DE2814801C3 - Hilfsträger für den Thermotransferdruck - Google Patents
Hilfsträger für den ThermotransferdruckInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Hilfsträger für den Thermotransferdruck auf einen Bedruckträger aus
anodisiertem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit sublimierbaren Farben.
Aluminium und Legierungen auf Aluminiumbasis werden in Form von Fertigfabrikaten oder Halbzeugen,
an welche erhöhte Anforderungen betreffend Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit sowie dekoratives
Aussehen gestellt werden, anodisch oxidiert.
In Elektrolyten, welche im allgemeinen aus verdünnter
Schwefelsäure, gelegentlich mit Zusätzen an Oxalsäure, weniger oft nur aus verdünnter Oxalsäure
oder aus verdünnter Phosphorsäure oder aus verdünnter Chromsäure bestehen, wird unter Einwirkung des
elektrischen Stromes, vorwiegend in der Form des Gleichstromes, seltener in Form von Wechselstrom
oder durch Abwechslung oder Überlagerung von Wechselstrom und Gleichstrom, an den als Anode
geschalteten Werkstücken oder Halbzeugen eine Oxidschicht aufgebaut.
Diese Oxidschichten bestehen im allgemeinen aus einer sehr dünnen nahezu porenfreien, dielektrischen
Grundschicht, der sogenannten Sperrschicht und einer darüberliegenden feinporigen Deckschicht. Die Sperrschicht
regeneriert sich durch Umwandlung von Aluminium in Aluminiumoxid mit derselben Geschwindigkeit,
wie aus ihr beim Vorgang der anodischen Oxidation die Deckschicht entsteht.
Die Deckschicht besteht aus Faserbündeln, die im wesentlichen senkrecht zur Metalloberfläche angeordnet
sind. Diese Fasern haben einen Durchmesser von etwa 350 Ä und im Zentrum eine Pore von ca. 150 Ä
Durchmesser, welche bis an genannte Sperrschicht reicht.
Die feinporige Deckschicht ist bei der Verwendung von verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt und
Gleichstrom im allgemeinen transparent und farblos.
Ur.i diesen anodischen Oxidschichten auf Aluminium Farbeffekte zu verieihen, sind mehrere Verfahren
bekannt geworden, die man in vier Gruppen einteilen kann:
1. Erzielung von grauen oder bräunlichen Farbeffekten durch Verwendung von speziellen Elektrolyten,
z. B. wässerige Lösungen von Carbonsäuren oder Sulfosäuren;
2. Einlagerung von Metallen in die Poren der Faserbündel der Deckschicht einer transparenten
farblosen Oxidschicht durch Wechselstrombehandlung in wässerigen Metallsalzlösungen zur Erzeugung
einer dunklen Fläche;
3. Einlagerung von anorganischen Pigmenten oder organischen Farbstoffen in die Poren der Faserbündel
der Deckschicht einer transparenten farblosen anodischen Oxidschicht durch Tauchen in warme,
den färbenden Stoff enthaltende Bäder zur Erzeugung einfarbiger Oberflächen;
4. Einlagerung von organischen Farbstoffen in die Poren der Faserbündel der Deckschicht einer
transparenten, farblosen anodischen Oxidschicht dadurch, daß hydrolysebeständige sublimierfähige
Farbstoffe, welche auf einem Zwischenträger, z. b. Papier, gedruckt sind, in unmittelbarem Kontakt
mit der saugfähigen anodischen Oxidschicht unter Einwirkung von Wärme in die Poren der
Faserbündel aufgezogen werden.
Nach dem Arbeitsgang der Farbgebung durch Einlagerung werden die Poren der Faserbündel der
anodischen Oxidschicht, welche nun farbgebende Stoffe enthalten, durch eine Behandlung in heißem entionisierten
Wasser oder Wasserdampf verschlossen bzw. verdichtet. Dabei erfolgt zumindest teilweise eine
Umwandlung des Al2O3 der frisch erzeugten Oxidschicht
in AlOOH, in sog. Pseudoböhmit.
Betrachtet man die vier verschiedenen Verfahren der
Betrachtet man die vier verschiedenen Verfahren der
•to Farbgebung anodischer Oxidschichten auf Aluminium,
so wird klar, daß mehrfarbige, gemusterte oder bebilderte anodische Oxidschichten mit kommerziell
vertretbarem Aufwand in besonders vorteilhafter Weise nach dem vorstehend unter Ziffer 4 genannten Verfahren
der Übertragung von sublimierbaren Farbstoffen von einem Zwischenträger, z. B. aus Papier, Kunststoff
oder Metallfolie, unter Einwirkung von Kontaktdruck und Temperatur dem sogenannten Thermotransferdruck
herstellbar sind.
