DE2740137A1

DE2740137A1 - Verfahren und vorrichtung fuer den vakuum-uebertragungsdruck

Info

Publication number: DE2740137A1
Application number: DE19772740137
Authority: DE
Inventors: Lodewijk Anselrode
Original assignee: Stork Brabant BV
Current assignee: Stork Brabant BV
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1978-03-16
Also published as: JPS5359517A; FR2364130A1; BR7706032A; IT1084737B

Description

PATENTANWÄLTE

STORK BEABANT B.V.

43a, Wim de Körverstraat Boxmeer

Holland

A. GRÜNECKER

QPL-MG

H. KINKELDEY

OR MG

W. STOCKMAIR

□Α-MG -ArC(CALTCCHI

K. SCHUMANN

ORHtRNAT DWVrHVS

P. H. JAKOB

DlPL ING

G. BEZOLD

Oft HER NAT D(FVOCM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

6. September 1977

PH 11 880

Verfahren und Vorrichtung

für den Vakuum-Übertragungsdruck

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken einer Gutbahn in einem Übertragungsdruckverfahren unter Verwendung eines Zwischenträgers von sublimierbaren Farbstoffen, bei welchem die Gutbahn und der Zwischenträger in gegenseitiger Anlage um eine in einem evakuierten heizbaren Raum drehbar gelagerte Trommel herumgeführt werden und die Gutbahn sowie der Zwischenträger durch

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TELEFON (Οββ) 99 9SB9

TELEX OS-3S380

TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

einen Abdichtungsspalt in den Raum hinein- und wieder aus diesem herausgeführt werden. Ein solches Verfahren ist in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und u. A. in den DT-Patentanmeldungen P 16 15 936.4, P 26 26 772.1 und P 26 41 993-2 sowie in der darin zitierten Literatur beschrieben.

Die Anwendung eines beträchtlich verringerten Drucks im Behandlungsraum bei erhöhter Temperatur ermöglicht sehr kurze Behandlungszeiten mit beträchtlichen wirtschaftlichen Vorteilen. Bei einer derart verkürzten Behändlungszeit kann es jedoch vorkommen, daß das normale gleichmäßige Druckmuster durch unregelmäßige helle Flecken beeinträchtigt ist, und zwar um so stärker, je kürzer die Behandlungszeit ist. Bei einer Untersuchung dieser Erscheinung zeigte es sich, daß im Zwischenträger des sublimierbaren Farbstoffs noch Feuchtigkeit vorhanden ist, welche während des Übertragungsdrucks eine große Menge von Wasserdampfmolekülen freisetzt. Diese dringen in die freien Wegstrecken der Farbstoffmoleküle zwischen dem Träger und der Gutbahn ein und behindern so die Übertragung des Farbstoffs. Dabei ist zu bedenken, daß schon bei einem geringen Feuchtigkeitsgehalt eine beträchtlich größere Anzahl von Wasserdampfmolekülen als von Farbstoffmolekülen in dem engen Zwischenraum zwischen dem Träger und der Gutbahn vorhanden sein kann. Diese Behinderung des Farbstoffübergangs, welche in Abhängigkeit von geringfügigen Unterschieden in der Faserdichte und Stärke des Trägermaterials örtlich verschieden stark auftritt, bewirkt an den betreffenden Stellen, daß nur eine verringerte Anzahl von Farbstoffmolekülen auf die Gutbahn gelangt, so daß das Druckmuster an diesen Stellen heller wird.

Die Fleckenbildung im Druckmuster wird noch dadurch begünstigt, daß an den Stellen des Trägers mit dem

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höchsten Feuchtigkeitsgehalt eine größere Wärmemenge für die Verdampfung der Feuchtigkeit verbraucht wird, so daß das Trägermaterial an diesen Stellen nicht die vorgesehene Durchschnittstemperatur erreicht. Dadurch verzögert sich dann die Sublimierung des Farbstoffs an diesen Stellen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, dieser Erscheinung vorzubeugen oder sie wenigstens in großem Maße einzuschränken. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Zwischenträger einer thermischen und/oder mechanischen Vorbehandlung unterworfen wird, bevor das Übertragungsdruckverfahren beginnt. Die thermische Behandlung, welche sich auch auf die Gutbahn erstrecken kann, kann bei einer wesentlich unterhalb der Ubertragungstemperatur liegenden Temperatur erfolgen, so daß keinerlei FarbstoffVerluste aufgrund von vorzeitiger Sublimierung auftreten können.

