EP0206036A2 - Thermal ink ribbon and process for making the same - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Thermofarbband, insbesondere Thermocarbonband, mit einer Kunststoff-Folie als Träger und einer auf einer Seite der Kunststoff-Folie ausgebildeten Schicht aus einer kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe, sowie ein zur Herstellung dieses Thermofarbbandes besonders geeignetes Verfahren.The invention relates to a thermal ribbon, in particular thermocarbon ribbon, with a plastic film as a carrier and a layer formed on one side of the plastic film from a plastic-bound melting ink, and to a method which is particularly suitable for producing this thermal ribbon.
Thermofarbbänder weisen auf einem folienartigen Träger, z. B. aus Papier oder Kunststoff, eine Aufschmelzfarbe in Form einer wachsgebundenen Farb stoff- oder Rußschicht auf. Die Aufschmelzfarbe wird mittels eines Wärmedruckkopfes beim Druckvorgang geschmolzen und auf das Druckpapier übertragen. Geeignete thermische Drucker sind z. B. aus der DE-OS 3 224 445 bekannt. Im einzelnen kann dabei wie folgt vorgegangen werden:
- Auf dem Wärmedruckkopf des Druckers befindet sich ein aus beheizten Punkten bestehendes und auf ein Papierblatt aufzudruckendes Symbol, z. B. ein Buchstabe. Der Wärmedruckkopf wird mittels einer Feder auf das Thermofarbband gepreßt, das hierdurch mit der zu beschreibenden Seite eines auf einer Druckwalze aufliegenden Papierblattes in Kontakt kommt. Das Thermofarbband wird beim Druckvorgang in dem Bereich des aufzu druckenden Symbols auf maximal etwa 400 C beheizt. Das Symbol wird aufgeschmolzen und bleibt beim Ablösen des Thermofarbbandes auf dem Papierblatt haften. Der benutzte Teil des Thermofarbbandes wird fortlaufend einer Spule zugeführt.
- On the thermal print head of the printer there is a symbol consisting of heated dots and to be printed on a sheet of paper, e.g. B. a letter. The thermal print head is pressed onto the thermal ink ribbon by means of a spring, which thereby comes into contact with the side to be written on of a paper sheet lying on a printing roller. The thermal ribbon is heated to a maximum of about 400 C during the printing process in the area of the symbol to be printed. The symbol is melted and remains on the paper sheet when the thermal ribbon is removed. The used part of the thermal ribbon is fed continuously to a spool.
Thermofarbbänder mit wachsgebundener Aufschmelzfarbe zeigen verschiedene Nachteile: So tritt bei der Handhabung häufig ein Verschmieren der Aufschmelzfarbe auf. Ferner besteht stets das Erfordernis des Einsatzes relativ glatter zu bedruckender Papiersorten.Thermal ribbons with wax-based melting ink have various disadvantages: For example, smearing of the melting ink often occurs during handling. Furthermore, there is always a need to use relatively smooth types of paper to be printed.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die bekannten Ther mofarbbänder zu verbessern. Dabei hat es sich gezeigt, daß der Ersatz der wachsgebundenen Aufschmelzfarbe durch eine kunststoffgebundene Aufschmelzfarbe zwar die o. g. Probleme behebt, jedoch neue Nachteile, nämlich insbesondere mangelhafte Druckschärfe, auftreten. Es bestand daher ein dringendes Bedürfnis nach Schaffung eines neuen Thermofarbbandes, das die Vorteile eines Thermofarbbandes mit wachsgebundener Aufschmelzfarbe und eines solchen mit kunststoffgebundener Aufschmelzfarbe gleichzeitig aufweist. Hierin liegt die Aufgabe der Erfindung.There has been no lack of attempts to improve the known thermal ribbons. It has been shown that the replacement of the wax-based melting ink with a plastic-based melting ink does indeed achieve the above-mentioned. Solves problems, but new disadvantages, in particular poor print sharpness, occur. There was therefore an urgent need for the creation of a new thermal ink ribbon which simultaneously has the advantages of a thermal ink ribbon with wax-bound melting ink and one with plastic-based melting ink. This is the object of the invention.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß sich eine Wachsschicht auf der Schicht der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe befindet.The invention solves this problem in that there is a layer of wax on the layer of the plastic-bound melting ink.
Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß sich auf einem Träger, z. B. in Form eines thermoplastischen Kunststoffs eines relativ hohen Erweichungspunktes, insbesondere oberhalb einer Temperatur von 190 °C, oder in Form von Papier oder dergleichen, eine Schicht einer kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe mit einer Beschichtung aus einem Wachs befindet.The essence of the invention is that that on a carrier, for. B. in the form of a thermoplastic plastic having a relatively high softening point, in particular above a temperature of 190 ° C, or in the form of paper or the like, a layer of a plastic-bound melting paint with a coating of a wax.
Die kunststoffgebundene Aufschmelzfarbe des erfin dungsgemäßen Thermofarbbandes enthält einen thermoplastischen Kunststoff. Hierzu ist nicht jeder thermoplastische Kunststoff geeignet. Vielmehr spielt der Erweichungspunkt im Hinblick auf die sich beim Druckvorgang einstellenden Schmelzverhältnisse eine wesent liche Rolle.The plastic-bound melting ink of the thermal ribbon according to the invention contains a thermoplastic. Not every thermoplastic is suitable for this. Rather, the softening point plays an important role with regard to the melting conditions that arise during the printing process.
In Abhängigkeit von dem jeweils eingesetzten thermoplastischen Kunststoff liegt der Erweichungspunkt regelmäßig zwischen etwa 60 und 140 °C, insbesondere zwischen 70 und 90 °C. Der im Einzelfall jeweils optimale Erweichungspunkt hängt, wie bereits gesagt, von der Art des eingesetzten thermoplastischen Materials ab. Vorteilhafte thermoplastische Stoffe sind insbesondere Polystyrol, Polyamid, Polyvinylacetat, Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat, Polymethacrylate und/oder Polyacrylate.Depending on the thermoplastic used, the softening point is regularly between about 60 and 140 ° C, in particular between 70 and 90 ° C. The optimum softening point in each case depends, as already said, on the type of thermoplastic material used. Advantageous thermoplastic materials are especially polystyrene, polyamide, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, polymethacrylates and / or polyacrylates.
Den thermoplastischen Materialien der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe können vielfältige Zusätze einverleibt werden, wie z. B. geeignete Weichmacher, Netzmittel, Entschäumer (z. B. auf der Basis von Phosphorsäureestern, wie Etingal L), Füllstoffe und Klebrigmacher, wie insbesondere Terpenphenolharze, Glyzerinharzester und Kohlenwasserstoffharze (wie z. B. Ehatex KA 300 und Ehatex KA 12-2). Die Einfärbung kann durch beliebige Farbmittel erfolgen. Es kann sich um Pigmente, wie Ruß, aber auch um lösungsmittel- und/oder bindemittellösliche Farbstoffe, wie das Handelsprodukt Baso print sowie verschiedene Azofarbstoffe (z. B. Ceres- und Sudan-Farbstoffe), handeln. Ruß gilt im Rahmen der Erfindung als besonders geeignet.A variety of additives can be incorporated into the thermoplastic materials of the plastic-bound melting ink, such as. B. suitable plasticizers, wetting agents, defoamers (e.g. based on phosphoric acid esters such as Etingal L), fillers and tackifiers, such as in particular terpene phenol resins, glycerine resin esters and hydrocarbon resins (such as Ehatex KA 300 and Ehatex KA 12-2 ). The coloring can be done by any colorant. It can be pigments, such as carbon black, but also solvent- and / or binder-soluble dyes, such as the commercial product Baso print and various azo dyes (e.g. Ceres and Sudan dyes). Carbon black is particularly suitable in the context of the invention.
