DE19631889A1

DE19631889A1 - Farbtransferband

Info

Publication number: DE19631889A1
Application number: DE19631889A
Authority: DE
Inventors: Ian W Hogarth; Derek Alexander Mcdonald; Robert Ivan Wilkinson
Original assignee: Pelikan Scotland Ltd
Current assignee: Pelikan Scotland Ltd
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-12
Also published as: DE59703669D1; CA2234254A1; CN1198711A; CN1189331C; WO1998005513A1; US6277475B1; EP0853550A1; EP0853550B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farbtransferband, das (a) einen flexiblen Träger, (b) wahlweise eine oder mehrere Zwischenschichten und (c) eine oder mehrere Schichten einer Transferfarbe aufweist.

Transferfarbbänder, die in Schreibmaschinen oder ähnlichen Druckern eingesetzt werden, weisen üblicherweise einen Träger aus Kunststoffmaterial auf, der mit einer Schicht einer Transferfarbe beschichtet ist, die unter anderem Öl und das beim Druckvorgang auf das Papier übertragene Material enthal ten kann. Mit Hilfe des Transferfarbbandes werden Symbole auf Substrate gedruckt, wobei die übertragenen Symbole entweder permanent auf dem Substrat haften oder mit Hilfe eines Haft bandes wieder entfernt werden können, was Korrekturen gestat tet. Derartige Farbbänder werden üblicherweise auf Spulen ge wickelt oder eingebaut in Farbbandkassetten in Typenschlag schreibmaschinen oder -druckern eingesetzt. Die Farbbandkas setten erlauben ein einfaches Einsetzen des Farbbandes in die Maschine.

Der Auftrag der Transferfarbschicht auf dem Träger geschieht üblicherweise aus einer Schmelze oder aus einer Lösung in ei nem Lösungsmittel. Die US-A-3 825 470 beschreibt ein korre gierbares Transferfarbband. Die US-A-3 496 015 beschreibt ein sogenanntes MICR-Farbband, (MICR = magnetic ink charakter re cognition). Die Schicht der Transferfarbe kann Schwammstruk tur aufweisen, wobei beim Typenaufschlag eine kleine Menge Farbe herausgedrückt und auf das Substrat übertragen wird.

Die Schicht der Transferfarbe kann alternativ auch bildmäßig abgelöst und vollflächig übertragen werden.

Die Schicht der Transferfarbe enthält im allgemeinem Öle oder ölartige Modifizierungsmittel, wie z. B. Fettsäurealkylester, die nach dem Auftrag in den Träger migrieren können. Dies kann bei Transferfarbbänder, insbesondere solchen mit gerin ger Breite, zu Problemen beim Transport durch den Druckerme chanismus führen. Wenn z. B. Öl aus dem Farbband auf den Transportmechanismus austritt, kann die Anwesenheit des Öls beim Transport des Bandes zu einem erhöhten Zugwiderstand und sogar zum Hängenbleiben des Trägers führen, so daß das Band vom Transportmechanismus nicht mehr fortbewegt wird. Außerdem kann das Öl, wenn es auf das Antriebsrad gelangt, einen Gleitmitteleffekt ausüben und einen Schlupf des Bandes bewirken, so daß das Band nicht weiterläuft.

Als weiteres Problem kann sich das Öl in solcher Dicke auf dem Antriebsrad ansammeln, daß das Transferfarbband aufgrund von Adhäsion daran hängen bleibt. Im aufgewickelten Zustand auf der Vorratsspule kommt außerdem die Vorderseite des Ban des in Kontakt mit der Rückseite der nächsten Windung, und geringe Mengen Öl auf der Rückseite können zu einem Aneinan derhaften der Windungen und zu einem erhöhtem Abspulwider stand führen. Diese Probleme werden durch Wärmeinwirkung wei ter verstärkt.

Weitere Probleme treten aufgrund von statischer Elektrizität auf. Das Farbband wird in der Farbbandkassette und im Trans portmechanismus des Druckers an stationären Oberflächen ent lang geführt. Aufgrund des Aufbaus von Reibungselektrizität kann das Farbband an diesen stationären Oberflächen haften bleiben, was zu einer zusätzlichen Belastung des Druckermo tors führt. In herkömmlichen Farbbändern wird diesem Problem dadurch begegnet, daß die Thermotransferfarbe eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweist, um so das Entstehen von statischer Elektrizität zu verhindern. Dies schränkt die Freiheit bei der Formulierung der Transferfarbe natürlich er heblich ein.

