DE2308811C3

DE2308811C3 - Druckfarbenansatz

Info

Publication number: DE2308811C3
Application number: DE2308811A
Authority: DE
Inventors: John Garrick London Priest
Original assignee: Johnson Matthey PLC
Current assignee: Johnson Matthey PLC
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1980-06-26
Also published as: ZA731173B; GB1423137A; DE2308811B2; JPS4897613A; CA1037631A; JPS5753388B2; FR2173161B1; NL7302364A; FR2173161A1; AR200486A1; BR7301297D0; DE2308811A1; US4304808A; IT979414B

Description

ίο Die Erfindung betrifft einen Druckfarbenansatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Druckfarbenansätze dienen vorzugsweise für den Druck der Musterschichten von Abziehbildern. Solche Abziehbilder werden für dekorative oder andere Muster verwendet, beispielsweise auch für Materialien, welche bestimmte elektrische Eigenschaften aufweisen und gegebenenfalls als Leiterbahnen auf wärmefeste Grundkörper aufgebracht werden. Übliche derartige Grundkörper bestehen aus Keramik, Glas, Metall od.

dgl., ebenso aus geschmolzenen Aluminium- und Keramikstücken, wie sie bei der Herstellung elektronischer Bauteile verwendet werden.

Aus der DE-OS 18 16 759 sind bereits Abziehbilder bekannt, deren Musterschicht in ihrer Zusammensetzung dem Druckfarbenansatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Die bekannten Abziehbilder mit dem vorerwähnten Druckfarbenansatz entwickeln ihre Klebeeigenschaften erst bei Erreichen von erhöhten Temperaturen. Sie müssen demzufolge auf erhitzte Trägerkörper, beispielsweise auf erhitzte Glasteile oder keramische Teile aufgebracht werden. Dies ist nachteilig sowonl wegen der Kosten und der Unbequemlichkeit des Aufheizvorgangs unmittelbar vor dem Aufbringen der Abziehbilder als auch wegen der Schwierigkeit in der Handhabung erhitzter Trägerkörper. Es ist zwa. in seltenen Fällen auch möglich ein spezielles Aufheizen der zu bedruckenden Ware /u vermeiden und die Muster in einer Verfahrensstufe am Ende der Herstellung der Trägerkörper aufzubringen, wenn der Trägerkörper noch warm ist. Dies ist jedoch deshalb nachteilig, weil man dann neben der Schwierigkeit, die in der Handhabung aufgeheizter Trägerkörper liegt, die weitere Schwierigkeit zu überwinden hat, daß die Muster oder Abziehbilder in einer bestimmten

⁴S Verfahrensstufe bei der Herstellung der Ware aufgebracht werden müssen und daß man demzufolge die Muster- oder Abziehbilder nicht in der bequemsten Verfahrensstufe aufbringen kann.

Es sind ferner Abziehbilder bekannt, welche unter Wassereinwirkung oder Einwirkung von Lösungsmittel von dem Trägermaterial ablösbar sind. Derartige Abziehbilder sind nicht für ein mechanisches Aufbringen geeignet, sie müssen vielmehr sorgfältig von Hand aufgeklebt werden. Dies ist zeitraubend und teuer, insbesondere dann, wenn große Mengen von Massenartikeln mit Mustern oder Abziehbildern versehen werden sollen.

Ferner sind selbstklebende oder unter Druck klebende Abziehbilder bekannt, die zwar im Prinzip für ein mechanisches Aufbringen geeignet sind, jedoch den Nachteil aufweisen, daß die Klebeflächen leicht durch Staub oder kleine Teilchen aus Papier od. dgl. verunreinigt werden können, weil die Oberflächen klebrig sind. Solche Abziehbilder neigen auch zu einem Blockieren oder Aneinanderkleben. Dies geschieht häufig in der Weise, daß gestapelte Bögen von Abziehbildern, die gebrauchsfertig sind, zusammenkleben. Die gleiche Schwierigkeit tritt dann auf, wenn

derartige gestapelte Abziehbilderbogen auf Format geschnitten oder gestapelt werden.

