Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine verbesserte Thermotransferfolie zur Bebilderung eines
Druckformzylinders durch eine laserinduzierte Übertragung eines Polymers aus
einer Donorschicht der Thermotransferfolie bereitzustellen, wobei
die nachstehenden Erfordernisse zu beachten sind:
- 1.
der Träger
muß den
mechanischen Anforderungen des Transports, den optischen Anforderungen
des Durchtritts eines Laserstrahls und den thermischen Anforderungen
bei der Erwärmung
der aufgetragenen Beschichtung genügen;
- 2. die auf der Folie befindliche, punktweise und bildmäßig zu übertragende
Beschichtung soll fest an der Metalltrommel haften und eine für eine möglichst
hohe Auflage ausreichende Standzeit bei gleichbleibender Druckqualität bieten;
und
- 3. die aufgetragene Polymerschicht auf dem Druckformzylinder
sollte nach dem Druckvorgang in einfacher Weise umweltschonend und
schnell entfernt werden können,
damit alsbald ein neuer Druckvorgang beginnen kann.
Die vorstehende Aufgabe und weitere
der nachstehenden Beschreibung zu entnehmende Aufgaben wurden durch
den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere besondere Ausführungsformen
werden in den Unteransprüchen
definiert.
Die erfindungsgemäße Thermotransferfolie besteht
aus einer Substratschicht
1, z.B. einer Trägerfolie oder
einem Trägerband,
aus einem möglichst
wärmebeständigen Kunststoff
und darauf aufgetragen einr Donorschicht
2, d.h. der wärmeempfindlichen
bertragbaren Schicht, wie im Hauptanspruch definiert. Durch Einwirkung
des Laserstrahls
3 von der Rückseite des Thermotransferbands,
d.h. von der im Sinne einer Donorschicht unbeschichteten Seite der
Substratschicht
1 wird in der Donorschicht Wärme induziert,
die zum Erweichen und schließlich
zum Ablösen
von Kunststoffteilchen führt.
Aufgrund von gasförmigen
Stoffen, die insbesondere an der Grenzschicht
5 zwischen
der Substratschicht
1 und der darauf aufgetragenen Donorschicht
2 entstehen,
wird die wärmeempfindliche
Donorschicht im weichen bis halbfesten Zustand bildmäßig aus
dem Verbund der Substrat/Donorschicht herausgelöst und auf den Formzylinder übertragen.
Die dabei entstehenden Gase verstärken die Vorzugsrichtung hin
zum Formzylinder. Zusätzlich
wird durch die Art der Antragung des Bandes (siehe
EP-B-0 698 488 ) der Transfervorgang
unumkehrbar und gerichtet. Der Kunststoff kühlt aufgrund der hohen Wärmekapazität des z.B.
aus Metall bestehenden Zylinders sofort ab und haftet am Druckformzylinder.
Nachdem der gesamte Druckformzylinder durch einen spiralförmigen Auftragungsvorgang
in hoher Geschwindigkeit punktförmig
und bildmäßig mit
einer Kunststoffschicht versehen wurde, wird die übertragene
Schicht im wesentlichen in zwei Schritten nachbehandelt, nämlich in
einem ersten Schritt wird ein Fixierschritt vorgenommen, bei dem
durch die Wärmeeinwirkung
u.a. die Kunststoffschicht besser an dem Material der Druckform
haftet und in einem zweiten Schritt, in dem hydrophiliert wird,
d.h. es werden die auf dem Druckformzylinder freiliegenden Bereiche
durchgehend hydrophiler gestaltet (hydrophiliert) und gleichzeitig
wird das Profil, d.h. die Randschärfe, des übertragenen Polymers schärfer gestaltet.
Hydrophilie bedeutet in dieser Anmeldung die Wasserfreundlichkeit
als ein Maß für die Benetzung
mit Wasser unter dynamischen Bedingungen.
Der Druckformzylinder weist in unbebildertem
Zustand eine Oberfläche
mit durchgehend hydrophilen Eigenschaften auf. Hierfür eignen
sich beispielsweise plasma- oder flammgespritzte Keramiken bzw.
Metalloberflächen,
wie Chrom, Messing (Cu52–65%
Zn48–35%,
z.B. Boltomet L® Cu63Zn37)
und Edelstähle
im Sinne von hochlegierten Stählen
(nach DIN17440: 1.43xx (xx = 01, 10, ...), 1.4568, 1.44xx (xx =
04, 35, 01 ...)) etc.
