DE2106610A1

DE2106610A1 - Ubertragungsmateriahen fur hohe Auf Schlagbeanspruchung

Info

Publication number: DE2106610A1
Application number: DE19712106610
Authority: DE
Inventors: Hugh Thomas Fuller jun Ster nt Ray Stone Jerry Fain Lexington Ky Findlay (V St A)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1971-08-26
Also published as: FR2080458A5; CA948044A; BE763094A; US3682764A

Description

Übertragungsmaterialien für hohe Aufschlagbeanspruchung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Übertragungsmaterialien und insbesondere Sehreibrnascninenbänder, die eine poröse Polymermatrix-Übertragungsschicht aufweisen.

Auf dem Gebiet der Kmiststoffmatrix-Schreibmaschinenbänder treten gewisse Probleme auf. So zeigen beispielsweise wiederverwendbare Matrixbänder ein Zusammenbrechen der Polymermatrix oder ein Einschneiden der Unterlagsschicht vor dem Verbrauch der Farbe. Die Einschneidbeständigkeit kann durch Erhöhung der Dickenabmessung des Bandes verbessert werden, doch hat dies die Wirkung, die Druckqualität zu verschlechtern. Die Übertragung von grossen festen Partikeil des Matrix-Bandmaterials auf das Kopierpapier, die zu einer erheblichen Verzerrung des Schriftbildes führt und als "Rupfen" bekannt ist, stellt ein mittleres bis schweres Problem dar. Auch die Trennung der porösen Schicht von der Trägerschicht tritt manchmal vor dem Verbrauch der Farbe auf, so dass ein Teil der Farbe verloren geht.

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Es wurde nun ein Übertragungsmaterial gefunden, das unerwarteterweise überlegene Eigenschaften bezüglich Einschneidfestigkeit und Rupffestigkeit besitzt. Das Übertragungsraaterial weist eine poröse Harzmatrix-Übertragungsschicht, die auspressbare Farbe in den Poren enthält, und eine Unterlagssohieht auf, die sich über die Rückseite der Übertragungsschicht erstreckt und mit dieser durch eine dünne Zwischenschicht aus einem elastomeren Polymerklebstoff verbunden ist.

Die Erfindung betrifft daher Übertragungsmaterialien, insbesondere Bänder, für hohe Schlagbeanspruchung, die eine Übertragungsschicht aus einer porösen Harzmatrix, die auspressbare Farbe enthält ., und eine zweite polymere Filmunterlagsschicht aufweisen, die sich über die Rückseite der Übertragungsschicht erstreckt und an dieser durch eine dünne Zwischenschicht aus elastomere» adhäsivem Polymeren gebunden ist.

Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemässen Bandes,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Übertragungsmaterials,

Fig. 3 eine sohematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der in Beispiel 2 beschriebenen Ausführungsform und

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils eines gemäss Beispiel 2 hergestellten Bandes.

Elastomere Klebstoffe werden als Schicht zwischen einer Matrixübertragungsschicht und einer Trägerschicht angeordnet. Geeignete Matrixübertragungsschichten sind bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 3 413 184 und 3 413 I83 beschrieben. Geeignete Trägerschichten sind beispielsweise Polymerfolien oder andere flexible Materialien, die sich an eine Typenfläche gut anpassen. Das

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beaufschlagte Klebstoffmaterial hat die Eigenschaft, sich zusammen mit den Polymerschichten zu dehnen. Dies gewährleistet eine dauernde Adhäsion unter den extremsten Dehnungsbedingungen an der Stelle des Aufschlags. Nichtelastische Klebstoffmaterialien, wie beispielsweise Paraffinwachs oder die Verwendung von Lösungsmittel, wie sie bisher angewendet wurden, führen diesbezüglich zu schlechten Ergebnissen.