Bei diesem aus der DE-OS 15 21849 bekannten
Verfahren wird ein einzelner Farbstoff vom Hilfsträger auf die unversiegelte, anodisch oxidierte Aluminiumoberfläche
mittels Thermotransferdruck übertragen; um eine gewünschte Farbe auf der Aluminiumoberfläche zu
erhalten, wird der Hilfsträger jeweils mit dem entsprechenden Farbstoff bedruckt. Bei einem Mehrfarbendruck
muß folglich eine der gewünschten Anzahl von Farben auf der Aluminiumoberfläche entsprechende
Anzahl von Farbstoffen auf den Hilfsträger
to aufgebracht werden.
Dieses Verfahren konnte sich bisher zu keiner brauchbaren Technik entwickeln, weil es mit dem
gravierenden Nachteil behaftet ist, daß die auf den Zwischenträger, z. B. Papier, nach herkömmlichen
h5 Verfahren wie Tiefdruck o. dgl. aufgebrachten Farbstoffe
bzw. Farbstoffmischungen zu farbtonmäßig nicht vorlagegetreuen Abbildungen auf anodisch oxidiertem
Aluminium führen; die Farbstoffe werden aus der
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Palette der in der Textiltechnologie üblichen sublimierbaren Dispersionsfarben eingesetzt, wozu im wesentlichen
Dispersionsfarbstoffe auf der Basis von Anthrachinon,
Azofarbstoffe mit einer OH-Gruppe zur Ortho-Stellung oder Farbstoffe mit einer 1,3-Indandiongruppe
gehören, wobei bei den erstgenannten Dispersionsfarbstoffen wenigstens eine der Stellen 1, 4, 5 oder 8
entweder durch H-, OH-, Amino- oder Amidogruppen mit wenigstens einem aktiven Wasserstoff besetzt ist
Der Autor der DE-OS 15 21 849 weist auch darauf hin, daß üblicherweise eloxierte Aluminiumoberflächen
durch Eintauchen der Aluminiumoberfläche in die Farbe gefärbt worden seien, um eine einzige durchgehende
Färbung zu erzielen. Auch sei es möglich, auf bestimmte Teilflächen der Aluminiumoberfläche ein abweisendes
Mittel aufzubringen und anschließend in die Farbe einzutauchen und eine oder gar zwei Farben auf diese
Weise aufzubringen. Jedoch sei es dann nötig, das abweisende Mittel zu entfernen, weshalb das Aufbringen
mehrerer Farben infolge der Schwierigkeit dieser Maßnahme außerordentlich mühsam und unwirtschaftlich
würde. Bei kompliziert gestalteten Mustern, beispielsweise bei Vielfarbendrucken von Fotografien,
bei denen üblicherweise die sog. Halbton-Technik angewandt wird, führt die geforderte Farbtreue dazu,
daß eine aufeinanderfolgende Anwendung von abweisendem Mittel und Farbeintauchen in wiederholter
Abfolge praktisch unmöglich, diese Technik also hier ausgeschlossen, wird.
Der US-PS 26 14 912 ist ein Verfahren für den Mehrfarbendruck von Aluminiumoberflächen zu entnehmen,
bei dem Farben durch direkten Druck auf die Aluminiumoberfläche gelangen. Es ist dabei allerdings
erforderlich, die Farbe durch einen Waschvorgang zu entfernen, da diese zu einer Verzögerung führen und Ji
eine schnelle Herstellung verhindern würde.
Mit den dem Stand der Technik zugehörenden Verfahren zum Bedrucken von ungesealten anodisch
erzeugten Aluminiumoxidschichten lassen sich also Muster erzeugen, die aus Flächen gleicher Farbe
zusammengesetzt sind, wobei z. B. kontinuierliche Farbübergänge oder sogenannte Halbtöne nicht realisierbar
sind. Es ist somit nur in besonderen Fällen möglich, mit diesen Verfahren eigentliche »Bilder« auf
Aluminiumoxidschichten zu erzeugen.