1 erläutert den
Druckvorgang. Ein Laserstrahl 3 trifft auf die Rückseite 1 eines
Thermotransferbandes oder einer Thermotransfertolie 1,2. Der Druckformzylinder
dreht sich in der angegebenen Richtung. Der Druckformzylinder 4 wird
spiralförmig
mit Material der Donorschicht 2 bebildert.
2 erläutert den Übertragungsvorgang
genauer. Aus dem Verbund der Donorschicht 2 werden nach
Auftreffen des Laserstrahls 3 auf die Rückseite 1 des Thermotransferbandes
(oder der Thermotransferfolie) Polymerteilchen 7 herausgelöst und haften
auf dem Druckformzylinder 4. Die Vorgänge an der Grenzschicht 5 bzw. 6 werden
in der Beschreibung genauer erläutert.
Die Substratschicht
Die Substratschicht muß gegen
mechanische Spannungen während
des Laufes der Transportvorrichtung, z.B. der Bandstation und unter örtlichem Wärmeeinfluß beständig sein.
Die Substratschicht muß darüber hinaus
in bezug auf die bei der Herstellung des Thermotransferbands verwendeten
Chemikalien chemisch inert sein. Vorzugsweise ist das Substrat für die zur
Bilderzeugung verwendete Wellenlänge
optisch durchlässig. Das
Substrat sollte auch gegen elektrostatische Aufladung neutral sein,
aber ein elektrischer Isolator sein.
Die Dicke der Substratschicht beträgt 50 μm bis 4 μm oder bis
5 μm, insbesondere
12 bis 6 μm.
Ein Optimum liegt bei 7,5 μm.
Die die Dicke bestimmenden Parameter sind im wesentlichen die optische
Transmission (Durchlässigkeit),
die mechanische Festigkeit auch bei höherer Temperatur, die Wärmeleitfähigkeit und
die thermische Stabilität
und Maßhaltigkeit
bei höherer
Temperatur, wobei zwischen diesen Parametern ein Kompromiß zu suchen
ist. Die optische Transmission steigt mit abnehmender Dicke der
Substratschicht. Die mechanische Festigkeit wiederum verbessert
sich mit steigender Dicke der Substratschicht. Der Wärmedurchtritt
nimmt einerseits mit abnehmender Dicke zu. Andererseits erhöht sich
die mechanische Stabilität
mit zunehmender Dicke der Substratschicht.
Zum anderen sollte die Dicke der
Substratschicht ausreichen, damit die bei Einwirkung eines Lasers mit
einer Leistung von 300 mJ zur Übertragung
von Material der Donorschicht notwendige Wärme erzeugt wird und somit
eine wirksame Übertragung
von Material der Donorschicht stattfindet.
Neben der Dicke spielt die Zugfestigkeit
beim Bruch ebenfalls eine Rolle. Insbesondere sollte die Zugfestigkeit
beim Bruch in Maschinenrichtung größer 200 N/mm2,
vorzugsweise größer 250
N/mm2, besonders bevorzugt größer 270
N/mm2, sein. Für die Querrichtung gilt größer 180
N/mm2, bevorzugt größer 220 N/mm2, insbesondere
größer 270
N/mm2. Die Zugfestigkeit wird im wesentlichen
durch die mechanischen Beanspruchungen durch die Bandstation und – in Abhängigkeit
von der Breite des Bandes – durch
die örtliche
Wärmeeinwirkung
bestimmt.
Für
die Genauigkeit der Erzeugung des Bildes auf dem Druckformzylinder
ist unter anderem auch die Formstabilität der Substratschicht unter
thermischer Belastung von Bedeutung. Bei einer thermischen Belastung
von 150°C
sollte die Schrumpfung kleiner 8 %, insbesondere kleiner 6,5 %,
besonders bevorzugt kleiner 5 %, sein.
Thermische Formstabilität der Substratschicht
wird vor allem bei den nachstehenden Vorgängen gefordert:
- a) bei der Herstellung, Lagerung und beim Transport,
- b) bei der Haftung der Donorschicht auf der Substratschicht
im Falle unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten und Schichtdicken,
- c) bei der Mehrfachnutzung des Bandes und der dabei geforderten
räumlichen
Präzision;
darunter ist die Anordnung von mehreren dicht benachbarten Schreibspuren
zu verstehen, wobei eine Schreibspur für den bildmäßigen Transfer benötigt wird.
