CH656351A5

CH656351A5 - Ueberlappend ueberschreibbares farbband.

Info

Publication number: CH656351A5
Application number: CH3896/82A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Kohle; Hans Paffhausen
Original assignee: Pelikan Ag
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1986-06-30
Also published as: GB2104908B; GB2104908A; CA1170511A; DE3214305C2; AT384585B; ATA151782A; IT8221400A0; IT1195793B; DE3214305A1; US4515489A

Description

Die Erfindung betrifft ein überlappend überschreibbares Farbband gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Das insbesondere für Typenrad-Drucker bestimmte Farbband kann aber auch für andere Schreib- und Druckwerke eingesetzt werden. Der Begriff «überlappend überschreibbar» bedeutet dabei, dass der normalerweise etwas mehr als eine Typenbreite betragende Bandtransport pro Anschlag auf z. B. '/3 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. B. 3,3-fach) ausgenutzt. Gegenüber denjenigen mehrfach überschreibbaren Farbbändern, die (mit einem Transportschritt von etwa einer Typenbreite pro Anschlag) entsprechend oft vorwärts und rückwärts geführt werden, erspart dies den aufwendigen und störanfälligen Umschaltmechanismus für die Bandlaufrichtung.

Die bekannten Overstrike-Bänder, wie sie beispielsweise in der DE—OS 28 23 382 beschrieben sind, besitzen eine dünne Trägerfolie, auf die eine farbabgebende Beschichtung in Form einer Matrix aus einem Kunststoff-Bindemittel und einer darin dispergierten Farbpaste aufgebracht ist. Die Farbpaste besteht dabei aus einer die Farbpigmente sowie ggf. noch Netzmittel und Füllstoffe enthaltenden, mit dem Kunststoff der Matrix unverträglichen Ölbasis; die ein thixo-tropes hochviskoses Gemisch (Viskosität 100 000 mPa.s bei 20 °C) aus flüssigen Ölen wie Ricinusöl, Klauenöl, Erdnuss-öl, Glycerintriolein oder Mineralöl und halbfesten Wachsen wie Lanolin, Petrolatum o.dgl. ist. 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 ab, die in dem sich als

Matrix verfestigten Bindemittel eingebettet bleiben. Infolge dessen kann die farbabgebende Beschichtung dieser Farbbänder als eine auf der Trägerfolie aufgebrachte und mit der Farbpaste gefüllte «Schwammschicht» angesehen werden, aus der bei jedem Typenanschlag ein Teil der Farbpaste aus-gepresst wird und das Schriftbild auf dem dahinter liegenden Papier bildet.

Diese bekannten Overstrike-Bänder haben sich bei dem bisher üblichen 3,3-fachen Overstrike durchaus bewährt. Im Interesse eines geringeren Bandverbrauches und damit geringerer Kosten wird jedoch zunehmend ein 5-facher Overstrike (d.h. eine Verkürzung des Bandtransportes auf '/5 der Typenbreite) verlangt, und dabei hat sich gezeigt, dass diese Bänder dann nicht mehr einwandfrei ausschreiben. Insbesondere in Typenrad-Druckern, die eine im Vergleich zum Kugelkopf- oder Typenhebel-Druckern verhältnismässig hohe Anschlag-Geschwindigkeit haben, war die Schrift insgesamt sehr blass und unvollständig. Untersuchungen haben ergeben, dass dies nicht auf eine zu geringe Intensität und Menge der Farbpaste im Band zurückzuführen ist, sondern auf deren Fliessverhalten. Die Farbpaste ist bei den bekannten Bändern zu viskos und damit zu träge, um bei zunehmender Anzahl von unmittelbar aufeinanderfolgenden Anschlägen mit jeweils ausserordentlich kurzer Anschlag-Verweilzeit noch in ausreichender Menge aus dem Schwamm austreten und auf das Papier gelangen zu können.

