DE1921995C3

DE1921995C3 - Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien

Info

Publication number: DE1921995C3
Application number: DE19691921995
Authority: DE
Inventors: Hugh Thomas Lexington Ky. Findlay (VStA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-04-30
Publication date: 1977-10-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien, die als Schreibmaschinenfarbbänder, Kohlepapier und dergleichen verwendbar sind.

Nachdem zahlreiche widerstandsfähige synthetische Polymere bekanntgeworden sind, wurde einp Vielzahl mehrmals verwendbarer Übertragungsmittel entwikkelt, die Polymerfilme als Träger oder Übertragungsschicht enthalten. Ein derartiges Übertragungsmateria! wird beispielsweise von einer polymeren Matrix gebildet, die in ihren Poren ein Markierungsmaterial enthält, das unter dem Druck beispielsweise einer Schreibmaschinenlype auf ein Blatt übertragen wird. Obwohl derartige Übertragungsmaterialien mit guten Druckqualitäten und langer Nutzungsdauer hergestellt wurden, besitzen sie einige Nachteile. So wird bei dem wiederholten Anschlag einer Type die polymere Schicht deformiert, und es kommt zu Einprägungen und Einschnitten des Farbbandes. Dadurch verschlechtert sich die Qualität der Druckschrift und die Stabilität des Übertragungamaterials und es entstehen weiterhin durch die Einprägung Schwierigkeiten bei der Führung der Farbträger durch die entsprechenden Vorrichtungen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Übertragungsmaterials zugänglich zu machen, das bei einem Typenanschlag komprimiert und nicht deformiert wird, so daß nur geringe Einprägungen auftreten und das Material widerstandsfähig gegenüber Einschnitten bleibt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einen Polymerfilm die Dispersion eines farbaufnahmefähigen Füllmaterials in einer Flüssigkeit, die zumindest ein partielles Lösungsmittel für den Polymerfilm ist, aufgetragen, die Flüssigkeit anschließend verdampft und die dann in den Oberflächen des Polymerfilms eingebettete Füllmaterialsehicht mit einer nichtflüchtigen Farbe imprägniert wird.

Eine Vielzahl von Polymerfilmen kann als bindende Schicht für das Farbstoff enthaltende spezielle Füllmaterial benutzt werden. Die Dicke des Polymerfilmes liegt zwischen 0,004 und 0,11 mm und ist abhängig von der Art des herzustellenden Übertragungsmaterials, wie beispielsweise Schreibmaschinenbänder, oder Kohlepapiere. Die Filme können nach bekannten Methoden, wie Aufschütten einer flüchtigen Dispersion oder Spritzgießen, erhalten werden. Brauchbare polymere Materialien sind beispielsweise Polyurethane, Polyamide, Polyester, Polycarbonate und Polyäthylene. Der Polymerfilm kann bis zu 80% eines verstärkende.! oder komplexbildenden Füllmaterials, wie beispielsweise das in der deutschen Anmeldung P 15 71 893.1 beschriebene Channel Black enthalten.

Vorzugsweise wird der Polymerfilm auf eine zeitweilige Unterlage wie beispielsweise Pergamentpapier, Polyäthylenglycolkolterephthalat, Polyäthylen, Polypropylen, auflösbare Papiere und dergleichen aufgetragen, die leicht von der Polymerschicht zur Herstellung des selbsttragenden Aufzeichnungsmaterials abgezogen werden können.

Das farbaufnahmefähige Füllmaterial wird naeti bekannten Verfahren in einer Flüssigkeit dispergiert und die Dispersion anschließend durch beliebige übliche Verfahren auf die Oberfläche des Polymerfilms übertragen. Brauchbare Füllmaterialien sind beispielsweise Holzmehl, Asbestfaserstoff, Glas, Diatomeenerde und synthetische Polymere wie beispielsweise pulverförmiges Polyäthylen hoher Dichte. Die Füllmaterialien werden in vorzugsweise etwa 15-30 Gewichtsprozenten in leichtflüchtige Flüssigkeiten, die zumindest ein partielles Lösungsmittel für den Polymerfilm bilden, dispergiert.