Die thermische Stabilität
des Substrats garantiert im Falle der Mehrfachnutzung die Maßhaltigkeit
des Bandes auch nach bereits erfolgten Transfervorgängen.
Das Substrat besteht vorzugsweise
aus einem Kunststoff, der die vorstehend genannten mechanischen
Eigenschaften auch bei einer Temperatur von 150°C oder größer noch aufweist. Daher kommen
insbesondere optisch durchsichtige, wärmebeständige und hochfeste Kunststoffe
in Betracht. Polypropylen sowie PVCP sind verwendbar. Insbesondere
sind die verwendbaren Kunststoffe aber Polyester, Polyaryletheretherketone
(PEEK), Polyphenylenether (PPE) und/oder Polycarbonate. Bevorzugt
sind Polyester, unter ihnen sind Polyester bevorzugt, die von Dicarbonsäuren und
Diolen und/oder von Hydroxycarbonsäuren oder den entsprechenden
Lactonen abgeleitet sind, wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat,
Poly-1,4-dimethylolcyclohexanterephthalat und Polyhydroxybenzoate
sowie Block-Copolyether-Ester, abgeleitet von Polyethern mit Hydroxylendgruppen
und auch Polyester, modifiziert mit Polycarbonaten. Geeignet sind
auch Polyethylennaphthalindicarboxylate. Handelsübliche PET-Produkte sind z.B.
Hostaphan® und
Mylar®.
Vorzugsweise sollte der Kunststoff
für die
Substratschicht wenig, vorzugsweise keinen Weichmacher enthalten.
Weichmacher sind im wesentlichen von niedermolekularer Natur und
können
daher bei der Umwandlung der Energie des Laserlichts in Wärme verdampfen
und zu einem Plasmaeffekt führen.
Auftretendes Plasma reflektiert den eindringenden Laserstrahl, so
daß in
der Donorschicht die zum Erweichen und Ausstoßen des zu übertragenden Materials erforderliche
Wärme nicht
mehr erreicht wird. Weichmacher, die bei Einwirkung eines Lasers
mit einer Leistung von 300 mJ mit den vorstehend ge nannten Folien
oder Bändern
keinen Plasmaeffekt erzeugen, können
toleriert werden. Das Gleiche gilt für Konzentrationen üblicher
Weichmacher.
Für
den als Substratschicht zu verwendenden Kunststoff ist eine möglichst
hohe optische Transmission erwünscht.
Die optische Transmission wird in der Regel durch die Dicke des
Bandes und die Auswahl des Materials bestimmt. Außerdem ist
die optische Transmission von der Wellenlänge abhängig. Im allgemeinen liegt
der Wellenlängenbereich
für IR-Halbleiterlaser
zwischen 700 und 1600 nm. Vorzugsweise liegen die Bereiche bei 800
bis 900 nm, insbesondere 850 bis 820 nm einerseits und 1000 bis
1200 nm bzw. 1070 bis 1030 nm andererseits. Für einen Nd:YAG-Laser beträgt die Wellenlänge etwa
1064 nm. Erwünscht
ist eine Transmission für
die Substratschicht von > 70%
von IR-Licht im Wellenlängenbereich
von 700 bis 1600 nm, bevorzugter > 85%.
Besonders bevorzugt ist eine Transmission von IR-Licht im Wellenlängenbereich
von 800 bis 1100 nm von > 85%.
Als Laser kann ein punktförmiger
Laser verwendet werden. Bevorzugt sind allerdings IR-Halbleiterlaser-Diodenarrays.
Wie vorstehend erwähnt, muß das Substrat
chemisch inert sein, d.h. die Chemikalien, die beim Herstellungsverfahren
des Thermotransferbandes eingesetzt werden, dürfen das Substrat nicht nachteilig
beeinflussen. Insbesondere sind dies organische Lösemittel,
vorzugsweise Ketone, aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe
sowie Säuren
und Basen.
Wird eine Folie in Bandform verwendet,
so beläuft
sich die Breite des Bandes auf 3 mm bis 50 mm, vorzugsweise 8 mm
bis 30 mm, bevorzugt 10 mm bis 15 mm.