Erfindungswesentliches Merkmal ist des weiteren die bereits genannte Wachsschicht als obere Beschichtung der wachsgebundenen Aufschmelzfarbe. Wenn im Rahmen der Erfindung von "Wachs" gesprochen wird, so soll das im weitesten Sinne verstanden werden. Ein derartiges Material soll in der Regel folgende Eigenschaften haben: Bei 20 °C nicht knetbar, fest bis brüchighart, grob- bis feinkristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig: über 40 C ohne Zersetzung schmelzbar, allerdings schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig niedrig-viskos und nicht fadenziehend. Als besonders geeignet haben sich hierfür erwiesen: Paraffine. Silikone, Naturwachs, insbesondere Carnaubawachs, Bienenwachs, Ozokerit und Paraffinwachs, Synthetikwachs, insbesondere Säurewachse, Esterwachse, teilverseifte Esterwachse und Polyäthylenwachse.Another essential feature of the invention is the already mentioned wax layer as the top coating of the wax-bound melting ink. When "wax" is used in the context of the invention, this should be understood in the broadest sense. Such a material should generally have the following properties: not kneadable at 20 ° C, solid to fragile, coarse to fine crystalline, translucent to opaque, but not glassy: meltable above 40 C without decomposition, but already relatively low above the melting point -viscous and not stringy. Have proven to be particularly suitable proven for this: paraffins. Silicones, natural wax, in particular carnauba wax, beeswax, ozokerite and paraffin wax, synthetic wax, in particular acid waxes, ester waxes, partially saponified ester waxes and polyethylene waxes.
Diese Auflistung ist, wie dem Fachmann erkennbar, nicht erschöpfend.As can be recognized by the person skilled in the art, this list is not exhaustive.
Die Wachsschicht sollte im allgemeinen eine Stärke von etwa 0,5 bis 7 Mikrometer haben, wobei der Bereich von 1 bis 3 Mikrometer bevorzugt ist. Die Schicht der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe hat eine ent-sprechende Stärke, wobei auch hier der Wert von 1 bis 3 Mikrometer als bevorzugt gilt. Grundsätzlich ist je doch die Stärke der beiden genannten Schichten für den angestrebten Effekt nicht kritisch. Wichtig ist, daß der Thermodruckkopf genügend Wärme übertragen kann, um beim Druckvorgang die gewünschten Schmelzvorgänge ablaufen zu lassen.The wax layer should generally be about 0.5 to 7 microns thick, with the range of 1 to 3 microns being preferred. The layer of the plastic-bound melting ink has a corresponding thickness, with the value of 1 to 3 micrometers also being preferred here. Basically, however, the thickness of the two layers mentioned is not critical for the desired effect. It is important that the thermal print head can transfer enough heat to allow the desired melting processes to take place during the printing process.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Thermofarbband läßt sich in vielfältiger Weise unter Anwendung üblicher Auftragungsverfahren herstellen. Das kann durch Aufsprühen oder Aufdrucken einer Dispersion, sei es mit Wasser oder mit einem organischen Lösungsmittel als Dispersions- bzw. Lösungsmittel, durch Auftragen aus der Schmelze, was insbesondere für die Wachsschicht gilt, oder auch durch normales Auftragen mittels einer Rakel in Form einer wäßrigen Suspension mit darin fein verteiltem aufzutragendem Material mit einerseits dem Wachsmaterial und andererseits dem thermoplastischen Material und mit den genannten anderen Bestandteilen erfolgen. Bezüglich des Umweltschutzgesichtspunktes hat sich folgendes Vorgehen als besonders vorteilhaft erwiesen:
- Zunächst wird in dünner Schicht eine wäßrige Suspension auf den Träger aufgetragen, die bei Abdampfen des "Wassers die Schicht der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe entstehen läßt, die neben dem thermoplastischen Kunststoff das Farbmittel und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe der oben beschriebenen Art enthält.