Die naheliegende Möglichkeit zur Beseitigung dieses Problems, nämlich die Verringerung der Viskosität der Farbpaste, hat sich aus verschiedenen Gründen als nicht realisierbar erwiesen. Erstens wird dann die Farbkraft der Paste verringert, was durch Zugabe von öllöslichen Farbstoffen kompensiert werden müsste. Das ist aber nicht möglich, denn eingefärbte dünnflüssige Öle wandern sehr leicht in dem Papiervlies, mit der Folge, dass die Schrift breit und unscharf wird und zum Durchschlagen auf die Papierrückseite neigt. Ausserdem lässt sich mit einer niedrigviskos eingestellten Paste häufig überhaupt keine farbabgebende Beschichtung herstellen, denn est tritt dann in der Beschichtungslösung eine vorzeitige Flockulation des Bindemittels und damit eine Phasentrennung ein, bevor sich unter dem Verdampfen des Lösungsmittels eine ordnungsgemässe Bindemittel-Matrix ausbilden kann. Vor allem nützt ein Verdünnen der Farbpaste aber auch deshalb nichts, weil dann bei der ersten Überschreibung übermässig viel Paste aus der Beschichtung austritt, während für die nachfolgenden Überschreibungen der gleichen Stelle nicht mehr genug Ergiebigkeit zur Verfügung steht. Die Folge ist dann wiederum eine ungleichmässige Schrift mit schlechter Randschärfe.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und ein Farbband zu schaffen, das auch in Typenrad-Druckern mit hoher Anschlaggeschwindigkeit einen mehr als 5-fachen Overstrike mit gleichmässiger tiefschwarzer und randscharfer Schriftintensität zulässt.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die Ölbasis der Farbpaste ein Mineralöl mit einem Gehalt von 25—40% an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist, bei dem 30—40% der gesättigt gebundenen C-Atome cycloaliphatisch gebunden sind, dass als Netzmittel ein solches aus der Gruppe der Fettamin-Salze sowie als Füllstoff feinteilige speicherwirksame Füllstoffe mit hoher innerer Oberfläche eingesetzt sind und dass die Viskosität der Farbpaste auf einen Bereich von 4000 bis 10 000 mPa.s (20 °C) eingestellt ist.

Die Erfindung sieht somit als Grundvoraussetzung für die Verbesserung des Schriftbildes bei 5-fachem Overstrike eine verhältnismässig niedrigviskose Farbpaste vor, bei der aber die Viskositäts-Verminderung infolge eines neuartigen Zusammenwirkens der erfindungsgemässen Massnahmen nicht zu Lasten der Farbkraft der Paste geht, nicht die Her-

5

io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

656 351

Stellung einer einwandfreien farbabgebenden Beschichtung beeinträchtigt und auch nicht dazu führt, dass bei der ersten Überschreibung wesentlich mehr Paste aus dem Band austritt als bei den nachfolgenden Überschreibungen.

Den Ausgangspunkt der Erfindung bildet dabei die überraschende Erkenntnis, dass ganz bestimmte Mineralöle, nämlich solche mit einem Gehalt von 25—40% an aromatischen, Kohlenwasserstoffen, bei denen 30 bis 40% der gesättigt gebundenen C-Atome naphthenisch gebunden sind, ein gleich hohes oder sogar noch etwas höheres Pigmentaufnahmevermögen besitzen als die bisher verwendeten Ölbasen, aber Farbpasten mit deutlich verringerter Viskosität ergeben und zugleich in ihrer Unverträglichkeit zum Bindemittel so beschaffen sind, dass die einwandfreie Ausbildung einer ordnungsgemässen Schwammschicht ermöglicht wird. Damit steht mit diesen Mineralölen erstmals und unerwartet eine farbstoffreie niedrigviskose Farbpaste mit dennoch hoher Farbkraft zur Verfügung, die ausserdem auch die Anforderungen für die Herstellung einer farbabgebenden Beschichtung erfüllt. Es ist noch nicht geklärt, warum gerade die er-findungsgemäss verwendete Ölbasis der Farbpaste für den Erfolg der Erfindung mitbestimmend ist, aber es wurde gefunden, dass die Schriftqualität deutlich abnimmt, wenn der Aromaten-Gehalt des Mineralöls ausserhalb der beanspruchten Grenzen liegt.

Dieser Teilerfolg der Verminderung der Viskosität der Farbpaste genügt allein aber noch nicht, denn es muss auch noch eine gleichmässige Abgabe der Farbpaste bei den aufeinanderfolgenden Überschreibungen sichergestellt sein.

Hier setzt die zweite der erfindungsgemässen Massnahmen ein, nämlich der Zusatz von feinteiligen, speicherwirksamen Füllstoffen mit hoher innerer Oberfläche zur farbabgebenden Beschichtung.

Im Gegensatz zu den bisher üblichen «inerten» Füllstoffen wie China Clay, Calciumsulfat, Titandioxid o.dgl. besitzen solche feinteiligen speicherwirksamen Füllstoffe (bevorzugt Kieselgur oder gefällte Kieselsäure, aber auch Aktivkohle oder aufgeplatzte Hohlkugeln oder andere Materialien mit einer für die Farbpaste zugänglichen inneren Oberfläche) eine hohe innere Porosität. Daher wird ein Teil der im Gesamtsystem enthaltenen Farbpaste in den Poren der Füllstoffe eingelagert und dort zunächst sehr fest gehalten. Dies hat zur Folge, 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 die Beaufschlagung mit der Schreibtype aber auch teilweise zerschlagen, so dass ein Teil des ursprünglich in den Poren der Füllstoffe festgehaltenen restlichen Vorrats an Farbpaste freigesetzt wird und bei der nachfolgenden Überschreibung ausgepresst werden kann. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder folgenden Überschreibung.

