EP0090907A1 - Überlappend überschreibbares Farbband - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an overlapping rewritable ink ribbon, which is intended in particular for typewriter printers, but can also be used for other writing and printing units.
- overlapping overwritable means that the tape transport, which is normally somewhat more than one type width, per stop on z. B. 1/3 or 1/5 of the type width is shortened, so that any type stopper applies only with a small area portion on a fresh portion of the ink ribbon, while the larger area ratio of the Typenanschla g already immediately before one or more times is schla on a g an area of the ribbon.
- Such a ribbon which is also referred to in technical jargon as an "overstrike ribbon" only needs to be transported in one direction like a single-use ribbon and is nevertheless repeated several times (e.g. 3.3 times or 5 times) ) exploited. Compared to those rewritable ink ribbons that are fed forward and backward (with a full transport step of approximately one type width per stroke), this saves the time-consuming and fault-prone switching mechanism for the tape running direction.
- the overstrike tapes normally consist of a thin carrier film to which an ink-releasing coating in the form of a matrix of a plastic binder and a color paste dispersed therein is applied.
- the color paste is composed of an oil and color pigments that are largely incompatible with the plastic of the matrix.
- a solution of the binder in a solvent which also serves as a solubilizer for the oil is applied to the carrier film. Wuh After drying, i.e. evaporation of the solvent, the oil separates into numerous, ideally communicating, microdroplets in the solidifying matrix.
- the ink-releasing coating of these ink ribbons can be regarded as a "sponge layer" applied to the carrier film and filled with the color paste, from which part of the color paste is pressed out at each type stop and forms the typeface on the paper behind it.
- overstrike ribbons An important requirement for overstrike ribbons is that the same amount of color paste emerges from the ink-releasing coating at every position of the ribbon at each type stop. There must be no decrease in color intensity between the first and the last override occur because otherwise a g eflecktes typeface would result. After the last override the other hand, can and should even Ergiebi g drop steeply ness of the band, because the band entity in question is not used again and no further color needs to be filed more.
- overstrike tapes in which oils such as castor oil, claw oil, peanut oil, glycerol triolein or corresponding natural or synthetic oils are used for the color paste, meet these requirements well to satisfactorily up to a 5-fold overstrike.
- an even higher overstrike ie a shortening of the tape transport to less than 1/5 of the type width
- the known bands no longer write out properly at a higher overstrike, but give a flecki g s writing, which becomes particularly strong in underscore noticeable.
- the paste loses the required fluidity. Attempts to create a higher color intensity by additionally coloring the oil with an oil-soluble dye (hereinafter referred to as "fat dye”) have been unsuccessful because the fat dyes can only be dissolved in a low concentration in the oils used hitherto and therefore do not have a sufficient depth of color surrender.
- fat dye oil-soluble dye
- the color paste contains a fat dye dissolved in a polyethoxylated fatty acid ester of a polyhydric alcohol, an additive of finely divided fillers with a high specific surface area and with a particle size distribution of 0.2 to 20 ⁇ m.
- the starting point of the invention is the completely surprising finding that polyethoxylated fatty acid esters of a polyhydric alcohol have an unexpectedly high dissolving power for fatty dyes, which increases with an increasing number of ethoxy groups. While a maximum of 1% and mostly much less fat dye could be dissolved in the oils previously used for overstrike tapes, the polyathoxylated oils mentioned can absorb up to 50% fat dye in dissolved form. This is a previously unattainable dye concentration that makes it possible for the first time to dye an oil with sufficient color intensity.
- the polyethoxylated fatty acid esters of a polyhydric alcohol are also sufficiently incompatible with the binder of the color-releasing coating to form the required sponge layer in the production of the tapes. This property was also unpredictable, because normally the introduction of ethoxy groups into the molecule increases the compatibility of the oils with plastic binders so much that the formation of a sponge layer becomes impossible. H. With these oils, no color-releasing coating can be produced at all.
- those fatty acid esters which are derived from fatty acids with 12 to 25 C atoms and from alcohols with 3 to 6 OH groups and which contain 20 to 60 ethoxy groups per molecule have proven to be particularly suitable.
- Typical and preferred examples are polyoxyethylene (40) sorbitol pentaoleate to octaoleate, polyoxyethylene glycerol triricinolate and corresponding compounds of other fatty acids with an average of about 40 ethoxy groups.
- oils-soluble dyes such as Sudan deep black or fat black HB g e, are suitable as fat dyes.