Ausgehend von dem vorerwähnten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckfarbenansatz für Musterschichten bzw. entsprechende Abziehbilder zu schaffen, welcher die Vorteile der unter Wärme aktivierbaren thermoplastischen Farbansätze und der unter Druck wirksamen Klebemittel miteinander vereinigt, ohne gleichzeitig deren Nachteile aufzuweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Lösungsmittel ein aliphatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel oder ein Gemisch aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel mit einem Anteil von bis zu 40 Gew.-% aromatische» Kohlenwasserstofflösungsmittel ist. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Kleber ein Harz enthält.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Ein Abziehbild, dessen Musterschicht unter Verwendung des erfindungsgemäßen Druckfarbenansatzes hergestellt ist, kombiniert die Vorteile eines Abziehbilds, bei dem die Musterschicht einerseits eine übliche, unter Wärmeeinwirkung aktivierbare thermoplastische Farbe umfaßt und andererseits eine Kontaktkleberschicht. Das Druckmaterial bleibt unklebrig, bis es durch Wärmeeinwirkung aktiviert ist und auch nach der Aktivierung behält es seine Klebrigkeit für eine vorgegebene Zeit.

Das mit dem erfindungsgemäßen Druckfarbenansatz hergestellte Abziehbild ist sowohl für manuelle als auch für mechanische Anwendung geeignet. Es wird zwar unter Wärmeeinwirkung aktiviert, aber die Ware, auf die das Abziehbild aufgebracht wird, muß nicht warm sein. Es hat sich eine minimale vorbestimmte Aktivierungstemperatur, unterhalb deren die übertragbare Musterschicht nicht klebt. Die Musterschicht klebt lediglich bei Erreichen oder oberhalb der vorbestimmten N'inimaltemperatur. Die freie Oberfläche der Schicht wird bei oder oberhalb der Aktivierungstemperatur haften und ihre Hafteigenschaften auch für eine beträchtliche Zeitspanne nach dem Erkalten beibehalten. Da außerdem die Druckfarbe in einem derartigen Abziehbild bei Temperaturen unterhalb der Aktivierungstemperatur beständig ist, wird das Abziehbild nicht altern und hat deshalb eine praktisch unbegrenzte Lagerungsfähigkeit.

Das mit dem erfindungsgemäßen Druckfarbenansatz hergestellte Muster kann auf jedes der üblichen bekannten Trägermaterialien aufgedruckt werden, beispielsweise auf silikonbeschichtete, wachsbeschichtete Papiere, Polyäthylenlaminate, Chrom-Komplex-beschichtete Papiere od. dgl. Der Druckfarbenansatz kann so erfolgen, daß er bis zu einer Temperatur von über 8O⁰C nicht reagiert und daß demzufolge beim Aufdrucken auf einen zeitweiligen Trägerbogen keine 2[wischenlage während des Lagerns erforderlich ist, wie dies bei der Verwendung üblicher Kontaktkleber erforderlich ist.

Damit man ein genau begrenztes Muster in einem Abziehbild erhält — dies ist besonders dann wichtig, wenn das Muster feine Linien enthält — wird eine dünne Schicht von Reißlack auf das beschichtete Ablösepapier aufgebracht. Der Reißlack kann aus Acrylharz, beispielsweise Äthylzellulose, Nitrozellulose, n-Butylmethacrylat bestehen, jeweils gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel. Die Reißlackschicht wird in üblicher Weise auf die vorerwähnten, vorbeschichieten Ablösepapiere oder zeitweiligen Trägerbogen aufgebracht In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß die Druckfarbe die Reißlackschicht schneller anfeuchtet als beispielsweise die Silikonschicht des Ablösepapiers und demzufolge besitzen feine Druckfarbenlinien, welche auf die Reißlackschicht aufgebracht werden, eine höhere mechanische Festigkeit

