DE3214305C2

DE3214305C2 - Überlappend überschreibbares Farbband

Info

Publication number: DE3214305C2
Application number: DE3214305A
Authority: DE
Inventors: Ulrich 3167 Burgdorf Kohle; Hans 3000 Hannover Paffhausen
Original assignee: Pelikan GmbH
Current assignee: Pelikan Produktions AG
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1982-04-19
Publication date: 1984-08-02
Also published as: GB2104908B; GB2104908A; CA1170511A; AT384585B; ATA151782A; IT8221400A0; CH656351A5; IT1195793B; DE3214305A1; US4515489A

Abstract

Es handelt sich um ein überlappend überschreibbares Farbband, das aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten farbabgebenden Beschichtung in Form einer Kunststoff-Matrix mit einer darin dispergierten, Farbpigmente sowie Füllstoffe und Netzmittel enthaltenden Farbpaste auf Mine ral ölbasis besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Ölbasis der Farbpaste ein Mineralöl mit einem Gehalt von 25-40 an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist, bei dem 30-40 der gesättigt gebundenen C-Atome cycloaliphatisch gebunden sind, daß als Netzmittel ein solches aus der Gruppe der Fettamin-Salze und als Füllstoff feinteilige speicherwirksame Füllstoffe mit hoher innerer Oberfläche eingesetzt sind und daß die Viskosität der Farbpaste auf einen Bereich von 4000 bis 10 000 mPa.s (20 ° C) eingestellt ist. Die Füllstoffe sind bevorzugt Kieselgur, gefällte Kieselsäure, Aktivkohle und/oder aufgeplatzte Hohlkugeln mit einer Teilchengröße-Verteilung von 0,2 bis 10 μm, und das Netzmittel ist bevorzugt ein fettsaures Salz eines Fettpropylendiamins der allgemeinen Formel R-NH-(CH ↓2) ↓3-NH ↓2. Dieses Farbband ist insbesondere für schnellaufende Typenrad-Drucker geeignet und zeichnet sich dadurch aus, daß es einen mehr als 5fachen Overstrike mit gleichmäßiger tiefschwarzer und randscharfer Schriftintensität zuläßt.

Description

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Die Erfindung betrifft ein überlappend überschreibbares Farbband, das insbesondere für Typenrad-Drucker bestimmt Ist, aber auch für andere Schreib- und Druckwerke eingesetzt werden kann. Der Begriff »überlappend überschreibbar« bedeutet dabei, daß der normalerweise etwas mehr als eine Typenbreite betragende Bandtransport pro Anschlag auf z. B. 'Λ der Typenbreite verkürzt ist. so daß jeder Typenanschlag nur noch mit einem geringen Flächenanteil auf einen frischen Bereich des Farbbandes trifft, während der größere Flächenanieil des Typenanschlages auf einem bereits unmittelbar vorher einmal oder mehrmals angeschlagenen Bereich des Farbbandes Hegt. Ein solches -»5 Farbband, das in der Fachsprache als »Overstrike-Band« bezeichnet wird, braucht wie ein Elnrnul-Band nur noch in einer Richtung transportier! zu werden und wird dennoch mehrfach <z. B. 3.3fach) ausgenutzt. Gegenüber denjenigen mehrfach überschreibbaren Farbbündem. die (mit einem Transportschrlu von etwa einer Typenbreite pro Anschlag) entsprechend oft vorwärts und rückwärts geführt werden, erspart dies den aufwendigen und störanfälligen Umschaltmechanisrnns für die ßandlaufrichlung.

Die bekannten Overstrike-Bünder. wie sie beispielsweise In der DE-OS 28 23 382 beschrieben sind, besitzen eine dünne Trügerfolie, auf die eine larbabgebende Beschichtung in Form einer Matrix aus einem Kunststoff-Bindemittel und einer darin dispergierten Färbpasie aufgebracht Ist. Die Farbpaste besteht dabei aus einer die Farbpigmente sowie ggf. noch Netzmittel und Füllstoffe enthaltenden, mit dem Kunststoff der Matrix unverträglichen Ölbasis, die ein thixotropes hochviskoses Gemisch (Viskosität 100 000 mPa s bei 20⁰C) aus flüssige:i Ölen wie Rlclnusöl. Klauenöl, Erdnußöl, Glycerlntrloleln oder Mineralöl und halbfesien Wachsen wie Lanolin, Petrolatum oder dgl. Ist. Zur Herstellung Jer Beschichtung wird eine Lösung des Bindemittels in einem Lösungsmittel, das zugleich für das Öl als Lösungsvermittler dient, auf die Trägerfblle aufgetragen. Während der Trocknung, also der Verdampfung des Lösungsmittels scheidet sich dann das Öl in zahlreichen, im Idealfall miteinander kommunizierenden Mikrotröpfchen ab, die in dem sich als Matrix verfestigten Bindemittel eingebettet bleiben. Infolgedessen kann die farbabgebende Beschichtung dieser Farbbänder als eine auf der Trägerfolie aufgebrachte und mit der Farbpaste gefüllte »Schwammschicht« angesehen werden, aus der bei jedem Typenanschlag ein Teil der Farbpaste ausgepreßt wird und das Schriftbild auf dem dahinter liegenden Papier bildet.