Brauchbare Lösungsmittel sind beispielsweise Äthanol, Äthylacetat, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylenchlorid, Toluol und ähnliche. Das zu verwendende Lösungsmittel ist von dem Polymerfilm abhängig. Beispielsweise werden Äthanol als Lösungsmittel für Polyamide wie Nylon, Mischungen von Äthylacetat und N-Methyl-2-pyrrolidon für Polyurethane, Methylenchlorid für Polycarbonate und heißes Toluol für Polyäthylene verwendet. Die Dispersion des Füllmaterials in dem Lösungsmittel wird auf den Polymerfilm aufgetragen. Das Lösungsmittel wird anschließend bei normalen oder erhöhten Temperaturen bis zu 150°C, bei denen eine ausreichende Auflösung der Oberfläche der polymeren Filmschicht stattfindet und das Füllmaterial in die Polymerschicht eingelagert wird, verdampft. Die Dicke der aufgetragenen nassen Schicht ist abhängig von der Konzentration des Füllmaterials in dem Lösungsmittel. Sie wird so gewählt, daß nach der Verdampfung des Lösungsmittels eine trockene Füllmaterialschicht von 0,0063 bis 0,063 mm Dicke entsteht. Anschließend wird in die auf diese Art erhaltene, in die Polymerfilmschicht eingebettete Bindemittelschicht eine nichtflüchtige Farbe imprägniert. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine Dispersion der Farbe in einem flüchtigen Lösungsmittel hergestellt, die mit bekannten Beschichtungsmethoden auf die Oberfläche der von dem Füllmaterial gebildeten Schicht aufgetragen wird. Es werden die üblichen für Übertragungsmittel benutzten Farben verwendet, bei denen die färbende Substanz in einem öligen Farbträger dispergiert oder gelöst ist.

Als Farben können organische und anorganische Farben und Pigmente wie beispielsweise Ruß mit Farbpräzipitat, Nigrosinoleat und organische Farbstoffe, wie Methylviolettbase, verwendet werden. Brauchbare Farbträger sind beispielsweise Mineralöle, Fettsäu-

Ί,

ren wie Stearinsäure und Oleinsäure und deren Ester mit sowohl Polyäthylenglykolen als auch Fettalkoholen wie beispielsweise gemischte Octylester oder ölsäure. Für die Verbesserung der Dispersion der Pigmente in den Farbträgern können übliche Dispersionsmittel 5 benutzt werden.

Aus den obigen Komponenten wird durch Mahlen in einem Walzwerk bis zu einer Mahlfeinheit von 0,025 mm oder weniger auf der Hegmann-Mahlfeinheitsskala eine entsprechende Farbmischung erhalten. Die Farbe wird anschließend vorzugsweise mit einem brauchbaren flüchtigen Lösungsmittel, das die Viskosität reduziert und die Beschichtung und Imprägnation der Füllmaterialschicht erleichtert, bis zur Homogenität gemischt. Konzentrationen der Farbe im Lösungsmittel von etwa \5-30 Gewichtsprozenten ergeben sehr gute Beschichtungs- und lmprägnationseigenschaften. Die Lösungsmittel sind so auszuwählen, daß kein stärkerer Angriff auf die bindende Filmschicht erfolgt, wodurch die Füllmaterial-Polymerschichtstruktur aufgeweicht und zerstört werden könnte. Bevorzugte Lösungsmittel sind beispielsweise niedrige aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Petroleumdestillate, Pentan, Hexan usw. und halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise 1,1,1-Trichloräthem.

Die in das Füllmaterial imprägnierte, aus Farbe und Lösungsmittel gebildete Dispersionsmenge ist so groß, daß nach dem Verdampfen der Flüssigkeit eine Übertragungsschicht entsteht, die zwischen 1 und 4 Gewichtsteilen Füllmaterial und 1 und 2 Gewichtsteilen Farbe enthält. Dies entspricht einer Farbmenge von etwa 5,9 bis etwa 47,0 g/m². Die Entfernung des Lösungsmittels der Farbdispersion erfolgt bei normalen oder erhöhten Temperaturen bis zu 150"C. Das neue Übertragungsmittel wird anschließend von der zeitweiligen Unterlage abgezogen und es kann dann nach Schneiden in die gewünschte Form und Größe als beispielsweise Schreibmaschinenfarbband oder Kohlepapier benutzt werden.

Die Fig. 1 zeigt in einem Fließdiagramm die Stufen einer bevorzugten Ausführungsform des im vorhergehenden beschriebenen Verfahrens.

Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung zur Herstellung eines neuen Übertragungsmittels, wobei die Teile, falls nicht andere angegeben, als Gewichtsteile zu verstehen sind.