- other colors or fluorescent characters can also be created by using appropriate oil-soluble dyes.
- the color-releasing coating also contains an addition of finely divided fillers, for example diatomaceous earth, activated carbon or burst hollow spheres with a large inner surface accessible to the color paste.
- these fillers hold the (largest) part of the color paste which has penetrated into their pores very firmly, so that when the first overwriting is carried out, only as much color paste is freely available as is required to form a clear type impression.
- the fillers are removed by the However, the writing type stop was also partially smashed, so that part of the supply of color paste originally held in the pores of the fillers is released and can be pressed out in the subsequent overwriting. This process is repeated for each subsequent overwrite.
- the fillers have the further advantage that, because most of the oil is embedded in their pores, there is so little free oil in the color-releasing coating that the high affinity of the binder for the carrier film is sufficient to anchor the color-releasing layer on the carrier film. This means that the previously required insertion of an adhesion-promoting intermediate layer is no longer absolutely necessary.
- cationic wetting agents to the color-releasing coating is expedient because they prevent the inside of the sponge from being over-wetted with the (normally acidic) pigment particles and thus promote their mobility.
- Preferred wetting agents are fatty amine salts, i.e. H. the salts of long-chain alkylamines or diamines obtained from natural or synthetic fatty acids, in particular with long-chain or short-chain fatty acids.
- the invention thus creates a color-releasing coating in which the color paste, in addition to its content of color pigments, is colored with an extremely high concentration with a fatty dye, that is to say it has an extremely high color strength and can therefore be kept sufficiently thin.
- the color paste is delivered with the desired constant intensity with each overwriting, and it is so strong in color that noticeable fluctuations in the type stop are not noticeable in the intensity of the print.
- the polyethoxylated fatty acid esters mentioned in the first place can also be replaced in whole or in part by conventional oils such as castor oil, glycerol triolein or possibly also mineral oil.
- the binders in the system according to the invention can be the plastic binders customary for color ribbons, such as polyacrylates, polyvinyl chloride / acetate copolymers, linear polyesters, polyvinyl acetate and polystyrene, polyamide.
- Solvents used are the solvents or solvent mixtures customary in ribbon production, such as. B. methyl ethyl ketone, toluene and isopropyl alcohol.
- the solution mit tel is partly introduced into the system in the form of, for example, a 25% solution of the binder. After the coating has dried, the solvent is no longer contained in the finished product. Otherwise, the proportions of the individual components vary depending on the specific substances used, their optimal values can be easily determined by simple manual tests.
- the coating mixture is applied and dried in accordance with the framework recipe described on a carrier film made of customary polymers such as polyester, polyethylene, polypropylene or polyamide. Since the total bead of the finished tape (in the interest of the longest possible tape length per cassette) should not exceed 26 ⁇ m, the carrier film is kept as thin as possible and has e.g. B. a layer thickness of 8 microns. If necessary, the use of an antistatic intermediate layer with a thickness of about 2 ⁇ m is possible.
- PSSO polyoxyethylene sorbitol septaoleate with an average of 40 ethoxy groups per molecule
- an ink-releasing coating of approximately 16 ⁇ m thick was produced on an 8 ⁇ m thick polyester film.
- the ribbons obtained in this way gave a uniform and sharp-edged typeface, even in a high-speed typewriter printer, in a 12-fold overstrike, especially when the type stroke was extremely strong.
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Abstract
Description
- 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, daß der normalerweise etwas mehr als eine Typenbreite betragende Bandtransport pro Anschlag auf z. B. 1/3 oder 1/5 der Typenbreite verkürzt ist, so daß jeder Typenanschlag nur noch mit einem geringen Flächenanteil auf einen frischen Bereich des Farbbandes trifft, während der größere Flächenanteil des Typenanschlages auf einem bereits unmittelbar vorher einmal oder mehrmals angeschlagenen Bereich des Farbbandes liegt. Ein solches Farbband, das in der Fachsprache auch als "Overstrike-Band" bezeichnet wird, braucht wie ein Einmal-Band nur noch in einer Richtung transportiert zu werden und wird dennoch mehrfach (z. E. 3,3-fach oder 5-fach) ausgenutzt. Gegenüber denjenigen mehrfach überschreibbaren Farbbändern, die (mit einem vollen Transportschritt von etwa einer Typenbreite pro Anschlag) entsprechend oft vorwärts und rückwärts geführt werden, erspart dies den aufwendigen und störanfälligen Umschaltmechanismus für die Bandlaufrichtung.