Klebstoffe mit verhältnismässig hohen elastomeren Eigenschaften, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Polymere, Vinylacetat-Copolymere, Polyisopren, Polybutylen, Styrol-Butadien-Copolymere und Gemische hiervon, können daher mit Erfolg als Klebeschicht zwischen der Trägerfolie und der porösen Schicht verwendet werden. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erhalten, wenn der Klebstoff ein Acrylnitril-Butadien-Polymeres mit einem Nitrilgehalt von etwa 15 bis 45 Gew.-^s oder eine Kombination von Acrylnitril-Butadien-Polymerem, gemischt mit einem Styrol-Butadien-Copolymeren, ist. Brauchbare adhäsive Polymere sind adhäsive Materialien, die ohne Plastifizierung und innerhalb eines Temperaturbereichs von 10 bis 50⁰C sich unter Beanspruchung ohne Reissen stark verformen können und spontan und fast vollständig nach Aufhören der Beanspruchung sich erholen können.

Die Eigenschaften des Polymeren, das die Matrix- und Unterlassschichten zusammenhält, bezüglich der Adhäsion-bis zur Elastizitätsgrenze und über diese hinaus ist ausgezeichnet. Es wurde jedoch gefunden, dass auch eine unerwartete Einschneid- und Rupffestigkeit erhalten wird. Das Ausmass der Verbesserung wird durch Vergleich eines Nylonmatrix-Eandmaterials für niedrige Aufschlagbeanspruchung mit erfindungsgemässen porösen Nylonbändern, die hohe Schlagbeanspruchung aushalten, gezeigt. Nylonmatrix-Bandmaterial für Q3ringe Aufschlagbeanspruchung ist für eine beschränkte wiederholte Verwendung auf einer Schreibmaschine ausgelegt, und dieses Bandmaterial bricht bei hoher Aufschlagbeanspruchung rasch. Es wurde jedoch gefunden, dass, wenn dieses Material in Sandwichform mittels eines Acrylnitril-Butadien-Polymer-Klebstoffs mit einer Nylonträgerschicht verbunden ist, das Band ein Verhalten

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das den testen bisher bekannten Bändern für hohe Schlagbeanspruchung äquivalent ist. Bänder, deren Verwendung bei hohen Sehlagbeanspruchungen bisher für unmöglich gehalten wurde, werden daher hierfür geeignet, wenn die Bandstruktur erfindungsgemäss abgeändert ist. Zur Erläuterung wird der folgende Vergleich in Tabelle' I angeführt.■

Tabelle!

Anzahl der

A. Übers ehre i bung en Ergebnisse

Nylonmatrixband mit Einschnitte,

niedriger Aufschlags- . Rupfen, Palten,

festigkeit 3 Einprägungen

Nylonmatrixsehicht mit Einschneiden,

geringer Aufschlagfe- Hupfen, Palten,

stigkeit + Paraffinwachs- Einprägungen

klebstoff + Nylon-6-Polie als Unterlagsschicht ■ 10

Nyionmatrixsohicht mit Kein Einschneiden,

geringer Aufschlagfe- kein Rupfen, kein

stigkeit + Acrylnitril- Palten, vermin-

Butadien-Pölymer-kleb- dertes Einprägen

stoff + Nylon-6-Folie

als Unterlagsschicl.it 25

Die Probe A war ein Nylonmatrixband mit niedriger Aufschlagfestigkeit, das nach dem in der US-Patentschrift 3 413 184 beschriebenen Verfahren hergestellt war und eine Nylonunterlagsschicht, die auf das Band durch Lösungsmittelbeschichtung aufgebracht war, aufwies und eine Dicke von 0,033 ^m (0,0013 inch) hatte. Die Probe B bestand aus einer Nylonmatrixsehicht mit geringer Aufschlagfestigkeit mit einer Dicke von 0,033 mm (0,0013 inch), die durch eine Paraffinwachs-Klebstoff schicht mit einer Dicke von 0,013 ram (0,0005 inch) an eine Nylon-o-Filmunterlagsschicht mit einer Dicke von 0,038 mm (0,0015 inch) gebunden war. Die Probe C bestand aus einer 0,033 mm (0,0013 inch) dicken Nylonmatrixsehicht mit geringer Aufschlagfestigkeit, die an eine 0,038 mm (0,0015 inch) dicke Nylon-ö-FilmunterlaöSschicht durch eine Zwischenschicht mit einfer·

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Dicke von 0,013 mm (0,0005 inch) aus einem Acrylnitril-Butadien-Polymer-Klebstoff gebunden war. Die Struktur der Probe C ist im Querschnitt in Fig. 1 gezeigt, in der 11 die Nylonfolie ist, die an dem Nylonmatrixband 13 durch die Klebeschicht 14 gebunden ist.