Der unter Wärmeeinwirkung schmelzende Kleber besteht aus einem hochviskosen, stark klebrigen Harz, das einen Schmelz-Viskositätsbereich von beispielsweise zwischen 1200 und 200 Poise innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 100° C und 160⁰C aufweist. Er kann ein Acrylpolymer oder Acryl-Copolymer enthalten oder ein Acrylai/Vinylacetat-Copoiymer. beispielsweise das durch Druckeinwirkung aktivierbare Acryl-Copolymer 2-Äthyl-hexyl-acrylat/Vinyl-acetat im Verhältnis von 67 :33. Das Härter- und Enthafterharz, welches dem unter Wärmeeinwirkung aktivierbaren Kleber zugesetzt werden kann, bewirkt, daß die unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Komponente in der Stufe, in der das Material nicht reagiert hat. d. h. während des »Druckzeitraums« der Schicht vor der Aktivierung durch Wärme, nicht klebt und leicht vom Untergrund lösbar ist. Unter »Druckzeitraum« ist das Intervall zwischen dem Druck der Schicht und deren Aufbringen auf einen Träger zu verstehen. Das gewählte Harz muß mit den anderen Komponenten des Druckmaterials verträglich sein, es muß ohne Kohlenstoffrückstände sauber verbrennen und ein gutes Lösungsvermögen in Lösungsmitteln aufweisen, ferner muß es befriedigend decken und siebdruckfähig sein und tatsächlich unklebrig auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen. Harze mit derartigen gewünschten physikalischen Eigenschaften sind im allgemeinen Acrylharze.

Das Grundsubstanzharz, welches dem unter Wärmeeinwirkung schmelzbaren Kleber zugefügt wird, dient zur Aufrechterhaltung des Feststoffgehalts oder Feststoffvolumens des Klebers auf einem hohen Wert, ohne die Gesamtviskosität schwerwiegend zu beeinflussen. Ebenso wie bei dem Härterharz muß auch das Grundstoffharz mit anderen Komponenten verträglich sein, es muß ohne Kohlenstoffrückstände sauber verbrennbar sein, eine gute Lösungsfähigkeit and gute Deckfähigkeit haben. Weiterhin darf das Grundstoffharz bei Umgebungstemperaturen nicht kleben. Es hat sich herausgestellt, daß ein zyclisches Keton-Kondensat-Harz mit einem mittleren Molekulargewicht von 700 als Grundstoffharz oder Füllstoff geeignet ist. Die drei Harzbestandteile können zu einem Grundbestandteil angesetzt werden, in dem sie in einem Lösungsmittelsystem, wie einer aliphatischen/aromatischen Kohlenwasserstoffmischung aufgelöst werden. Die Anteile, in denen die drei Harze gemischt werden, hängen von den Eigenschaften ab, welche für das Endprodukt gewünscht werden. Die Lösungsmittelmischung kann entweder vollständig aliphatisch oder eine Mischung aus aliphatischen und aromatischen Lösungsmitteln mit einem Anteil von 40 Gew.-% eines aromatischen Lösungsmittels sein. Beispielsweise sind Terpentinersatz oder Testbenzin als Lösungsmittel geeignet. Die Harze werden vorzugsweise zu einem Grundbestandteil angesetzt, der einen Harzfeststoffanteil zwischen 30 und Gew.-% ergibt.

Unter der Voraussetzung, daß ihre Verbrennungsei-

genschaften im wesentlichen ähnlich sind, können auch andere Materialien, welche sich in ähnlicher Weise wie einer der Harzbestandteile verhalten, verwendet werden.

Der Druckfarbansatz besteht g.-undsätzlich aus vier Komponenten, nämlich aus einem üblichen Druckfarbengrundmaterial, gegebenenfalls mit bestimmten gewünschten elektrischen Eigenschaften, aus dem obenerwähnten Harzkomplex, der den unter Wärmeeinwirkung sciimelzfähigen Kleber mit oder ohne eines oder beide anderen Harze umfaßt, einem Fest-Phasen-Weichmacher und einem Lösungsmittel.

