 26 - S. 4, Zeile 1; S. 4, Zeile 22 - S. 5, Zeile 19. Die dortigen Definitionen werden vollinhaltlich in die vorliegende Erfindung aufgenommen.
Als "Wachse" oder "wachsähnliche Verbindungen" werden insbesondere Wachse wie z. B. Esterwachse, teilverseifte Esterwachse, Montanwachse, silikonmodifizierte Wachse, Polyethylenwachse, Paraffine, mikrokristalline Wachse, höhere Fettsäuren, -säureester und/oder -säuresalze, höhere Alkohole eingesetzt. Bevorzugte Wachse sind teilverseifte Esterwachse, da die enthaltene Wachsseife über sehr gute Gleit- und Antistickingeigenschaften verfügt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Bindemittel Thermoplaste und/oder oligomere Polyesterpolyole. Die oligomeren Polyesterpolyole weisen z. B. eine Molmasse von 500-7000 g/mol, bevorzugt von 1000-5000 g/mol, stärker bevorzugt von 2000-4000 g/mol und besonders bevorzugt von etwa 3000 g/mol auf. Die Thermoplaste verfügen über so wenige reaktive Gruppen, daß sie gerade noch in der Lage sind, mit Isocyanaten Reaktionen einzugehen. Die Hydroxylzahl der eingesetzten Thermoplaste liegt bei 5-10 (mg KOH/g). Reaktive Gruppen sind je nach eingesetztem Thermoplast z. B. -OH oder -COOH Gruppen.
Durch den Zusatz eines Isocyanats, insbesondere eines feuchtigkeitshärtenden (das heißt bei Anwesenheit von Wasser härtend) Isocyanats kann z. B. eine Matrix aus Polyisocyanat aufgebaut werden, in die der Thermoplast eingelagert und über die wenigen noch vorhandenen reaktiven Gruppen angedockt wird.
Als Isocyanate können z. B. aromatische Polyisocyanate wie Desmodur L 75 der Firma Bayer AG eingesetzt werden. Ferner wird diesbezüglich auf US 4,735,860 Bezug genommen, vgl. insbesondere Spalte 4, Zeilen 9-28. Die dortigen Defintionen werden vollinhaltlich in die vorliegende Erfindung aufgenommen.
Alternativ oder additiv dazu kann ein Bindemittel eingesetzt werden, bei dem Polyesterpolyole oder sonstige funktionelle Gruppen zumindest teilweise mit den Isocyanatgruppen umgesetzt werden. Dabei wird eine hervorragende Haftung des Bindemittels am Träger erzielt.
Mit dem Bindemittel kann neben einer guten Haftung am Träger auch eine hohe Temperaturstabilität des Trägers und der Rückseitenbeschichtung erreicht werden, d. h. daß die thermoplastischen Eigenschaften in Richtung Duroplaste verschoben werden.
Das Bindemittel kann Thermoplaste wie z. B. Polyurethane, Acrylate, Polyesterharze, SAN-Produkte, Vinylidenderivate, Acryl-Vinylchlorid-Copolymer, Butadienderivate, Polyvinylacetate, Vinyl-Chlorid-Vinyl-Acetat Copolymere und/oder Polyamide enthalten. Bevorzugt werden Polyurethane und Polyester mit einem Erweichungspunkt größer 200°C. Weitere Beispiele werden in US 4,735,860 genannt, auf das hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird, vgl. insbesondere Spalte 4, Zeilen 52-65.
Die Kombination aus Schmier- und/oder Gleitmittel mit dem Bindemittel bewirkt, daß der so beschichtete Träger während eines Druckverfahrens einwandfreie Bandlaufeigenschaften zeigt.