Gemäß der Erfindung können der Zwischenträger und/oder die Gutbahn in einem unmittelbar vor dem Dichtungsspalt liegenden oder in einem unmittelbar an diesen anschließenden Bereich vorgetrocknet werden. Beide Ausführungsformen bieten ihnen eigene Vorteile, da im ersteren Falle die Vorwärmung außerhalb des Behandlungsraums erfolgt und daher einfacher gesteuert und überwacht werden kann als innerhalb des Behandlungsraums. Die zweite Ausführungsform bietet demgegenüber den Vorteil, daß der Zwischenträger hier auf eine Temperatur vorgewärmt werden kann, welche eine weitere Verkürzung der Übertragungszeit ermöglicht.

Dieses Verfahren kann dadurch weiterhin verbessert werden, daß auf die Gutbahn und den daran in Anlage befindlichen Zwischenträger ein etwas überhöhter Druck zum Austreiben von dazwischen vorhandener Luft und/oder anderen Gaseinschlüssen ausgeübt wird. Das Austreiben der Gasmole-

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küle ermöglicht einen weitgehend ungestörten übergang der Farbstoffmoleküle, wodurch das Druckmuster besonders gleichmäßig übertragen werden kann. In dieser Hinsicht ist also ge^äß der Erfindung vorgesehen, daß die in der Gutbahn vorhandene Feuchtigkeit sowie aus dieser entstehende Gaseinschlüsse durch eine thermische und/oder mechanische Behandlung weitgehend ausgetrieben werden, bevor das Übertragungsdruckverfahren beginnt.

Diese Wirkung wird vorzugsweise dadurch erzielt, daß

im Bereich der Erstberührung zwischen dem Träger und der

Trommel ein Druck auf den Zwischenträger und die daran in Anlage befindliche Gutbahn ausgeübt wird.

Die mechanische Behandlung des Zwischenträgers kann gemäß der Erfindung in der Weise ausgeführt werden, daß die Porosität der mit dem Farbstoff versehenen Seite des Trägermaterials durch Perforieren wenigstens der obersten Schicht der betreffenden Seite des Trägermaterials vergrößert wird. Der Zwischenträger besteht gewöhnlich aus Papier mit einer mehr oder weniger dicken Beschichtung. Diese enthält außer den notwendigen Bindemitteln insbesondere Kaolin sowie Pigmente und bietet eine besonders dicht geschlossene, glatte Oberfläche. Die Beschichtung ist von sich aus wenig durchlässig für Wasserdampf, weshalb ihre Porosität durch mechanisches Perforieren vorzugsweise vergrößert wird. Durch die Poren können dann die Wasserdampfmoleküle schneller entweichen, bevor das eigentliche Übertragungsdruckverfahren beginnt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung hat in bekannter Weise eine in einem abgedichteten Gehäuse mit Dichtungsspalten zum Hindurchführen der Gutbahn und des Zwischenträgers drehbar gelagerte Trommel, sowie Einrichtungen zum Erzeugen eines starken Unterdrucks im Gehäuse und Einrichtungen zum Erwärmen des

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zusammen mit der Gutbahn in Druckanlage an der Trommeloberfläche gehaltenen Trägermaterials. Eine solche Vorrichtung ist in den eingangs genannten Patentanmeldungen beschrieben.

Gemäß der Erfindung enthält eine solche Vorrichtung zusätzliche Heizeinrichtungen zum Erwärmen des Zwischenträgers vor dem Auflaufen desselben auf die Trommeloberfläche. Die Erwärmung ist vorzugsweise auf eine Temperatur beschränkt, welche wesentlich unterhalb der beim eigentlichen Übertragungsdruckverfahren angewendeten Temperatur liegt.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese Einrichtungen zum Perforieren wenigstens der obersten Schicht der die sublimierbaren Farbstoffe tragenden Seite des Trägermaterials auf. Die genannten Heizeinrichtungen sowie die Einrichtungen zum Perforieren des Trägermaterials können wahlweise innerhalb oder außerhalb des gasdichten Gehäuses in einem Bereich nahe vor oder hinter dem Dichtungsspalt angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ferner im Bereich der Erstberührung zwischen der Gutbahn und dem daran in Anlage befindlichen Trägermaterial einerseits und der Trommel andererseits eine Andruckrolle vorhanden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht einer Vorrichtung mit außerhalb eines Behandlungsraums angeordneten Einrichtungen für die thermische und mechanische Behandlung des Zwischenträgers,

