DE4214175A1 - Verfahren zur uebertragung von anthrachinonfarbstoffen - Google Patents

Verfahren zur uebertragung von anthrachinonfarbstoffen

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    • B41M5/385Contact thermal transfer or sublimation processes characterised by the transferable dyes or pigments
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Übertragung von Anthrachinonfarbstoffen durch Diffusion oder Sublimation von einem Träger auf ein mit Kunststoff beschichtetes Substrat mit Hilfe einer Energiequelle.
Beim Thermotransferdruckverfahren wird ein Transferblatt, das einen thermisch transferierbaren Farbstoff in einem oder mehreren Bindemittel, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Hilfsmitteln, auf einem Träger enthält, mit einer Energie­ quelle, z. B. mit einem Heizkopf oder einem Laser, durch kurze Heizimpulse (Dauer: Bruchteile einer Sekunde) von der Rückseite her erhitzt, wodurch der Farbstoff aus dem Trans­ ferblatt migriert und in die Oberflächenbeschichtung eines Aufnahmemediums, in der Regel in die Kunststoffschicht eines beschichteten Papiers, hineindiffundiert. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Steuerung der zu übertragenden Farbstoffmenge (und damit die Farbab­ stufung) durch Einstellung der von der Energiequelle abzuge­ benden Energie leicht möglich ist.
Allgemein wird die Farbaufzeichnung unter Verwendung der subtraktiven Grundfarben Gelb, Magenta, Cyan (und gegebenen­ falls Schwarz) durchgeführt.
Um eine optimale Farbaufzeichnung zu ermöglichen, müssen die Farbstoffe folgende Eigenschaften besitzen:
  • - leicht thermische Transferierbarkeit;
  • - geringe Neigung zur Migration innerhalb oder aus der Oberflächenbeschichtung des Aufnahmemediums bei Raum­ temperatur;
  • - hohe thermische und photochemische Stabilität sowie Resistenz gegen Feuchtigkeit und Chemikalien;
  • - keine Tendenz zur Kristallisation bei Lagerung des Transferblattes;
  • - einen geeigneten Farbton für die subtraktive Farb­ mischung;
  • - einen hohen molaren Absorptionskoeffizienten.
Diese Forderungen sind erfahrungsgemäß gleichzeitig sehr schwierig zu erfüllen. Daher entsprechen die meisten der be­ kannten, für den thermischen Transferdruck verwendeten Blau­ farbstoffe nicht dem geforderten Anforderungsprofil. Dies trifft auch auf die aus der EP-A-337 200 und den JP-A-227 948/1984, 53 563/1985 und 221 287/1989 bekannten und als Blaufarbstoffe für den Thermotransferdruck empfohle­ nen 1,4-Diaminoanthrachinone zu, die den im erfindungs­ gemäßen Verfahren eingesetzten Verbindungen I ähneln, jedoch in 2-Position einen Alkoxycarbonylrest tragen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, für Thermo­ transferdruckverfahren geeigneten Blaufarbstoffe zu finden, die dem geforderten Eigenschaftsprofil näherkommen als die bislang bekannten Farbstoffe.
Demgemäß wurde ein neues Verfahren zur Übertragung von Anthrachinonfarbstoffen durch Diffusion oder Sublimation von einem Träger auf ein mit Kunststoff beschichtetes Substrat mit Hilfe einer Energiequelle gefunden, welches dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß man einen Träger verwendet, auf dem sich ein oder mehrere Anthrachinonfarbstoffe der allgemeinen Formel I
befinden, in der die Substituenten die folgende Bedeutung haben:
X Wasserstoff oder Cyano;
R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff;
Alkyl, Alkanoyloxyalkyl, Alkoxycarbonyloxyalkyl oder Alkoxycarbonylalkyl, die jeweils bis zu 20 C-Atome ent­ halten können und durch Halogen, Hydroxy oder Cyano sub­ stituiert sein können;
Phenyl oder Benzyl, die jeweils durch C1-C15-Alkyl oder -Alkoxy substituiert sein können;
einen Rest der allgemeinen Formel II
in der
W gleiche oder verschiedene C2-C6-Alkylenreste bezeichnet,
n 1 bis 6 bedeutet und
R4 für C1-C4-Alkyl oder gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiertes Phenyl steht.
Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Geeignete Reste R1, R2 oder R3 sind dabei C1-C20-Alkylgrup­ pen, bevorzugt sind C1-C12-Alkylgruppen sowie im Fall von R3 besonders bevorzugt C1-C4-Alkylgruppen. Im einzelnen seien genannt: Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Isopentyl, sec.-Pentyl, tert.-Pentyl, Hexyl, 2-Methylpentyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethyl­ hexyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl sowie verzweigte Reste dieser Art.
Die Alkylgruppen können auch durch Halogen, Hydroxy oder Cyano substituiert sein; beispielsweise sind hier zu nennen:
-(CH2)5-Cl, -CH(C4H9)-(CH2)3-Cl und -(CH2)4-CF3;
-(CH2)2-CH(CH3-OH, -(CH2)2-CH(C4H9)-OH und
-CH(C2H5)-(CH2)9-OH;
-(CH2)2-CN, -(CH2)3-CN, -CH2-CH(CH3)-CH(C2H5) -CN, -(CH2)6-CH(C2H5)-CN und
-(CH2)3-CH(CH3)-(CH2)2-CH(CH3)-CN.
Als Reste R1, R2 oder R3 geeignete Alkanoyloxyalkyl-, Alkoxycarbonyloxyalkyl- und Alkoxycarbonylalkylgruppen sind beispielsweise:
-(CH2)2-O-CO-CH3,
-(CH2)3-O-CO-(CH2)7-CH3,
-(CH2)2-O-CO-(CH2)3-Ph-2-O-CH3,
-CH(CH2-Ph-3-CH3)-O-CO-C4H9 und
-(CH2)4-O-CO-(CH2)4-CH(C2H5)-OH;
-(CH2)2-O-CO-O-CH3,
-(CH2)3-O-CO-O-(CH2)7-CH3,
-CH(C2H5)-CH2-O-CO-O-C4H9,
-(CH2)4-O-CO-O-(CH2)2-CH(CH3)-O-Ph-3-CH3 und
-(CH2)5-O-CO-O-(CH2)5-CN;
-(CH2)2-CO-O-CH3,
-(CH2)3-CO-O-C4H9,
-(CH2)3-CH(CH3)-CH2-CO-O-C4H9,
-(CH2)3-CH(C4H9)-CH2-CO-O-C2H5,
-(CH2)2-CO-O-(CH2)5-Ph,
-(CH2)4-CO-O-(CH2)4-Ph-4-C4H9,
-(CH2)3-CO-O-(CH2)4-O-Ph-3-O-CH3,
-(CH2)2-CH(CH2OH)-(CH2)2-CO-O-C2H5,
-CH(C2H5)-CH2-CO-O-(CH2)4-OH und
-(CH2)3-CO-O-(CH2)6-CN.
Handelt es sich bei den Resten R1, R2 oder R3 um Gruppie­ rungen der Formel II, so sind geeignete Alkylengruppen W beispielsweise 1,2-, 1,3-, 1,4- oder 2,3-Butylen, Penta­ methylen, Hexamethylen, 2-Methylpentamethylen, besonders 1,2- und 1,3-Propylen und vor allem Ethylen und Reste R4 bevorzugt Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Phenyl, das z. B. durch Methyl(oxy), Ethyl(oxy), Propyl(oxy) oder Butyl(oxy) substituiert sein kann, vorzugsweise jedoch unsubstituiert ist. Besonders bevorzugte Gruppierungen II sind z. B. (dabei bedeutet Ph=Phenyl):
-(CH₂)₂-O-CH₃, -(CH₂)₂-O-C₂H₅, -(CH₂)₂-O-C₃H₇, -(CH₂)₂-O-C₄H₉,
-(CH₂)₂-O-Ph, -(CH₂)₂-O-CH₂-Ph,
-[(CH₂)₂-O]₂-CH₃, -[(CH₂)₂-O]₂-Ph, -[(CH₂)₂-O]₂-Ph-4-O-C₄H₉,
-[(CH₂)₂-O]₃-C₄H₉, -[(CH₂)₂-O)₃-Ph, -[(CH₂)₂-O]₃-Ph-3-C₄H₉,
-[(CH₂)₂-O]₄-CH₃ und
-(CH₂)₃-O-(CH₂)₂-O-Ph.