Die Prüfungen wurden auf einer IBM-Schreibmaschine Modell D bei einer Schlageinstellung von 1OA für ein einzelnes Blatt durchgeführt. Wie die Tabelle I zeigt, sind die Bandproben A und B für eine Anwendung bei hohem Aufschlag infolge eines der angeführten Mängel bezüglich Einschneiden, Rupfen und Palten ungeeignet. Die Probe C, die den erfindungsgemässsn Aufbau aufweist, war bezüglich aller vier Eigenschaften geeignet. Die Unterschiede in den Ergebnissen zwischen der Probe B und der Probe C beruhen auf der änderung der Klebstoffschicht von einem Paraffinwachs zu einem elastomeren Acrylnitril-Butadien-Polymeren. Der Nylon-6-Pilm dehnt sich über die Grenze der Wachsklebeschicht an der Stelle des Typenaufschlags hinaus. So bleiben nur der Nylon-6-Film und die benachbarte Oberfläche der Nylonmatrixschicht unter extremer Dehnung und extremem Aufschlag in Kontakt miteinander. Der Paraffinklebstoff zerreisst, und das Rupfen wird mit wiederholtem Gebrauch fortschreitend merklicher. Die unerwartete Verbesserung bezüglich des Rupfens hängt daher mit der Verwendung einer elastomeren Kleb-: stoffzwischenschicht zusammen.

Prüfungen unter extremen Schreibbedingungen ergeben überlegene Ergebnisse bezüglich Schriftbild, Einprägen und gegenüber handelsüblichen Polymermatrixbändern der gleichen Stärke. Es wird angenommen, dass die elastischen Schichten und die aufeinanderfolgenden Filmschichten einander ergänzen, um den Schlag der auftreffenden Type zu absorbieren und trotzdem eine gute Übereinstimmung des Schriftbilds und eine gute elastische Erholung zu ermöglichen. Elastomere Bindeschichten mit einer Dicke zwischen etwa 0,0025 und 0,025 mm (0,0001 und 0,001 inch) können zweckmässigerweise verwendet werden.

Die folgenden Beispiele, in denen die Teile Gewichtsteile sind, falls es nicht anders angegeben ist, dienen zur weiteren Erläute-

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- 6 rung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein Nylonmatrixband mit einer Dicke von 0,033 nun (0,0013 inch) wurde in Form einer Rolle 15 hergestellt, wie es in der US-Patentschrift 3 413 184, Beispiel II, beschrieben ist. Sine 20 Gew.-^- ige Acrylnitril-Butadien-Polymer-Lösung 17 (Chemigum Nr. 6o8 der Goodyear Chemical Co.) in Toluol wurde hergestellt. Nach Standardüberzugs- und Trocknungsverfahren wurde eine 0,013 mm (1/2 mil) dicke Schicht von Acrylnitril-Butadien-Polymerem (nach Trocknen) auf die Nylonrückseite des Matrixbandes aufgebracht, wie es in Pig. 2 veranschaulicht wird. Nach Trocknen des Acrylnitril-Butadien-Polymer-Überzugs mit Heissluft und vor dem Aufwickeln wurde in den Spalt der Aufnahmerolle 21 eine Nylon-6-Folie 19 rait einer Dicke von 0,013 bis 0,025 mm (1/2 bis 1 mil) eingeführt. Infolge seiner klebrigen Oberfläche wurde das Aerylnitril-Eutadien-Polymere von selbst an der Nylon-6-Folie gebunden. Die Rolle 21 aus Nylon, verbunden mit der Nylonmatrix, wurde auf die Breite von Sohreibmaschinenbändern ohne weitere Verarbeitung geschnitten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine oder werden mehrere zusätzliche gebundene Schichten auf das Band aufgebracht wegen des erheblichen zusätzlichen Gewinns, der bezüglich der Einschneidfestigkeit erzielt wird, wie es in Beipiel 2 erläutert wird. Die zusätzliche Schicht oder zusätzlichen Schichten aus Nylon werden vorzugsweise gesondert aufgebracht.