Diese bekannten Overstrlke-Bänder haben sich bei dem bisher üblichen 3,3fachen Overstrike durchaus bewährt. Im Interesse eines geringeren Bandv--brauches und damit geringerer Kosten wird jedoch zunehmend ein 5facher Overstrike (d. h. eine Verkürzung des Bandtransportes auf Vs der Typenbreite) verlangt, und dabei hai sich gezeigt, daß diese Bänder dann nicht mehr einwandfrei ausschreiben. Insbesondere In Typenrad-Druckern, die eine Im Vergleich zum Kugelkopf- oder Typenhebel-Druckern verhältnismäßig hohe Anschlag-Geschwindigkeit haben, war die Schrift insgesamt sehr blaß und unvollständig. Untersuchungen haben ergeben, daß dies nicht auf eine zu geringe Intensität und Menge der Farbpaste Im Band zurückzuführen ist, sondern auf deren Fließverhalten. Die Farbpaste ist bei den bekannten Bändern zu viskos und damit zu träge, um bei zunehmender Anzahl von unmittelbar aufeinanderfolgenden Anschlägen mit jeweils außerordentlich kurzer Anschlag-Verweilzeit noch in ausreichender Menge aus dem Schwamm austreten und auf das Papier gelangen zu können.

Die naheliegende Möglichkeit zur 'Beseitigung dieses Problems, nämlich die Verringerung der Viskosität der Farbpaste, hat sich aus verschiedenen Gründen als nicht realisierbar erwiesen. Erstens wird dann die Farbkraft der Paste verringert, was durch Zugabe von öllösllchen Farbstoffen kompensiert werden müßte. Das Ist aber nicht möglich, denn eingefärbte dünnflüssige Öle wandern sehr leicht In dem Papiervlies, mit der Folge, daß die Schrift breit und unscharf wird und zum Durchschlagen auf die Papierrückseite neigt. Außerdem läßt sich mit einer niedrigviskos eingestellten Paste häufig überhaupt keine farbabgebende Beschichtung herstellen, weil dann In der Beschichtungslösung eine vorzeitige Flockulation des Bindemittels und damit eine Phasentrennung eintritt, bevor sich unter dem Verdampfen des Lösungsmittels eine ordnungsgemäße Bindemittel-Matrix ausbilden kann. Vor allem nützt ein Verdünnen der Farbpaste aber auch deshalb nichts, well dann bei der ersten Überschreibung übermäßig viel Paste aus der Beschichtung austritt, während für die nachfolgenden Überschreibungen der gleichen Stelle nicht mehr genug Ergiebigkeit zur Verfügung steht. Die Folge lsi dann wiederum eine ungleichmäßige Schrift mit schlechter Randschärfe.

In der DE-OS 14 11 160 lsi ein Schreibmaschlnenfarbband auf Textllbasis und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, bei dem auf der textlien Basis eine poröse schwammartige Beschichtung aus einem synthetischen Harz und einem nlchtflüsslgen Stoff aufgebracht Ist, der kein Lösungsmittel für das Harz Ist. Diese Beschichtung kann auf der Vorderseite und auch auf der Rückseite des Bandes, d. h. der Basis angebracht sein. Bei dem synthetischen Harz kann es sich

um ein Vlnylharz handeln und der nichtflüchtige kein Lösungsmittel darstellende Stoff Ist ein Öl schlechthin.