Die EP-A-0 167 932 schlägt zur Bekämpfung der durch die Öl migration durch die Trägerfolie verursachten Probleme eine Rückenschicht vor. Diese Rückenschicht gewährleistet eine saubere Reibungsfläche und guten Kontakt mit der Antriebsvor richtung. Die Rückenschicht kann einen Polyester, ein Vinylchloridharz oder ein Polyurethanharz sowie einen kiesel säuretragenden Füllstoff enthalten. Aus der Offenbarung der EP-0 167 932 geht hervor, daß diese Rückenschicht als Sperr schicht für die Ölmigration wirkt. Eine Erhöhung der Oberflä chenrauhigkeit ist nicht angesprochen. Ebensowenig wendet sich die EP-A-0 167 932 den Problemen im Zusammenhang mit elektrostatischer Elektrizität zu. Nachteilig ist außerdem, daß in einem gesonderten Herstellungsschritt eine separate Rückenschicht auf die Rückenseite des Trägers aufgebracht werden muß.

Es war demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die ge schilderten Probleme im Zusammenhang mit Ölmigration und sta tischer Elektrizität in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu beheben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Farbtransferband gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rückseite des Trägers eine Oberflächenrauhigigkeit einer Rauhtiefe R_t von mindestens etwa 400 nm und eines Mittenrauhwertes R_a von mindestens etwa 40 nm aufweist.

Als Rauhtiefe R_t wird der Abstand von Grund- und Bezugsprofil eines Oberflächenprofils bezeichnet, d. h. der maximale Berg- Tal-Abstand. Der Mittenrauhwert R_a ist der mittlere absolute Abstand zwischen Bezugsprofil und Ist-Profil, der auch als CLA (Center line average) bezeichnet wird, d. h. das arithmetische Mittel der Abweichungen des Profils von einer Mittellinie.

Die "Berge" auf der Rückseite des Trägers verhindern die Bil dung eines zusammenhängenden Ölfilms, der eine unerwünschte Adhäsionsneigung zur Bandoberfläche der benachbarten Windung bzw. anderen Oberflächen zeigt. Die "Berge" wirken außerdem als Distanzhalter und verhindern einen vollständigen flächigen Kontakt der Bandrückseite mit anderen Flächen, was den Reibungswiderstand und Abspulwiderstand deutlich herab setzt.

Herkömmliche Trägerfolien für Druckerfarbbänder werden ge wöhnlich durch Gießen aus dem Schmelzfluß hergestellt, wobei als Gießer eine Schlitzdüse dient, aus der die Schmelze auf eine gekühlte Gießunterlage (Trommel oder Band) fällt oder in ein Wasserbad gegossen wird. Die Folieneigenschaften, wie Porosität, Zugfestigkeit und Oberflächenrauhigkeit, hängen sehr stark von der Kristallinität, der Molekulargewichtsver teilung und den Herstellbedingungen ab, weswegen die Auswahl an verwendbaren Rohmaterialien gegenwärtig sehr eingeschränkt ist. Zwei geeignete HDPE-Qualitäten für Trägerfolien sind z. B. N5395/1 von Lyondell und 6340/3 von DuPont. Die Oberflächenrauhigkeit dieser herkömmlichen Trägerfolien variiert je nach Charge sehr stark, die Werte für R_t und R_a liegen aber stets deutlich unter 400 bzw. 40 nm.

In bevorzugten Ausführungsformen ist R_t etwa 400 bis 5.000 nm und R_a etwa 40 bis 500 nm, insbesondere ist R_t etwa 600 bis 2500 nm und R_a etwa 70 bis 250 nm. Ganz besonders bevorzugt ist R_t mindestens etwa 650 nm und R_a mindestens etwa 80 um.

Der Effekt unterschiedlicher Rauhtiefe bzw. eines unter schiedlichen Mittenrauhwertes des Trägers auf das Antriebs drehmoment einer Farbbandkassette sind in den beiliegenden Fig. 1 und 2 dargestellt. R_t und R_a wurden mittels Varia tion der Teilchengröße und Konzentration des Füllstoffs eines wie nachstehend beschrieben hergestellten Farbbandträgers variiert. Man kann deutlich sehen, daß das erforderliche Drehmoment mit steigendem R_t bzw. R_a abnimmt.

Für die Zwecke der Erfindung wurden R_t bzw. R_a mittels eines TALYSURF 10-Gerätes (von RANK TAYLOR HOBSON Inc.) ermittelt. Die Rauhigkeitsbestimmung erfolgte gemäß BS 1134.