Beispiel 2

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wurde Acrylnitril-Butadien-Polymeres 24 in einer Dicke von etwa 0,013 mm (1/2 mil) auf eine Nylon-6-Polie 23 mit einer Dicke von 0,013 bis 0,025 mm (1/2 bis 1 mil) aufgebracht. Wie in Beispiel 1 wurde vor dem Aufwickeln in den Spalt der Walze 29 die Nylon-Nylonmatrix-Verbundfolie der Rolle 27 eingeführt. Die Nylon-6-Seite der Verbundfolie 27 wurde so angeordnet, dass ein Kontakt und eine Bindung mit der Acryl-

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— ι "

nitril-Butadien-Polymer-besehiehteten Seite der neu überzogenen Nylonfolie erfolgte. Der Querschnitt des erhaltenen Bandes ist in Fig. 4 gezeigt.

Beispiel 3

Um eine Zwei-Komponenten-Klebstoffzwischenschicht, die das Einschneidverhalten merklich verbessert, zu zeigen, wurde ein Acrylnitril-Butadien-Polymeres (Chemigum N612B, Goodyear Chemical Go.) mit verhältnismässig niedrigem Molekulargewicht und mittlerem Hitrilgehalt (22 - J,6fo) in Kombination mit einem Styrol-Butadien-Polymeren (Pliolite S5A Goodyear Chemical Co.) verwendet■. Die zwei Klebstoffmaterialien wurden in Toluol durch Mischen von 20 Gewichtsteilen Acrylnitril-Butädien-Polymerem und 4 Gewichtsteilen Styrol-Butadien—Polymerem in Jb Gewichtsteilen Toluol unter hochtourigem Rühren gemischt, bis die Polymeren gelöst waren. Zwei dreilagige Bandproben wurden unter Verwendung der obigen Klebstofflösung nach den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Arbeitsweisen hergestellt. Die erste Probe hatte als Unterlägsschicht eine Polyurethanfolie (Tuftane J510-B. P. Goodrich Chemical Company) und ein Nylonmatrixband von geringer Aufschlagfestigkeit, und die zweite Probe hätte als Unterlagsschicht ein Käutschukhydrochlorid (Pliofilm MW, Goodyear Chemical Company) und ein Nylonmatrixband von geringer Aufschlagfestigkeit. Die Daten bezüglich des Verhalten sind in der nachfolgenden Tabelle II gezeigt.

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Tabelle II

Prüfung

Tuftane 310 + Chemigum N612B

Tuftane 310 +
Chemigum N612B
+ Pliolite S5A

.Pliofilm MW + Chemigum N612B + Pliolite S5A

Beschädigung bei 700. Anschlägen je 2,54 cm

sehr schwer

sehr schwach

keine

σ	^ men/	nach 165 Anschlägen	keines nach 700	•	12 g	keines nach
W			Anschlägen		0,071 ram	Anschlägen
CO	Rupfen				(2,8 mil)
CO tn		21	29+		29
*·*	Schnittest (relative
-J.	Fallhöhe der Klinge)
O
o>	Khlcklast bei Khickbe-
	anspruchung senkrecht
	zur Farbbandlängsaus	9 g	90 g
	dehnung in der Band-	0,071 mm	0,076 mm
	ebene	(2,8 mil)	0,0 mil)
	Dicke

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Es ist ersichtlich, dass die gemäss Eeispiel J5 hergestellten Proben ausgezeichnete Eigenschaften hatten. Lässt man Pliolite weg-* so wird ein Band mit schlechten Eigenschaften erhalten, wie aus der linken Spalte der Tabelle II ersichtlich ist.