Die CH-PS 4 21 151 beschreibt ein Übertragungsmittel und ein Verfahren zur Herstellung, welches einen Kunststoffilm mit einer Vielzahl von Poren darstellt, wobei der Film eine horizontale Zone nahe einer seiner Oberflächen mit einer verhältnismäßig hohen Dichte an Poren und eine zweite horizontale Zone nahe der entgegengesetzten Oberfläche mit einer verhältnismäßig

säure, aber auch Aktivkohle oder aufgeplatzte Hohlkugeln oder andere Materialien mit einer für die Farbpaste zugänglichen inneren Oberfläche) eine hohe innere Porosität. Daher wird ein Teil der im Gesamtsystem enthaltenen Farbpaste in den Poren der Füllstoffe eingelagert und dort zunächst sehr fest gehalten. Dies hat zur Folge, daß bei der ersten Überschreibung nur gerade so viel Farbpaste frei zur Verfügung steht, vie zur Bildung eines klaren Typenabdruckes benötigt wird.

niedrigen Dichte an Poren aufweist und Kugelchen von ₁₀ Gleichzeitig mit dem Auspressen der freien Farbpaste

Ubertragungsfarbe In diesen Poren. _{aus der sch}wammanigen Kunststoff-Matrix werden die

Demgegenüber 1st es Ziel der Erfindung, ein Färb- Füllstoffe durch die Beaufschlagung mit der

band zu schatten, das auch in Typenraddruckern mit Schreibtype aber auch teilweise zerschlagen <ό daß ein

hoher Anschlaggeschwindigkeit einen mehr als fünffa- TeIi des ursprünglich in den Poren der Füllstoffe festgechen Overstrike mit gleichmäßiger tiefschwarzer 15 haltenen restlichen Vorrats an Farbpaste freigesetzt wird

Schriftintensität zuläßt und das die oben geschilderten und bei der nachfolgenden Überschreibung ausgepreßt

Nachtelle nicht besitzt. Erfindungsgemäß wird dieses werden kann. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder

Ziel dadurch erreicht, daß die Olbasis der Farbpaste ein folgenden Überschreibung

Mineralöl mit einem Gehalt von 25 bis 40« an aromati- In dem Wirkungsmechanismus der Erfindung spielt

sehen Kohlenwasserstoffen Ist, bei dem 30 bis 40% der 20 weiterhin der Zusatz eines Netzmittels aus der Gruppe

gesättigt gebundenen C-Atome cycloaliphatisch gebun- der Fettamin-Salze eine wichtige Rolle Es wurde

den sind, daß als Neumittel ein solches aus der Gruppe gefunden, daß andere Netzmittel, selbst wenn sie noch

der Fettamin-Salze sowie als Füllstoff felntellige spei- stärker sind als die Fettamin-Salze ein deuilich

cherwirksame Füllstoffe mit hoher innerer Oberfläche schlechteres Schriftergebnis liefern, und es besteht

eingesetzt sind und daß die Viskosität der Farbpaste auf 25 Grund zu der Annahme, daß die Fettamin-Salze als

einen Bereich von 4000 bis 10 000 mPa s (20< C) einge- einzige Netzmittel in der Lage sind, neben dem ObII-

ni ^iSc r λ ^{chen Zweck einer} Netzmittel-Zugabe (nämlich der

uie brllndung sieht somit als Grundvoraussetzung Verwendung als Dispergierhilfsmittel) auch eine ausrei-

für die Verbesserung des Schriftbildes bei fünffachem chende Fluidisierung der Farbpaste in den inneren

Overstrike eine verhältnismäßig niedrigviskose Färb- 30 Poren der Füüstoffe zu bewirken, so daß die Farbpaste

paste vor, bei der ajer die Viskositätsverminderung auch tatsächlich in die Poren der Füllstoffe eingelagert

infolge eines neuartigen Zusar.menw;.^Jxens der erfln- wird.

dungsgemäßen Maßnahmen nlch· zu Lasten der Färb- Unter dem Begriff »Fettamin-Salze« sind die Salze kraft der Paste geht, nicht die Hei lellung einer von langkeitigen, aus natürlichen oder synthetischen einwandfreien farbabgebenden Beschichtung beeinträch- 35 Fettsäuren gewonnenen und vorwiegend primären tlgt und auch nicht dazu führt, daß bei der ersten Über- Alkylaminen mit langkettlgen oder kurzkettigen Fettschreibung wesentlich mehr Paste aus dem Band säuren oder ggf. auch anorganische Säuren, wie Salzaustritt als bei den nachfolgenden Überschreibungen. säure, zu verstehen. Typische Beispiele sind Talgfett-Den Ausgangspunkt der Erfindung bildet dabei die aminoleat, Kokosfettamlnacetat oder Stearylaminstearat. überraschende Erkenntnis, daß ganz bestimmte Mine- 40 Bevorzugt werden als Fettamin-Salze jedoch die fettsauralöle, nämlich solche mit einem Gehalt von 25 bis 40% .-en Salze eines Fettpropylendlamlns der allgemeinen

an aromatischen Kohlenwasserstoffen, bei denen 30 bis "

