DE1810608B2

DE1810608B2 - Druckempfindliches Ubertragungs element und Verfahren zu seiner Her stellung

Info

Publication number: DE1810608B2
Application number: DE1810608A
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony South Croyden Surrey Scott (Grossbritannien)
Original assignee: Columbia Ribbon and Carbon Manufacturing Co Inc
Current assignee: Columbia Ribbon and Carbon Manufacturing Co Inc
Priority date: 1967-11-25
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1973-10-31
Also published as: BR6804294D0; US3689301A; DE1810608C3; GB1217844A; DE1810608A1

Description

einer Farbübertragungsschicht aus einem mikroporö- sehen Harzes dient der Verbesserung der Handhabsen Schwamm aus thermoplastischem Kunststoff mit barkeit der Polyurethanlösung, dieses nimmt jedoch aus einem öligen Träger und Farbstoff bestehender, nicht an der Aushärtung teil, obwohl eine Reaktion ausdrückbarer Farbe innerhalb seiner Poren sowie irgendwelcher reaktiver Wasserstoffatome, die das einer dünnen Bindeschicht besteht und dadurch ge- 5 zweite Harz enthalten kann und die entweder aus Verkennzeichnet ist, daß die Bindeschicht eine Mischung unreinigungen desselben oder aus dessen eigener aus Polyurethanharz und bis zu einer gleichen Ge- Polymerisatkette stammen, mit den reaktiven NCO-wichtsmenge eines anderen thermoplastischen Kunst- Gruppen des Polyurethanharzes durchaus auftreten harzes enthält. kann.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren io Der hier verwendete Ausdruck »thermoplastisches zur Herstellung des durckempfindlichen Übertragungs- Harz« umfaßt Vinylharze, Acrylharze sowie Polymerielements der vorstehend gekennzeichneten Art, bei sate und Mischpolymerisate von Styrol mit anderen dem zunächst auf eine flexible Unterlage aus einer Vinylmonomeren aromatischer Natur, Celluloseester, Polyolefinfolie eine dünne Bindeschicht aufgebracht Polyester und Polyamide. Erfindungsgemäß bevorzugt wird, .indem eine Lösung eines härtbaren Polymerisats 15 verwendete thermoplastische Harze sind neben den in einem flüchtigen Lösungsmittel aufgebracht, das bereits genannten Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpoly-Lösungsmittel verdampft und das Polymerisat gehär- merisaten, Polymerisate von Methylmethacrylat und tet wird, wonach auf die Bindeschicht ein Gemisch Celluloseacetatbutyrat. Andere brauchbare Harze sind aus einem thermoplastischen Kunstharz, einem öligen Methylmethacrylat-Äthylacrylat-, Styrol-Methylme-Matcrial, das mit dem Kunstharz im wesentlichen 20 thacrylat-Mischpolymerisate, Polyvinylchlorid, Polyunverträglich ist, einer bestimmten Menge Farbstoff vinylfluorid, Celluloseacetat und Cellulosepropionat. und einem flüchtigen Lösungsmittel, welches das ge- Als flexible Unterlage werden für das druckemphärtete Polymerisat der Bindeschicht nicht löst, auf- findliche Übertragungselement der Erfindung PoIygebracht und das flüchtige Lösungsmittel verdampft olefinfolien mit der erforderlichen Festigkeit und Biegwird, so daß eine Farbübertragungsschicht gebildet 25 samkeit, vorzugsweise Polyäthylen- und insbesondere wird, welche aus einer nicht übertragbaren mikropo- Polypropylenfolien, verwendet. Diese Polyolefinfolien rösen Struktur des thermoplastischen Kunstharzes be- sind vorzugsweise orientiert, um ihnen eine erhöhte steht, das innerhalb seiner Poren eine ausdrückbare Biegsamkeit, Festigkeit und Reißfestigkeit zu verleihen Farbe enthält, die aus dem öligen Material und dem und sie bieten wegen ihrer geringen Gestehungskosten Farbstoff besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, 30 und ihrer hohen Verformbarkeit im Vergleich zu daß zur Herstellung der Bindeschicht eine Mischung Polyäthylenterephthalat-Polyesterfolien verschiedene aus Polyurethan und bis zu einer gleichen Gewichts- Vorteile.