Der Hauptnachteil der bekannten Verfahren ist darin zu sehen, daß der Drucker, der den Hilfsträger
beispielsweise mittels Offsetdruck, Hochdruck, Tiefdruck oder sonst einem geeigneten Druckverfahren
herstellt, gezwungen ist, seine Farbführung an dem von r>o
ihm hergestellten Produkt — dem Hilfsträger — zu überprüfen, weshalb die Vorlage farblich mit dem
bedruckten Hilfsträger übereinstimmen muß.
Diesem Nachteil wird nach dem Stand der Technik in der Weise begegnet, daß für jede Farbe ein geeigneter
Farbstoff oder ein geeignetes Farbstoffgemisch eingesetzt wird. Bei Betrachtung dieser Gegebenheit liegt es
auf der Hand, daß mit den bekannten Verfahren die Anzahl in Aluminiumoxidschichten erzielbaren Farben
auf die Palette der subliinierbaren Farbstoffe beschränkt ist
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, einen Hilfsträger der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, mittels dessen in anodisch erzeugten, ungesealten Aluminiumoxidschichten jeder b5
beliebige Farbton erzeugt wird und welcher somit erlaubt, in derartigen Oxidschichten beliebige Farbmotive
auf einfachste Weise mittels des an sich bekannten Thermotransferdruckes mit sublimierbaren Farben zu
erzeugen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Halbwertzeit
der Farben zwischen 3 und 10 see liegt und deren spezifische Gewichte höchstens 10% vom gemeinsamen
Mittelwert abweichen. Darüber hinaus soll die Transfer-Halbwertzeit
zwischen 4 und 8 see betragen, die mittels einer Temperatur von etwa 2000C auf den Druckträger
überführt worden sind.
Schon die drei vornehmlich verwendeten Grundfarben gelb, magenta und cyan, welche mit der im
Druckereigewerbe üblicherweise zur Farbcharakterisierung verwendeten »Europaskala« übereinstimmen,
bzw. ihr nahe liegen, gestatten im Sinne der Trichromie die Herstellung sämtlicher Farbtöne.
In umfangreichen Betriebsversuchen hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäß
geforderten Transfer-Halowertzeiten ein spezifisches
Charakteristikum für jene Farbstoffe aus der Palette der in der Textiltechnologie eingesetzten sublimierbaren
Farbstoffe darstellen, die auch zum Bedrucken von Aluminiumoxidschichten mittels Sublimationstransfertechnik
eingesetzt werden können.
Durch den engen Bereich der Transfer-Halbwertzeiten wird sichergestellt, daß das Verhältnis der
Grundfarben während des gesamten Herstellungsprozesses eines Druckes auf Aluminium im wesentlichen
konstant bleibt. Die.; ist in dem Sinne zu verstehen, daß das für eine harbe spezifische Verhältnis der Grundfarben
auf dem Hilfsträger, in der Dampfphase und sublimiert in den Poren der Aluminiumoxidschicht
annähernd unverändert bleibt. Es hat sich dabei als äußerst vorteilhaft erwiesen, für die drei Grundfarben
die nachfolgend aufgezeigten Stoffgruppen zu verwenden:
a) gelb: Monoazoderivate
b) magenta: A*nthrachinonderivate
c) cyan: Anthrachinonderivate
Bekannterweise kann das Sublimationsverhalten derartiger Farbstoffe zumindest in einem mittleren
Temperaturbereich von ungefähr 12O0C bis 2200C
durch eine Funktion des Typs
er = co(l-e-*')
angenähert werden. In dieser Funktion bedeuten
angenähert werden. In dieser Funktion bedeuten
Ct — Transferierter, d. h. sublimierter Farbstoffanteil
in (%)
C0 = Sublimierbarer Anteil des Farbstoffes auf
dem Hilfsträger in (%)
Da die Bestimmung dieses Wertes in absoluter Weise in der Praxis nur mit verhältnismäßig aufwendigen und
zeitraubenden Methoden möglich ist, kann an seiner Stelle auch der nach 60 s sublimierte Anteil Farbstoff in
(0Zo) eingesetzt werden.