Der Weichmacher sollte so ausgewählt werden, daß er lediglich teilweise in der Lösungsmittelmischung löslich ist so daß er die Plastizität der Druckfarbe während deren »Druckzeitraum« aufrechterhält, wobei die Hauptmenge des Weichmachers in dem Druckmaterial als Einzelteilchen verteilt ist. Wenn man das Lösungsmittel durch Abdampfen entfernt, ist die gedruckte Schicht stabil und unklebrig und umfaßt Farbe, Harz und Weichmacher.

Das Harz und der Weichmacher sollten gegenseitig verträglich sein, so daß sie bei Anwendung von Wärme so zusammenwirken, daß eine sehr klebrige und gu'haftende Oberfläche der Druckfarbe erzeugt wird, wobei der Grad der Haftfähigkeit von dem Ansatz des Harzkomplexes abhängt.

Die gewählten Weichmacher müssen in fester Phase vorliegen und sollten zwischen 60° und 90°C schmelzen. Sie sollten absolut unlöslich in aliphatischen Kohlc-nwasserstofflösungsmitteln und lediglich teilweise löslich in aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln sein.

Bei dem Ansatz der wärmeaktivierbaren Druckmaterialien ist Cyclohexyl-p-Toluolsulfonamid mit einem Schmelzpunkt von 86°C und Dicyclo-hexyl-phthalat mit einem Schmelzpunkt von 62,6°C verwendet worden. Es sind aber auch andere Fest-Phasen-Weichmacher, welche der obengenannten Spezifikation nahe folgen, in gleicher Weise geeignet. Hierzu gehören beispielsweise Tri-methyl-oläthan-tri-benzoat, Neopenthyl-Glycol-tribenzoat, Penta-erythritol-tetra-benzoat und Glyzeroltri-benzoat.

Die Druckmaterialien können durch Siebdruck auf alle üblichen Trocken-Trägerpapiere aufgebracht und durch Abdampfen der Lösungsmittel getrocknet werden.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen typische Ansätze:

Beispiel 1	Gew.-%

Aufglasur-Siebdruck-Farbe	5,0
	2,5
Acryl-Copolymer (unter Wärmeein	2,5
wirkung schmelzendes Har7)	12,5
Härterharz
Grundstoffharz	6,0
Weichmacher	9,0
Lösungsmittelmischung	62,5
Aromatisches Lösungsmittel
Aliphatisches Lösungsmittel
Farbstoff

Beispiel 2
Aufglasur-Siebdruck- Farbe

	Hohe Farbkon
	zentration
	Gew.-%
Acryl-Copolymer (unter Wärmeein
wirkung schmelzendes Harz)	4,4
Grundstoffharz	2,2
Weichmacher	11,0
Lösungsmittelmischung
Aromatisches Lösungsmittel	6,2
Aliphatisches Lösungsmittel	9,2
Farbstoff	67,0

100,0

Beispiel 3
Aufglasur-Siebdruck-Farbe

Acryl-Copolymer (unter Wärmeeinwirkungschmelzendes Harz)
Härterharz
Weichmacher
Lösungsmittelmischung

Aromatisches Lösungsmittel
Aliphatisches Lösungsmittel
Farbstoff

Niedrige Farbkonzentration Gew.-%

13,5

3,5

15,0

10,2 15.3 42,5

100,0

Beispiel 4
Unterglasur-Siebdruck-Farbe

Acryl-Copolymer (unter Wärmeeinwirkung schmelzendes Harz)
Weichmacher

Lösungsmittelmischung
Aromatisches Lösungsmittel
Aliphatisches Lösungsmittel
Farbstoff

Hoher Farbstoffanteil Gew.-°/o

8,5 14,0

13,0 64,5

50	Beispiel 5	100,0	Niedriger Färb
		Stoffanteil
	Unterglasur-Siebdruck-Farbe	Gew.-%
55
		14,8
		2,1
	Acryl-Copolymer (unter Wärmeein	14,8
60	wirkung schmelzendes Harz)
	Härterharz	10,2
	Weichmacher	15,3
	Losungsmittelmischung	42,8
	Aromatisches Lösungsmittel
65	Aliphatisches Lösungsmittel
	Farbstoff

