DE2321147A1

DE2321147A1 - Farbband

Info

Publication number: DE2321147A1
Application number: DE2321147A
Authority: DE
Inventors: Emile Barbey; Jacques Ehretsmann; Paul Dr Heinzer
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1973-10-31
Also published as: CH553065A; FR2182098A1; GB1411012A; JPS5610191B2; US3847265A; JPS4948330A

Description

Farbband

Gegenstand der Erfindung ist ein Farbband mit anisotroper elektrischer Leitfähigkeit.

Die FR-PS 2 069 525 beschreibt einen Druckmechanismus, der mit einem Farbband versehen ist aus einem biegsamen Träger mit einer elektrischen Leitfähigkeit, die in Richtung seiner Dicke größer ist als in der Ebene seiner größeren Flächen, wobei eine Oberfläche* des Trägers mit einer Farbe überzogen ist, die sowohl wärmeschmelzbar als auch elektrisch leitend ist.

Der Unterschied in der Leitfähigkeit dieses Bandes beruht im wesentlichen auf dem Vorhandensein einer Vielzahl von leitfähigen Elementen in der Bandmasse, wobei die leitfähigen Elemente sich von der einen zur anderen Seite durch die Dicke des Bandes erstrecken.

Mit diesem Band wird der eigentliche Druckvorgang so durchgeführt, daß die gefärbte Oberfläche des Bandes örtlich gegen

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BERLIN: TELEFON (0311) 70 39 O7 KABEL: PROPINDUS · TELEX OI 84007 '

MÜNCHEN: TELEFON (08 11) 32 BB 8B KABEL: PROPINDUS · TELEX OB 24244

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die zu druckende Oberfläche gepreßt wird und jedesmal ein oder mehrere Paare leitfähiger Elemente mit einem ersten und einem zweiten Kontakt einer Stromquelle jeweils für das erste und das zweite Element jedes,Paares verbunden werden, so daß elektrischer Strom durch den Teil der Farbschicht geleitet wird, der zwischen den beiden Elementen eines jeden Paares liegt, und dieser Teil der Farbschicht wird durch den derart geschaffenen Joule*-Effekt geschmolzene

Sin solches Band hat jedoch einige Nachteile sowohl im Hinblick auf seine Herstellung ale auch im Hinblick auf seine Verwendbarkeit. Zu diesen Nachteilen beim Gebrauch gehört die sehr stilisierte Form der erhaltenen Schriftzeichen, die sehr beschränkte Zahl der Möglichkeiten in der Auswahl der mit einer Gruppe vorgegebener Buchstaben hergestellten Zeilen und die Schwierigkeit, die Elektroden aus einer Gruppe von Elektroden auszuwählen, die nur eine sehr kleine Oberfläche des Bandes bedecken.

Es wurde daher in der zitierten FR—PS vorgeschlagen, ein Band zu verwenden, das in Richtung seiner Dicke von anisotroper elektrischer Leitfähigkeit ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ebenfalls ein Farbband mit anisotroper elektrischer Leitfähigkeit in Richtung seiner Dicke zu schaffen, bei den jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß es aus eines Harz besteht, das eine Vielzahl von Ketten elektrisch leitfähiger Partikel enthält, die sich durch da* Band hindurch in Richtung seiner Dicke erstrecken.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeiohnung sohematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Herstellung des neuen Farbbandes gemäß der Erfindung auf zwei verschiedene Arten näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. i eine Ansicht der zur Herstellung des Bandes bestimmt en Einrichtung,

Fig_e 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Form zur Herstellung des Bandes in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines BandstUcks in vergrößertem Maßstab, das entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

Bei einer ersten Art zur Durchführung der Herstellung des Farbbandes wird zuerst Niekelpülver mit einem Prepolymer wie z.B» Rhodester (Warenzeichen der Firma RhÄne—Poulenc) vermischt, dann wird ein grenzflächenaktiver Stoff, der ebenfalls als Dispergiermittel dient, im vorliegenden Fall Magnesium—Stearat, dem Gemisch im Verhältnis von 0,2% zugefügt.