Vorzugsweise wird die erforderliche Oberflächenrauhigkeit des Trägers durch Verwendung eines teilchenförmigen Füllstoffes erzeugt, der z. B. bei der Extrusion eines thermoplastischen Kunststoffes zur Trägerfolie einverleibt wird. Beispiele ge eigneter Füllmaterialien sind unter anderem Calciumcarbonat, Diatomeenerde, Tone, Glas, Hohlglasteilchen, Aluminiumsili cate, Gips, Magnesiumcarbonat, Talk, Calcit, Fasern, Kalk, Glimmer, amorphe Kieselsäure, andere Silicate, usw. Vorzugs weise weist der Füllstoff eine relativ geringe Abrasivität auf, um die Extrusionsdüse keinem übermäßigem Verschleiß aus zusetzen. Der Füllstoff sollte außerdem bei der Schmelztempe ratur des thermoplastischen Kunststoffes der Trägerfolie stabil sein. Als thermoplastischer Kunststoff für die Träger folie sind Polyolefine bevorzugt, insbesondere Polyethylen (HDPE, LDPE, LLDPE) und Polypropylen, Ethylen-Propylen-Pro polymer sowie Mischungen hiervon.

Wird gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ein teilchen förmiger Füllstoff einbezogen, spielen die Qualität des Foli enausgangsmaterials und die genauen Herstellbedingungen der Folie keine kritische Rolle. Die Folie kann nach einem beliebigen Verfahren, z. B. durch Schmelzguß auf eine gekühlte Trommel, Schmelzguß in ein Wasserbad, Spritzguß mit anschließendem Recken bzw. Blasen hergestellt werden. Typische Schmelztemperaturen für Polyethylen betragen z. B. 32 bis 250°C, die gekühlte Walze wird üblicherweise auf einer Temperatur von 10 bis 25°C, ein Wasserbad auf einer Temperatur von 50 bis 70°C gehalten.

Vorzugsweise wird eine bestimmte Teilchengrößenverteilung des Füllstoffes beachtet. Die mittlere Teilchengröße des Füll stoffes liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 15 µm, insbesondere zwischen etwa 2 und 8 µm. Kleinere Teilchen größen leisten den gewünschten Effekt nicht optimal. Die Einsatzkonzentration liegt vorzugsweise zwischen 500 und 100000 ppm, insbesondere zwischen etwa 1000 und 10000 ppm. Die Trägerfolie wird üblicherweise in einer Dicke von etwa 6 bis 30 µm, insbesondere von etwa 8 bis 16 µm, extrudiert.

Vorzugsweise wird (werden) auf der Rückseite des Trägers keine weitere(n) Schicht(en) angeordnet.

Bevorzugte Farbtransferbänder weisen mindestens eine Trans ferfarbschicht auf, die etwa 0 bis 35 Gew.-% eines Bindemittels, insbesondere in Form eines Polyamidharzes, etwa 30 bis 55 Gew.- % Mineralöl und/oder Fettsäureester und etwa 25 bis 35 Gew.-% eines Farbmaterials, ausgewählt aus Pigmenten und in den übrigen Tintenbestandteilen unlöslichen organischen Farbstoffen, enthält. Die Transferfarbschicht kann außerdem Wachse, insbesondere synthetische Wachse, enthalten. Die Formulierung der Transferfarbschicht wird in gelöster/dispergierter Form in einem flüchtigen Lösungsmittel auf dem Träger abgeschieden. Ein geeignetes Lösungsmittel ist ein Gemisch aus Isopropylalkohol und Toluol. Das Lösungsmittel wird anschließend abgedampft, beispielsweise durch Überleiten von erwärmter Luft.

Die Prinzipien der Erfindung sind auch auf Farbbänder über tragbar, die zur Verwendung in anderen als Typenschlag druckern, z. B. Thermotransferdrucken, bestimmt sind. Der artige Farbtransferbänder können eine oder mehrere Zwischen schichten, z. B. Release- oder Trennschichten, zwischen Träger und Farbschicht(en) aufweisen.

Das erfindungsgemäße Farbtransferband weist zahlreiche Vor teile auf:

(1) Es reduziert die nachteiligen Auswirkungen des statischen Ladungsaufbaus im Band und gestattet somit eine höhere Flexibilität bei der Formulierung der Schicht der Transferfarbe, wobei die Einhaltung einer bestimmten elektri schen Leitfähigkeit der Beschichtung weniger stringent ist.
(2) Es reduziert bzw. eliminiert die Möglichkeit des Blockie rens des Bandes auf glatten Oberflächen.
(3) Es reduziert den Kontakt zwischen dem Farbband und den Kassettenteilen und ermöglicht so die Einsparung von Bautei len bei der Kassettenherstellung. Insbesondere können die Um lenkrollen aus der Kassette entfernt werden, was die Her stellkosten erheblich senkt.
(4) Es ist weniger abhängig von Qualitätsschwankungen des Kunststoffgranulats, das zur Herstellung des Trägermaterials verwendet wird.
(5) Das zum Transport des Farbbandes notwendige Drehmoment ist geringer, was den Druckerherstellern die Verwendung bil ligerer Antriebsmotoren gestattet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläu tert:

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Trägers für ein erfindungsgemäßes Transferfarbband aus Polyethylen/Füll stoff.