Beispiel 1

Durch Auftragen einer Emulsion von Polyurethan in Wasser auf eine zeitweilige Polyäthylenglycolterephthalatunterlage, die eine Dicke von 0.05 mm besaß, wurde ein 0,05 mm dicker trockener polymerer Bindemittelfilm erhalten. Die Auftragung erfolgte durch eine im Gegenuhrzeigersinn laufende Aufwalzvorrichtung und die so erhaltene Schicht wurde dann bei dem Durchgang durch einen Luftumwälzungsofen bei einer Temperatur von 135⁰C getrocknet.

2 Teile sehr feines Holzmehl wurden in einer Lösungsmittelmischung, die aus 9 Teilen denaturisiertem Äthylalkohol mit 5% Äthylacetat, Hexan und Wasser und 1 Teil N-Methyl-2-pyrrolidon bestand, dispergiert. Die Lösungsmittel-Holzmehl-Dispersion wurde auf die Oberfläche des auf die Polyäthylenglycolterephthalatunterlage aufgetragenen Polyurethanfilms mit Hilfe einer im Gegenuhrzeigersinn laufenden Aufwalzvorrichtung, wie sie beispielsweise in der DT-AS 12 13 438 beschrieben wird, aufgetragen. Das Lösungsmittel wurde durch etwa zwei Minuten Erwärmung auf ungefähr 120⁰C in einem Luftumwälzofen entfernt. Durch die Erweichungs- und Auflösungswirkung des erwärmten Lösungsmittels, insbesondere des N-Methyl-2-pyrrolidon-Anteils auf den Polyurethanfilm wurde das Holzmehl in die Oberfläche des Films eingelagert und mit dieser fest verbunden. Die Dicke der so erhaltenen Füllmaterialschicht betrug etwa 0,025 mm.

Die "arbe wurde aus folgenden Bestandteilen gebildet:

Komponenten Gewichts-

proicm

Schwarzpigment 1686(Farbstoff-

und Rußzusammensetzung

Schwarzpigment 2451 L

(Farbstoff- und

Rußzusammensetzung)

Nigrosinoleat

(1 Teil Nigrosinbase N,

2 Teile ölsäure)

Methylviolettbase

Gemischte Fettsäureester

10

63 3

100

Die obigen Bestandteile wurden gemischt und in einer Walzenmühle bis zu einer Mahlfeinheit von weniger als 0,025 mm auf der Heymann-Mahlfeinheitsskala gemahlen. 1 Teil dieser Mischung wurde mit 3 Teilen des Lösungsmittels 1.1,1-Trichloräthan bis zur Homogenität gemischt. Die Mischung wurde durch Walzenbeschichtung auf die Oberfläche der Holzmehlschicht aufgetragen. Die aufgetragene Menge war so groß, daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels durch zweiminütige Erwärmung auf 120⁰C in einem Luftumwälzofen die Übertragungsschicht aus 1 Teil Holzmehl imprägniert mit einem Teil Farbe bestand.

Das nach der Entfernung der zeitweiligen Polyäthylenglycolterephthalatunterlage erhaltene Übertragungsmaterial wurde als Schreibmaschinenfarbband verwendet. Nach 26 Anschlägen einer Type auf dieselbe Stelle des Farbbandes wurden nur sehr geringe Verschlechterungen der Druckqualität erhalten, und es waren keine Einschnitte und nur geringe Einprägungen auf dem Farbband zu erkennen.

F i g. 2 zeigt das nach dem Beispiel . erhaltene Übertragungselement 11, das von der in den Polymerteilen 15 eingelagerten Füllmaterialschicht 13, die mit der Farbe 17 imprägniert ist, gebildet wird. Die Farbe ist nichtflüchtig und die Polymerschicht wird durch sie nicht angegriffen, obwohl eine geringe Farbmenge in die Füllmaterial-Polymer-Zwischenschicht 19 eindringt. Obwohl bei jedem Typenanschlag die Polymerschicht und kurzzeitig die mit Farbe imprägnierte Füllmaterialschicht deformiert wird, besitzt das Übertragungsmaterial ein ausgezeichnetes Verhalten bezüglich Einprägungen und Einschnitten, da das Füllmaterial stark komprimierbar und ebenfalls übertragen ist. So wird bei jedem Typenanschlag eine geringe Menge Farbe wie auch Füllstoff übertragen. Der Rest des Farbbandes wird bei dem Typenanschlag komprimiert, und es kommt nur zu einer sehr geringen permanenten Deformation desselben. Unabhängig von Begrenzungen durch die Widerstandskraft der Polymerschicht zeigen sich auch nach wiederholten Anschlägen nur sehr geringe Einprägungen oder permanente Deformationen der mit Farbe imprägnierten Füllmaterialschicht.