Das Prepolyaer kann Rhodesfer 1103 oder eine Mischung aus Rhodester Ü03 und 1108 sein. Rhodester 1103 ist ein Polyester-Prepolymer mit einem Gehalt von 45% Styrol. Seine Dichte bei 25°C beträgt 1,06 vor der Polymerisation und 1,18 nach der Polymerisation. Seine Säure- und Hydroxy1-Werte betragen jeweils 10, Rhodester 1108 ist ein Polyester—Prepolymer mit einem Gehalt von 30 % Styrol. Seine Dichte bei 25 ⁰C beträgt 1,14 vor und 1,25 nach der Polymerisation. Sein Säurewert beträgt 34, sein Hydr oxy lwert beträgt 42.

Zur Herstellung des Gemisches von Nickelpulver und Rhodester II03 oder der Mischung aus Rhodester 1103 und 1108 werden das Nickelpulver und der grenzflächenaktive Stoff in dem Prepolymer dispergiert, indem das Gemisch Schwingungen von Ultraschallfre— quenz ausgesetzt wird.

Dann wird dem Gemisch ein Katalysator im Verhältnis von 0,3%

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zur Bewirkung der Polymerisation und ein Beschleuniger im Verhältnis von 6,1% zur Beschleunigung der Reaktion beigefügt.

Dieses Gemisch wird dann in Form einer Schicht 1 auf einer dünnen Glasplatte 2 verteilt, wie in Figo 3 dargestellt. Vorher werden Abstandshalter 3 mit einer Stärke von 0,2 bis 0,6 mm — abhängig von der Stärke des herzustellenden Bandes — auf die Glasplatte 2 gelegt. Dann wird eine der ersten Glasplatte entsprechende Glasplatte k auf die Abstandshalter 3 ge^gt, wodurch ein "Sandwich¹¹—Gebilde geschaffen wird, das in den Luftspalt 5 eines Elektromagneten 6 eingesetzt wird, der aus einer Spule 7 besteht, die in einem Anker 8 aus magnetisch weichem Eisen angebracht ist, der im Querschnitt die Form eines ^WE" hat. Ein Deckel 9, der ebenfalls aus magnetisch weichem Eisen besteht, wird auf den Anker 8 aufgesetzt, wobei der Deckel 9 eine Längsrippe 9a hat, die der Mittelrippe 8a des Ankers 8 gegenüberliegt. Der Luftspalt 5 liegt zwischen den Rippen 8a und 9a und erstreckt sich in Längsrichtung, wobei seine Ausmaße so gestaltet sind, daß das vorerwähnte "Sandwich¹¹—Gebilde darin eingesetzt werden kann.

Nachdem das "Sandwich?- Gebilde in den Luftspalt 5 eingefügt ist, wird die Spule 7 erregt, um ein magnetisches Feld in dem Luftspalt 5 zu erzeugen, so daß die Kraftlinien des magnetischen Feldes durch das "Sandwieh"«Gebilde hindurchgehen. Das magnetische Feld, das durch das Gemisch 1 hindurchgeht, welches sich noch immer im flüssigen Zustand befindet, erzeugt eine Gleichrichtung der Nickel-Partikel im Gemisch 1 in Form von Ketten, die sich quer in der Richtung der Dicke des Bandes erstrecken, d.h. entlang den Kraftlinien des magnetischen Feldes.

Nachdem diese erste Form der Durchführung des Herstellungsverfahrens für ein anisotropes Farbband beschrieben worden ist, soll der Einfluß bestimmter Parameter auf die anisotropen Bänder geprüft werden, die mittels der Einrichtung hergestellt werden, die bisher summarisch beschrieben wurde. Die Ergebnisse

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dieser Parameter und insbesondere die Widerstandsfähigkeit des Bandes in seiner Querrichtung werden in der folgenden Tabelle I aufgezeigt.

