DE3504813A1

DE3504813A1 - Verfahren zur beschleunigung des farbstofftransfers von einem papiertraeger auf ein anderes substrat, insbesondere auf textilien, beim thermodruck

Info

Publication number: DE3504813A1
Application number: DE19853504813
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.rer.nat. 7300 Esslingen Einsele; Georg 8750 Aschaffenburg Sauer; Jörg H. Dipl.-Ing. Sayle (FH), 7900 Ulm
Original assignee: TRANSFERTEX THERMODRUCK SYSTEM
Current assignee: TRANSFERTEX THERMODRUCK SYSTEM
Priority date: 1985-02-13
Filing date: 1985-02-13
Publication date: 1986-08-14

Description

Beschreibung

Der Thermoumdruck ist ein seit nahezu 20 Jahren bekanntes Verfahren zum Bedrucken von Textilien. Hierbei werden leicht sublimierbare Dispersionsfarbstoffe von einem Trägerpapier auf ein Fasersubstrat, vorzugsweise Polyester (PES), übertragen. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß kein Wasser benötigt wird, und somit keine Abwasserbelastung entsteht. Die bedruckten Textilien bedürfen keiner Nachwäsche, wie dies bei den klassischen Textildruckverfahren der Fall ist. Weiterhin können beim Thermodruck Konturenschärfen und Farbabstufungen erreicht werden, die beim konventionellen Textildruck kaum möglich sind.

Die Übertragung des Farbstoffes vom Papiersubstrat auf das Textilmaterial erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines beheizten Kalanders oder einer Presse bei ca. 190°-230° C während 30 Sekunden. Da der Walzenumfang der Kalander nicht beliebig vergrößert werden kann, aber Verweilzeiten von 30 Sekunden für den Farbstofftransfer erforderlich sind, erreicht man Produktionsgeschwindigkeiten von 2m-10 m/Min, je nach Zylinderdurchmesser. Diese geringe Produktionsleistung ist ein wesentlicher Nachteil des sonst so vorteilhaften umweltfreundlichen Druckverfahrens.

Zum Stand der Technik sei auch hingewiesen auf die DE-OS 3 310 120, bei der man zur Abkürzung der Verweilzeiten die unbedruckte Rückseite des Hilfsträgers mit einem Laserstrahl einer Intensität behandelt, die ausreicht, die Farbstoffe wenigstens teilweise in die Kunststoffoberfläche des Substrats eindringen zu lassen. Dieses

bekannte Verfahren ist aber auf das Bedrucken von Kunststoff oberflächen beschränkt und darüber hinaus, bedingt durch die verwendete Lasertechnik, apparativ recht aufwendig und, wenn überhaupt, nur durch geschultes Personal zu handhaben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein preisgünstiges und einfach durchzuführendes Verfahren vorzuschlagen, mit dem beim Thermoumdruck der Farbstofftransfer von einem Papierträger auf ein anderes Substrat fühlbar beschleunigt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß die Transferzeit wesentlich verkürzt werden kann, wenn man speziell präparierte Papiere verwendet. Die Geschwindigkeit des Farbstofftransfers und auch die Farbstoffausbeute hängen wesentlich davon ab, wie stark die Wechselwirkungskräfte zwischen Farbstoff und Papiersubstrat sind und wie tief der Farbstoff sowohl beim Bedrucken der Papieisals auch beim Umdruckprozess in das Substrat eindringt. Vor allem poröse und offene bzw. saugfähige Papiere geben den Farbstoff beim Transfervorgang nur zögernd ab.

Durch Beschichten der Papiere mit geeigneten Monomer- oder Polymerlösungen oder -dispersionen läßt sich nun der Transfervorgang wesentlich beschleunigen. Auf diese Weise wird es möglich, auch mit porösen, saugfähigen und sehr billigen Papieren eine Verkürzung der Transferzeiten zu erreichen. Der Effekt beruht auf einem Überziehen der Papierfasern mit einem geeigneten Monomer- oder Polymerfilm, wodurch \ die Adsorption der Farbstoffe auf dem Papier vermindert i wird. Als weiterer Effekt liegt eine Glättung der '

Papieroberfläche vor und eine teilweise oder vollständige \ Schließung der Poren des Papiers, so daß der Farbstoff

nicht mehr in tiefere Schichten eindringen kann.