menge eines anderen thermoplastischen Kunstharzes Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyurethanverwendet wird. harze sind an sich bekannt und werden durch Konden-Durch die vorliegende Erfindung ist es erstmals 35 sation eines polyfunktionellen, normalerweise bifunkmöglich, in druckempfindlichen Übertragungselemen- tionellen Isocyanats mit Verbindungen und/oder nieten mit Erfolg auch Polyolefinfolien, insbesondere drigen Polymerisaten erhalten, die reaktive Wasser-Polypropylenfolien, als flexible Unterlage zu verwen- Stoffatome enthalten, wie z. B. Alkohole und PoIyden, obwohl man bisher angenommen hatte, daß die alkohole (wobei das reaktive Wasserstoffatom durch mikroporöse Schwammfarbübertragungsschicht nur 40 die OH-Gruppe geliefert wird) primäre oder sekundäre unzureichend an derartigen Polyolefinfolien haftet. Amine und Polyamine (wobei das reaktive Wasser-Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch stoff atom von den NH₂- bzw. NH-Gruppen geliefert das Aufbringen einer gehärteten Polyurethanharz- wird) und Polycarbonsäuren oder freie Säuregruppen Bindeschicht zwischen der mikroporösen Schwamm- enthaltende Alkydharze (wobei das reaktive Wasserschicht und der Oberfläche der Polyolefinfolie die 45 Stoffatom durch die COOH-Gruppen geliefert wird). Haftung ganz erheblich verbessert wird. Die Isocyanatgruppe reagiert mit dem reaktiven Wasser-Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht Stoffatom unter Bildung einer Urethanbindung und in die Unterlage des druckempfindlichen Übertragungs- Gegenwart eines Vernetzungsmittels, z. B. Wasser, elements der Erfindung aus einer Polypropylenfolie. eines Glykols oder eines anderen bifunktionellen Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung 50 Härtungsmittels, erhält man ein gehärtetes Polyurethan, enthält die Bindeschicht als thermoplastisches Kunst- Die Herstellung geeigneter Polyurethane, die in die harz ein Vinylharz, wobei als Vinylharz vorzugsweise Gruppen der Polyätherpolyurethane, der Polyaminein Vinylacetatpolymerisat verwendet wird. polyurethane und der Polyesterpolyurethane eingeteilt Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden können, ist beispielsweise in der USA.-Patententhält die Farbübertragungsschicht des druckemp- 55 schrift 2 729 618 beschrieben. Die Polyesterpolyurefindlichen Übertragungsiements der Erfindung einen thane werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet, mikroporösen Schwamm aus einem Vinylchlorid- Die Herstellung des druckempfindlichen Übertra-Vinylacetat-Mischpolymerisat, während die Binde- gungselements der Erfindung nach dem weiter oben schicht eine gehärtete Mischung aus einem Poly- angegebenen Verfahren erfolgt im einzelnen in der urethanharz und bis zu einer gleichen Gewichtsmenge ^6o Weise, daß die Bindeschicht mittels einer Druckwalze eines Vinylharzes enthält. auf die Polyolefinfolie aufgebracht und diese an-Das in der Bindeschicht enthaltene zusätzliche Harz schließend mit der Farbübertragungsschicht überzogen ist in der Regel in geringerer Menge vorhanden als das wird, die dann aushärtet und auf der Bindeschicht fest Polyurethanharz, beispielsweise in einem Verhältnis haftet. Die Polyurethanschicht enthält normalerweise innerhalb des Bereichs von etwa 1: 20 bis etwa 1:1. ⁶5 die reaktive(n) Komponente(n), die nach dem Ver-Zu den bevorzugten thermoplastischen Harzen gehören flüchtigen des Lösungsmittels das gehärtete Polyurneben den Vinylharzen auch thermoplastische Cellu- ethanharz liefert. Sowohl die Verdampfung des Löloseester. Die Verwendung des zweiten thermoplasti- sungsmittels als auch die Bildung und Härtung des