Tabelle I

Muster Nickel Typ Gewichts

Nr. %

42a SP 300

Banddicke Magnetisches Quer—

/um Feld wider-

' O₆ Dauer in stand

Stunden Ohm/cm

22	B	20 -	40	20	100-200	2700	2,	5	6	8
	T	255		20	110-120	5800'	1		o,	3
40a	B	20 ~	40	30	8O~9O	3350	1		o,
40b	SP	300		34

50

100-120 . 5800 1

0,36

	OSP 10	40	10	90-100	3350	1	0,4
	OSP 5		10		5800	1
42b		40		110-120	3350	1	0,36
44a	B 20 -		50	110-,12O	2700	1
44b	SF 300	60	100-110	1000	1	0,6
45a	B 20 -	50
45b	SP 300	60

Die Herkunft und Abmessungen der erwähnten Niokelpulver

in dieser Tabelle sind in folgender Tabelle II aufgeführt.

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« 6~

Tabelle II Typ · Durchmesser Hersteller OSF 5 5 Sneritt Gordon OSF 10 10 Mines Ltd., Canada

SF 300 <50

T 255 2 Mond Nickel Co. B 20- 40 . 20-40 Saudier, Francia

Di· Wert· des Querwiderstandes, die in Oha/cra in Tabelle I angegeben sind, werden erhalten, indem eine Elektrode auf jeder Seite de« Bandes angebracht wird, leichter Druck auf jede der Elektroden ausgeübt wird und 1«tatere z.B. mit eines Ohraeter verbunden werden.

In «Ilen in Tabelle I aufgeführten Beispielen ist der Koeffizient der Anisotropie, der durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand, gemessen in Parallelrichtung zur Bandoberfläche,

dea Widerstand in einer Richtung rechtwinklig zu seiner net.

Oberfläche, gegeben ist, höher als 10 und somit ausgezeich—

Wie eioh unter Bezugnahme auf Tabelle I ergibt, enthalten eini· ge de? angegebenen Muster Nickelpulver verschiedener Herkunft und Partikel-Größe, wie in Tabelle II angegeben.

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Es 'hat sich herausgestellt, daß dieses Gemisch von Partikeln im allgemeinen eine Verbesserung der Leitfähigkeit in Querrichtung zum Band zur Folge hat, insbesondere wenn der mittlere Durchmesser der Partikel unterschiedlich ist. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß das Vorhandensein von großen Partikeln dazu neigt, eine Verringerung des Widerstandes des Bandes herbeizuführen. Weiterhin werden durch Erhöhung der Konzentration des Nickelpulvers Bänder mit besseren Eigenschaften und gleich guten Anisotropie—Koeffizienten erhalten.

Die Ausrichtung der Nickel—Partikel durch das Magnetfeld während der Herstellung des Bandes geschieht sehr schnell, insbesondere in den ersten fünf bis zehn Minuten. Das liegt daran, daß nach diesem Zeitraum die durch den Katalysator ausgelöste Polymerisation dem Prepolymer, das als Ausgangsmaterial benutzt wird, eine Viskosität verschafft, die so hoch ist, daß die Nickel— partikel sich unter dem Einfluß der Kraftlinien des das Band durchquerenden Magnetfeldes nicht länger bewegen können.

Um den Isolierteil des Bandes zu bilden, kann praktisch jede Art plastischen Materials verwandt werden, z.B. hitzehärtende Monomere, Prepolymere, Copolymere oder Polymere, die ursprünglich die Form einer Flüssigkeit haben mit ausreichend niedriger Viskosität, um die Ausrichtung der Nickelpartikel unter dem Einfluß des Magnetfeldes zu ermöglichen.

Das Polymer, das nach der Polymerisation erhalten wird, muß gewisse plastische Fähigkeiten haben, wie z.B. ausreichende Nachgiebigkeit aber geringe Elastizität.