Als weitere bevorzugte Gruppen II sind beispielsweise zu nennen:
-(CH₂)₃-O-CH₃, -(CH₂)₃-O-C₂H₅, -(CH₂)₃-O-C₃H₇),
-(CH₂)₃-O-CH(CH₃)₂, -(CH₂)₃-O-C₄H₉, -(CH₂)₃-O-Ph,
-CH₂-CH(CH₃)-O-CH₃, -CH₂-CH(CH₃)-O-C₂H₅, -CH₂-CH(CH₃)-O-C₃H₇,
-CH₂-CH(CH₃)-O-C₄H₉, -CH₂-CH(CH₃)-O-Ph,
-(CH₂)₄-O-CH₃, -(CH₂)₄-O-C₂H₅, -(CH₂)₄-O-C₄H₉, -(CH₂)₄-O-Ph,
-(CH₂)₄-O-CH₂-Ph-2-O-C₂H₅, -(CH₂)₄-O-C₆H₁₀-2-C₂H₅,
-[(CH₂)₄-O]₂-C₂H₅, -[(CH₂)₂-CH(CH₃)-O]₂-C₂H₅,
-(CH₂)₅-O-CH₃, -(CH₂)₅-O-C₂H₅, -(CH₂)₅-O-C₃H₇, -(CH₂)₅-O-Ph,
-(CH₂)₂-CH(C₂H₅)-O-CH₂-Ph-3-O-C₄H₉, -(CH₂)₂-CH(C₂H₅)-O-CH₂-Ph,
-(CH₂)₆-O-C₄H₉, -(CH₂)₆-O-Ph-4-O-C₄H₉ und
-(CH₂)₃-CH(CH₃)-CH₂-O-C₄H₉.
Als Reste R1, R2 oder R3 eignen sich auch Benzyl- und vor allem Phenylgruppen, die bis zu drei C1-C15-, bevorzugt C1-C4-Alkyl- oder -Alkoxyreste tragen können, vorzugsweise jedoch zweifach oder einfach substituiert oder unsub­ stituiert sind. Geeignet sind z. B.:
-Ph, -Ph-2-CH3, -Ph-3-CH3, -Ph-4-CH3, -Ph-4-(CH2)10-CH3, -Ph-3-(CH2)5-CH(CH3)-CH3, -Ph-4-(CH2)5-CH(C2H5)-CH3, -Ph-4-O-C4H9 und -Ph(2-CH3)-5-CH3.
-CH2-Ph, -CH2-Ph-2-CH3, -CH2-Ph-3-CH3, -CH2-Ph-4-CH3, -CH2-Ph-3-C2H5, -CH2-Ph-3-O-CH3, -CH2-Ph-4-O-CH3, -CH2-Ph-4-O-C2H5 und -CH2-Ph(2-CH3)-5-CH3.
Besonders bevorzugt bedeuten R1 Wasserstoff, R2 Phenyl, das durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiert sein kann, R3 C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl, und X neben Cyano vor allem Wasserstoff.
Die Anthrachinonfarbstoffe I sind an sich bekannt oder kön­ nen nach bekannten Methoden hergestellt werden. Bei den in 2-Stellung eine Acetylgruppe aufweisenden Anthrachinonen I geht man z. B. zweckmäßigerweise von 1-Amino-2-acetylanthra­ chinon (Houben-Weyl, Bd. 7/3c, S. 251) aus, das dann nach Bromierung im Sinne einer Ullmann-Reaktion in üblicher Weise mit den gewünschten Aminen umgesetzt werden kann.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Farb­ stoffe I zeichnen sich im Vergleich zu den bekanntermaßen verwendeten Anthrachinonfarbstoffen im allgemeinen durch verbesserte Migrationseigenschaften im Aufnahmemedium bei Raumtemperatur, leichtere thermische Transferierbarkeit, höhere thermische und photochemische Stabilität, leichtere technische Zugänglichkeit, bessere Resistenz gegen Feuchtig­ keit und Chemikalien, höhere Farbstärke, bessere Löslichkeit oder bessere Eignung für die subtraktive Farbmischung (höhere Farbtonreinheit, günstigere Form der Absorptions­ bande, höhere Transparenz im grünen Spektralbereich) aus.