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Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht einer Vorrichtung mit einer innerhalb des Behandlungsraums in einem an einen Dichtungsspalt anschließenden Bereich angeordneten Einrichtung für die thermische Behandlung und

Fig. 3 eine Abwandlung der Ausfuhrungsform nach Fig. 1.

Der Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung sei eine kurze Berechnung vorausgeschickt, welche den Einfluß selbst eines geringen Feuchtigkeitsgehalts des Trägermaterials auf die freie Weglänge der Färbstoffmoleküle aufzeigt. Der Zwischenträger der sublimierbaren Farbstoffe besteht gewöhnlich aus Papier, welches vom Hersteller mit einem Rest-Feuchtigkeitsgehalt von ca. 6 bis 10 Gew.% geliefert wird. Das üblicherweise verwendete Papier hat ein Gewicht von etwa 60 g/m . Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 7% enthält somit 1 m² des Papiers 0,07 x 60 = 4,2 g Wasser. Bei einem Molekulargewicht des Wassers von 18 bedeutet dies, daß bei vollständiger Verdampfung der 4,2 g Wasser

χ 6,06 χ 10²⁵ = 0,23 x 6,06 χ 10²⁵ Moleküle freigesetzt werden.

Im Hinblick auf die Anzahl Farbstoffmoleküle,welche bei

ο vollständiger Sublimierung von einem m des Zwischen-

trägers freigesetzt werden, sei angenommen, daß auf 1 m deckend bedruckten Papiers ca. 1 g reiner Farbstoff mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 400 vorhanden ist. Daher werden bei vollständiger Sublimierung

χ 6,06 χ 1O²⁵ = 0,0025 x 6,06 χ 10²⁵ Farbstoffmoleküle freigesetzt.

Die Anzahl der Wasserdampfmoleküle ist somit um ca. 100 mal größer als die der Farbstoffmoleküle. Für die Durch-

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führung des Übertragungsdrucks ist es daher zweckdienlich, wenigstens den größten Teil der Feuchtigkeit vor Beginn des eigentlichen Ubertragungsdrucks zu entfernen.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 hat ein bekanntes gasdichtes Gehäuse 1, in welchem eine Trommel 2 drehbar gelagert ist. Ein die Trommel 2 umschlingendes endlosed Andruckband 3 ist über eine Anzahl Rollen 4 geführt. Eine weitere innerhalb des Gehäuses 1 gelagerte Rolle 5 wirkt mit zwei außerhalb des Gehäuses gelagerten Rollen 6 zusammen. Die äußeren Rollen 6 sind einerseits gegenüber der Wandung des Gehäuses 1 abgedichtet und bilden andererseits zusammen mit der mittleren, inneren Rolle 5 zwei Dichtungsspalte 7» 8· Außerhalb des Gehäuses 1 sind ferner eine (nicht dargestellte) Vorratsrolle für einen Zwischenträger 9 von sublimierbaren Farbstoffen sowie eine (ebenfalls nicht gezeigte) Vorratsrolle für eine zu bedruckende Gutbahn 10 angeordnet. Der Zwischenträger 9 und die Gutbahn 10 sind über Führungsrollen 11 zu dem einen Dichtungsspalt 7 geführt, durch welchen sie dann in gegenseitiger Anlage hindurch in das Gehäuse 1 eingeführt sind. Innerhalb des Gehäuses sind der Zwischenträger 9 und die Gutbahn 10 zusammen um die Trommel 2 herumgeführt und dabei vom Andruckband 3 in fester Anlage an deren Umfang gehalten. Durch den anderen Dichtungsspalt 8 hindurch verlassen der Zwischenträger und die Gutbahn zusammen das Gehäusei, worauf sie dann wieder voneinander getrennt und einzeln aufgewickelt werden.