In dem Wirkungsmechanismus der Erfindung spielt weiterhin der Zusatz eines Netzmittels aus der Gruppe der Fettamin-Salze eine wichtige Rolle. Es wurde gefunden, dass andere Netzmittel, selbst wenn sie noch stärker sind als die Fettamin-Salze, ein deutlich schlechteres Schriftergebnis liefern, und es besteht Grund zu der Annahme, dass die Fettamin-Salze als einzige Netzmittel in der Lage sind, neben dem üblichen Zweck einer Netzmittel-Zugabe (nämlich der Verwendung als Dispergierhilfsmittel) auch eine ausreichende Fluidisierung der Farbpaste in den inneren Poren der Füllstoffe zu bewirken, so dass die Farbpaste auch tatsächlich in die Poren der Füllstoffe eingelagert wird.

Unter dem Begriff «Fettamin-Salze» sind die Salze von langkettigen, aus natürlichen oder synthetischen Fettsäuren gewonnenen und vorwiegend primären Alkylaminen mit lankettigen oder kurzkettigen Fettsäuren oder ggf. auch anorganischen Säuren wie Salzsäure zu verstehen. Typische Beispiele sind Talgfettaminoleat, Kokosfettaminacetat oder Stearylaminstearat. Bevorzugt werden als Fettamin-Salze jedoch die fettsauren Salze eines Fettpropylendiamins der allgemeinen Formel R—NH —(CHi)j—NH2 eingesetzt, da deren Wirkung noch etwas besser ist als die der Salze der einfachen Fettamine.

Mithin beruht der Erfolg der Erfindung auf einer idealen Kombination, durch die mehrere an sich konträre Forderungen an die farbabgebende Beschichtung des Farbbandes erfüllt werden: Die Farbpaste ist sehr fliessfähig, sie besitzt aber dennoch einen hohen Gehalt an Farbpigmenten, und sie wird ausserdem bei den aufeinanderfolgenden Überschreibungen in gleichmässig dosierter Weise aus der farbabgebenden Beschichtung abgegeben. Vor allem aber ist, was keineswegs vorherzusehen war, die Farbpaste trotz ihrer geringen Viskosität zur Bildung einer einwandfreien farbabgebenden Beschichtung geeignet.

Für die Mengenanteile, mit denen die Bestandteile der farbabgebenden Beschichtung bei dem erfindungsgemässen Farbband eingesetzt werden können, hat sich folgende Rahmenrezeptur (in Gewichtsprozenten) als geeignet und zweckmässig erwiesen:

Bindemittel (in fester Form):

8 bis 12%, vorzugsweise 9 bis 11 %,

Mineralöl mit 25—40% Aromatenanteil:

10 bis 18%, vorzugsweise 12 bis 16%,

Farbpigmente:

5 bis 10%, vorzugsweise 7 bis 9%,

Fettamin-Salz:

Ibis 5%,vorzugsweise 2bis 4%,

Füllstoff:

5 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 8%.

Lösungsmittel (insgesamt):

40 bis 50%, vorzugsweise 50 bis 60%.

Als Bindemittel kommen bei der Erfindung die für Farbbänder gängigen Kunststoff-Bindemittel in Frage, wie Poly-acrylate, Polyvinylchlorid-Acetat-Mischpolymerisate, lineare Polyester, Polyvinylacetat und Polystyrol. Als Lösungsmittel dienen ebenfalls die in der Farbband-Herstellung üblichen Lösungsmittel oder Gemische, z. B. Mehyläthylketon, Toluol, Isopropyl-Alkohol oder dgl. Das Lösungsmittel (von dem ein Teil zum Lösen des normalerweise in gelöster Form, z.B. als 25%ige Lösung in die Beschichtungs-Lösung eingebrachten Bindemittels dient) ist nach dem Trocknen der Beschichtung nicht mehr im Fertigprodukt enthalten. Im übrigen hängen die Mengenanteile der einzelnen Bestandteile etwas von den jeweils konkret eingesetzten Stoffen ab, ihre optimalen Werte lassen sich leicht durch einfache Handversuche ermitteln.