L·

Beispiel 2

Auf einer zeitweiligen Polyäthyienglycolterephthalatunterlage wurde durch die ^rolgenden Verfahren ein polymer Bindemittelfilm, der aus 1,5 Teilen Polyamid und 0,15 Teilen Channel Black bestand, erhalten. Es wurden 12 Teile der in Beispiel 1 verwendeten Lösungsmittelmir.chung mit 3 Teilen Wasser gemischt und auf etwa 70°C erwärmt. Anschließend wurde das Eloamide 8641 hinzugegeben und bei derselben Temperatur die 3 Komponenten in einer Cowles-Lösevorrichturg 5 Minuten gemischt. Das Mischen wurde weitere 30 bis 40 Minuten durchgeführt, wobei sich die Temperatur auf Raumtemperatur erniedrigte. Das komplexbildende Channel Black wurde dann hinzugegeben und mit Hilfe eines Homogenisators die notwendige Benetzung und Durchmischung des Rußes in der Mischung durchgeführt. Der Homogenisator läßt eine flüssige Mischung durch eine Nadelventilanordnung zirkulieren, in der das Gemisch durch eine Öffnung gedrückt wird, der eine Nadel gegenübersteht, wodurch das flüssige Gemisch bei seinem Austritt dispergiert wird. Anschließend wurde die Mischung im Homogenisator wiederholt, um eine möglichst gute Benetzung und Mischung des Rußes mit der Polyamid-Alkohol-Wasser-LüSüüg Zü ci'i'iü'i'ici'i. Die Fuiyülci'-Sci'liChi Würde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben auf die Polyäthylenglycolterephthalatunterlage aufgetragen und das Lösungsmittel durch Trocknung in einem Heißluftofen bei etwa 150°C entfernt. Eine Dispersion von 30 Gewichtsprozenten Asbestfaserstoff in Äthanol wurde dann auf den trockenen Polyamidfilm aufgetragen. Das Lösungsmittel verdampfte bei Raumtemperatur während etwa 3 Minuten, während der Asbestfaserstoff durch die erweichende Wirkung des Lösungsmittels auf die Polyamidfilm-Oberfläche in diese eingelagert wurde. Die Dicke der Füllmaterialschicht betrug etwa 0,0063 mm. Die Farbzusammensetzung aus Beispiel 1 ebenfalls in 1,1,1-Trichloräthan gelöst wurde anschließend auf die Asbestfaserstoffoberfläche gebracht und das Lösungsmittel durch zweiminütige Erwärmung auf etwa 130° C in einem Luftumwälzofen verdampft. Die in dem Übertragungsmaterial enthaltene Farbe betrug etwa 5,9 g/m². Da? Übertragungsmaterial wurde nach der Entfernung von der zeitweiligen Unterlage als Kohlepapier verwendet, das nach wiederholter Benutzung nur eine geringe Aufhellung in der Druckintensität, keine Einschneidungen und nur geringe Einprägungen zeigte.

Beispiel 3

Auf eine zeitweilige Poi^äthylenunterlage wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 aus einer wäßrigen Emulsion ein Äthylenacetatcopo'.ymerfilm aufgetragen, dessen Dicke nach Trocknung bei 6O⁰C 0,063 mm betrug. Eine 15%ige Lösung von Datomeenerde in Methylenchlorid wurde in einer solchen Menge auf den Polymerfilm aufgetragen, daß nach der Entfernung des Lösungsmittels durch eine zweiminütige Erwärmung auf 49°C eine in den Polymerteilen eingelagerte, etwa 0,038 mm dicke Füllmaterialschicht entstand. Die Diatomeenerdeschicht wurde dann mit der gleichen Farblösung wie in Beispiel 1 imprägniert und das 1.1.1-Trichloräthan durch dreiminütige Erwärmung auf 49°C in einem Ofen entfernt. Die Übertragungsschicht enthielt 1 Teil Diatomeenerde auf 2 Teile Farbe. Nach der Entfernung von der zeitweiligen Polyäthylenunterlage war das Übertragungsmittel sehr gut als Schreibmaschinenfarbband zu verwenden.