40% der gesättigt gebundenen C-Atome naphthenlsch gebunden sind, ein gleichhohes oder sogar noch etwas höhere Plgmenlaufnahmevermögen besitzen als die *s bisher verwendeten Ölbasen, aber Farbpasten mit deutlich verringerter Viskosität ergeben und zugleich In Ihrer Unverträglichkeit zum Bindemittel so beschaffen sind, daß die einwandfreie Ausbildung einer ordnungsgemäßen Schwammschicht ermöglicht wird. Es Ist noch so nicht geklärt, warum gerade die erfindungsgemäß verwendete Ölbasis der Farbpaste für den Erfolg der Erfindung mitbestimmend ist, aber es wurde gefunden, daß die Schriftqualität deutlich abnimmt, wenn der AromatenRehalt des Mineralöls außerhalb der beanspruchten Grenzen liegt.

Dieser Tellerfolg der Verminderung der Viskosität der Farbpaste genügt aHein aber noch nicht, denn es muß auch noch eine gleichmäßige Abgabe der Farbpaste bei den aufeinanderfolgenden Überschreibungen sichergestellt sein. Hier setzt die zweite der erfindungsgemäßen Maßnahmen ein, nämlich der Zusatz von felntelllgen, speicherwirksamen Füllstoffen mit hoher Innerer Oberfläche zur farbabgebenden Beschichtung.

Im Gegensatz zu den bisher üblichen »Inerten« Füllstoffen wie China Clay, Calciumsulfat, Titandioxid oder dgl. besitzen solche felntelllgen speicherwirksamen Füllstoffe (bevorzugt Kieselgur oder gefällte Klesel-

i^rorme! R-NH-(CH₂Jj-NH eingesetzt, da deren Wirkung noch etwas besser ist als die Saize der einfachen Fettamine.

Mithin beruht der Erfolg der Erfindung auf einer idealen Kombination, durch die mehrere an -,ich konträre Forderungen an die farbabgebende Beschichtung des Farbbandes erfüllt werden: Die Färbpaste ist sehi fließfähig, sie besitzt aber dennoch einen hohen Gehall an Farbpigmenten, und sie wird außerdem bei den aufeinanderfolgenden Überschreibungen In gleichmäßig dosierter Weis; aus der farbabgebenden Beschichtung abgegeben. Vor allem aber ist. was keineswegs vorherzusehen war. die Färbpaste trotz ihrer geringen Viskosität zur Bildung einer einwandfreien farbabgebenden Beschichtung geeignet.

Für die Mengenanteile, mit denen die Bestandteile der farbabgebenden Beschichtung bei dem erfindungsgemäßen Farbband eingesetzt werden können, hat sich folgende Rahmenrezeptur Hn Gewichtsprozenten) als geeignet und zweckmäßig erwiesen:

Bindemittel (in fester Form):

8 bis 12%, vorzugsweise 9 bis 11%, Mineralöl mit 25 bis 40% Aromaanteil: 10 bis 18%, vorzugsweise 12 bis 16%, Farbpigmente:

5 bis 10%, vorzugsweise 7 bis 9%

Fettamin-Salz:

1 bis 5%, vorzugsweise 2 bis 4%,
Füllstoff:

5 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 8%,
Lösungsmittel:

40 bis 60*. vorzugsweise 50 bis 60%.

Als Bindemittel kommen bei der Erfindung die für Farbbänder gängigen Kunststoffbindemittel In Frage, wie Polyacry'ste, Polyvlnylchlorid-Acetat-Mischpolymerisate. lineare Polyester, Polyvinylacetat und Polystyrol. Als Lösungsmittel dienen ebenfalls die in der Farbbandhersieilung üblichen Lösungsmittel oder Gemische, z. B. Methyläthylketon, Toluol, Isopropylalkohol oder dgl. Das Lösungsmittel (von dem ein Teil zum Lösen des normalerweise in gelöster Form, z. B. als 25%ige Lösung, in die Beschichturtgslösung eingebrachten Bindemittels dient) ist nach dem Trocknen der Beschichtung nicht mehr im Fertigprodukt enthalten. Im übrigen hängen die Mengenanteile der einzelnen Bestandteile etwas von den jeweils konkret eingesetzten Stoffen ab, ihre optimalen Werte lassen sich leicht durch einfache Handversuche ermitteln.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßejn Farbbandes wird die Beschichtungsmischung gemäß der vorangehend beschriebenen Rahmenrezeptur auf eine Trägerfolie aus dafür üblichen Polymeren wie Polyester, Polyäthylen. Polypropylen oder Polyamid aufgetragen und getrocknet. Da die Gesamtdicke des fertigen Bandes (im Interesse einer möglichst großen Banülänge pro Kassette) den Wert von 26 μΐη nicht überschreiten sollte, ist die Trägerfolie so dünn wie möglich gehalter und hat z. B. eine Schichtdicke von etwa 8 μΐπ. Zweckmäßig ist sie noch mit einer haftvermittelnden und zugleich antistatischen Zwischenschicht, wie sie z. B. aus der DE-OS 28 15 344 bekannt Ist, von etwa 1,5 μπι Dicke beschichtet. Damit verbleibt dann für die farbabgebende Beschichtung (im getrockneten Zustand) eine Schichtdicke von etwa 16 um. Wenn dabei einige Füllstoff-Teilchen größer sind als 16 um. ragen sie etwas aus der Oberfläche der Beschichtung heraus, was nichts ausmacht.

