DE3687643T2

DE3687643T2 - Empfangsfilm fuer thermouebertragungsdruck.

Info

Publication number: DE3687643T2
Application number: DE8686309535T
Authority: DE
Inventors: Marvin R Minnesota Mini Kammin; Donald J Minnesota Mi Williams
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2006-12-09
Also published as: DE3687643D1; AU585400B2; BR8605841A; AU6431486A; JPS62162592A; EP0228835A2; US4686549A; CA1264550A; EP0228835A3; EP0228835B1

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisches Umdruckverfahren und, speziell, eine neue Rezeptorfolie für ein solches Druckverfahren.
Im thermischen Umdruckverfahren wird durch selektive Übertragung von Bilderzeugungsmaterial von einer Donatorfolie ein Bild auf einer Rezeptorfolie erzeugt. Von der Donatorfolie zu übertragendes Material wird von einem Thermodruckkopf ausgewählt, der aus kleinen, elektrisch beheizten, von Signalen aus einem Computer gesteuerten Elementen besteht, um das bilderzeugende Material von der Donatorfolie auf Flächen der Rezeptorfolie bildweise zu übertragen.
Es gibt im wesentlichen zwei Hauptklassen von Donatorfolieauf-Rezeptorfolie-Systemen: (1) Chemische Reaktionssysteme und (2) Stoffübergangssysteme.
Bei chemischen Reaktionssystemen wird das Bild auf der Rezeptorfolie als Ergebnis der bildweisen Übertragung eines chemischen Reaktionspartners von der Donatorfolie erzeugt. Ein Beispiel dafür ist die Übertragung eines beweglichen Moleküls, z. B. Phenol, auf die Rezeptorfolie, auf die eine Leukoverbindung aufgetragen ist. Das Phenol wird durch Verflüchtigung durch die Wärme des Thermodruckkopfes übertragen, und wenn es mit der Rezeptorfolie in Berührung kommt, reagiert es mit der Leukoverbindung und wandelt diese von der farblosen Form in die gefärbte Form um. Alternativ können Phenol auf der Rezeptorfolie und Leukoverbindung auf der Donatorfolie sein.
Bei Stoffübertragungssystemen findet keine farbbildende chemische Reaktion statt. Das Bild wird statt dessen einfach durch Übertragung des Färbemittels selbst erzeugt.
Im U.S.-Patent Nr. 3 898 086 wird eine Wachszusammensetzung bildweise auf eine Rezeptorfolie durch Wärme, welche das Wachs schmilzt, übertragen, wobei das Wachs bei Abkühlung wieder auf der Rezeptorfolie haftet. Der letzte Schritt in diesem Prozeß besteht in der Trennung der Donatorfolie und der Rezeptorfolie, indem diese auseinandergezogen werden. Die Donatorfolie, die ein Negativbild trägt, wird dann als optische Transparentfolie verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit der in diesem Prozeß verwendeten Rezeptorfolie ist für eine Brauchbarkeit bei der Projektion unzureichend. In einem anderen, in DE 3 143 320 beschriebenen Wachstransferverfahren wird Druck anstelle von Wärme zur Bewirkung der Übertragung angewendet. Der Druck kann mit Zeichenfeder, Bleistift, Schreibmaschine oder anderen Druckgebern aufgebracht werden. Dieses System kann Thermodruckverfahren mit der derzeit verwendeten Ausrüstung nicht angepaßt werden.
Eine typische, für gegenwärtig auf dem Markt befindliche Thermodrucker praktische Donatarfolie enthält eine Unterlage aus Papier oder einer dünnen Folie, auf die eine Schicht aus pigmentiertem Wachs aufgetragen wird. Eine solche Folie ist in der britischen Patentanmeldung GB 2 069 160 A (Seto et al.) beschrieben. Die Stoffübertragungsschicht besteht aus 1 bis 20% Massenanteil Färbemittel, 20 bis 80% Massenanteil Bindemittel und 3 bis 25% Massenanteil Aufweichungsmittel. Als Bindemittel wird Hartwachs der Penetrationsklasse 10 bis 30 bevorzugt. Das Aufweichungsmittel ist ein leicht schmelzbarer Werkstoff, z. B. Polyvinlyacetat, Polystyrol usw. Damit das Bild in einem solchen System übertragen werden kann, muß das Wachs so hinreichend aufweichen, daß es von seiner Trägerfolie gelöst und bildweise auf die Rezeptorfolie übertragen werden kann, sollte jedoch nicht so weich werden, daß es auf der Rezeptorfolie verläuft oder rinnt. Im Augenblick der Übertragung wird das pigmentierte Wachs von den Konkurrenzkräften zwischen der Trägerfolie der Donatorfolie und der Bildempfangsfläche der Rezeptorfolie gehalten. Wenn die Rezeptorfolie aus Papier besteht, erfolgt die Übertragung durch eine Kombination aus Haftvermögen, Kapillarwirkung und mechanischer Vermischung von Wachs und Papierfasern. Weil die Porosität von Papier bewirkt, daß die Haftfläche der Rezeptorfolie aus Papier viel größer ist als die Bildempfangsfläche auf der Donatorfolie, wird die Ablösung vom Träger der Donatorfolie und die Übertragung auf die und Haftung auf der Rezeptorfolie aus Papier bevorzugt.