Beispiel 4

Durch Aufspritzen von Polycarbonaten auf die Oberfläche eines zeitweiligen 0,05 mm dicken Polyäthylenglycolterephthalatfilms wurde ein 0,5 mm dicker Polymerfilm erhalten. Zur Herstellung der Füllmaterialschicht wurde aus pulverisiertem Polyäthylen und Methylenchlorid eine 20%ige Dispersion hergestellt. Die Dispersion wurde auf die Oberfläche des Polycarbonatfilms aufgetragen. Das Methylenchlorid wurde durch dreiminütige Erwärmung auf 49°C in einem Luftumwälzofen entfernt, wobei gleichzeitig durch die Aufweichung der Oberfläche des Polycarbonaten« das Füllmaterial in diese eingebettet wurde. Eine feuchte Beschichtungsdicke von 0,25 mm war notwendig, um eine trockene Füllmittelschicht auf dem Polycarbonatfilm von 0,05 mm Dicke zu erhalten. Die Füllmaterialschicht wurde mit der gleichen Farblösung wie in Beispiel 1 imprägniert und das 1,1,1-Trichloräthan durch dreiminütige Erwärmung auf 49°C entfernt. Die Übertragungsschicht enthielt 1 Teil Farbe auf 4 Teile Füllmaterial. Das Übertragungselement zeigte nach der Entfernung der zeitweiligen Polyäthylenglycolterephthalatunterlage nach wiederholten Anschlägen sehr gute Druckqualitäten ohne Einschneidungen und mit nur sehr geringen Einprägungen.

Beispiel 5

Durch Aufbringen einer 12%igen Lösung von Polyurethan in einer Lösungsmittelmischung, die von 9 Teilen Äthylacetat und 1 Teil N-Methyl-2-pyrrolidon gebildet wurde, auf eine 0,05 mm dicke zeitweilige Polyäthylenglycolterephthalatunterlage wurde nach Verdampfen des Lösungsmittels bei Raumtemperatur ein 0,025 mm dicker Polymerfilm erhalten. Eine 15%ige Dispersion von Glas in demselben Lösungsmittelgemisch wurde auf den Polymerfilm aufgetragen. Nach der Entfernung des Lösungsmittels durch etwa zweiminütige Erwärmung auf ungefähr 135⁰C bildete sich die in dem Polymerfilm eingelagerte 0,0125 Glasfüllmittelschicht. Die Füllmaterialschicht wurde mit der gleichen Farblösung wie in Beispiel 1 imprägniert und das 1,1,1-Trichloräthan durch dreiminütige Erwärmung auf 49°C entfernt. Die Übertragungsschicht enthielt 1 Teil Farbe auf 2 Teilen Füllmaterial. Ein aus dem Überlagerungsmaterial nach der Entfernung der zeitweiligen Unterlage hergestellte Schreibmaschinenfarbband ergab dichte Farbübertragungen mit nur sehr geringen Verschlechterungen in der Druckqualität nach wiederholten Anschlägen. Das Farbband zeigt keine Einschneidungen und nur sehr geringe Einprägungen.

Im Vorhergehenden wurde ein neues Verfahren zur Herstellung eines neuen, flexiblen und selbsttragenden Übertragungsmaterials beschrieben. Das Übertragungsmaterial liefert auch nach längerer Benutzung sehr gute Druckqualitäten und ist gegenüber Einschneidungen und Einprägungen sehr widerstandsfähig. Im Gegensatz zu den bekannten schwammartigen Übertragungsmaterialien enthält die das Füllmaterial in ihrer Oberfläche bindende Polymerschicht keine Farbe, so daß sie in bekannter einfacher Weise hergestellt werden kann.

Claims

J. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Polymerfilm die Dispersion eines farbaufnahmefähigen Füllmaterials in einer Flüssigkeit, die zumindest ein teilweises Lösungsmittel für den Polymerfilm ist, aufgetragen, die Flüssigkeit anschließend verdampft und die dann in die Oberfläche des Polymerfilms eingebettete Füllmaterialschicht mit einer nichiflüchtigen Farbe imprägniert wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbe in Form einer Dispersion in einem Lösungsmittel einsetzt, das nach dem Imprägnieren der Füllmaterialschicht mit der Dispersion verdampft wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Übertragungsmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm auf einer zeitweiligen Unterlage erzeugt wird, die nach Durchführung des Verfahrens entfernt wird.