Bezüglich der mehrschichtigen Ausbildungen wurde auch gefunden, dass die Massbeständigkeit des Bandes unter Aufschlag durch Verwendung einer zusätzlichen Zwischenschicht zwischen der verhältnismässig weichen Nylon- oder Polyurethanunterlagsschicht und der Nylonmatrixschicht verbessert werden kann. Diese zusätzliche Zwi- · schenschlcht ist eine verhältnisrnässig steife Polymerschicht aus beispielsweise A'thylen-Propylen-Copolymerem, das an der Unterlagsschicht und an der Matrixschicht auf jeder Seite durch elastomere Klebstoffschichten gebunden ist. Die Anordnung der steifen Polymerschicht als Zwischenschicht hat sich als kritisch erwiesen, da zwar das Anbringen der verhältnisraassig steifen Copolymerschicht auf der äusseren Rückseite die gewünschte Massbeständigkeit ergibt, jedoch zu einer nicht zufriedenstellenden Druckintensität infolge eines Mangels der Anpassung des Bands an die Typenoberflache führt.

Es wurden neue Matrixbänder beschrieben, die die bisher bei den verhältnismässig weichen Nylonmatrixbändern angetroffenen Nachteile ausschaltet. Der elastomere Klebstoff gewährleistet nicht nur eine gute Bindung zwischen der Trägerschicht und der Matrixschicht,, sondern ergibt auch Bänder, die überragende und unerwartete Verbesserungen bezüglich Einschneid- und Rupffestigkeit aufweisen. Übliche Nylonmatrixbänder mit geringer Schlagfestigkeit werden daher zu nichtrupfenden Strukturen verbessert, wenn sie erfindungsgemäss aufgebaut werden. Ausserdem wird ein Ausbreiten des Schriftbildes, wie es gewöhnlich bei hohen Dicken von 0,075 nun (0,003 inch) oder mehr auftritt, bei den erfindungsgemäss hergestellten Bändern nicht beobachtet. Es wird angenommen, dass dies die Folge der Kompressibilität der erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Übertragungsmaterialj gekennzeichnet durch eine poröse Harzmatrixübertragungssehicht, die auspressbare Farbe enthält, und eine Unterlagsschicht, die an der Rückseite der Übertragungsschicht durch eine dünne Zwischenschicht aus einem elastomeren Polymerklebstoff gebunden ist.

2. Übertragungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Polymerklebstoff ein Acrylnitril-Butadien-Polymer-Klebstoff ist.

>♦ Übertragungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Poiymerklebstoff aus einem Lösungsmitteigemisch von Acrylnitril-Butadien-Polyrner- und Styrol-Butadien-Polymer-Klebstoff stammt.

4. Übertragungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Polymerklebstoff ein Polymerklebstoff aus der Gruppe von Acrylnitril-Butadien-Polymeren,. Vinylacetat-Polymeren, Polyisopren, Polybutylen, Styrol-Butadien-Polymeren und Gemischen von diesen ist.

5. Übertragungsmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine poröse Harzmatrixübertragungsschicht, die auspressbare Farbe enthält, und eine Polymerfilmunterlagsschicht, die sich über die Rückseite der Übertragungsschicht erstreckt und an dieser durch eine 0,0025 bis 0,025 ram (0,0001 bis 0,001 inch) dicke Zwischenschicht aus einem elastomeren Poiymerklebstoff gebunden ist.

6. Übertragungsmaterial nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, dass die Harzmatrixschicht Nylon und der Klebstoff Acrylnitril-Butadien-Polymeres ist.

7. Übertragungsmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine poröse Harzmatrixübertrac'JfiE^schicht und eine Anzahl von

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Polymerfilmunterlagsschichten, die aneinander und an die Übertragungsschicht durch Zwischenschichten aus elastoraerem Polymerklebstoff gebunden sind.

8. Übertragungsmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die ausserste Unterlagsschicht ein weicher Polymerfilm ist
und eine innere Schicht ein steifer Polymerfilm ist.

9· Übertragungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äusserste Schicht Nylon ist.

10. Übertragungsmaterial nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht ein Äthylen-Propylen-Copolyrneres ist.

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