Ferner weist die erfindungsgemäße Rückseitenbeschichtung eine sehr gute Haftung auf dem Träger, insbesondere einem PET-Film auf, so daß keine Ablagerungen der Rückseitenbeschichtung auf dem Druckkopf stattfinden. Durch den niedrigen Reibungskoeffizienten der Schicht findet nahezu kein Abrasion des Druckkopfes statt, wodurch die Lebensdauer des Druckkopfes erheblich verlängert wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Rückseitenbeschichtung noch andere Komponenten außer dem Bindemittel und dem Gleit- und/oder Schmiermittel, wie z. B. Slipadditive, Antistatika, und/oder Füllstoffe.
Als "Slipadditive" können an sich übliche Additive wie silikonmodifizierte reaktive und nicht-reaktive Thermoplaste, Silikonöle, Silikonwachse, Fluor-Carbone, Ether- und/oder estermodifizierte Silikone eingesetzt werden. Weiter geeignet sind phosphorische Ester wie z. B. Lecithin, Rhodafac, usw. Dadurch wird insbesondere bei extrem angesteuerten Druckern mit z. B. sehr kurzer Pulsduration vermieden, daß der sogenannte Slip-Stick-Effekt eintritt, was u. a. eine unscharfe Imagewiedergabe zur Folge hätte.
Auch als Füllstoffe können an sich übliche Produkte mit einer Mohs Härte < 3 eingesetzt werden; insbesondere empfehlen sich Produkte mit niedrigen Gleitwerten und/oder Reibungskoeffizienten. Wichtig ist auch die Partikelform, wobei die Kugelform optimal ist, weil dann noch zusätzlich der Kugellagereffekt zum Tragen kommt, der die Reibung weiter vermindert. Bevorzugte Füllstoffe sind Vinylidenfluoridtetrafluorethylen, Teflonpuder, Benzoguanaminharz-Kügelchen (Epostar®), Tospearl® (Silikonkügelchen), Mikronisierte Wachse, wie z. B. PE- und PTFE- Wachse.
Die beste antistatische Ausrüstung bei drei- oder mehrschichtigen Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukten wird erreicht, wenn eine Schicht, jedoch nicht die Rückseitenbeschichtung, mindestens 30 Gew-% Carbonblack enthält.
Bei einem Zweischichtprodukt empfiehlt es sich, die Rückseitenbeschichtung antistatisch auszurüsten. Carbonblack wird bei Zweischichtprodukten allerdings nicht bevorzugt, weil es eine zu starke Abrasion zeigt. Ansonsten sind alle an sich bekannten flüssigen bis festen Antistatika verwendbar, wie z. B. kationische Tenside, d. h. Verbindungen mit Gruppen wie quarternäre Ammoniumsalze, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, anionische Antistatika mit Sulfat- und/oder Phosphatgruppen, amphoterische Antistatika, wie z. B. Aminosäuren, Aminosulfate usw. und/oder nicht-ionische Antistatika wie z. B. Amino-Alkohole, Glycerinderivate und/oder Polyethylen-Glycolderivate.
Im folgenden wird die Erfindung noch anhand einiger Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung betreffen, und anhand einer Figur erläutert.
Die Figur zeigt den schematischen 4-Schichtaufbau eines Farbbandes 1. Zu sehen ist ganz oben die Tintenschicht oder der Inklayer 2, darunter zur besseren Ablösung der Tinte der Releaselayer 3, der auf dem Träger 4, beispielsweise einem Polyethylenterephtalat(PET)-Film, aufliegt. Ganz unten befindet sich die Rückseitenbeschichtung oder Rückguss genannte Schicht 5.
Die Tinte des Inklayers liegt z. B. als Solventdispersion vor und wird in einer Menge von beispielsweise ca. 3 g Festsubstanz pro m² aufgetragen. Die Releaselayer-Schicht wird als heiße Schmelze (Hotmelt) in einer Menge von bevorzugt ungefähr 1 g pro m² aufgebracht. Der PET-Film hat beispielsweise eine Stärke von 4,5 µm. Schließlich wird die Rückseitenbeschichtung wieder in einem Lösungsmittel in einer Stärke von ca. 0,1 g pro m² aufgebracht.