Ein typisches Beispiel für die Rezeptur der farbabgebenden Beschichtung eines erfindungsgemäßen Farbbandes ist folgendes:

Polyvinylchlorid-Acetat-Mischpolymerisat 9,5%

Mineralöl mit 33% Aromatenanteil 15,1%

Ruß, ggf. mit farbverbessernden Zusätzen 7,6%

Talgfettpropylendlaminoleat 2,1%

Kieselgur 7,3%

Toluol 18,0%

Methyläthylketon 40,4?.

Das in diesem Beispiel verwendete Mineralöl ist unter dem Handelsnamen »Shell Flavex Öl Nr. 937« erhältlich. Es besitzt folgende statistische Kohlenstoff-Verteilung:

8% der C-Atome sind aromatisch gebunden,
34% der C-Atome sind cycloaliphatisch gebunden, und
57% der C-Atome sind aliphatisch gebunden.

Mithin sind 38% der gesättigten C-Bindungen von cycloalipliatischer Natur, d. h. es handelt sich um ein paraffinbasisches Öl, das relativ stüii: naphthenlsch ist.

Allgemein sind die Grenzen der statistischen Kohlenstoff-Verteilung der erfindungsgemäß geeigneten Mineralöle bei

^f- bis 15% aromatisch gebundenen C-Atomen,
25 bis 35% cycloaliphatisch gebundenen C-Atomen und
55 bis 65% aliphatisch gebundenen C-Atomen

angesetzt. Die Kohlenstoff-Verteilung des im Beispiel verwendeten Öles Hegt innerhalb dieser Grenzen.

Nach dieser Rezeptur wurde auf einer 8 μπι starken Pclyesterfolie, die mit einer Zwischenschicht von etwa 1,5 μπι Stärke versehen war, eine farbabgebende Beschichtung von etwa 16 μπι Stärke (trocken) hergestellt. Es ergab sich ein Farbband, das bei 5fachem Overstrike auch in schnellaufenden Typenrad-Druckern zu einem randscharfen Schriftbild von gleichmäßig hoher Farbtiefe führte. Das ließ sich besonders deutlich an dem Unterstreichungsstrich erkennen, der für Overstrike-Bänder immer e!n besonders kritisches Problem darstellt.

Claims

Patentansprüche:

1. Überlappend überschreibbares Farbband, bestehend aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten farbabgebanden Beschichtung in Form einer Kunststoff-Matrix mit einer darin dispergierten, Farbpigmente sowie Füllstoffe und Netzmittel enthaltenden Farbpaste auf Mineralölbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölbasis der Farbpaste ein Mineralöl mit einem Gehalt von 25 bis 40% an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist, bei dem 30 bis 40% der gesättigt gebundenen C-Atome cycloaliphatisch gebunden sind, daß als Netzmittel ein solches aus der Gruppe der Fettamln-Salze sowie als Füllstoff feinteillge speicherwirksame Füllstoffe mit hoher innerer Oberfläche eingesetzt sind und daß die Viskosität der Farbpaste auf einen Bereich von 4(MX) bis 10 000 mPa · s (20° C) eingestellt ist.

2. Farbband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Kieselgur, gefäiiie Kieselsäure, Aktivkohle und/oder aufgeplatzte Hohlkugeln mit einer Teilchengröße-Verteilung von 0,2 bis 20 μηι eingesetzt sind.

3. Farbband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel ein fettsaures Salz eines Fettpropylendiamins der allgemeinen Formel R-NH-(CH₂)J-NH ist.