DE1940345C3

DE1940345C3 - Verfahren zur Herstellung von porösem Übertragungsmaterial

Info

Publication number: DE1940345C3
Application number: DE19691940345
Authority: DE
Inventors: Hugh Thomas; Mack jun Roszell; Lexington Ky. Findlay (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1977-10-20

Description

45

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Übertragungsmaterial.

Poröse, Farbe enthaltende Polymerfilme sind bereits als Übertragungsmaterialien bekannt. Bei Anwendung von Druck wird auf diesen Übertragungsmaterialien die Farbe aus den Poren auf ein Kopierblatt übertragen. Diese Übertragungsmaterialien besitzen sehr gute Schreibeigenschaften und sie können wiederholt benutzt werden. Die Übertragungsmaterialien enthalten gewöhnlich einen Füllstoff, um eine trockene Farbbandoberfläche zu erzielen, um dem Farbband eine zusätzliche Festigkeit zu geben und die unter Druck erfolgende Freigabe der Farbe zu kontrollieren. Durch den Einbau derartiger Füllstoffe wird jedoch die Widerstandskraft der Polymeifilme bei Typenanschlag stark geschwächt, so daß es leicht zu Einschneidungen und Einprägungen in die Filme kommt. Um gute Schreibqualitäten zu erhalten, muß bei der Anwesenheit von Füllstoffen die Farbmenge erhöht werden, wodurch der Polymerfilm ebenfalls geschwächt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von porösem Übertragungsmaterial, das keine Füllstoffe und eine geringe Farbmenge in dem Polymerfilni enthält, wodurch die ursprüngliche Widerstandskraft des Poljmerfilms weitgehend erhalten bleibt.

Das Verfahren zur Herstellung von porösem Übertragungsmaterial der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines Polymerfilms mit einem porenbildenden Material imprägniert wird, das Material anschließend verdampft und die dabei unterhalb der Oberfläche gebildete offene, poröse Schicht des Polymerfilms mit einem Markierungsmaterial gefüllt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung,

den Beispielen und den Zeichnungen hervor.

Fig. I zeigt in einem Flußdiagrarnm die einzelnen Verfahrensstufen des erfindungsgemäüen Verfahrens;

F i g. 2 zeigt im Querschnitt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahi en hergestelltes Übertragungsmaterial.

Als Polymerfilme in dem erfindungemäßen Verfahren können eine Vielzahl von Materialien verwendet werden. Geeignete Materialien sind beispielsweise Polyamide, Polyurethane. Polyester, Polycarbonate, Polybutylene und Vinylacetatcopolymere. Die Filme werden aus diesen Materialien nach bekannten Verfahren, beispielsweise aus einer flüchtigen Dispersion oder durch Extrusion erhalten. Die Dicke der Filme ist abhängig von dem Endzweck der Übertragungsmaterialien und liegt zwischen 0,012 mm und 0,062 mm.

Die Filme werden bei der Herstellung der Übertragungsmaterialien vorzugsweise auf einer zeitweiligen Unterlage erzeugt. Geeignete Unterlagen sind beispielsweise Pergamentpapier, Polyüthylenglykoltcrephlhalat, Polypropylen, Polyäthylen u.dgl., die bei der Herstellung des selbsttragenden Übertragungsmaterials L'icht von dem Polymerfilm abgezogen werden können.

Als geeignete porenbildende Mittel können feste und flüssige Materialien benutzt werden, die bei der Erwärmung leicht verdampfen sowie Kombinationen vjn Materialien, die chemisch miteinander unter Bildung von Gasen reagieren. Beispiele hierfür sind Carbonate und Bicarbonate, insbesondere von Alkali- und Erdalkalimetallen, wie Ammoniumcarbonat und Natriumcarbonat; Aluminiumsulfat, Campher, Kiefernöl, Terpentin und Butylacetat. Diese Materialien dürfen den Polymerfilm nicht angreifen, da sonst keine poröse Struktur erhalten wird.