Um ein Muster des Bandes No. 22 der Tabelle I vorzubereiten, wurde ein Gemisch zweier Prepolymere, der erwähnten Rhodester 1103 und 1108, im Verhältnis von 7 : 3 verwandt. Für die Muster der Bänder Nr. 40 bis %5 wurde nur Rhodester 1103 verwandt. Die mechanischen Eigenschaften des derart orhaltenen Polymers sind nicht so gut wie die des Polymers, das durch das Gemisch aus Rhodester 1103 und 1108 erhalten wird. Das aus Rhodester 1103

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« β- - - ' ■ : ;. ■■■'.■

allein erhaltene Polymer hat jedoch bessere Kontakteigenschaft ten, wenn eine Elektrode auf die Oberfläche des Bandes gebracht wird.

Entsprechend einer zweiten Art der Durchführung des Herstellungsverfahrens für ein anisotropes Farbband wird ein thermoplastisches oder schmelzbares Harz verwandt, das bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt wird; dann wird Nickelpulver diesem Harz zugefügt, das zugemischt wird, während das Harz sich in geschmolzenem Zustand befindet. Dann wird dieses Gemisch in eine Form entsprechend Fig. 3 gefüllt, wobei darauf geachtet werden muß, daß diese Form vorgeheizt ist auf eine Temperatur, die dee Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials entspricht, woraufhin die Form in den Luftspalt 5 des Elektromagneten 6 eingefügt wird, der dann erregt wird, um eine Ausrichtung der Metallpartikel des Gemisches zu schaffen_f wie in bezug auf die erste Art der Durch-* führung des Verfahrens, während das Gemisch abgekühlt und erstarrt, beschrieben.

Entsprechend einer Abänderung dieser Art der Verfahrensausführung und falls das Harz sich zu schnell abkühlt, können kleine Widerstände eingebaut werden, die sich durch die Form erstrecken, um diese bei einer bestimmten Temperatur zu halten und die Geschwindigkeit der Verminderung der Temperatur des Gemisches zu regeln.

Offensichtlich kann diese zweite Art der Durchführung des Verfahrens auch angewandt werden auf ein hitzehärtendes Harz, mit dem Nickelpulver zu mischen wäre. Dann wird dieses Gemisch in eine Form entsprechend Fig. 3 gefüllt, die Form wird in den Luftspalt 5 des Elektromagneten eingefügt, der erregt wird, und die Form wird gleichzeitig z.B« durch elektrische (nicht dargestellte) Widerstände, die sich durch die. Form erstrecken, erhitzt, um das Harz zu härten.

Fig. 4 zeigt ein Stück eines Bandes 1, das durch das oben be-

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sohriebene Verfahren erhalten wird und von anisotroper elektrischer Leitfähigkeit ist. Auf der Oberfläche la dieses Bandes können Metallpartikel P entdeokt werden, an die eine Elektrode angeschlossen werden kann, und Ketten von Partikeln ^Gi» ^C2» **** ^Cn ^{ersoneinen auf der} Seite 16 des Bandes und bilden elektrisch leitende Durchgänge zwischen den beiden Oberflächen la und Ic des Bandes.

Pat entaneprüoheχ

« 10 -

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Claims

■*. ίο -■'■■".

Pa t β nt a η s ρ r Ü oh

l.l Farbband Bit anisotroper elektrischer Leitfähigkeit in Richtung seiner Dicke, dadurch gekennzeichnet , daß es aus einem Harz besteht, das eine Vielzahl von Ketten (G^, C„...C ) elektrisch leitender Partikel (P) enthält, die sich durch das Band (1) hindurch.in Richtung seiner Dicke erstrecken.

2, Farbband nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch leitenden Partikel (P) aus ferromagnetischem Metall bestehen,

3· Farbband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Partikel (P) einen Durchmesser zwischen 2 und 5Q /am haben.

k. Farbhand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Polyester-»Polymer ist.

5. Farbband nach Anspruch 1, d a d u r c h ge k en η — zeichnet, daß das Harz ein hitzehärtendes Harz ist

6, Farbband nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein schmelzbares Harz ist.

MB/Ho -25 29*

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