100.0

100,0

Wenn das Abziehbild auf einen Träger aufgebracht werden soll, wird die Druckfarbenschicht solange gewärmt, bis die Druckfarbenschicht von einer trockenen, nicht klebrigen Farbe in einen stark klebrigen gefärbten Film umgewandelt worden ist. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß man das Abziehbild über ein Wärmegerat hält oder in dem man es für eine kurze Zeit, gewöhnlich bis zu 5 see oder weniger, über eine erhitzte Platte laufen läßt. Das Abziehbild kühlt schnell ab und behält normalerweise seine Aktivität für einen Zeitraum in der Größenordnung von 48 Stunden. Die minimale Aktivierungstemperatur für den Kleber in den Musterschichten, welche mit der erfindungsgemä-

ßen Druckfarbe gedruckt wurden, die in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurde, kann gut im Gebiet von 150° hegen, im allgemeinen liegt der Bereich der Aktivierungstemperaturen jedoch zwischen 80⁰C und 200° C.

Wenn das aktivierte Abziehbild auf einen Träger aufgebracht worden ist und daran festhaftet, dann ermöglicht die geringe Haftung zwischen der klebrigen Musterschicht und dem Trocken-Abzieh-Papier. daß dieses Abziehpapier sehr schnell entfernt werden kann, da die Musterschicht fest auf dem warmfesten Trägerkörper haftet und fertig für einen Brennvorgang ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Druckfarbenansatz zur Herstellung von auf eine Unterlage übertragbaren Mustern, welcher aus Farbmaterial oder Material mit vorgegebenen elektrischen Eigenschaften besteht, ferner einen unter Wärmeeinwirkung schmelzbaren Kleber sowie ein Lösungsmittel und einen Weichmacher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Fest-Phasen-Weichmacher mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 6O⁰C bis 90⁰C ist, der im wesentlichen völlig unlöslich in aliphatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln sowie lediglich teilweise löslich in aromatischen Kohlenwasserstoff lösungsmitteln ist

2. Druckfarbenansatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein aliphatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel oder ein Gemisch aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln mit einem Anteil von bis zu 40 Gew.-% aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln ist.

3. Druckfarbenansatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Kleber ein Harz enthält.

4. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz eine hohe Viskosität und eine große Haftfähigkeit sowie einen Schmelzviskositätsbereich zwischen 1200 und 200 Poise innerhalb eines Temperaturbereichs von 120° bis 160⁰C aufweist.

5. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Kleber ein Acryl-Polymer oder Acryl-Copolymer enthält.

6. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Kleber ein Acrylat/Vinylacetat-Copolymer enthält, z. B. das durch Druckeinwirkung aktivierbare Acryl-Copolymer 2-Äthyl-hexyl-acrylat/Vinyl-acetat.

7. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Acrylharz ist.

8. Druckfarbenansatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylharz n-Butylmethacrylat ist.

9. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein zyklisches Keton-Kondensatharz mit einem mittleren Molekulargewicht von 700 enthält.

10. Druckfarbenansatz, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmitte! Terpentinersatz oder Testbenzin und aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel enthält.

11. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fest-Phasen-Weichmacher Cyclohexyl-p-Toluolsulfonamid enthält.

12. Druckfarbenansatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fest-Phasen-Weichmacher Dicyclo-hexylphthalat enthält.

13. Abziehbild mit einer übertragbaren, aus einem Druckfarbenansatz gemäß Ansprüchen 1 bis 12 gebildeten Musterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rückschicht aufweist, ferner eine auf die Rückschicht aufgebrachte oder einen Teil davon bildende AblöseschichL

14. Abziehbild nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf die Ablöseschicht aufgebrachte Schicht von Reißlack aufweist.