Nicht jedes beliebige Monomer oder Polymer ergibt den gewünschten Effekt. Es sind nur solche Monomere oder Polymere geeignet, die eine geringe Affinität zu den Transferfarbstoffen aufweisen und in denen sich die Farbstoffe nicht oder nur schlecht lösen.

Ungeeignet sind z. B. Polyacrylate, Polyester oder Polyvinylchlorid. Auch Polyvinylacetat, Polyurethane oder Polystyrol zeigen keine guten Effekte.

Eine deutliche Verkürzung der Transferzeit kann dagegen mit Mono- oder Polymeren wie Gelantine, Polyacrylamiden, Carboxymethyl-, Hyldroxyäthyl- und Methylcellulosen erreicht werden. Auch mit Alginaten, Polyvinylalkohole^ Polyäthylenen sowie Stärken und Verdickungsmitteln, wie sie in der Textildruckerei verwendet werden, lassen sich positive Effekte ergeben.

Schon mit einer Auflage von 0,5-8 g/m , vorzugsweise

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mit 2-3 g/m , läßt sich eine deutliche Verbesserung des Farbstofftransfers erzielen, wobei nicht nur der Farbstoff übergang beschleunigt, sondern auch die Farbstoffausbeute erhöht wird.

Das Aufbringen der Monomer- oder Polymerlösungen oder -dispersionen auf das Papier kann in einer beliebigen Auftragsmethode erfolgen.

Die erzielbaren Verbesserungen sind überraschend deutlich. Während bei einem normalen Transferpapier nach 30 s Transferzeit bei 210⁰C eine Farbstoffüberwanderung von 80 %

auf ein PES-Material stattfindet, erreicht man bei einem entsprechend präparierten Papier nach 5-10 Sekunden Transferzeit bei 210⁰C eine FarbstoffÜberwanderung von 80 - 90%. Auch bei tieferen Temperaturen, z.B. bei 190° C ist, nach 10 Sekunden Transferzeit eine FarbstoffÜberwanderung von 70 - 80% zu erreichen. Das Verfahren erlaubt also nicht nur eine Verkürzung der Transferzeit, sondern auch eine Senkung der Transfertemperatur.

Die mit den Monomeren oder Polymeren behandelten Papiere werden getrocknet und anschließend nach den üblichen Methoden mit Transferfarbstoff bedruckt. Besonders vorteilhafte Effekte erhält man bei Anwendung des Tiefdruckverfahrens mit losungsmittelhaltigen Druckpasten.

Der Umdruck kann auch auf andere Substrate außer Textilien erfolgen, sofern diese aufnahmefähig für Transferfarbstoffe sind.

Beispiel 1

Ein holzfreies Papier mit einem Quadratmetergewicht von 38 g wird mit Hilfe eines Handcoaters auf der Druckseite mit einer 5%igen wässerigen Lösung von Carboxymethylcellulose beschichtet, so daß ein Naßfilmauftrag von 12 μΐη resultiert. Nach dem Trocknen des Papiers wird mit einer handelsüblichen Transferdruckfarbe, die Disperse Red 60, Polyvinylbutyrol und Ethanol enthält, uni bedruckt, so

2 daß eine Farbstoffauflage von 474 mg/m resultiert. Dann wird unter verschiedenen Bedingungen auf PES-Gewirke umgedruckt. Die überwanderte Farbstoffmenge geht aus folgender Tabelle 1 hervor:

-JS-

Tabelle 1

auf PES überwanderte

mg Farbstoff Farbstoffmenge in % (Paier = 100 %)

2
pro m 30 s 10 s 5 s

Papier 170° C 190° C 210° C

Papier ohne Polymerbeschichtung

Papier mit Carbox ymethylcellulose

478

474

40,3

76,3

55_r4

77,9

70,4

87,6

Beispiel 2

Ein holzfreies Papier mit einem Quadratmetergewicht von 38 g wird mit Hilfe eines Hand-Coaters auf der Druckseite mit einer 5%igen wässerigen Gelantinelösung beschichtet, so daß ein Naßfilmauftrag von 12 μπι resultiert. Nach dem Trocknen des Papiers wird mit einer handelsüblichen Transferdruckfarbe, die Disperse Red 60, Polyvinylbutyrol und Ethanol enthält, bedruckt, so daß eine Farbstoffauf-