Die Imprägnation der Oberfläche des Polymerfilms mit den porenbildenden Materialien erfolgt in bekannter Weise durch Aufbringen einer Dispersion oder einer Lösung des Materials in einem flüchtigen Lösungsmittel auf die Filmoberfläche und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels. Das hierzu verwendete Lösungsmittel ist gleichzeitig ein teilweises Lösungsmittel für den Polymerfilm, so daß das flüssige oder feste porenbildende Material in die obere Schicht des Polymerfilms eingebettet wird.

Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Äthanol, Äthylacetat, Methylenchlorid und andere. Es können aurh Lösungsmittelmischungen verwendet werden. Die Lösungsmittel sind abhängig von dem benutzten Polymerfilm. Beispielsweise ist Äthanol ein gutes Lösungsmittel bei der Verwendung von Polyamiden und Polyurethanen, während Methylenchlorid ein gutes Lösungsmittel bei Verwendung von Polycarbonaten und Polybutylenen darstellt. Das Lösungsmittel kann bei Zimmertemperatur oder bei erhöhten Temperaturen bis zu 120⁰C verdampft werden, um eine ausreichende Auflösung der Oberfläche des Polymerfilms zu erhalten, so daß das porenbildende Material während der Verdampfung des Lösungsmittels in den Filmkörper eingebettet wird. Das Lösungsmitte! muß dabei flüchtiger als das porenbildende Material sein, so daß die Verdampfung des Lösungsmittels zuerst erfolgt. Die Konzentrationen des porenbildenden Materials in dem Lösungsmittel liegen zwischen etwa 15 und 30 Gewichtsprozent, es können jedoch auch Konzentrationen bis zu 50 Gewichtsprozent und mehr benutzt werden.

Das porenbildende Material wird auf die Oberfläche des Polymerfilms in einer Menge aufgetragen, die

ausreichend ist, um einen trockenen Polymerfilm einer Dicke zwischen 0,025 und 0,11 mm oder einen freien Porenrauni von etwa 30 bis 50% zu erhalten. Die Porenbildung wird während der Verdampfung des flüchtigen, festen oder flüssigen porenbildenden Materials erhalten, die vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen stattfindet. Die Temperaturer! können in Abhängigkeit von dem Dampfdruck des gewählten porenbildenden Materials bis zu 150⁰C betragen. Die Verdampfung des porenbildenden Materials erfolgt in üblicher Weise direkt im Anschluß an die Verdampfung des Lösungsmittels. Durch die Verdampfung des Materials entsteht in den der Oberfläche benachbarten Bereichen des durch Erwärmen erweichten Polymerfilms eine offenporige Kapillarstruktur. In diese Kapillaren wird in bekannter Weise ein Markierungsmaterial, beispielsweise eine nichtflüchtige, flüssige Farbe eingeführt.

Es wurde gefunden, daß du. Reihenfolge der Verfahrensschritte zur Herstellung der Kapillarstruktur in dem Polymerfilm und zur Impregnation dieser Kapillarstriiktur mit einem Markierungsmaterial nicht kritisch ist, und es können daher verschiedene Verfahren zur Herstellung des Übertragungsmaterials angewendet werden. Wie bereits beschrieben, kann zunächst das porenbildendc Material in die Oberfläche des Films eingebettet und durch Verdampfung die offenporige Kapillarstruktur hergestellt werden. Die Kapillaren werden dann mit Farbe imprägniert, indem die Dispersion der Farbe in einem geeigneten Lösungsmittel mittels bekannter Verfahren auf die poröse Oberfläche des Polymerfilms aufgetragen wird. Sehr gute Resultate werden ebenfalls erhalten, wenn die Farbe und das porenbildende Material zunächst in einem Lösungsmittel gemischt und dann auf den Polymerfilm zusammen aufgetragen werden, so daß die Porenbildung und die Füllung der Kapillaren oder Poren mit Farbe in einer Stufe während des Erwärmens zur Verdampfung des porenbildcnden Materials erfolgt.