- Normalerweise bestehen die Overstrike-Bänder aus einer dünnen Trägerfolie, auf die eine farbabgebende Beschichtung in Form einer Matrix aus einem Kunststoff-Bindemittel und einer darin dispergierten Farbpaste aufgebracht ist. Die Farbpaste setzt sich dabei aus einem mit dem Kunststoff der Matrix weitgehend unverträglichen Öl und Farbpigmenten zusammen. Zur Herstellung der Beschichtung wird eine Lösung des Bindemittels in einem Lösungsmittel, das zugleich für das Öl als Lösungsvermittler dient, auf die Trägerfolie aufgetragen. Während der Trocknung, also der Verdampfung des Lösungsmittels scheidet sich dann das Öl in zahlreichen, im Idealfall miteinander kommunizierenden Mikrotröpfchen in der sich verfestigenden Matrix ab. Infolge dessen kann die farbabgebende Beschichtung dieser Farbbänder als eine auf die 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.
- Eine wichtige Forderung an Overstrike-Bänder besteht darin, daß bei jedem Typenanschlag an jeder Stelle des Bandes die gleiche Menge an Farbpaste aus der farbabgebenden Beschichtung austritt. Es darf kein Abfall der Farbintensität zwischen der ersten und der letzten Überschreibung auftreten, weil sich sonst ein geflecktes Schriftbild ergeben würde. Nach der letzten Überschreibung dagegen kann und sollte sogar die Ergiebigkeit des Bandes steil abfallen, weil die betreffende Bandstelle nicht noch einmal benutzt wird und keine weitere Farbe mehr abzugeben braucht.
- Die bekannten Overstrike-Bänder, bei denen Öle wie Ricinusöl, Klauenöl, Erdnußöl, Glycerintriolein oder entsprechende natürliche oder synthetische Öle für die Farbpaste verwendet werden, erfüllen diese Forderungen bis etwa zu einem 5-fachen Overstrike gut bis befriedigend. Im Interesse eines geringeren Bandverbrauches und damit geringerer Kosten wird jedoch zunehmend ein noch höherer Overstrike (d. h. eine Verkürzung des Bandtransportes auf weniger als 1/5 der Typenbreite) verlangt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Bänder bei einem höheren Overstrike nicht mehr einwandfrei ausschreiben, sondern eine fleckige Schrift ergeben, die sich besonders stark im Unterstreichungsstrich bemerkbar macht.
- Dies beruht offenbar darauf, daß sich bei den bekannten Bändern nach einer gewissen Anzahl von Überschreibungen (deren Grenze bei 6 Überschreibungen der gleichen Bandstelle zu liegen scheint) der Farbvorrat im Band zu erschöpfen beginnt. Es hat bislang keine Möglichkeit gegeben, diesen Farbvorrat nachhaltig zu erhöhen. Eine Erhöhung der Dicke der farbabgebenden Beschichtung verbietet sich allein deshalb, weil das Band im Interesse einer großen Bandlänge pro Kassette möglichst dünn gehalten sein muß, ganz abgesehen davon, daß zu dicke Beschichtungen keine konstante Farbabgabe mehr gewährleisten. Eine Erhöhung des Mengenanteils der Farbpaste in der farbabgebenden Beschichtung ist ebenfalls nicht möglich, weil zur Herstellung einer ordnungsgemäßen Schwammschicht ein bestimmtes Mindestverhältnis von Farbpaste zu Bindemittel eingehalten werden muß. Schließlich hat sich auch die weitere Möglichkeit einer Erhöhung der Farbkraft der Farbpaste bisher nicht als ausführbar erwiesen. Bei einer Erhöhung der Pigment-Konzentration verliert die Paste die erforderliche Fließfähigkeit. Versuche, durch zusätzliches Einfärben des Öles mit einem öllöslichen Farbstoff (nachfolgend "Fettfarbstoff" genannt) eine höhere Farb-Intensität zu schaffen, sind ergebnislos geblieben, weil sich die Fettfarbstoffe in den bisher verwendeten Ölen nur in geringer Konzentration lösen lassen und damit keine ausreichende Farbtiefe ergeben.
- Hier setzt die Erfindung ein. Es ist das Ziel der Erfindung, nunmehr ein Farbband zur Verfügung zu stellen, das auch in Typenrad-Druckern mit hoher Anschlaggeschwindigkeit einen mehr als 10-fachen Overstrike mit gleichmäßiger tiefschwarzer und randscharfer Schriftintensität zuläßt.
- Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Farbpaste einen in einem polyäthoxylierten Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols gelösten Fettfarbstoff einen Zusatz an feinteiligen Füllstoffen mit hoher spezifischer Oberfläche und mit einer Teilchengröße-Verteilung von 0,2 bis 20 um enthält.
- Ausgangspunkt der Erfindung ist die völlig überraschende Erkenntnis, daß polyäthoxylierte Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols ein unerwartet hohes Lösungsvermögen für Fettfarbstoffe besitzen, das mit steigender Anzahl an Äthoxygruppen ansteigt. Während sich in den bislang für Overstrike-Bänder üblichen Ölen maximal 1% und meistens noch sehr viel weniger Fettfarbstoff lösen ließ, können die genannten polyathoxylierten Öle bis zu 50% Fettfarbstoff in gelöster Form aufnehmen. Das ist eine bislang nicht realisierbar gewesene Farbstoff-Konzentration, die es möglich macht, ein Öl nunmehr erstmals in einer ausreichenden Farbintensität einzufärben.
- Die polyäthoxylierten Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols sind außerdem mit dem Bindemittel der farbabgebenden Beschichtung hinreichend unverträglich, um bei der Herstellung der Bänder die erforderliche Schwammschicht auszubilden. Auch diese Eigenschaft war unvorhersehbar, denn normalerweise erhöht sich durch die Einführung von Äthoxygruppen in das Molekül die Verträglichkeit der Öle mit Kunststoff-Bindemitteln so stark, daß die Bildung einer Schwammschicht unmöglich wird, d. h. mit diesen Ölen überhaupt keine farbabgebende Beschichtung herstellbar ist.
- Für die Zwecke der Erfindung haben sich solche Fettsäureester, die sich von Fettsäuren mit 12 bis 25 C-Atomen und von Alkoholen mit 3 bis 6 OH-Gruppen ableiten und die 20 bis 60 Äthoxygruppen pro Molekül enthalten, als besonders geeignet erwiesen. Typische und bevorzugte Beispiele sind Polyoxyäthy- len(40)-Sorbitpentaoleat bis -oktaoleat, Polyoxyäthylen-Glycerintriricinolat sowie entsprechende Verbindungen anderer Fettsäuren mit im Durchschnitt etwa 40 Äthoxygruppen.
- Aufgrund des höheren Lösungsvermögens der polyäthoxylierten Fettsäureester für Fettfarbstoffe ist es nicht erforderlich, daß die gesamte Ölbasis der farbabgebenden Beschichtung aus diesen Fettsäureestern besteht. Vielmehr können diese Fettsäureester ohne weiteres mit bis zu 50% mit den bisher für Overstrike-Bänder üblichen Ölen einschließlich auch Mineralölen verschnitten werden, ohne daß dadurch die Farbstoff-Konzentration der Farbpaste zu gering wird.
- Als Fettfarbstoffe sind alle öllöslichen Farbstoffe wie beispielsweise Sudantiefschwarz oder Fettschwarz HB ge-eignet. Selbstverständlich lassen sich auch andere Farben oder fluoreszierende Schriftzeichen durch Einsatz entsprechender öllöslicher Farbstoffe erzeugen.
- Neben den beiden Bestandteilen Fettfarbstoff und Fettsäureester enthält die farbabgebende Beschichtung auch noch einen Zusatz von feinteiligen Füllstoffen, beispielsweise Kieselgur, Aktivkohle oder aufgeplatzte Hohlkugeln mit großer für die Farbpaste zugänglicher innerer Oberfläche. Diese Füllstoffe halten den in ihre Poren eingedrungenen (größten) Teil der Farbpaste sehr fest, so daß bei der ersten Überschreibung nur gerade so viel Farbpaste frei zur Verfügung steht, wie zur Bildung eines klaren Typenabdruckes benötigt wird. Gleichzeitig mit dem Auspressen der freien Farbpaste aus der schwammartigen Kunststoff-Matrix werden die Füllstoffe durch den Anschlag der Schreibtype aber auch teilweise zerschlagen, so daß ein Teil des ursprünglich in den Poren der Füllstoffe festgehaltenen Vorrats an Farbpaste freigesetzt wird und bei der nachfolgenden Überschreibung herausgepreßt werden kann. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder nachfolgenden Überschreibung.