2
lage von 478 mg/m vorliegt. Dann wird unter verschiedenen Bedingungen auf PES-Gewirke umgedruckt. Die überwanderten Farbstoffmengen gehen aus folgender Tabelle hervor:

Tabelle 2

auf PES überwanderte

mg Farbstoff Farbstoffeenge in % (Papier = 100%)

2
pro m 30 s 10 s 5 s

Papier 170⁰C 19O'°C 21O⁰C

Papier ohne Polymerbeschichtung 478

Papier mit Gelan-

tine 478

40,3
73,0

55,4
78,9

70,4 86,1

Beispiel 3

Ein holzhaltiges, nicht gestrichenes Papier mit einem Quadratmetergewicht von 49 g wird mit Hilfe einer Auftragswalze mit einer Polyäthylendispersion beschichtet,

2 so daß sich ein Trockenauftrag von ca. 3 g/m ergibt. Nach dem Trocknen des Papiers wird im Tiefdruckverfahren mit einer handelsüblichen Transfer-Tiefdruckfarbe bedruckt,

2 so daß ein Farbstoffauftrag von 485 mg/m resultiert. Dann wird unter verschiedenen Bedingungen auf PES-Gewirke umgedruckt. Die überwanderten Farbstoffmengen gehen aus Tabelle 3 hervor:

Tabelle

	mg Farbstoff	«	S	10	in %	(Papier=100%)
	pro m	auf PES überwanderte	⁰C	190	S	5 s
	Papier	Farbstoffmenge			⁰C	21O⁰C
		30	5	63,
Papier ohne Polymer-	486	170			7	72,0
beschichtung			7	72,
Papier mit Poly	485	56,			6	83,9
äthylen
Beispiel 4	63,

Ein holzhaltiges, nicht gestrichenes, sehr poröses Papier mit einem Quadratmetergewicht von 34 g wird mit Hilfe eines Handcoaters mit einer 5%igen wässerigen Lösung von Carboxymethylcellulose beschichtet, so daß ein Naßauftrag von 12 pm resultiert. Nach dem Trocknen wird das Papier mit einer handelsüblichen lösungsmittelhaltigen Transferdruckfarbe bedruckt. Das Durchschlagen der Farbe auf die Rückseite des Papiers wird durch die Beschichtung

3 7-

35QA813

5 deutlich vermindert. Dann wird unter verschiedenen Bedingungen auf PES-Gewirke umgedruckt. Die überwanderte Farbstoffmenge geht aus Tabelle 4 hervor:

Papier ohne Polymerbeschichtung
Papier mit Carboxymethylcellulose

Tabelle 4

auf PES überwandert

mg Farbstoff Farbstoffmenge in %(Papier=100%)

2 pro m 30 s 10 s 5 s

Papier

629,3

542,0

170⁰C

48,2

72,1

190⁰C

64,1 76,0

210⁰C

68,9

85,3

OR1Q1N*^L

iPfcCTED

Claims

35QA813 Ansprüche

1. Verfahren zur Beschleunigung des Farbstofftransfers von einem Papierträger auf ein anderes Substrat beim Thermoumdruck durch Einwirken von Wärme dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschleunigung des Farbstofftransfers durch Präparation des Papieres mit geeignetem Mono- und/oder Polymer erzielt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man Monomere und Polymere verwendet, die eine geringe Affinität zu den Transferfarbstoffen aufweisen und die ein geringes oder gar kein Lösevermögen für diese Farbstoffe besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß man als Polymer Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Gelantine, Polyacrylamid, Polyäthylen oder Alginate verwendet bzw. Polymere mit verwandter chemischer Struktur.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Monomer Stärke oder Verdickungsmittel verwendet bzw. Monomere mit verwandter chemischer Struktur.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

5 daß man die Polymere oder Monomere in Form von Lösungen oder wässerigen Dispersionen auf das Papier aufträgt und trocknet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 10 dadurch gekennzeichnet,

daß man Mono- oder Polymermengen von 0,5 - 10 g pro

2 Quadratmeter, vorzugsweise 2-5 g/m , auf den Papierträger aufbringt.

Der Patentanwalt:

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Dr. D. Gudel

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