- First, an aqueous suspension is applied to the support in a thin layer, which, when the "water" evaporates, gives rise to the layer of the plastic-bound melting ink which, in addition to the thermoplastic, contains the colorant and, if appropriate, further additives of the type described above.
Nach der Ausbildung dieser Schicht schließt sich das Auftragen einer wäßrigen Suspension feinteiligen Wachsmaterials an, wobei das Wasser in üblicher Weise nach dem Auftrag dieses Materials abgedampft wird. Der gebildete doppelschichtige Belag erfüllt sämtliche Anforderungen, die an eine Aufschmelzfarbe gerichtet werden. Dies gilt selbstverständlich auch unabhängig von der Art der Herstellung, d. h. auch für ein in anderer Weise hergestelltes erfindungsgemäßes Thermofarbband. In jedem Fall wird nicht nur das eingangs angesprochene Problem des Verschmierens üblicher wachsgebundener Aufschmelzfarben behoben, sondern es stellt sich der Vorteil einer verbesserten Druckschärfe beim Druckvorgang ein.After this layer has been formed, an aqueous suspension of finely divided wax material is applied, the water being evaporated off in a conventional manner after the application of this material. The double-layer covering formed fulfills all requirements which are directed towards a melting color. Of course, this also applies regardless of the type of manufacture, i. H. also for a thermal ribbon according to the invention produced in a different way. In any case, not only is the problem of smearing conventional wax-bound melting colors mentioned at the outset rectified, but there is also the advantage of improved print sharpness during the printing process.
Worauf der besonders vorteilhaft günstige Druck mit dem erfindungsgemäßen Thermofarbband zurückgeht, ist noch nicht eingehend geklärt. Folgende Erklärung wäre denkbar: Die obere Wachsschicht des erfindungsgemäßen Thermofarbbandes könnte als Affinitätsvermittler zwischen dem Kunststoff der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe und dem zu bedruckenden Papier wirken. Das bedeutet, daß das Wachs unter den Bedingungen des Thermodrucks eine stärkere Affinität zum Papier als die kunststoffgebundene Aufschmelzfarbe hat. Dies gilt dann auch für normale Verhältnisse. Das zeigt sich darin, daß ein Fehldruck beispielsweise mittels eines üblichen Radiergummis ohne weiteres fortradiert werden kann, wobei die farblose Wachsschicht auf dem Papier zurückbleibt. Anschließend kann erneut ohne Beeinträchtigung neu aufgeschrieben werden. Daneben gibt es selbstverständlich andere Möglichkeiten, einen Fehldruck zu beheben. Das kann beispielsweise durch das Aufdrucken eines klebenden Korrekturbandes geschehen, wobei die Klebfähigkeit bei der Thermodrucktemperatur einsetzt. Hier würde man von einem "Lift-off-System" sprechen.The reason for the particularly advantageous low-cost printing with the thermal ink ribbon according to the invention has not yet been clarified in detail. The following explanation would be conceivable: The upper wax layer of the thermal ink ribbon according to the invention could act as an affinity mediator between the plastic of the melted ink and the paper to be printed. This means that the wax has a greater affinity for paper under the conditions of thermal printing than the plastic-bound melting ink. This also applies to normal conditions. This is shown by the fact that a misprint can be easily erased, for example using a conventional eraser, with the colorless wax layer on the paper remains. You can then rewrite again without impairment. In addition, there are of course other ways to remedy a misprint. This can be done, for example, by printing an adhesive correction tape, the adhesiveness beginning at the thermal printing temperature. One would speak of a "lift-off system" here.