- Die Füllstoffe haben den weiteren Vorteil, daß wegen der Einlagerung des größten Teils des Öls in deren Poren in der farbabgebenden Beschichtung so wenig freies Öl vorhanden ist, daß die hohe Affinität des Bindemittels gegenüber der Trägerfolie zur Verankerung der farbabgebenden Schicht an der Trägerfolie ausreicht. Somit ist die bislang notwendige Einfügung einer haftvermittelnden Zwischenschicht nicht mehr unbedingt erforderlich.
- Zweckmäßig ist im übrigen der Zusatz von kationischen Netzmitteln zur farbabgebenden Beschichtung, weil sie eine zu intensive Benetzung der Schwamm-Innenflächen mit den (normalerweise sauer eingestellten) Pigmentteilchen verhindern und damit deren Mobilität begünstigen. Bevorzugt sind als Netzmittel Fettamin-Salze, d. h. die Salze von langkettigen, aus natürlichen oder synthetischen Fettsäuren gewonnenen Alkylaminen oder -diaminen insbesondere mit langkettigen oder kurzkettigen Fettsäuren.
- Im Ergebnis schafft die Erfindung somit eine farbabgebende Beschichtung, bei der die Farbpaste zusätzlich zu ihrem Gehalt an Farbpigmenten noch in extrem hoher Konzentration mit einem Fettfarbstoff eingefärbt ist, also eine extrem hohe Farbkraft besitzt und sich deshalb ausreichend dünnschichtig halten läßt. Die Farbpaste wird bei jeder Überschreibung in der gewünschten konstanten Intensität abgegeben, und sie ist so farbstark, daß sich auffällige Schwankungen des Typenanschlags nicht in der Intensität des Abdruckes bemerkbar machen.
- Es lassen sich ohne weiteres Overstrike-Zahlen von 12 und mehr erreichen, bevor ein relativ steiler Abfall der Farbintensität eintritt. Damit wird die Bandlebensdauer gegenüber den besten bisher bekannten Bändern mehr als verdoppelt.
-
- In dieser Rahmenrezeptur können die an erster Stelle genannten polyäthoxylierten Fettsäureester auch ganz oder teilweise durch herkömmliche Öle wie Ricinusöl, Glycerintriolein oder ggf. auch Mineralöl ersetzt sein.
- Als Bindemittel im erfindungsgemäßen System können die für Farbbänder üblichen Kunststoff-Bindemittel, wie Polyacrylate, Polyvinylchlorid/-acetat-Copolymerisate, lineare Polyester, Polyvinylacetat und Polystyrol, Polyamid verwendet werden. Als Lösungsmittel dienen die bei der Farbband-Herstellung üblichen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittel-Gemische, wie z. B. Methyläthylketon, Toluol und Isopropylalkohol. Das Lösungsmittel wird dabei zum Teil in Form einer beispielsweise 25 %-igen Lösung des Bindemittels in das System eingebracht. Nach dem Trocknen der Beschichtung ist das Lösungsmittel nicht mehr im Fertigprodukt enthalten. Im übrigen variieren die Mengenanteile der einzelnen Bestandteile in Abhängigkeit von den jeweils konkret eingesetzten Stoffen, ihre optimalen Werte lassen sich leicht durch einfache Handversuche ermitteln.
- Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Farbbandes wird die Beschichtungsmischung gemäß der beschriebenen Rahmenrezeptur auf eine Trägerfolie aus dafür üblichen Polymeren, wie Polyester, Polyäthylen, Polypropylen oder Polyamid, aufgetragen und getrocknet. Da die Gesamtsicke des fertigen Bandes (im Interesse einer möglichst großen Bandlänge pro Kassette) den Wert von 26 um nicht überschreiten sollte, ist die Trägerfolie so dünn wie möglich gehalten und hat z. B. eine Schichtdicke von 8 um. Bei Bedarf ist die Verwendung einer antistatischen Zwischenschicht in einer Stärke von etwa 2 um möglich.
-
- Nach diesen Beispielen wurde auf eine 8 um starke Polyesterfolie eine farbabgebende Beschichtung von etwa 16 µm Stärke hergestellt. Die so erhaltenen Farbbänder gaben bei 12-fachem Overstrike auch in einem schnellaufenden Typenrad-Drucker sämtlich ein gleichmäßiges und randscharfes Schriftbild, insbesondere auch bei extrem starkem Typenanschlag noch einwandfreie Unterstreichungsstriche.
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