Beispiele

Zur Herstellung eines Beschichtungsmaterials für die Rückseitenbeschichtung gemäß den Beispielen 1 bis 5, werden Bindemittel, Gleit- und/oder Schmiermittel, Slipadditiv, Füllstoff und/oder Antistatika in einer Lösungsmittel-Dispersion (z. B. etwa 2-5%ig in THF/Anon 90 : 10) in einer Trockenstärke von etwa 0,05-1,0 µm aufgetragen. Als Auftragsverfahren können an sich übliche Beschichtungstechnologien eingesetzt werden. Das Abdampfen der Lösungsmittel erfolgt durch Überleiten heißer Luft mit einer Temperatur von etwa 100°C in einem Düsentrockner.

Beispiel 1

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
10 g PUR-CA151HAT® der Firma Huntsmann aus USA (Thermoplast), 4 g LG-Wachs® der Firma BASF (Esterwachs), 5 g Lupranat®-30%ig der Anmelderin (Isocyanat), 1 g FC 430® der Firma 3M Deutschland (Additiv) und 1 g Statexan® K100 der Firma Hoechst (Nachfolgerin) (Antistatikum).

Beispiel 2

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
10 g Dynapol L912® der Firma Degussa (Thermoplast), 4 g OP- Wachs® der Firma Clariant (Esterwachs), 5 g Lupranat®-30%ig der Anmelderin (Isocyanat), 0,5 g Silikonöl Wacker 10 × 6 der Firma Wacker (Additiv), 1 g Statexan® K100 der Firma Hoechst (Nachfolgerin) (Antistatikum) und 10 g EpostarU6® der Firma Shokubai, Japan (Füllstoff).

Beispiel 3

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
35 g PUR SU® 5000 30%ig der Firma Stahl, Niederlande (Thermoplast), 5 g Amidwachs, 7 g Lupranat®-30%ig der Anmelderin (Isocyanat), 3 g Rhodafac®710E der Firma Rhone Poulenc, Frankreich (Additiv), 1 g Statexan® K100 der Firma Hoechst (Nachfolgerin) (Antistatikum) und 8 g Tospearl®-GE der Firma Toshiba, Japan (Füllstoff).

Beispiel 4

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
10 g PUR-CA151HAT® der Firma Huntsmann, USA (Thermoplast), 4 g LG-Wachs® der Firma BASF (Esterwachs), 5 g Lupranat®- 30%ig der Anmelderin (Isocyanat), 2 g Acryl-Silikon US380® (20%ig) der Firma Toagosei, Japan (Additiv) und 1 g Statexan® K100 der Firma Hoechst (Nachfolgerin) (Antistatikum).

Beispiel 5

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
25 g PUR SU® 5000 30%ig der Firma Stahl, Niederlande und 3 g Dynacoll 7130® der Firma Degussa, Deutschland (Thermoplast), 4 g OP-Wachs® der Firma Clariant (Esterwachs), 5 g Lupranat®-30%ig der Anmelderin (Isocyanat), 0,5 g Tegoglide 410® der Firma Goldschmidt, Deutschland (Additiv) und 1 g Statexan® K100 der Firma Hoechst (Nachfolgerin) (Antistatikum).
Die Erfindung betrifft also eine Rückseitenbeschichtung (Rückguss, Backcoat) eines Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsproduktes, bei der erstmals eine geschlossene Beschichtung mit Gleit- und/oder Schmiermittel und einem Bindemittel vorgestellt wird, so daß durch die Beschichtung nicht nur die Gleiteigenschaften des Bandes optimiert werden, sondern auch die Haftung der Schicht am Träger verbessert wird. Dadurch werden die Verklebungen, die beim Prozeß üblicherweise stattfinden, minimiert.

Claims

1. Rückseitenbeschichtung für ein Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt, die zumindest ein Gleit- und/oder Schmiermittel und zumindest ein Bindemittel umfasst.

2. Rückseitenbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleit- und/oder Schmiermittel ein Wachs oder eine wachsähnliche Verbindung enthält.

3. Rückseitenbeschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs oder die wachsähnliche Verbindung Esterwachse, teilverseifte Esterwachse, Montanwachse, silikonmodifizierte Wachse, Polyethylenwachse, Paraffine, mikrokristalline Wachse, höhere Fettsäuren, höhere Fettsäureester und/oder höhere Fettsäuresalze, höhere Alkohole enthält.

4. Rückseitenbeschichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Thermoplast und/oder ein oligomeres Polyesterpolyol enthält.

5. Rückseitenbeschichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel das Reaktionsprodukt einer Isocyanatverbindung mit einem Thermoplasten und/oder mit einem oligomeren Polyesterpolyol enthält.

6. Rückseitenbeschichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast aus Polyurethanen, Acrylaten, Polyesterharzen, SAN-Produkten, Vinylidenderivaten, Acryl- Vinylchlorid-Copolymeren, Butadienderivaten, Polyvinylacetaten, Vinylchlorid-Vinyl-Acetat Copolymeren, Polyamiden oder Gemischen davon ausgewählt wird.

7. Rückseitenbeschichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanat feuchtigkeitshärtend ist.

8. Rückseitenbeschichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanat ein Polyisocyanat ist.

9. Rückseitenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zumindest ein Slipadditiv, Antistatikum, und/oder Füllstoff enthält.

10. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung eines Trägers eines Thermotransfer- und/oder eines Thermosublimationsproduktes, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Herstellen einer Dispersion aus zumindest einem Gleit- und/oder Schmiermittel und zumindest einem Bindemittel und Auftragen der Dispersion auf die Rückseite eines Trägers eines Thermotransfer- oder Thermosublimationsproduktes.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Dispersion als Lösungsmitteldispersion hergestellt wird.

12. Verwendung der Rückseitenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei einem Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsprodukt in der Drucktechnik.