Der wärmeempfindliche und/oder laserempfindliche
Stoff
Nachdem der Laserstrahl die Substratschicht
durchdrungen hat, trifft er auf die Donorschicht, d.h. die Schicht
mit der zu übertragenden
Masse. An der Grenzschicht zwischen der Substratschicht und der
Donorschicht soll in möglichst
kurzer Zeit Lichtenergie in Wärmeenergie
umgewandelt werden. Dazu ist es erforderlich, daß das zu übertragende Polymer einen Hilfsstoff
enthält,
der diesen Vorgang unterstützt.
Insbesondere sind dies Stoffe, die die Energie der Lichtstrahlung
insbesondere der vorgenannten Wellenlängenbereiche besonders gut
absorbieren und in Wärmeenergie
umwandeln. Diese Stoffe können
organische Farbstoffe oder organische Färbemittel sein, unter der Maßga be, daß sie sich
bei Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie nicht zersetzen.
Beispiele besonders stabiler organischer Farbstoffe oder Pigmente
sind Benzothiazole, Chinoline, Cyaninfarbstoffe oder -pigmente,
Perylenfarbstoffe oder -pigmente, Polymethinfarbstoffe und -pigmente,
wie Oxonolfarbstoffe und -pigmente und Merocyaninfarbstoffe und
-pigmente. Handelsübliche
organische Farbstoffe oder Pigmente sind: KF 805 PINA von Riedl
de Haen (eine Benzothiazolverbindung), KF 810 PINA von Riedl de
Haen (eine Chinolinverbindung), ADS840MI, ADS840MT, ADS840AT, ADS890MC, ADS956BI,
ADS800WS, ADS96HO von American Dye Source Inc., 3,3'-Diethylthiatricarbocyanin-p-toluolsulfonat
(Cyaninfarbstoffverbindungen), Perylen-3,4,8,10-tetracarbonsäureanhydrid
(eine Perylenverbindung) sowie Epolite V-63 und Epolite III-178
von Epolin Inc., Newmark. Die organischen Farbstoffe oder Pigmente werden
in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%,
der Trockenmasse der Donorschicht eingesetzt. Diese Farbstoffe können einzeln
oder im Gemisch angewendet werden, um das Absorptionsmaximum in
den Wellenlängenbereich
des eingesetzten Lasers zu verschieben.
Neben organischen Farbstoffen oder
organischen Färbemitteln
sind anorganische Stoffe von Interesse, insbesondere jene, die sich
bei der Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie nicht zersetzen.
Derartige Stoffe sind beispielsweise Titandioxid, Aluminiumoxid
und weitere Metalloxide und anorganische Farbpigmente. Zu nennen
sind hier Magnetit: Fe3O4;
Spinellschwarz: Cu(Cr,Fe)2O4,
Co(Cr,Fe)2O4; Manganferrit: MnFe2O4. Diese Stoffe
werden in einer Menge bis zu 20 Gew.-% eingesetzt.
Eine Sonderstellung für Stoffe,
die effektiv Lichtenergie in Wärmeenergie
umwandeln können,
spielt Ruß.
Durch das Herstellungsverfahren läßt sich Ruß besonders günstig beeinflussen.
Insbesondere fein verteilter Ruß mit
einer mittleren Teilchengröße zwischen
10 und 50 nm, insbesondere zwischen 13 und 30 nm und/oder mit einer
Schwarzzahl nach DIN 55979 zwischen 200 und 290, insbesondere von
250, kann vorteilhaft eingesetzt werden. Ruße werden in einer Menge bis
zu 30 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 20 Gew.-%, eingesetzt. Die vorstehend
genannten Stoffe, nämlich
organische Farbstoffe oder Färbemittel,
anorganischer Stoff, der sich bei der Umwandlung von Lichtenergie
in Wärmeenergie
nicht zersetzt, und Ruß können einzeln oder
im Gemisch verwendet werden. Die Menge des wärmeempfindlichen und/oder laserlichtemp findlichen Stoffes
hängt von
der Fähigkeit
der Umwandlung von Lichtenergie in ausreichend Wärmeenergie zur Übertragung
des auf der Substratschicht befindlichen zu übertragenden Stoffes ab.
Das Polymer der Donorschicht
Das Polymer der Donorschicht übt insbesondere
folgende Funktionen aus. Zum einen wird es unter Einwirkung des
Laserstrahls rasch erweichen, an der Grenzfläche der Substratschicht den
erforderlichen Druck entwikkeln und als halbfester Pfropf auf den
Druckformzylinder übertragen.