Geeignete Farben sind die in bekannten Übertragungsmaterialien verwendeten Farben, die das farbbildende Material in einem ölhaltigen Farbträger in dispergierter oder gelöster Form enthalten. Geeignete farbbildende Materialien sind beispielsweise organische und anorganische Farbstoffe und Pigmente, wie mit Farbstoff behandelter Ruß, Nigrosinoleat und organisehe Farbstoffe, wie beispielsweise Methylviolettbase. Geeignete Farbträger sind beispielsweise Mineralöle, Fettsäuren, wie Stearin und ölsäure und deren Ester mit Polyäthylenglykolen und Fettalkoholen wie beispielsweise der Octylester der ölsäure. Um die Dispersion der Farbstoffe in den Farbträgern zu erleichtern, können übliche Dispersionsmittel zugegeben werden.

Die Farbe wird durch Mahlen der obigen Bestandteile in einer Walzenmühle bis zu einer Feinheit von 0,025 mm oder weniger, vorzugsweise bis zu einer Feinheit der Mehrzahl der Partikeln bis zu etwa 0,0025 mm auf der Hegmann-Feinheitsskala, erhalten.

Die Farbe wird dann homogen mit einem geeigneten fluchtigen Lösungsmittel zur Reduktion der Viskosität und Erleichterung des Beschichtens und der Imprägn?- tion des Polymerfilms gemischt. Mit Konzentrationen der Farbe in dem Lösungsmittel von etwa 15 bis 30 Gewichtsprozent werden ausgezeichnete Beschichtungs- und Imprägnationseigenschaftcn erhalten. Die Lösungsmittel sollten so ausgewählt werden, daß die Polymerschicht nicht angegriffen und die Kapillarstruktur dadurch zerstört wird. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise niedrige aliphatischc Kohlenwasserstoffe wie Petroleumdestillate, Pentan, Hexan, Cyclohexan und andere, halogenierte, aliphatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise !,Ll-Trichloräthan, und aromatische Flüssigkeiten wie beispielsweise Toluol oder Xylol. Die aus Farbe und Lösungsmittel bestehende Zusammensetzung wird auf die poröse Oberfläche des Polymerfilms in einer zur Füllung der Kapillaren ausreichenden Menge aufgetragen. Nach Verdampfen des Lösungsmittels bei Zimmer- oder bei erhöhter Temperatur bis zu i50°C wird das neue Übertragungsmaterial erhalten, das gegebenenfalls nach Entfernung einer zeitweiligen Unterlage und nach Schneiden oder Stanzen zu der gewünschten Größe und Form beispielsweise als Schreibmaschinenfarbband oder Durchschlagpapier benutzt werden kann.

Die Fig. 1 zeigt in einem Flußdiagramm die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Übertragungungsmaterials, die zuvor bereits im einzelnen beschrieben sind. Wehere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Beispielen hervor, in denen die Mengen in Gewichtsteilen angegeben sind.

Beispiel 1

Ein trockener Polyamidfilm mit einer Dicke von 0,036 mm wurde durch Auftragen einer 20%igen Lösung von Polyamid in denaturiertem Äthanol mit einem Umkehrwalzenbeschiehter auf eine zeitweilige Polyäthylenglykoherephthalatunterlage mit einer Dicke von 0,05 mm und anschließender Trocknung in einem Luftumwälzungsofen bei einer Temperatur von etwa 135'³C erhalten.

Zwei Gewichtsteile Ammoniumcarbonat

(NH₄J₂CO₃ · H₂O wurden in acht Gewichtsteilen denaturiertem Äthanol in einer Schwingmühle bei 25⁰C innerhalb von drei Stunden dispergiert. Ein Teil flüssiger Farbe wurde dann in der Ammoniumcarbonai-Alkohol-Mischung unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers aufgelöst.

Die Farbe hatte folgende Zusammensetzung:

	Gewichts
	teile
Schwarzpigment
(Farbstoff- und
Rußzusammensetzung)	6
Schwarzpigment
(Farbstoff- und
Rußzusammensetzung)	10
Nigrosinoleat
(Öllöslicher Farbstoff)	63
Methylviolettbase
(öllöslicher Farbstoff)	3
Gemischter Octylester
der ölsäure	18