Wenn die Rezeptorfolie aus einem dünnen Polymerfilm besteht, ist die Übertragung ausschließlich von der Haftung des aufgeweichten pigmentierten Wachses auf der relativ glatten Folienoberfläche abhängig. Die Hafteigenschaften der Polymerfilmoberfläche werden kritisch, wenn das pigmentierte Wachs mechanisch nicht so an die Rezeptorfolie gekoppelt wird, wie dies durch die Poren einer Papieroberfläche erfolgt. Hinreichende Bilderzeugung wird nur erzielt, wenn das Haftvermögen zwischen pigmentiertem Wachs und Filmoberfläche der Rezeptorfolie stärker ist als das Haftvermögen zwischen dem Wachs und dem Träger der Donatorfolie. Es ist festgestellt worden, daß pigmentiertes Wachs von einer Donatorfolie nicht zuverlässig auf nackter, unbehandelter Polyethylenterephthalat- Folie haftet, weil die fehlende Übereinstimmung der Oberflächen der Donatorfolie mit den Oberflächen der Rezeptorfolie den Kontakt zwischen dem pigmentierten Wachs der Donatorfolie und der Bildempfangsfläche der Rezeptorfolie erschwert. Eine Koronabehandlung der Polyethylenterephthalat-Folie unmittelbar vor der Bilderzeugung verbessert die Wachsübertragung, ist jedoch keine praktische Alternative bei der Anwendung in Büroräumen. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von nackter, unbehandelter Polyethylenterephthalat- Folie für Bilderzeugung durch Wärmeübertragung ist die Wärmekapazität dieses Materials, die den Bereich nutzbarer Dikken auf max. ca. 2 Milli-Inch (50,8 um) beschränkt. Folien mit stärkeren Dicken als diese können zur Erreichung der für die Bilderzeugung erforderlichen Temperatur nicht hinreichend erwärmt werden.
Eine Rezeptorfolie aus Polymerfilm muß idealerweise durch hohe Klarheit, zuverlässige Einführbarkeit in konventionelle Thermoumdrucker, gute Handhabbarkeit und gute Haftung auf dem bilderzeugenden Material gekennzeichnet sein. Die Trübung, gemessen mit dem Gardner-Trübungsmesser, muß unter 15% liegen, wobei ein Wert von 10% oder weniger bevorzugt wird. Die Rezeptorfolie darf vorzugsweise keine sichtbare Farbe auf das gedruckte Bild übertragen. Die Rezeptorfolie muß vorzugsweise zuverlässig ohne Anhaftung oder Hemmung, und ohne Notwendigkeit der Modifizierung von Druckern, die ursprünglich für die Herstellung von Papierkopien konstruiert sind, durch den Drucker geführt werden. Die Rezeptorfolie muß vorzugsweise leicht gehandhabt werden können, darf nicht klebrig oder anfällig für übermäßige Fingerabdrücke sein, die zu sichtbaren Fehlern auf der Folie führen würden, die bei der Bildwiedergabe bemerkt werden würden. Dies ist bei Transparentbildern, die von der Rezeptorfolie gezogen werden, besonders wichtig. Die Übertragung des pigmentierten Wachses von der Donatorfolie auf die Rezeptorfolie muß auf den abzubildenden Flächen vorzugsweise vollständig erfolgen, und bei den Flächen, die nicht von dem gedruckten Bild bedeckt sein sollen, darf es nicht zu einer übermäßigen Wachsübertragung kommen. Empfindlichkeit gegen kleine Punkte und dünne Linien ist ein wünschenswertes Merkmal, und durchgehend dunkle Flächen müssen bei der Bildwiedergabe als solche erscheinen. Die Rezeptorfolie muß auch akzeptable Bilder auf jeder Foliendicke im Bereich von 38 bis 178 um (1,5 bis 7,0 Milli-Inch) liefern.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung ist eine für die bildweise Aufnahme von Donatormaterial von einer Donatorfolie mittels eines thermischen Umdruckverfahrens geeignete Rezeptorfolie, bestehend aus einer durchsichtigen Trägerfolie, die auf mindestens einer Hauptfläche eine durchsichtige, aus mit Wachs kompatiblem Material bestehende Bildempfangsschicht mit einer Erweichungstemperatur von ca. 30ºC bis ca. 90ºC, und einer kritischen Oberflächenspannung, die größer ist als die des Donatormaterials der Donatorfolie, besitzt, wobei die Bildempfangsschicht auf der Trägerfolie so hinreichend verankert ist, daß die Bildempfangsschicht auf der Trägerfolie verbleiben kann, wenn das Donatormaterial von der Donatorfolie auf die Bildempfangsschicht übertragen wird, und die Rezeptorfolie einen Trübungswert von weniger als 15% aufweist, und die kritische Oberflächenspannung der Bildempfangsschicht gleich oder größer ist als 31 Nm/m (31 Dyn/cm), und der Haftreibungskoeffizient der Bildempfangsschicht, gemessen an Aluminium nach ASTM D 1894 (1978), geringer ist als ca. 0,50.
Die Trägerfolie kann aus einem flexiblen polymeren Material bestehen, auf das eine Bildempfangsschicht geklebt werden kann. Ein bevorzugtes Trägerfolienmaterial ist Polyethylenterephthalat. Eine bevorzugte Bildempfangsschicht kann aus einem mit einem Paraffinwachs gemischten Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, einem mikrokristallinen Wachs oder einer Mischung von beiden gebildet werden. Oxidationsinhibitoren, Klebrigmacher und andere Zusätze können außerdem in der Bildempfangsschicht enthalten sein.
Die Rezeptorfolie der vorliegenden Erfindung ist für die Verwendung in handelsüblichen Thermo-Umdruckern geeignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend mit Verweis auf die beigefügte Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Teile in den Figuren verweisen, im einzelnen beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Rezeptorfolie der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein Verfahren, mit welchem die Rezeptorfolie abgebildet wird.