Polyurethans soll im wesentlichen abgeschlossen sein, bevor die Farbübertragungsschicht aufgebracht wird, da sich sonst die das Polyurethan bildende Komponente in dem Lösungsmittel der Farbübertragungsschicht wieder auflösen kann. Wenn aber die Härtung des Polyurethans bereits abgeschlossen ist, übt das Lösungsmittel der Farbübertragungsschicht keine Lösungswirkung mehr auf das Polyurethan aus. Wenn die Polyurethanschicht noch ein zweites thermoplastisches Harz enthält, so handelt es sich bei diesem zweiten Harz um ein solches, das in dem Lösungsmittel der Farbübertragungsschicht nicht löslich ist oder um ein solches, das zwar normalerweise in diesem Lösungsmittel löslich ist, das aber auf Grund der inerten Natur des gehärteten Polyurethans gegen eine übermäßige Auflösung in der Bindeschicht geschützt ist.

Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten Übertragungselementen dar, bei denen die Bindeschicht ausschließlich auf solchen Harzen basiert, die in dem zum Aufbringen der Farbübertragungsschicht verwendeten Lösungsmittel vollständig löslich sind. Bei der Herstellung solcher Übertragungselemente muß größte Sorgfalt darauf verwendet werden, den Lösungsmittelgehalt der Farbübertragungsschicht so zu steuern, daß das Aufbringen und Trocknen der Farbübertragungsschicht mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, erweicht das Lösungsmittel die Bindeschicht mit unterschiedlicher Stärke und die dabei erhaltenen fertigen druckempfindlichen Übertragungselemente sind bezüglich ihrer Eigenschaften nicht gleichförmig. Derartige Schwierigkeiten treten jedoch bei dem erfindungsgemäßen druckempfindlichen Übertragungselement nicht auf, da hier das gehärtete Polyurethanharz gegenüber dem zum Aufbringen der Farbübertragungsschicht verwendeten Lösungsmittel inert ist. Deshalb werden erfindungsgemäß auch keine ungehärteten oder nicht härtbaren Polyurethanharze verwendet, da diese Harze in dem Lösungsmittel der Farbübertragungsschicht mindestens zum Teil löslich sind und nicht die erforderliche Haftung ergeben, insbesondere wenn als flexible Unterlage eine nichtpolare Polyolefinfolie, beispielsweise eine Polypropylenfolie, verwendet wird.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Als flexible Unterlage wurde eine Polypropylenfolie einer Dicke von 0,02 mm verwendet. Auf eine Seite der Folie wurde mittels einer Zellentiefdruckwalze eine Polyurethanmasse der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung in einer solchen Menge aufgebracht, daß sich nach dem Verdampfen des Lösungsmittels eine Schicht mit einer Dicke von etwa 0,0064 mm, entsprechend einem Trockengewicht von 1,5 g/m², ergab:

Gewichtsteile

Durch Feuchtigkeit härtbares
gesättigtes Urethan-Vorpolymerisat

ίο auf Polyesterbasis 10,0

Äthylacetat 10,0

Polyvinylacetat 4,0

Methyläthylketon 36$

60,0

Nach dem Verdampfen der Lösungsmittel Methyläthylketon und Äthylacetat war die Härtung des Polyurethans praktisch beendet. Anschließend wurde eine Bildübertragungsschicht der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung mittels eines üblichen, mit einem Draht umwickelten Auftragsstabes in einer solchen Menge aufgebracht, daß sich nach dem Verdampfen des Lösungsmittels eine Farbübertragungsschicht einer Dicke von etwa 0,02 mm, entsprechend einem Trockengewicht von 24 g/m², ergab.