Die Farbbestandteile wurden vor ihrer Zugabe zu der Ammoniumcarbonat-Alkohol-Mischung in einer Walzenmühle bis zu einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 0,025 mm gemahlen. Die Lösungsmittel-Farbe-Ammoniumcarbonat-Mischung wurde dann auf die Oberfläche des Polyamidfilms aufgetragen, das Lösungsmittel anschließend verflüchtigt und das Ammoniumcarbonat als porenbildendes Material durch dreiminütiges Erwärmen des beschichteten Films in einem Luftumwälzungsofen auf etwa 70°C verdampft. Das trockene Übertragungsmaterial hatte nach dem Abziehen der Polyäthylenglykolterephthalatunterlage eine

Dicke von etwa 0,06 mm. Aus diesem Material geschnittene Schreibmaschinenfarbbänder zeigten nach 26 Anschlägen auf derselben Stelle sehr gute Schreibeigenschaften, und es waren in dem Band keine durch die Typenanschläge hervorgerufenen Einschneidungen zu erkennen.

Beispiel 2

Ein trockener Polymerfilm mit einer Dicke von etwa 0,06 mm wurde durch Auftragen einer wäßrigen Emulsion von Polyurethan mit einem Umkehrwalzenbeschichter auf eine zeitweilige Polyäthylenglykollercphthalatunterlage mit einer Dicke von 0,025 mm und anschließende Trocknung in einem Luftumwälzungsofen bei etwa 120⁰C erhalten. Eine Lösung von einem Gewichtsteil dl-Campher in einem Gewichtsteil denaturiertem Äthanol, das etwa 5% Äthylacetat, Hexan und Wasser enthielt, wurde mit einem Umkehrwalzenbeschichter auf die Oberfläche des Polyurethanfilms aufgetragen. Das Lösungsmittel wurde durch zweiminütiges Erwärmen auf etwa 120"C in einem Luftumwälzungsofen entfernt und der Campher dabei in den Filmkörper eingetragen. Der Campher wurde anschließend durch weiteres dreiminütiges Erwärmen auf 120"C Einschneidungen widersteht. Von der Kapillarstruktur 17 wird die Farbe bei Druck oder Anschlag gleichmäßig auf das Kopierblatt übertragen, und es entstehen auch ohne Füllmittel saubere Oberflächen.

Beispiel 3

Auf eine zeitweilige 0,05 mm dicke Polyäthylenglykoiterephthalatunterlage wurde wie in Beispiel 1 angegeben, ein trockener Polyamidfilm mit einer Dicke von 0,036 mm aufgetragen. Eine aus zwei Gewichtsteilen Kiefernöl, einem Gewichtsteil Polyamid und neun Gewichtsteilen Äthanol bestehende porenbildende Lösung wurde mit einem Umkehrwalzenbeschichter auf den Polyamidfilm aufgetragen. Das Lösungsmittel wurde durch zweiminütiges Erwärmen auf 120⁰C in einem Luftumwälzungsofen entfernt und anschließend das Kiefernöl während etwa zwei Minuten zur Bildung der Kapillarstruktur auf der einen Seite des Polyamidfilms verdampft. Die Kapillaren wurden mit der in Beispiel 2 angegebenen Farbe-Lösungsmittel-Mischung gefüllt und das Lösungsmittel anschließend durch zweiminütiges Erwärmen auf etwa 115°C in einem Luftumwälzungsofen entfernt. /¹IUS dem nach dem Abziehen der Unterlage erhaltenen trockenen Übertra-

verdampft und dadurch ein Film mit offenen Poren an ₂₅ gungsmalerial wurde ein Schreibmaschinenfarbband der Oberfläche mit einer Dicke von etwa 0,087 mm ' ' ■■■■■-'■"·*---'-■·■=---

erhalten. Durch Mischen von einem Gewichtsteil der in Beispiel 1 angegebenen Farbenzusammensetzung mit drei Gewichtsteilen 1,1,1-Trichloräthan wurde eine homogene Mischung hergestellt, die anschließend mit einer Aufwalzvorrichtung in einer Dicke aufgetragen wurde, die ausreichend war, um die Kapillaren des Polyurethanfilms zu füllen. Das Beschichtungsgewicht betrug etwa 23,5 g/qm (4,54 kg pro Ries, 1 Ries = 500 Blätter einer Abmessung von 508 mm χ 762 mm= 193,2 qm). Das Lösungsmittel wurde durch zweiminütiges Erwärmen des beschichteten Films auf etwa 120⁰C in einem Luftumwälzungsofen entfernt. Aus dem nach dem Abziehen der Polyäthylengeschnitten, das nach 26 Anschlägen in einer Schreibmaschine auf derselben Stelle des Farbbands sehr gute Schreibqualität und keine Einschneidungen aufwies.