k — Stoffspezifische Sublimationsgeschwindig-
keitskonstante (s~])
t = Zeit in (s)
Wird nun weiter in Betracht gezogen, daß aufgrund des sehr kleinen Porenvolumens derartiger anodischer
Oxidschichten die Aufnahmefähigkeit der Oxidschicht für den Farbstoff sehr klein ist, wird ersichtlich, daß
geringe Unterschiede im Sublimationsverhalten der drei eingesetzten Farbstoffe, wie sie durch die erfindungsgemäß
geforderten Transfer-Halbwertzeiten gewährleistet sind, nur zu einer sehr kleinen Verschiebung der
Mengenverhältnisse durch den Sublimationsprozeß und damit nur zu einer geringen Veränderung des Farbtons
führen. Die auf den Hilfsträger aufzubringenden Farbstoffmengen können zufolge des kleinen Porenvolumens
der Oxidschicht nicht auf dieses Porenvolumen abgestimmt werden, sondern richten sich allein nach der
Verarbeitbarkeit Δ<-^ Farbsicifes beim Druck des
Hilfsträger.
Der beim Sublimationsprozeß überschüssig transferierte Farbstoff, der in den meisten Fällen gegenüber
dem in die Poren der Oxidschicht eindringenden Farbstoffgemenge aufgrund der größeren Verschiebung
der Mengenverhältnisse größere Farbtonveränderungen zeigt, wird beim anschließenden Sealen mit heißem
bzw. kochendem Wasser abgewaschen. Zum Sealen können in bekannter Weise auch Schwermetallsalzzusätze
oder andere Hilfsmittel dem Wasser zugegeben werden.
Das erfindungsgemäß verlangte weitere Merkmal der einsetzbaren Farbstoffe, daß das sp»zifische Gewicht
jedes der drei Grundfarbstoffe höchstens 10% von ihrem gemeinsamen Mittelwert abweicht, gewährleistet
die optimale Verarbeitbarkeit der Farbstoffe beim Druck des Hilfsträger. Dies bezieht sich auch auf ihre
Spaltbarkeit.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders geeignete Dispersionsfarbstoffe sind z. B.
gelb: p-Aminobenzoesäuremethylester diazotiert und gekuppelt mit
3-Methyl-1 -Phenyl-5- Pyrazolon, oder 3,3'-Dichlorbenzidin
diazotiert und gekuppelt mit 2,4-Acetoacetoxyxylidid
magenta: 2,4,5-Trichloranilin
diazotiert und gekuppelt mit Oxynaphtolsäureortotoluidid, und
cyan: Phtalocyanin.
Zum Herstellen bzw. Drucken des Hilfsträgers kann jedes bekannte Druckverfahren, beispielsweise der
Buchdruck, herangezogen werden. Bevorzugt werden Offsetdruck-Verfahren. Als eigentliches Trägermaterial
des Hilfsträger werden bevorzugt Papiere verwendet, die bis zu Temperaturen von 240°C beständig sind und
auch bei diesen hohen Temperaturen mit den aufgedruckten Farbstoffen nicht oder nur in sehr geringem
Maße reagieren. Es ist jedoch auch möglich, als Hilfsträgermaterial eine thermisch beständige Kunststoffolie
oder Kunststoffplatte oder Metallfolien und Metallplatten zu verwenden.
Das Bedrucken des Hilfsträgers kann in der in der Drucktechnik üblichen Art und Weise erfolgen. Dabei
hat sich die Verwendung der folgenden Bindemittel für die Druckfarben als besonders günstig erwiesen:
a) oxidativ trocknende Farben:
Modifizierte und lufttrocknende Alkylharze und modifizierte
Kolophoniumharze; und für
Modifizierte und lufttrocknende Alkylharze und modifizierte
Kolophoniumharze; und für
b) physikalisch trocknende Farben: Polyvinylacetate,
Kolophoniummaleinatharze und Kolophoniumacrylatharze,
Kolophoniummaleinatharze und Kolophoniumacrylatharze,
weshalb weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Hilfsträgers sind, daß die auf ihn aufgebrachte Farbe ein
oxidativ trocknendes Bindemittel aus der Gruppe modifizierter Alkylharze und modifizierter Kolophoniumharze
und/oder ein physikalisch trocknendes Bindemittel
aus der Gruppe Folyvinylacetate, Kolophoniummaleinatharze und Kolophoniumacrylatharze enthält
Als besonders geeigneter Temperaturbereich zur Durchführung eines Sublimations-Thermotransferdrukkes
mittels des erfindungsgemäßen Hilfsträger hat sich der Bereich zwischen 160° und 210°C bei einer
Transferzeit von 20—120 Sekunden, insbesondere ca. 60
Sekunden, erwiesen. Bei einer mengenmäßig großen
ίο Belegung des Hilfsträger mit Farbe hat sich die
Möglichkeit gezeigt, den Hilfsträger für mehr als nur einen Transferdruck zu verwenden. Diese Möglichkeit
verlangt jedoch eine genaue Steuerung der Thermotransf er- Druckzeit.