Gewichtsteile

Paste mit dem gemahlenen Pigment
(enthaltend Öl, einen schwarzen Pig-

mentfarbstoff und Lecithin oder ein

anderes Netzmittel) 25,0

Vinylchlorid-Vinylacetat-

Mischpolymerisat 10,0

Methyläthylketon 40,0

Toluol 20^0

95,0

Das in diesem Beispiel verwendete Urethanvorpolymerisat lag in Form einer 1: 1-Mischung von von verschiedenen Polyestern abgeleiteten Polyurethanen vor. Sie wurden in Form von 50 gewichtsprozentigen Lösungen der Urethan-polymerisate in Äthylacetat als Lösungsmittel eingesetzt. Die Paste mit dem gemahlenen Pigment enthielt den öligen Farbträger, z. B. Mineralöl, gereinigtes Rübsamenöl, Butylstearat und/oder geschwefeltes Pflanzenöl, sowie ein getöntes Druckerschwärzepigment in einem Verhältnis von etwa 2:1.
Das nach diesem Beispiel hergestellte fertige druckempfindliche Übertragungselement wies eine ausgezeichnete Haftung zwischen Farbübertragungsschicht und Polyolefinunterlage auf.

Claims

l 2 Kunstharz der Farbe abgebenden Schicht ein Patentansprüche: Vinylacetatpolymerisat verwendet wird. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8,

1. Druckempfindliches Übertragungselement, be- dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches stehend aus einer flexiblen Unterlage aus einer 5 Kunstharz der Farbe abgebenden Schicht ein Polyolefinfolie und einer Farbübertragungsschicht Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisai veraus einem mikroporösen Schwamm aus thermo- wendet wird.

plastischem Kunststoff mit aus einem öligen Träger

und Farbstoff bestehender, ausdrückbarer Farbe

innerhalb seiner Poren sowie einer dünnen Binde- *q Die Erfindung betrifft ein druckempfindliches Überschicht, dadurch gekennzeichnet, daß tragungselement, das aus einer flexiblen Unterlage aus die Bindeschicht eine Mischung aus Polyurethan- einer Polyolefinfolie und einer Farbübertragungsharz und bis zu einer gleichen Gewichtsmenge eines schicht aus einem mikroporösen Schwamm aus thermoanderen thermoplastischen Kunstharzes enthält. plastischem Kunststoff mit aus einem öligen Träger

2. Druckempfindliches Übertragungselement 15 und Farbstoff bestehender, ausdrückbarer Farbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb seiner Poren sowie einer dünnen Bindedie Unterlage aus einer Polypropylenfolie besteht. schicht besteht, sowie ein Verfahren zu seiner Her-

3. Druckempfindliches Übertragungselement stellung.

nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- Druckempfindliche Übertragungselemente des vorzeichnet, daß die Bindeschicht als thermoplasti- ao stehend angegebenen Aufbaus sind an sich bereits sches Kunstharz ein Vinylharz enthält. bekannt (vgl. die USA.-Patentschnften 2 820 717,

4. Druckempfindliches Übertragungselement 2 944 037, 3 037 879 und 3 314 814). Bei ihrer Hernach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- stellung wird die die Farbe freigebende Schicht in zeichnet, daß das thermoplastische Kunstharz ein Form einer Lösung, einer Dispersion oder Emulsion Vinylacetatpolymerisat ist. 25 des thermoplastischen Kunststoffharzes in einem

5. Druckempfindliches Übertragungselement flüchtigen Lösungsmittel oder Trägennedium auf die nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn- Unterlage aufgebracht und die erforderliche Porosität zeichnet, daß die Farbübertragungsschicht einen ergibt sich aus der Trennung der dispergierten Farbe mikroporösen Schwamm aus einem Vinylchlorid- von dem Harz, wenn das Lösungsmittel oder das Vinylacetat-Mischpolymerisat enthält und daß die 30 Trägennedium verdampft wird. Diese Trennung ist Bindeschicht eine gehärtete Mischung aus Poly- eine Folge der Unverträglichkeit zwischen dem urethanharz und bis zu einer gleichen Gewichts- thermoplastischen Harz und dem öligen Farbträger, menge eines Vinylharzes enthält. Bei den bisher bekannten druckempfindlichen Über-