Beispiel 4

Auf eine zeitweilige Unterlage aus Pergamentpapier wurde ein 0,05 mm dicker Polybutylenfilm aufgetragen. Eine porenbildende Lösung, bestehend aus vier Gewichtsteilcn Butylacetal und einem Gewichtsteil Methylenchlorid wurde bei einer Temperatur von 38"C in einer Dicke von etwa 0,075 mm auf die Polybutylenschicht aufgetragen und anschließend zur Entfernung des Methylcnchlorids getrocknet. Das Butylacetat wurde danach durch dreiminütiges Erwärmen auf etwa

glykolterephthalatuntcrlage erhaltenen trockenen ₄₀ 60"C verdampft. Der erhaltene Film war stark getrübt. Übertragungsmaterial wurde ein Schreibmaschinen- Aus dieser Trübung können die maximalen Zeit- Lind farbband geschnitten, das nach 26 Anschlägen in einer Temperaturbedingungen zum Erhalt eines möglichst Schreibmaschine auf derselben Stelle des Farbbands nur
eine geringe Verschlechterung in der Schreibqualität

45

und keine Einschneidungen zeigte.

Das nach Beispiel 2 erhaltene Übertragungsmaterial ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Das Übertragungsmatcrial 11 besteht aus einem Polyurethanfilm mit einem festen kontinuierlichen Teil 15 auf der einen Seite und großen Porenvolumens bestimmt werden, das sich in diesem Fall in einer Zunahme der Polymerschichldickc um 0,025 mm bei einer Trockenschichtdicke von 0,076 mm auswirkte. Der Film wurde anschließend mil einer Lösung von einem Gewichtsteil der in Beispiel 1 angegebenen Farbzusammensetzung und einem Gewichtsteil Äthanol imprägniert. Das Beschichtungsge-

einer porösen Kapillarstruktur 17, deren Kapillaren 19 ₅₀ wicht betrug etwa 47 g/qm (9.07 kg pro Ries). Da<

mit der kaum flüchtigen und das Polymermaterial nicht angreifenden Farbe gefüllt sind, auf der anderen Seite.

Die Widerstandskraft des Farbbands wird durch den festen Teil 15 erhalten, der nicht durch die Anwesenheit

von Farbe oder eines Füllmatcrials geschwächt ist und ₅₅ Ries) wurde erhallen.

der daher den wiederholten Typenanschlägen ohne Lösungsmittel wurde dann durch dreiminütiges Erwär men auf etwa 105°C entfernt und ein Übcrtragungsmaterial mit einem Gehalt an flüssiger Farbe und einen Beschichtungsgewicln von etwa 23,5 g/qm (4,54 kg pn

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

•r"

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von porösem Übertragungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines Polymerfilms mit einem porenbildenden Material imprägniert wird, das Material anschließend verdampft und die dabei unterhalb der Oberfläche gebildete, offene, poröse Schicht des Polymerfilms mit einem Markierungsmaterial gefüllt wird.

2. Verfahret! nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das porenbildende Material in einem Lösungsmittel, das gleichzeitig zumindest ein teilweises Lösungsmittel für den Polymerfilm bildet, gelöst oder dispergiert und das Lösungsmittel nach der Imprägnation verdampft wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das porenbildende Material zusammen mit einem schwer flüchtigen Markierungsmateria! in einem Lösungsmittel, das gleichzeitig zumindest ein teilweises Lösungsmittel für den Polymerfilm bildet, gelöst oder dispergiert und das Lösungsmittel nach der Imprägnation verdampft wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die porenbildenden Materialien Carbonate oder Bicarbonate von Alkalioder Erdalkalimetallen sind.