Das nachstehende Beispiel erläutert die Erfindung:
Die chemischen Strukturformeln der hier verwendeten Dispersionsfarbstoffe, die den drei Grundfarben
gelb, magenta und cyan entsprechen, sind in F i g. 1 wiedergegeben. Die pyknometrische Bestimmung der
spezifischen Gewichte der verwendeten Farbstoffe in Wasser ergab, daß die Meßwerte für die drei
Einzelfarbstoffe um nicht mehr als 6% von ihrem gemeinsamen Mittelwert abweichen. Die Transfer-Halbwertzeiten
der drei Farbstoffe wurde zu 3,5 s (gelb), 6,0 s (Dlau) und 7,8 s (rot) bestimmt. Die drei
Druckfarben wurden durch Mischen der nachstehend aufgeführten Komponenten hergestellt:
Dispersionsfarbstoff
Offset-Firnis
(handelsüblich)
Tonerdehydrat
Wachspaste
Kobaltlinoleat
Mineralöl
Gewichtsprozent 19
50 10
2,5 Rest
Mittels Offsetdruck wurde im Sinne der Trichromie ein Testraster auf Papier gedruckt.
Nach dem anschließenden Thermobedrucken eines Aluminiumbleches mit einer üblichen, ungesealten
GS-Schirht bei 190±10°C während 100 s konnten zwischen entsprechenden Farbtönen auf dem Hilfsträger
und auf der Aluminiumoxidschicht visuell keine wesentlichen Farbverschiebungen festgestellt werden.
Nach dem anschließenden Sealen der Aluminiumoxidschicht in kochendem Wasser konnten visuell nur
als unwesentlich zu bezeichnende Farbverschiebungen beobachtet werden.
Vergleichsbeispiel
Es wurde in gleicher Weise wie in dem vorhergehenden Beispiel vorgegangen, wobei für die Grundfarben
gelb, magenta und cyan die folgenden Farbstoffe verwendet wurden:
gelb: wie in Beispiel 1
magenta: Cl Solvent Red 111,
magenta: Cl Solvent Red 111,
Transfer-Halbwertzeit 3 s cyan: CI Disperse Blue 26,
Transfer-Halbwertzeit 36 s
Die pyknometrischen Messungen ergaben, daß die spezifischen Gewichte von Solvent Red 111 und
Disperse Blue 26 um ca. 10% von dem in Beispiel 1
bestimmten Mittelwert abweichen. Die Transfer-Halbwertzeit des cyan-Farbstoffes entspricht nicht der
erfindungsgemäßen Norm.
Nach dem Sealen konnte im Vergleich zum Hilfsträger bei den reinen Einzelfarbstoffen gelb, blau
und rot keine Farbverschiebung beobachtet werden. Bei
allen Mischfarbtönen traten jedoch starke Farbverschiebungen auf, die eine Anwendung des Verfahrens
unbrauchbar machen.
Aus den beiden Beispielen geht die Bedeutung der erfindungsgemäß geforderten Eigenschaften der zu
verwendenden Farbstoffe klar hervor.
Claims (5)
1. Hilfsträger für den Thermotransferdruck auf einen Bedruckträger aas anodisiertem Aluminium
oder Aluminiumlegirung mit sublimierbaren Farben, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbwertzeit der Farben zwischen 3 und 10 see liegt und deren spezifische Gewichte höchstens 10% vom
gemeinsamen Mittelwert abweichen.
2. Hilfsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfer-Halbwertzeit zwischen 4
und 8 see liegt
3. Hilfsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffe aus der Gruppe
Monoazoderivate und/oder Anthrachinonderivate ausgewählt sind.
4. Hilfsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf ihn
aufgebrachte Farbe ein oxidativ trocknendes Bindemittel aus der Gruppe modifizierter Aikylharze und
modifizierter Kolophoniumharze enthält.
5. Hilfsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf ihn
aufgebrachte Farbe ein physikalisch trocknendes Bindemittel aus der Gruppe Polyvinylacetate,
Kolophoniummaleinatharze und Kolophoniumacrylatharze enthält.
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