6. Verfahren zur Herstellung des druckempfind- tragungselementen wurde als Unterlage Papier verliehen Übertragungselements nach einem der An- 35 wendet, auf das die Übertragungsverbundschicht aufsprüche 1 bis 5, bei dem zunächst auf eine flexible gebracht wurde. In der USA.-Patentschrift 3 037 879 Unterlage aus einer Polyolefinfolie eine dünne wird darauf hingewiesen, daß als Unterlage auch Bindeschicht aufgebracht wird, indem eine Lö- dünne, flexible Kunststoff-Folien, z. B. Polyäthylsung eines härtbaren Polymerisats in einem fluch- enterephthalatfolien, verwendet werden können, die tigen Lösungsmittel aufgebracht, das Lösungs- 40 gegenüber Papierunterlagen bestimmte Vorteile haben, mittel verdampft und das Polymerisat gehärtet Bei ihnen treten jedoch Haftungsschwierigkeiten zwiwird, wonach auf die Bindeschicht ein Gemisch sehen der Übertragungsverbundschicht und der Kunstaus einem thermoplastischen Kunstharz, einem Stoffunterlage auf, worauf ebenfalls bereits in der USA.-öligen Material, das mit dem Kunstharz im wesent- Patentschrift 3 037 879 hingewiesen wird. Diese schlechlichen unverträglich ist, einer bestimmten Menge 45 tere Haftung im Vergleich zu Papier ist auf den Mangel Farbstoff und einem flüchtigen Lösungsmittel, an »Zähnen« auf der glatten Oberfläche der Kuiistwelches das gehärtete Polymerisat der Bindeschicht stoff-Folie im Vergleich zu Papier zurückzuführen, nicht löst, aufgebracht und das flüchtige Lösungs- Hinzu kommt noch, daß einige Kunststoff-Folien auf mittel verdampft wird, so daß eine Farbübertra- Grund ihrer nichtpolaren Natur von vornherein eine gungsschicht gebildet wird, welche aus einer nicht 50 weniger aufnahmefähige Oberfläche aufweisen als übertragbaren mikroporösen Struktur des thermo- solche mit einer polareren Natur. Wichtige Beispiele plastischen Kunstharzes besteht, das innerhalb dafür sind Folien aus Polyolefinen, wie Polyäthylen seiner Poren eine ausdrückbare Farbe enthält, und Polypropylen. Diese zuletzt genannten Folien die aus dem öligen Material und dem Farbstoff haben jedoch vorteilhafte physikalische Eigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstel- 55 und können in großtechnischem Umfange außerlung der Bindeschicht eine Mischung aus Poly- ordentlich wirtschaftlich hergestellt werden, so daß es urethan und bis zu einer gleichen Gewichtsmenge erwünscht ist, auch solche Unterlagen in druckeines anderen thermoplastischen Kunstharzes ver- empfindlichen Übertragungselementen verwenden zu wendet wird. können.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- ^6o Es wurde nun gefunden, daß Polyolefinfolien als zeichnet, daß als Material für die flexible Unter- flexible Unterlage für druckempfindliche Übertralage Polypropylen verwendet wird. gungselemente verwendet werden können, wenn man

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, sie vor dem Aufbringen der Farbübertragungsschicht dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der mit einer gehärteten Polyurethanharz-Bindeschicht Bindeschicht als thermoplastisches Kunstharz ein 65 versieht.

Vinylharz verwendet wird. Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein druck-

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, da- empfindliches Übertragungselement, das aus einer durch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches flexiblen Unterlagen aus einer Polyolefinfolie und