Die Vorrichtung enthält ferner herkömmliche und deshalb nicht dargestellte Einrichtungen zum Erzeugen eines starken Unterdrucks im Gehäuse 1 und zum Erwärmen des zusammen mit der Gutbahn 10 in Druckanlage an der Trommel 2 gehaltenen Zwischenträgers 9. Der Übertragungsdruck findet in bekannter Weise statt, solange sich der Zwischenträger 9 zusammen mit der Gutbahn 10 in Anlage

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an der Trommeloberfläche befindet, wie dies im einzelnen in den eingangs genannten Patentanmeldungen beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung hat die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zusätzlich eine heizbare Platte 12 zum Erwärmen des Zwischenträgers 9 vor dem Auflaufen desselben auf die Oberfläche der Trommel 2. Ferner hat die Vorrichtung nach Fig. 1 eine Einrichtung 13 zum Perforieren wenigstens der obersten Schicht der die sublimierbaren Farbstoffe tragenden Seite des Zwischenträgers 9· Eine dabei hervorgerufene, äußerst feine Perforation ist in Fig. 4 dargestellt.

Das Perforieren kann auf mechanische Weise oder auch elektrisch oder mittels Elektronenstrahlen erfolgen. Wie man in Fig. 4 erkennt, weist der Zwischenträger 9 eine Beschichtung 14 und ein auf diese aufgebrachtes Druckmuster 15 aus sublimierbaren Farbstoffen auf. An der linken Seite von Fig. 4 reicht die Perforation etwa bis zur halben Stärke des Zwischenträgers 9· An der rechten Seite von Fig. 4 ist die Perforation dagegen von der Oberseite bis zur Unterseite des Zwischenträgers geführt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Verwendung einer Andruckrolle 16, welche im Bereich der Erstberührung zwischen dem Zwischenträger 9 und der daran in Anlage befindlichen Gutbahn 10 einerseits und der Trommel 2 andererseits einen derartigen Druck auf den Zwischenträger und die Gutbahn ausübt, daß dazwischen vorhandene Luft und/oder sonstige Gaseinschlüsse ausgetrieben werden. Dies ermöglicht dann eine ungehinderte Übertragung der Farbstoffmoleküle, welche zu einem sehr gleichmäßigen Ergebnis des Übertragungsdrucks führt.

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Im folgenden ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Beispiels erläutert:

Gutbahn 10 Polyesterstoff I50 g/m²

Zwischenträger 9 Papier 60 g/m

Durchmesser der Trommel 2 120 cm

Druck im Behandlungsraum 1 80 mbar

Temperator der Trommeloberfläche 210 ⁰C

Drehzahl der Trommel 2 10-15 U/min

Übertragungsstrecke ca. 2/3 des Trommelumfangs

übertragungsdauer ca. 4- see

Temperatur der Heizplatte 12 120 ⁰C

Anzahl Perforationen mittels

Walze 13 50 bis 2000/cm², z.B. lOOO/cm'

Untersuchungen ergaben, daß der größte Teil der Wasserdampfmoleküle vor Beginn des eigentlichen Übertragungsdrucks aufgrund der zusätzlichen Erwärmung mittels der Heizplatte 12, des Unterdrucks im Gehäuse 1 und durch die Einwirkung der Druckrolle 16 aus dem Zwischenträger ausgetrieben war. Das Austreiben der Feuchtigkeit wurde dabei durch die mittels der Walze 13 erzeugte Perforation begünstigt.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte, jedoch ohne die Heizplatte 12 und die Perforationswalze I3. Stattdessen ist hier innerhalb des Gehäuses 1 eine Vortrocknungswalze 17 unmittelbar im Anschluß an den ersten Dichtungsspalt 7 angeordnet. Einrichtungen für eine mechanische Bearbeitung des Zwischenträgers 9 sind in dieser Ausführungsform nicht vorhanden. Da die Vorwärmung des Zwischenträgers mittels der Vortrocknungswalze 17 hier unmittelbar vor der Trommel 2 erfolgt, ist die Ubertragungstemperatur anschließend bei Zufuhr einer verringerten Wärmemenge erzielbar. Daraus ergibt sich

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neben dem Vorteil einer sehr gleichmäßigen Farbdichte auf der fertig bedruckten Gutbahn eine sehr gute Ausnutzung der Wärme, was eine erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß zur Erwärmung des Zwischenträgers 9 eine Infrarot-Heizeinrichtung 18 unmittelbar vor dem Dichtungsspalt angeordnet und die Nadelwalze 13 zum Perforieren des Zwischenträgers weiter nach oben versetzt ist. Im übrigen hat diese Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte.

