EP0955181A1

EP0955181A1 - Thermotransferband mit einer Trennschicht

Info

Publication number: EP0955181A1
Application number: EP99106170A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Krauter
Original assignee: Pelikan Produktions AG
Current assignee: Pelikan Produktions AG
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: CA2271428A1; US6291055B1; EP0955181B1; DE59900156D1; DE19820779A1

Abstract

Beschrieben wird ein Thermotransferband mit einem üblichen Träger, mit einer auf einer Seite des Trägers ausgebildeten wachsgebundenen Schicht einer Thermotransferfarbe und mit einer sich zwischen Träger und wachsgebundener Schicht befindenden wachsgebundenen Trennschicht. Dieses zeichnet sich dadurch aus, daß die wachsgebundene Schicht B) der Thermotransferfarbe ein wachslösliches Polymer enthält und die wachsgebundene Trennschicht A) weniger als etwa 20 Gew.-% eines polymeren Wachsplastifizierers einer Glastemperatur Tg von -30 bis +70°C aufweist. Die Vorteile dieses Thermotransferbandes liegen darin, daß die Druckqualität und sowohl die Kratz- als auch die Lösemittelbeständigkeit sehr gut sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermotransferband mit einem üblichen Träger, mit einer auf einer Seite des Trägers ausgebildeten wachsgebundenen Schicht einer Thermotransferfarbe und mit einer sich zwischen Träger und wachsgebundener Schicht befindenden wachsgebundenen Trennschicht.
Ein Thermotransferband der oben beschriebenen Art geht aus der DE 195 48 033 A1 hervor. Die darin beschriebene wachsgebundene Trennschicht dient der besseren Trennung der wachsgebundenen Schicht der Thermotransferfarbe von dem jeweiligen Träger. Besonderes Ziel dieser bekannten Lehre ist es, die Notwendigkeit der Ausbildung einer sogenannten "Topcoat" (Haftschicht) bzw. einer zweischichtigen Thermotransferfarbe auszuschließen und beim Thermodruckvorgang zufriedenstellende matte Ausdrucke zu erhalten. Dies wird dadurch gewährleistet, daß sowohl die wachsgebundene Trennschicht als auch die wachsgebundene Schicht der Thermotransferfarbe in einer ausreichend großen Menge ein wachslösliches Polymer enthalten. Bevorzugt enthält die wachsgebundene Schicht der Thermotransferfarbe etwa 2 bis 20 Gew.-% wachslösliches Polymer und die Trennschicht 10 bis 60 Gew.-%.
Das oben beschriebene Thermotransferband ist in hohem Maße geeignet, der angesprochenen Zielsetzung zu genügen. Allerdings ist es bei anderen Zielsetzungen zu verbessern.
Zunehmend spielt das sog.
inline packaging"-Druckverfahren eine Rolle, wobei Druckgeschwindigkeiten von 300 bis 600 mm/sec zum Einsatz kommen. Die verwendeten Thermotransferbänder müssen hierbei verschiedene Voraussetzungen erfüllen: Sie sollen auf Normal- und Hochgeschwindigkeitsdruckern mit konventionell gebräuchlichen Druckköpfen einsetzbar sein. Gleichzeitig soll das Thermotransferband auch bei Druckgeschwindigkeiten bis zu 600 mm/sec eine gute Druckqualität zeigen. Bei im Stand der Technik bekannten Produkten, die die genannten Voraussetzungen erfüllen, ist es jedoch nach wie vor problematisch, eine gute Kratzfestigkeit auf Folien und Papier zu erreichen. Die gewünschte Lösemittelbeständigkeit dieser Bänder ist zudem unzureichend. Es gibt bislang kein Produkt auf dem Markt, das diesen Anforderungen gerecht wird.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Thermotransferband der eingangs bezeichneten Art vorzuschlagen, mit dem die oben angesprochenen Ziele zur Verbesserung der Druckqualität sowie der Kratz- und Lösemittelbeständigkeit erreicht werden. Das Thermotransferband soll vielfach einsetzbar und für Normal- und Hochgeschwindigkeitsdrucker mit herkömmlichen Druckköpfen gleichermaßen geeignet sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die wachsgebundene Schicht B) der Thermotransferfarbe ein wachslösliches Polymer enthält und die wachsgebundene Trennschicht A) weniger als etwa 20 Gew.-%, insbesondere 3 bis etwa 8 Gew.-% wachsunlösliches Polymer enthält, wobei das wachsunlösliche Polymer wachsplastifizierende Eigenschaften besitzt und eine Glastemperatur Tg von -30° bis +70°C aufweist.
Unter einer Trennschicht bzw. Releaseschicht wird hier eine Schicht verstanden, die beim Druckvorgang die Abgabe der Thermotransferfarbe auf das aufnehmende Substrat steuert und selbst zum Teil auf das Substrat übertragen wird.
Sowohl bei der Trennschicht A) als auch der Schicht B) der Thermotransferfarbe handelt es sich um wachsgebundene Schichten.