Zur Herstellung der für das erfindungsgemäße Verfahren be­ nötigen Farbstoffträger werden die Farbstoffe in einem geeigneten organischen Lösungsmittel oder in Mischungen von Lösungsmitteln mit einem oder mehreren Bindemitteln, gege­ benenfalls unter Zugabe von Hilfsmitteln, zu einer Druck­ farbe verarbeitet. Diese enthält den Farbstoff vorzugsweise in molekulardispers gelöster Form. Die Druckfarbe kann mittels einer Rakel auf den inerten Träger aufgetragen. Die erhaltene Färbung wird dann an der Luft getrocknet.
Geeignete organische Lösungsmittel sind solche, in denen die Löslichkeit der Farbstoffe I bei einer Temperatur von 20°C i.a. größer als 1 Gew.-%, vorzugsweise größer als 5 Gew.-% ist.
Beispielsweise seien Ethanol, Propanol, Isobutanol, Tetra­ hydrofuran, Methylenchlorid, Methylethylketon, Cyclo­ pentanon, Cyclohexanon, Toluol, Chlorbenzol oder deren Mischungen genannt.
Als Bindemittel kommen alle Resins oder Polymermaterialien in Betracht, die in organischen Lösungsmitteln löslich sind und den Farbstoff an den inerten Träger abriebfest zu binden vermögen. Dabei werden solche Bindemittel bevorzugt, die den Farbstoff nach Trocknung der Druckfarbe an der Luft in Form eines klaren, transparenten Films aufnehmen, ohne daß dabei eine sichtbare Auskristallisation des Farbstoffs auftritt.
Solche Bindemittel sind beispielsweise in der EP-A-441 282 oder den dort zitierten Patentanmeldungen genannt. Darüber hinaus sind gesättigte lineare Polyester geeignet.
Bevorzugte Bindemittel sind vor allem Ethylcellulose, Ethyl­ hydroxyethylcellulose, Polyvinylbutyrat, Polyvinylacetat, Cellulosepropionat und gesättigte lineare Polyester.
Das Gewichtsverhältnis Bindemittel:Farbstoff beträgt im allgemeinen 1:1 bis 10:1.
Als Hilfsmittel kommen z. B. Trennmittel in Betracht, wie sie in der EP-A-441 282 oder den dort zitierten Patentanmel­ dungen genannt sind. Als weitere Hilfsmittel sind besonders organische Additive zu nennen, welche das Auskristallisieren der Transferfarbstoffe bei Lagerung oder beim Erhitzen des Farbbandes verhindern, wie Cholesterin oder Vanillin.
Geeignete inerte Träger sind ebenfalls in der EP-A-441 282 und in den dort zitierten Patentanmeldungen beschrieben. Die Dicke des Farbstoff-Trägers beträgt im allgemeinen 3 bis 30 µm, vorzugsweise 5 bis 10 µm.
Als Farbstoffnehmerschicht kommen prinzipiell alle tempera­ turstabilen Kunststoffschichten mit Affinität zu den zu transferierenden Farbstoffen in Betracht, z. B. modifizierte Polycarbonate oder Polyester. Weitere Einzelheiten dazu können der EP-A-441 282 oder den dort zitierten Patentan­ meldungen entnommen werden.
Die Farbstoffübertragung erfolgt mit Hilfe einer Energie­ quelle, wie eines Lasers oder vor allem eines Thermokopfes, wobei letzterer auf eine Temperatur von 300°C aufheizbar sein muß, damit der Farbstofftransfer im Zeitbereich t: 0 < t < 15 msec erfolgen kann. Dabei migriert der Farbstoff aus dem Transferblatt und diffundiert in die Oberflächen­ beschichtung des Aufnahmemediums.