Dort haftet der so übertragene
Kunststoff aufgrund hydrophiler Gruppen an der hydrophilen Oberfläche des
Druckformzylinders. Schließlich
sollte das Polymer zunächst
einen Fixierschritt durch Erwärmen
und dann einen Hydrophilierungsschritt des fertigen Druckformzylinders überstehen.
Bei diesem Schritt werden die freien Metallflächen des Druckformzylinders
hydrophiliert und die Kunststoffbereiche auf dem Druckformzylinder
profiliert. Außerdem sollte
der nun auf dem Druckformzylinder befindliche Kunststoff Druckfarbe
annehmen können
und eine möglichst
hohe Standzeit aufweisen. Schließlich soll nach erfolgtem Druckvorgang
in einfacher Weise umweltschonend, d.h. möglichst mit einer wässerigen
nichttoxischen Lösung,
die übertragene
Masse von dem Druckformzylinder abgespült werden, so daß diese
für den
nächsten
Vorgang in sehr kurzer Zeit wieder zur Verfügung steht. Aufgrund dieser
Erfordernisse ergeben sich für
das Polymer folgende bevorzugte Anforderungen. Die Polymere sind
in wäßriger Lösung löslich, aber
unlöslich
in dem Feuchtwasser, das normalerweise beim Offset-Papierdruck verwendet
wird. Dies wird am besten dadurch erreicht, daß man das Polymer für einen
vom Feuchtwasser abweichenden pH-Wert wasserlöslich gestaltet. Bevorzugt
ist ein alkalischer Bereich mit einem pH-Wert größer 10, vorzugsweise 10,5,
insbesondere größer 11.
Damit das Polymer von dem Substrat
oder Träger
1 abgelöst
werden kann, sollte sein Zahlenmittel des Molekulargewichts vorzugsweise
20000 nicht übersteigen.
Andererseits sollte sein Zahlenmittel des Molekulargewichts vorzugsweise
1000 nicht unterschreiten, da sonst keine ausreichende Wasserbeständigkeit
erreicht wird. Vorzugsweise liegt der Bereich zwischen 1000 und
15000, insbesondere zwischen 1000 und 10000.
Die Polymere müssen Druckfarbe annehmen. Hierfür ist eine
Oberflächenspannung
vorzugsweise zwischen 50 und 10 mN/m, insbesondere zwischen 40 und
23 mN/m, besonders bevorzugt im Bereich von 28 und 32 mN/m, von
Bedeutung. Die Messung der Oberflächenspannung erfolgt über Randwinkelmessung
mit 3 + n Testflüssigkeiten
und wird nach Wendt, Own und Rabel ausgewertet.
Damit das übertragene Polymer an dem hydrophilen
Druckformzylinder ausreichend haftet, weist es vorzugsweise saure
Gruppen auf. Diese Gruppen können
ausgewählt
sein aus den Gruppen -COOH, -SO3H, -OSO3H und -OPO3H2 sowie den gegebenenfalls Alkyl- oder Aryl-substituierten
Amiden davon. Die Alkylgruppe kann 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4,
Kohlenstoffatome aufweisen, die Arylgruppe kann 6 bis 10, vorzugsweise
6, Kohlenstoffatome aufweisen. Vorzugsweise enthält das Polymer außerdem eine
aromatische Gruppe. Bevorzugt sind Phenylgruppen. Das Polymer stammt
vorzugsweise aus der Polymerisation von α,β-ungesättigten Carbon-, Sulfon-, Schwefel-
und Phosphorsäuren
oder -estern oder deren vorstehend definierten Amiden und Styrol
sowie dessen Derivaten und gegebenenfalls α,β-ungesättigten Carbonsäureestern.
Die Auswahl der sauren Monomere sowie der aromatisch vinylischen
Monomere sollte so erfolgen, daß das
Polymer eine Glasübergangstemperatur
Tg zwischen 30 und 100°C, insbesondere 30 und 90°C, vorzugsweise
zwischen 55 und 65°C,
aufweist. Das Polymer weist vorzugsweise eine Ceiling-Temperatur im Bereich
des Schmelzpunkts auf, wobei der Schmelzbereich zwischen 80 und
150, insbesondere 90 und 140, vorzugsweise 105 bis 115°C, besonders
bevorzugt um 110°C,
liegt. Als wenig vorteilhaft erwiesen sich Copolymerisate, die wesentliche
Anteile an α-Methylstyrol
enthielten.
Geignete Polymere findet man in
US-A-4 013 607 ,
US-A-4 414 370 sowie
in
US-A-4 529 787 .