Ein zentrales Merkmal des erfindungsgemäßen Thermotransferbandes besteht darin, daß in der Schicht B) der Thermotransferfarbe ein wachslösliches Polymer in Form eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymer enthalten ist. Unter "wachslöslich" wird hier verstanden, daß dieses Polymer in einem flüssigen Wachs Löslichkeit zeigt. Hierbei handelt es sich nicht notwendigerweise um "echte Lösungen", sondern meist um stabile Dispersionen. Dies führt dazu, daß beim Abkühlen einer derartigen Lösung des Polymers in Wachs keine Phasentrennung auftritt bzw. dieses Polymer mit dem Wachs verträglich ist.
Das wachslösliche Ethylen-Vinylacetat-Copolymer besitzt einen Erweichungspunkt im Bereich von etwa 50° bis 65°C, insbesondere von 60°C. Zur Steigerung der Adhäsion zwischen der Trennschicht A) und der Schicht B) weist das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer bevorzugt einen Vinylacetatgehalt von etwa 30 bis 40 Gew.-% auf.
In der Schicht B) ist das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere von etwa 12 bis 20 Gew.-%, enthalten. Wird der Wert von 10 Gew.- % unterschritten, dann ist die Kratzfestigkeit auf dem Verpackungsmaterial nicht mehr gewährleistet. Ein Wert von mehr als 40 Gew.- % führt zu einer nicht mehr ausreichenden Auflösung der gedruckten Zeichen.
Durch Einsatz von Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, insbesondere mit einem niedrigen Erweichungspunkt im Bereich um etwa 60°C und einem Vinylactetat-Anteil über 30 Gew.-%, erreicht man eine gute mechanische Verankerung und somit ausgezeichnete Druckqualität auf den eingesetzten Folien- und Papierempfangsmaterialien.
Die im Rahmen der Erfindung in Trennschicht A) und der Schicht B) eingesetzten Wachse entsprechen der üblichen Wachsdefinition, wobei "eng geschnittene" Wachse bevorzugt sind, d.h., Schmelz- und Erstarrungspunkt der Wachse müssen dicht zusammen liegen. Insbesondere werden Wachse eines Schmelzpunktes von etwa 75 bis 90°C eingesetzt. Es handelt sich also im weitesten Sinne um ein Material, das fest bis brüchig hart, grob bis feinkristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig ist, oberhalb etwa 70°C schmilzt, allerdings schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig niedrigviskos und nicht fadenziehend ist. Wachse dieser Art sind den natürlichen Wachsen, chemisch-modifizierten Wachsen und den synthetischen Wachsen zuzuordnen. Besonders bevorzugt sind unter den natürlichen Wachsen pflanzliche Wachse in Form von Carnaubawachs, Candelillawachs, Mineralwachse in Form von höherschmelzendem Ceresin und höherschmelzendem Ozokerit (Erdwachs), petrochemische Wachse, wie beispielsweise Petrolatum, Paraffinwachse und Mikrowachse. Unter den chemisch-modifizierten Wachsen sind insbesondere Montanesterwachse, hydriertes Rizinusöl und hydriertes Jojobaöl bevorzugt. Unter den synthetischen Wachsen sind Polyalkylenwachse und Polyethylenglykolwachse sowie daraus durch Oxidation und/oder Veresterung hergestellte Produkte bevorzugt. Amidwachse sind ebenfalls verwendbar. Im einzelnen sind hier als besonders bevorzugt anzugeben: modifizierte mikrokristalline Wachse.
Den Wachsmaterialien der wachsgebundenen Thermotransferfarbe können vielfältige Zusätze einverleibt werden, wie insbesondere Klebrigmacher in Form von Terpenphenolharzen (wie z.B. die Handelsprodukte Zonatac lite 85 von der Firma Arizona Chemical) und Kohlenwasserstoffharzen (wie z.B. die Handelsprodukte KW-Harz 61 B1/105 von der Firma VFT, Frankfurt). Auf die Schicht B) kann eine Haftschicht mit Klebrigmacher aufgetragen sein. In einer Ausführungsform befindet sich auf der Schicht B) eine Haftschicht, insbesondere eine Paraffinschicht mit einem Gehalt an feinverteiltem klebrigmachenden Kohlenwasserstoffharz, wobei das Paraffin einen Schmelzpunkt von insbesondere etwa 60 bis 95°C aufweist.
Die Einfärbung kann durch beliebige Farbmittel erfolgen. Es kann sich um Pigmente, wie insbesondere um Ruß, aber auch um lösungsmittel- und/oder bindemittellösliche Farbmittel, wie das Handelsprodukt Basoprint, organische Farbpigmente sowie verschiedene Azofarbstoffe (Cerces- und Sudanfarbstoffe) handeln. Ruß gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders geeignet. Vorzugsweise enthält die Thermotransferfarbe das Farbmittel, insbesondere Pigment, in einer Menge von etwa 15 bis 40 Gew.-%. Der Schmelzpunkt der wachsgebundenen Thermotransferfarbe liegt vorzugsweise zwischen etwa 60 und 70°C.