Beispiele
Zur Herstellung der Farbbänder wurden 10 g des Farbstoffs I, gegebenenfalls unter kurzzeitigem Erwärmen auf 80 bis 90°C, in 100 g einer 10 gew.-%igen Lösung eines Bindemittels (Vylon® 290 der Firma Toyobo) in einem Methylethylketon/ Toluol/Cyclohexanon-Gemisch (4,5:2:1 v/v/v) eingerührt.
Die erhaltene Druckfarbe wurde mit einer 6 µm Rakel auf eine 6 µm dicke Polyesterfolie mit rückseitiger Gleitschicht auf­ gerakelt. Die Farbbänder wurden dann zunächst 1 min mit einem Föhn trockengeblasen und dann noch mindestens 24 h an der Luft getrocknet, um Restmengen Lösungsmittel zu ent­ fernen.
Anschließend wurden die Farbbänder auf einer rechnerge­ steuerten Versuchsanordnung mit handelsüblichem Thermokopf auf Hitachi VY-S Videoprintpapier verdruckt.
Die durch den Thermokopf abgegebene Energie wird durch Veränderung der Spannung gesteuert, wobei die eingestellte Impulsdauer 7 ms beträgt und immer nur ein Impuls abgegeben wird. Die angegebene Energie liegt so zwischen 0,71 und 1,06 mJ pro Dot.
Da die Höhe der Anfärbung direkt proportional der zugeführ­ ten Energie ist, kann ein Farbkeil erzeugt und spektrosko­ pisch ausgewertet werden. Aus der graphischen Auftragung der Farbtiefe gegen die zugeführte Energie pro Dot wird der Q*-Wert (= Energie in mJ für den Extinktionswert 1) und die Steigung m in 1/mJ ermittelt.
In der folgenden Tabelle sind die übertragenen Anthrachinon­ farbstoffe I, ihr in Methylenchlorid gemessenes Absorptions­ maximum λmax (nm), ihre Halbswertswerte HWB (cm-1) sowie ihre Transferdaten Q* (mJ/Dot) und m (1/mJ) aufgeführt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Übertragung von Anthrachinonfarbstoffen durch Diffusion oder Sublimation von einem Träger auf ein mit Kunststoff beschichtetes Substrat mit Hilfe einer Energiequelle, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Träger verwendet, auf dem sich ein oder mehrere Anthrachinonfarbstoffe der allgemeinen Formel I befinden, in der die Substituenten die folgende Bedeu­ tung haben:
X Wasserstoff oder Cyano;
R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff;
Alkyl, Alkanoyloxyalkyl, Alkoxycarbonyloxyalkyl oder Alkoxycarbonylalkyl, die jeweils bis zu 20 C- Atome enthalten können und durch Halogen, Hydroxy oder Cyano substituiert sein können;
Phenyl oder Benzyl, die jeweils durch C1-C15-Alkyl oder -Alkoxy substituiert sein können;
einen Rest der allgemeinen Formel II in der
W gleiche oder verschiedene C2-C6-Alkylenreste bezeichnet,
n 1 bis 6 bedeutet und
R4 für C1-C4-Alkyl oder gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiertes Phenyl steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hierzu Anthrachinonfarbstoffe der allgemeinen Formel I verwendet, in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
X Wasserstoff oder Cyano;
R1, R2 und R3 unabhängig voneinander
Wasserstoff;
C1-C12-Alkyl, dessen C-Kette durch 1 bis 3 Sauer­ stoffatome in Etherfunktion unterbrochen sein kann;
gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy sub­ stituiertes Phenyl.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hierzu Anthrachinonfarbstoffe der allgemeinen Formel I verwendet, in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
X Wasserstoff oder Cyano;
R1 Wasserstoff;
R2 gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiertes Phenyl;
R3 Wasserstoff; C1-C4-Alkyl oder gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiertes Phenyl.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hierzu Anthrachinonfarbstoffe der allgemeinen Formel I verwendet, in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
X Wasserstoff;
R1 Wasserstoff;
R2 gegebenenfalls durch C1-C4-Alkyl oder -Alkoxy substituiertes Phenyl;
R3 Methyl.
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