Dort offenbarte Harze können
z.B. im wesentlichen vollständig
gelöst
werden, wenn ein ausreichender Teil, beispielsweise 80–90 %, dieser
Gruppen mit einer wäßrigen Lösung basischer
Stoffe, wie Borax, Amine, Ammoniumhydroxid, NaOH und/oder KOH neutralisiert
wird. Z.B. würde
ein Styrol-Acrylsäure-Harz
mit einer Säurezahl
von etwa 190 nicht weniger als etwa 0,0034 Äquivalente -COOH-Gruppen pro
Gramm Harz enthalten und würde
im wesentlichen vollständig
gelöst
werden, wenn ein Minimum von etwa 80–90 % der -COOH-Gruppen durch
eine wäßrige alkalische
Lösung
neutrali siert werden. Die Säurezahl
kann im Bereich zwischen 120 und 550, 150 und 300, z.B. 150 bis
250 liegen. Die nachstehend angeführten Kombinationen von Monomeren
sind bevorzugt: Styrol-Acrylsäure,
Styrol-Maleinsäureanhydrid,
Methylmethacrylat-Butylacrylat-Methacrylsäure, α-Methylstyrol/Styrol-Ethylacrylat-Acrylsäure, Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure, Styrol-Methylacrylat-Butylacrylat-Methylacrylsäure. Ein
alkalilösliches
Harz mit 68 % Styrol/32 % Acrylsäure
mit einem Molekulargewicht von 500–10000 kann erwähnt werden.
Andere Harze weisen eine Säurezahl
von etwa 200 und ein Molekulargewicht von etwa 1400 auf. Im allgemeinen
weisen Styrol(α-Methylstyrol)-Acrylsäure-(Acrylsäureester)-Harze ein
zahlenmittleres Molekulargewicht von 2500–4500 und ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von 6500–9500
auf. Die Säurezahl
liegt bei 170–200.
Beispielhafte Polymere weisen 60–80 Gew.-% aromatische Monoalkenylmonomere
und 40–20
Gew.-% (Meth)acrylsäuremonomere
und gegebenenfalls 0–20
Gew.-% keine Carboxylgruppen enthaltendes Acrylmonomer auf. Gemische
von 10:1 bis 1:2 oder 1:1, vorzugsweise 8:1 bis 1:2, zum Beispiel
2:1 bis 1:2 Styrol/α-Methylstyrol
können
eingesetzt werden. Als wenig vorteilhaft erwiesen sich allerdings
Copolymerisate, die wesentliche Anteile an α-Methylstyrol enthielten.
Das für das Verfahren verwendete
Thermotransferband weist ein Beschichtungsgewicht im Bereich von
0,8 bis 5 g/m2 +/– 0,2 auf und bevorzugt liegt
dieses im Bereich von 1,6 bis 2,0 g/m2.
Die Benetzungshilfe
Der Benetzungshilfe kommen verschiedene
Funktionen zu. Die Benetzungshilfe liegt nach dem Übertragen
auch am Grenzbereich zwischen Metalloberfläche und übertragenem Polymer vor, so
daß dort
die Haftung erhöht
wird. Schließlich
glättet
sie beim Fixieren, d.h. bei einem nachträglichen Erwärmen des übertragenen Polymers, die Oberfläche des übertragenen
Polymers, so daß die
Struktur des Bildpunktes verbessert wird. Die Benetzungshilfe wird
ausgewählt
aus Lösemitteln,
wie Alkoholen; Ketonen; Estern; der Phosphorsäure, Glykolether und anionischen
Tensiden, insbesondere Alkoholen und Ketonen, bevorzugt Ketone,
besonders bevorzugt Methylethylketon. Handelsprodukte der vorgenannten
Lösemittel
sind DEGDEE, DEGBBE von BASF als Vertreter der Glykolether und Arylalkylsulfonsäuren als
Vertreter der anionischen Tenside oder aliphatische Ester von Orthophosphorsäure, wie
Etingal. Vorzugsweise stammen die als Benetzungshilfe dienenden
Lösemittel
aus dem Herstellungsschritt des Thermotransferbandes.