Zur Herstellung des erfindungsgemässen Farbbandes wird die Beschichtungsmischung gemäss der vorangehend beschriebenen Rahmenrezeptur auf eine Trägerfolie aus dafür üblichen Polymeren wie Polyester, Polyäthylen, Polypropylen oder Polyamid aufgetragen und getrocknet. Da die Gesamtdicke des fertigen Bandes (im Interesse einer möglichst grossen Bandlänge pro Kassette) den Wert von 26 (xm nicht überschreiten sollte, ist die Trägerfolie so dünn wie möglich gehalten und hat z.B. eine Schichtdicke von etwa 8 jam. Zweckmässig ist sie noch mit einer haftvermittelnden und zugleich antistatischen Zwischenschicht, wie sie z. B. aus der DE-OS 28 15 344 bekannt ist, von etwa 1,5 (im Dicke beschichtet. Damit verbleibt dann für die farbabgebende Beschichtung (im getrockneten Zustand) eine Schichtdicke von etwa 16 um. Wenn dabei einige Füllstoff-Teilchen grösser sind als 16 [im, ragen sie etwas aus der Oberfläche der Beschichtung heraus, was nichts ausmacht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

656 351

4

Ein typisches Beispiel für die Rezeptur der farbabgebenden Beschichtungeines erfindungsgemässen Farbbandes ist folgendes:

Polyvinylchlorid-Acetat-Mischpolymerisat 9,5%

Mineralöl mit 33% Aromatenanteil 15,1 %

Russ, ggf. mit farbverbessernden Zusätzen 7,6%

Talgfettpropylendiaminoleat 2,1 %

Kieselgur 7,3%

Toluol 18,0%

Methyläthylketon 40,4%

Das in diesem Beispiel verwendete Mineralöl ist unter dem Handelsnamen «Shell Flavex Öl Nr. 937» erhältlich. Es besitzt folgende statistische Kohlenstoff-Verteilung: 8% der C-Atome sind aromatisch gebunden, 34% der C-Atome sind cycloaliphatisch gebunden, und 57% der C-Atome sind aliphatisch gebunden.

Mithin sind 38% der gesättigten C-Bindungen von cycloali-phatischer Natur, d.h. es handelt sich um ein paraffinbasisches Öl, das relativ stark naphthenisch ist.

Allgemein sind die Grenzen der statistischen Kohlenstoff-Verteilung der erfindungsgemäss geeigneten Mineralöle bei

9 — 15% aromatisch gebundenen C-Atomen, 25—35% cycloaliphatisch gebundenen C-Atomen und 55—65% aliphatisch gebundenen C-Atomen angesetzt. Die Kohlenstoff-Verteilung des im Beispiel verwendeten Öles liegt innerhalb dieser Grenzen.

Nach dieser Rezeptur wurde auf einer 8 |im starken Polyesterfolie, die mit einer Zwischenschicht von etwa 1,5 um Stärke versehen war, eine farbabgebende Beschichtung von etwa 16 (im Stärke (trocken) hergestellt. Es ergab sich ein Farbband, das bei 5-fachem Overstrike auch in schnellaufenden Typenrad-Druckern zu einem randscharfen Schriftbild von gleichmässig hoher Farbtiefe führte. Das Hess sich besonders deutlich an dem Unterstreichungsstrich erkennen, der für Overstrike-Bänder immer ein besonders kritisches Problem darstellt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

Claims

656351

1. Überlappend überschreibbares Farbband, bestehend aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten farbab-gebenden Beschichtung in Form einer Kunststoff-Matrix mit einer darin dispergierten, Farbpigmente sowie Füllstoffe und Netzmittel enthaltenden Farbpaste auf Mineralölbasis, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbasis der Farbpaste ein Mineralöl mit einem Gehalt von 25—40% an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist, bei dem 30—40% der gesättigt gebundenen C-Atome cycloaliphatisch gebunden sind, dass als Netzmittel ein solches aus der Gruppe der Fettamin-Salze sowie als Füllstoff feinteilige speicherwirksame Füllstoffe mit hoher innerer Oberfläche eingesetzt sind und dass die Viskosität der Farbpaste auf einen Bereich von 4000 bis

10 000 mPa.s (20 °C) eingestellt ist.

2. Farbband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff Kieselgur, gefällte Kieselsäure, Aktivkohle und/oder aufgeplatzte Hohlkugeln mit einer Teilchengrösse-Verteilung von 0,2 bis 20 (o.m eingesetzt sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Farbband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel ein fettsaures Salz eines Fett-propylendiamins der allgemeinen Formel

R - NH - (CH2)3 - NH2 ist.