Der Einsatz von Ethylen-Vinylacetat-Copolymer von etwa 30 Gew.-% und einem Rußanteil von etwa 20 Gew.-% in Schicht B) kann zu einer die Verarbeitung beeinträchtigenden zu hohen Viskosität führen. Bevorzugt wird die Trennschicht A) und/oder die Schicht B) dann mit einem Lösemittel beschichtet. Als Lösemittel kommt hierfür in Frage ein Gemisch aus Isopropanol und Toluol, das bevorzugt im Verhältnis 2:1 eingesetzt wird.
Die Auftragsstärke der Trennschicht A) und der Schicht B) ist nicht kritisch. Vorzugsweise weist die Trennschicht A) eine Auftragsstärke von etwa 0,5 bis 5 g/m², insbesondere etwa 1,5 bis 3 g/m², und die Schicht B) eine Auftragsstärke von etwa 1,0 bis 5 g/m², insbesondere von etwa 1,5 bis 2,5 g/m² auf.
Der Träger des erfindungsgemäßen Farbbandes ist nicht kritisch. Als Basisfolie für Thermotransferbänder werden vorzugsweise Polyethylentherephthalatfolien (PET) oder Kondensatorpapiere verwendet. Die Auswahlparameter sind möglichst hohe Zugdehnungswerte und thermische Stabilität bei geringen Foliendicken. Die PET-Folien sind bis etwa 2,5 µm, Kondensatorpapier bis etwa 6 µm herunter erhältlich. Beim Druckvorgang erreicht der Thermodruckkopf Temperaturen von bis zu 400°C, d.h. Temperaturen, die oberhalb des Erweichungspunktes von PET liegen. Es empfiehlt sich, bei Verwendung von PET-Folien auf der Rückseite der Folie, die mit dem Thermokopf in Berührung kommt, eine gegen Hitze besonders widerstandsfähige Schicht vorzusehen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gedankens, insbesondere zur Erzielung eines vorteilhaft scharfen Drucks, beruht auf einer Einbeziehung der Lehre der EP-B-0 133 638. Danach wird auf der Rückseite des Trägers eine Schicht aus einem Wachs oder einem wachsartigen Material gebildet, insbesondere in einer Stärke von nicht mehr als etwa 1 µm und ganz besonders bevorzugt in Form einer molekular ausgebildeten von etwa 0,05 bis 0,10 µm starken Schicht. Das Beschichtungsmaterial besteht in diesem Fall vorzugsweise aus Paraffin, Silicon, Naturwachsen, insbesondere Carnaubawachs, Bienenwachs, Ozokerit und Paraffinwachs, Synthetikwachsen. insbesondere Säurewachsen, Esterwachsen, teilverseiften Esterwachsen und Polyethylenwachsen, Glykolen bzw. Polyglykol, antistatischen Mitteln und/oder Tensiden. Wird eine derartige rückseitige Beschichtung vorgesehen, dann erfolgt ein ungestörter Wärmeübergang vom Thermodruckkopf auf das Thermotransferband mit der Folge, daß besonders scharfe Drucke erzielt werden. Bevorzugt wird diese dünne Schicht mit einem der oben aufgeführten Lösemittel beschichtet.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Thermotransferband läßt sich in vielfältiger Weise unter Anwendung üblicher Auftragsverfahren herstellen. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufdrucken einer Lösung oder Dispersion, sei es mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel als Dispersions- bzw. Lösungsmittel, durch Auftragen aus der Schmelze, was insbesondere für die wachsgebundene Thermotransferfarbe gilt, oder auch durch normales Auftragen mittels einer Rakel in Form einer wäßrigen Suspension mit darin fein verteiltem aufzutragendem Material erfolgen.
Aus Umweltschutzgesichtspunkten hat sich folgendes Vorgehen als besonders vorteilhaft erwiesen: Zunächst wird in dünner Schicht eine wäßrige Suspension der Ausgangsmaterialien der Trennschicht auf den Träger aufgetragen, die bei Abdampfen des Wassers die Trennschicht A) entstehen läßt. Nach der Ausbildung der Trennschicht A) schließt sich das Auftragen einer wäßrigen Suspension des Ausgangsmaterials der wachsgebundenen Thermotransferfarbe an, wobei das Wasser in üblicher Weise nach dem Auftrag dieses Materials abgedampft wird. Der gebildete doppetschichtige Belag erfüllt sämtliche Anforderungen, die im Rahmen der gestellten Aufgabe liegen. Die Thermotransferfarbe läßt sich jedoch auch in Form einer Schmelze nach üblichen Auftragstechnologien auf die Trennschicht aufbringen, so beispielsweise mit einer Rakel. Die Temperatur der jeweiligen Schmelze sollte dabei im allgemeinen etwa 100 bis 130°C betragen. Nach dem Auftrag läßt man die aufgetragenen Materialien lediglich abkühlen.
Für die praktische bzw. besonders vorteilhafte Verwirklichung der vorliegenden Erfindung können folgende Rahmenbedingungen für die Auftragsmengen der einzelnen Schichten bzw. deren Auftragsstärke angegeben werden:

Thermotransferfarbschicht B): etwa 1 bis 10 g/m², vorzugsweise etwa 1,5 bis 5 g/m², ganz besonders bevorzugt 1,8 bis 2,0 g/m²;
Trennschicht A) etwa 0,5 bis 5 g/m², vorzugsweise etwa 1,5 bis 3,0 g/m², ganz besonders bevorzugt 1,6 bis 2,8 g/m²;
Trägerfilm, insbesondere Polyethylenterephthalatfilm, einer Stärke von etwa 2 bis 8 µm, insbesondere einer Stärke von etwa 3,5 bis 4,5 µm, sowie
eine Rückseitenbeschichtung in einer Auftragsstärke von etwa 0,01 bis 0,30 µm, insbesondere von etwa 0,05 bis 0,10 µm.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß das ausschließlich in der Schicht B) vorhandene Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Erweichungspunkt im Bereich von etwa 50 bis 65°C und insbesondere mit einem Vinylacetatgehalt von etwa 30 Gew.-% eine hohe mechanische Verankerung der Thermotransferfarbe auf dem Empfangsmaterial bewirkt, wodurch eine hervorragende Druckqualität resultiert. Gleichzeitig führt die wachsgebundene Trennschicht A), die bis zu 80% während des Druckvorgangs mitübertragen wird, zu einer unerwartet hohen Kratzfestigkeit und zusätzlich Lösemittelbeständigkeit.
Diese Vorteile werden insbesondere dadurch erreicht, daß die Schicht B eine hohe mechanische Verankerung auf dem Empfangspapier aufweist und gleichzeitig bis zu 80% der Trennschicht A mitübertragen wird. Nur hierdurch kann die Kombination der oben beschriebenen Eigenschaften erreicht werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert werden:

Beispiel 1

Auf einem üblichen Träger aus einem Polyester einer Schichtstärke von etwa 6 µm wird mittels einer Rakel zur Ausbildung der wachsgebundenen Trennschicht A) ein Material folgender Rezeptur aufgetragen:

Carnaubawachs (Schmelzpunkt 83-85°C) 95 Gew.-Teile

Polyesterharz (Tg = -4°C) 5 Gew.-Teile

$\bar{100 Gew.-Teile}$
Das obige Material wird in einer Lösemittel-Dispersion (etwa 10%ig, in Toluol/Isopropanol 80:20) in einer Trockenstärke von etwa 1,0 bis 2,0 µm aufgetragen. Das Abdampfen des Lösemittels erfolgt durch Überleiten heißer Luft bei einer Temperatur von etwa 100°C.
Anschließend wird die Thermotransferfarbe B) anhand folgender Rezeptur in Form einer Lösemitteldispersion (etwa 15%ig in Toluol/Isopropanol 30:70) mit einem Reverse-Roll-Druck aufgebracht.
Rezeptur der Thermotransferfarbe B):

Paraffinwachs 50 Gew.-Teile

Petrolite WB17 5 Gew.-Teile

EVA 33-400 15 Gew.-Teile

Füllstoff 15 Gew.-Teile

Farbruß 15 Gew.-Teile

$\bar{100 Gew.-Teile}$

Beispiel 2:

Das Beispiel 1 wurde mit der Abänderung wiederholt, daß für die Trennschicht A) und die Farbschicht B) folgende Rezepturen herangezogen wurden:

Trennschicht A):

Esterwachs (Schmelzpunkt 80-85°C)	72 Gew.-Teile
Paraffin HNP	20 Gew.-Teile
Polyesterharz (Dynapol Hüls AG, D-Tg: -28°C)	8 Gew.-Teile
	$\bar{100 Gew.-Teile}$

Transferfarbschicht B):

Paraffinwachs	40 Gew.-Teile
Petrolite WB 17	12 Gew.-Teile
Zonatac lite 85	7 Gew.-Teile
EVA 33-400	14 Gew.-Teile
Füllstoff	7 Gew.-Teile
Farbruß	20 Gew.-Teile
	$\bar{100 Gew.-Teile}$

Die beiden in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Thermotransferbänder wurden auf Hochgeschwindigkeitsdruckern und sogenannten "inline packaging"-Druckern mit Druckgeschwindigkeiten von 300 und 600 mm/sec getestet und die Druckergebnisse ausgewertet. Es zeigte sich in beiden Fällen sehr gute Druckqualität bei gleichzeitig ausgezeichneter Kratz- und Lösemittelbeständigkeit.

Claims

Thermotransferband mit einem üblichen Träger, mit einer auf einer Seite des Trägers ausgebildeten wachsgebundenen Schicht einer Thermotransferfarbe und mit einer sich zwischen Träger und wachsgebundener Schicht befindenden wachsgebundenen Trennschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die wachsgebundene Schicht B) der Thermotransferfarbe ein wachslösliches Polymer enthält und die wachsgebundene Trennschicht A) weniger als etwa 20 Gew.-%, insbesondere 3 bis etwa 8 Gew.-% wachsunlösliches Polymer enthält, wobei das wachsunlösliche Polymer wachsplastifizierende Eigenschaften besitzt und eine Glastemperatur Tg von -30 bis +70°C aufweist.
Thermotransferband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wachslösliche Polymer ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von etwa 30 bis 40 Gew.-% ist.
Thermotransferband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer einen Erweichungspunkt im Bereich von etwa 50 bis 65°C, insbesondere von 60°C, besitzt.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wachsgebundene Schicht B) der Thermotransferfarbe etwa 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere etwa 12 bis 20 Gew.-% Ethylen-Vinytacetat-Copolymer enthält.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wachsgebundene Schicht B) der Thermotransferfarbe und/oder die Trennschicht A) mit einem Lösemittel beschichtet sind.
Thermotransferband nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittel Isopropanol und/oder Toluol ist.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht A) eine Auftragsstärke von etwa 0,5 bis 5 g/m², insbesondere etwa 1,5 bis 3 g/m², aufweist.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht B) der Thermotransferfarbe eine Auftragsstärke von etwa 1 bis 5 g/m², insbesondere von etwa 1,5 bis 2,5 g/m², aufweist.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermotransferfarbe ein Farbmittel, insbesondere ein Pigment, in einer Menge von etwa 15 bis 40 Gew.-% enthält.
Thermotransferband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpigment Ruß ist.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Rückseite des Trägers eine dünne Schicht aus einem Wachs oder einem wachsartigem Material befindet, die eine Auftragsstärke von etwa 0,01 bis 0,30 µm, insbesondere von etwa 0,05 bis 0,10 µm, aufweist.
Thermotransferband nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Polyethylenterephthalat besteht.