HDPE-Granulat (Grade M 5395/1 von Lyondell) wurde mit 5000 ppm Calciumcarbonat (Snowcal 40 von Croxten & Garry) zu einer Folie einer Stärke von 12 µm extrudiert. Der Füllstoff wurde als getrennt hergestelltes Konzentrat (20% Füllstoff in HDPE) in einer Konzentration von 2,5% dem Hauptstrom an HDPE während des Extrusionsprozesses zugesetzt. Die erhaltene Fo lie zeigte die folgenden Rauhigkeitswerte: R_t = 630 nm, R_a = 80 nm.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Trägers eines erfindungsgemäßen Transferfarbbandes aus Polypropylen/Füll stoff.

Polypropylengranulat(Hostalen PPU 1080 F von Hoechst, Deutschland) wurde mit 6000 ppm Kieselsäure (Tamsil 10, Teilchengröße 0,4 bis 6 µm, von Lawrence Industries) zu einer Folie einer Stärke von 12 µm extrudiert. Der Füllstoff wurde wiederum als getrennt hergestelltes Konzentrat (15% Füllstoff in LLDPE) in einer Konzentration von 4% zugesetzt. Die erhaltene Folie wies folgende Rauhigkeitswerte auf: R_t = 698 nm, R_a = 87 nm.

Beispiel 3

Die in den vorstehenden Beispielen erhaltenen Trägerfolien wurden mit einer Beschichtungsmasse nach Rezeptur A (ko rrigierbare Tinte) bzw. B (MICR-Tinte) beschichtet und das Lösungsmittel abgedampft.

Rezeptur A

Gew.-%
Polyamid (1533 von Union Camp)
6
Mineralöl/Fettsäureester (Butylstearat, Croda Chemicals)	8
Ruß (Mogul L, Cabot)	6
Isopropylalkohol	60
Toluol	20

Rezeptur B

Gew.-%
Polyamid (Eurelon 960, Scherring Chemicals)
5,6
Fettsäureester - Gemisch (Glyceryltrioleat, Croda Chemicals)	6,9
Ruß	1,4
Magnetschwarz (Eisenoxid B350, Magnox)	21,0
Toluol	32,0
Isopropylalkohol	33,1

Die erhaltenen Transferfarbbänder zeigten hervorragendes Druckverhalten und liefen mit minimalen Kraftaufwand in Farb bandkassetten.

Claims

1. Farbtransferband, aufweisend (a) einen flexiblen Träger, (b) wahlweise eine oder mehrere Zwischenschichten und (c) eine oder mehrere Schichten einer Transferfarbe, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Trägers eine Ober flächenrauhigkeit einer Rauhtiefe R_t von mindestens etwa 400 nm und eines Mittenrauhwertes R_a von mindestens etwa 40 nm aufweist.

2. Farbtransferband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Trägers eine Rauhtiefe R_t von etwa 600 bis 2500 nm und einen Mittenrauhwert R_a von etwa 70 bis 250 nm aufweist.

3. Farbtransferband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Träger einen thermoplastischen Kunst stoff mit einem teilchenförmigen Füllstoff umfaßt.

4. Farbtransferband nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Teilchengröße des Füllstoffes zwischen etwa 0,5 und 15 µm liegt.

5. Farbtransferband nach Anspruch 3 oder dem Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Konzentration des teilchen förmigen Füllstoffes im Kunststoffmaterial zwischen etwa 500 und 100000 ppm liegt.

6. Farbtransferband nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff ein Polyolefin ist.

7. Farbtransferband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger etwa 6 bis 30 µm, insbesondere etwa 8 bis 16 µm dick ist.

8. Farbtransferband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Transfer farbschicht aufweist, die etwa 10 bis 35 Gew.-% eines Bindemittels, insbesondere in Form eines Polyamidharzes, etwa 30 bis 55 Gew.- % Mineralöl und/oder Fettsäureester und etwa 25 bis 35 Gew.-% eines Farbmaterials, ausgewählt aus Pigmenten und in den übrigen Tintenbestandteilen unlöslichen organischen Farbstoffen, enthält.

9. Farbtransferband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Trägers keine weitere(n) Schicht(en) angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung einer Farbbandträgerfolie, bei dem eine Suspension eines teilchenförmigen Füllstoffs in einem schmelzflüssigen thermoplastischen Kunststoff oder Kunststoffgemisch hergestellt und zu einer Folie ver arbeitet wird.