Benetzungshilfen können in
geringen Mengen (z.B. 0,05–8
Gew.-%, vorzugsweise 0,5–5
Gew.-% der Trockenmasse der Donorschicht) durch den Herstellungsvorgang
eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil des Vorliegens einer Benetzungshilfe
ist eine intrinsische Temperaturregelung beim Transfervorgang und
bei der thermischen Nachbehandlung. Über die Eigenschaften Siedepunkt,
-bereich, Verdampfungsenthalpie und Wärmekapazität wird bei beiden Vorgängen für das nötige Zeitfenster
eine maximale obere Grenztemperatur definiert. Beispielsweise können mikroskopische
Desorptionsvorgänge
im Falle einer auf Ruß basierenden Formulierung
eine obere Grenztemperatur vorgeben. Eine Überhitzung der übertragenen
Masse kann sowohl durch die externe Regelung der Wärmequellen
als auch durch die Zusammensetzung der Masse selbst beeinflußt werden
und schafft damit eine hohe Sicherheit bei der Verfahrensführung.
Das Verfahren
Die Herstellung des Thermotransferbandes
erfolgt in üblicher
Weise. Insbesondere werden der wärmeempfindliche
oder laserlichtempfindliche Stoff, das Polymer und gegebenenfalls
eine Benetzungshilfe sowie ein Lösemittel,
wobei letztere identisch sein können,
sorgfältig
und homogen vermischt. Die Masse wird dann mit einem Meyer-Bar oder
nach dem Gravurverfahren aufgetragen. Die Dicke der Übertragungsschicht beträgt 0,5 bis
5 μm, vorzugsweise
0,8 bis 4 μm,
insbesondere 1 bis 3 μm,
bevorzugt 1,5 bis 2,5 μm,
Trockenschichtdicke. Nach dem Verdampfen des Lösemittels wird das Band auf
eine Spule gewickelt und in eine Bandstation eingesetzt.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Thermotransferfolie
Die Bildpunktübertragungseinheit (ein punktförmiger Laser
oder ein Halbleiterlaserdiodenarray) empfängt von einem Datenspeicher
Daten für
die Bebilderung des Druckformzylinders. Das Thermotransferband bewegt
sich mit Hilfe einer Bandstation relativ zu einem während des Übergangsvorgangs
sich selbst aber unabhängig
bewegenden Druckzylinder. Diese Relativgeschwindig keit und die zeitliche
Abfolge der Daten steuert die Abbildung auf dem Druckzylinder. Die
eingestrahlte Lichtenergie wird in Wärmeenergie umgewandelt, welche
an der Grenzschicht zwischen Substratschicht und Donorschicht des
Thermotransferbandes einen besonders starken Temperaturanstieg verursacht.
Durch diesen Temperaturanstieg werden an der vorstehend genannten
Grenzschicht Gase erzeugt, die das nun erweichte Material der Donorschicht
gegen das Metall des Druckformzylinders schleudern. Die Substanzteile
des übertragenen
Materials markieren auf der Oberfläche des Druckformzylinders
aufgrund ihrer oleophilen Eigenschaft beim späteren Druck die farbführenden
Bereiche.
Meßverfahren
- a) Das Verhalten eines Polymers der Donorschicht
in wässriger
alkalischer Lösung
wird durch nachstehendes Untersuchungsverfahren charakterisiert:
1g
Polymer wird in einer wässrigen
alkalischen Lösung
gelöst.
Zum Lösen
werden die in der Tabelle aufgeführten
Mengen an Lauge benötigt:
In der vorliegenden Tabelle wurde
das Polymer J682 der Fa. Johnson S.A. Polymer eingesetzt.
- b) Die Randwinkelmessung erfolgt mit 3 + n
Testflüssigkeiten.
Die Auswertung wird dann nach Wendt, Own und Rabel vorgenommen.
Erhalten wird die statische Oberflächenspannung.
- c) Die Messung der Glasübergangstemperatur,
des Schmelzbereichs und die Bestimmung der Ceiling-Temperatur wurde
mit einem DSC-Gerät
der Fa. Mettler Toledo, DSC30/TSC10A/TC15 mit einem 150 μl-Aluminiumbecher,
der 20–30
mg Polymer enthält,
ausgeführt.
Eine Temperaturrate von 10-20°C/min wurde
verwendet. Folgendes Temperaturprogramm wurde genutzt: Beginn bei
mindestens 70 Grad unter der zu erwartenden Tg und Ende bei et wa
50 Grad oberhalb der zu erwartenden Tg oder bei 180°C, um Zersetzung
zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird durch
das nachstehende Beispiel genauer erläutert. Prozent-, Verhältnis- und
Teilangaben sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders ausgewiesen.