Als besonderer Vorteil zeigt sich bei dem erfindungsgemäßen Thermofarbband, daß es keinen Einschränkungen bezüglich des zu beschreibenden Papiers unterliegt. So lassen sich relativ rauhe Papiere einwandfrei mit vorzüglicher Druckschärfe bedrucken. Besonders günstige Ergebnisse werden dann erreicht, wenn das Wachsmaterial und das thermoplastische Material bei der kunststoffgebundenen Aufschmelzfarbe durch Vorversuche im Hinblick auf eine Optimierung abgestimmt werden. Diese Versuche sind rein handwerklich und mit geringem Arbeitsaufwand durchzuführen.A particular advantage of the thermal ribbon according to the invention is that it is not subject to any restrictions with regard to the paper to be written on. Relatively rough papers can be printed perfectly with excellent print sharpness. Particularly favorable results are achieved if the wax material and the thermoplastic material in the plastic-bound melting ink are matched by preliminary tests with a view to optimization. These experiments are purely manual and can be carried out with little effort.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Beispiels noch näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below using an example:
Es wird eine Kunststoff-Folie in Form einer 6 Mikrometer starken Polyäthylenterephthalat-Folie (Erweichungspunkt etwa 260 °C) auf einer Seite mit einer: wäßrigen Dispersion folgender Zusammensetzung bez schichtet:
- 60 Gewichtsteile einer 35%igen wäßrigen Ethylenvinylacetat-Dispersion (Ehatex 5601)
- 10 Gewichtsteile einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines Therphenolharzes (Ehatex KA 300)
- 10 Gewichtsteile Rußdispersion (15%ig in Wasser mit 6 % Netzmittel, anionenaktiv) (Derussol A)
- 19,9 Gewichtsteile Wasser
- 0,1 Gewichtsteil Netzmittel (nicht-ionisches Fluortensid/Fluorat FC-430/3 M)
- 60 parts by weight of a 35% aqueous ethylene vinyl acetate dispersion (Ehatex 5601)
- 10 parts by weight of a 50% aqueous dispersion of a thermophenic resin (Ehatex KA 300)
- 10 parts by weight of carbon black dispersion (15% in water with 6% wetting agent, anionic) (Derussol A)
- 19.9 parts by weight of water
- 0.1 part by weight of wetting agent (non-ionic fluorosurfactant / fluorate FC-430/3 M)
Das Auftragen erfolgt mittels einer Rakel in einer Stärke von 2 Mikrometer. Anschließend wird das Wasser durch überleiten eines Luftstroms einer Temperatur von 70 °C abgedampft. Es schließt sich darauf das Auftragen einer wäßrigen Wachsdispersion folgender Zusammensetzung an:
- 32 Gewichtsteile Esterwachs (Montanester- wachs/LG-Wachs)
- 8 Gewichtsteile Fettalkoholethoxylat (Emulan OSN)
- 60 Gewichtsteile Wasser
- 32 parts by weight of ester wax (montan ester wax / L G wax)
- 8 parts by weight of fatty alcohol ethoxylate (Emulan OSN)
- 60 parts by weight of water
Der Auftrag der wäßrigen Wachsdispersion erfolgt ebenfalls mittels einer Rakel. Die aufgetragene Schicht ist etwa 2 Mikrometer stark. Es folgt wiederum ein Abdampfen des Wassers in der oben beschriebenen Weise.The aqueous wax dispersion is also applied using a doctor blade. The applied layer is about 2 microns thick. Evaporation of the water follows again in the manner described above.
Das hergestellte Thermofarbband wird nun für den späteren Gebrauch zugeschnitten und auf eine Spule gerollt. Beim Schneiden zeigt sich nicht das bei bekannten Thermofarbbändern auftretende Verschmieren. Mit dem erfindungsgemäßen Thermofarbband werden vorzügliche Drucke erzielt.The thermal ribbon is now cut for later use and rolled onto a spool. Cutting does not show the smearing that occurs with known thermal ribbons. Excellent prints are achieved with the thermal ink ribbon according to the invention.
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