Für die zusätzliche Erwärmung des Zwischenträgers 9 können auch zwei Infrarot-Heizeinrichtungen vorgesehen sein, zwischen denen der Zwischenträger hindurchgeführt wird. Eine Infrarot-Heizeinrichtung und/oder die in Fig. 1 dargestellte Heizplatte 12 kann auch innerhalb des Gehäuses 1 der Vorrichtung angeordnet sein.

Die Behandlung des Zwischenträgers 9 kann auch von der Verwendung einer poröseren Beschichtung 14 ausgehen. Zur Herstellung einer solchen poröseren Beschichtung kann das darin enthaltene Kaolin ganz oder teilweise durch andere Stoffe, beispielsweise Calciumkarbonat ersetzt werden. Untersuchungen ergaben, daß damit eine wünschenswerte Durchlässigkeit für Wasserdampf erzielbar ist. Daher kann dann mit den erwünschten kurzen Ubertragungszeiten gearbeitet werden, ohne daß dabei eine unerwünschte Fleckenbildung auftritt.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

DIPU-ING

H. KINKELDEY

OR-ING

W. STOCKMAIR

DRING Arf ICAITECH

K. SCHUMANN

. DKRERMAT DIfV-PMYS

P. H. JAKOB

OtPLlNG

G. BEZOLD

DHREHMAT

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

6. September 1977 PH 11 880

P_a_t_e_n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h_e

Vl/ Verfahren zum Bedrucken einer Gutbahn in einem Übertragungsdruckverfahren unter Verwendung eines Zwischenträgers von sublimierbaren Farbstoffen, bei welchem die Gutbahn und der Zwischenträger in gegenseitiger Anlage um eine in einem evakuierten heizbaren Raum drehbar gelagerte Trommel herumgeführt und die Gutbahn sowie der Zwischenträger durch einen Dichtungsspalt hindurch in den Raum hinein- und wieder aus diesem herausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger vor dem Beginn des Übertragungsdrucks thermisch und/oder mechanisch vorbehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gutbahn vorhandene Feuchtigkeit sowie sich ausbildende Gaseinschlüsse vor Beginn des Übertragungsdrucks durch eine thermische und/oder mechanische Behandlung im wesentlichen entfernt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger und/oder die Gutbahn in einem unmittelbar vor oder hinter dem Dichtungsspalt liegenden Bereich vorgetrocknet werden bzw. wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der mit dem Farbstoff versehenen Seite des Zwischenträgers durch Perforieren wenigstens der obersten Schicht des Zwischenträgers vergrößert wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Erstberührung zwischen dem Zwischenträger und der Trommel ein Druck auf den Träger und die daran in Anlage befindliche Gutbahn ausgeübt wird.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5t «it einer in einem gasdichten Gehäuse mit Dichtungsspalten zum Hindurchführen der Gutbahn und des Zwischenträgers drehbar gelagerten Trommel sowie mit Einrichtungen zum Erzeugen eines starken Unterdrucks im Gehäuse und Einrichtungen zum Erwärmen des zusammen mit der Gutbahn in Druckanlage an der Trommeloberfläche gehaltenen Zwischenträgers, gekennzeichnet durch zusätzliche Heizeinrichtungen (12, 17» 18) zum Erwärmen des Zwischenträgers (9) und/oder der Gutbahn (10) vor dem Auflaufen des- bzw. derselben auf die Oberfläche der Trommel (2).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zum Perforieren wenigstens der obersten Schicht der die sublimierbaren Farbstoffe tragenden Seite des Zwischenträgers (9). 809811/083 1

8. ■ Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» gekennzeichnet durch eine im Bereich der Erstberührung zwischen dem Zwischenträger (9) und der daran in Anlage befindlichen Gutbahn (10) einerseits und der Trommel (2) andererseits angeordnete Andruckrolle (16).

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