Ausführliche Beschreibung

Anhand von Fig. 1 ist eine Rezeptorfolie 10 dargestellt, die eine Trägerfolie 12 und eine Bildempfangsschicht 14 umfaßt.
Die Trägerfolie 12 muß so hinreichend flexibel sein, daß sie durch konventionelle Thermo-Umdrucker gezogen werden kann. Wann immer die Rezeptorfolie 10 zur Herstellung von Transparentbildern für Overheadprojektion verwendet werden soll, muß die Trägerfolie 12 für sichtbares Licht durchlässig sein. Repräsentative Beispiele für Werkstoffe, die für die Trägerfolie 12 geeignet sind, umfassen Polyester, Polysulfone, Polycarbonate, Polyolefine wie Polypropylen, Polystyrole, Celluloseester wie Celluloseacetat und Celluloseacetat-Butyrat. Ein bevorzugter Werkstoff für die Trägerfolie ist Polyethylenterephthalat.
Die Bildempfangsschicht 14 muß mit Wachs kompatibel sein, weil die meisten im Handel erhältlichen Donatorfolien auf Wachs basieren. Weil die verschiedenen Hersteller im allgemeinen unterschiedliche Wachsrezepturen für ihre Donatorfolien verwenden, muß die Bildempfangsschicht 14 vorzugsweise für mehrere verschiedene Wachse, zum Beispiel Bienenwachs, Karnaubawachs, Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs und andere synthetische Kohlenwasserstoffwachse, aufnahmefähig sein.
Ein einfacher praktischer Test zur Bestimmung, ob ein Werkstoff für die Bildempfangsschicht mit Wachs kompatibel ist, besteht darin, 20 g Wachs in 80 g warmem Toluol zu lösen. In einem zweiten Behälter werden 20 g des zu prüfenden Werkstoffs in 180 g Toluol gelöst. Die beiden Lösungen werden dann gemischt und mit einem drahtumwickelten Streichstab auf einen 16 um (0,63 Milli-Inch) dicken, feuchten Polyesterfilm aufgetragen, und dann mit warmer Umluft bei 82ºC getrocknet. Die Trübung der daraus entstehenden Beschichtung auf dem zu prüfenden Werkstoff muß, um als kompatibel mit Wachs zu gelten, geringer sein als 15%. Der Trübungswert kann mit einem Gardner-Schwenkkugel-Trübungsmesser Modell HG 1200 oder mit einem gleichwertigen Instrument nach ASTM D1003 (1977) gemessen werden. Wenn Toluol kein geeignetes Lösemittel für den Test ist, können andere Lösemittel verwendet werden, solange das Gewicht der trockenen Beschichtung mit dem vorstehend beschriebenen vergleichbar ist.
Die kritische Oberflächenspannung der Oberfläche der Bildempfangsschicht 14 muß so hinreichend hoch sein, daß gewährleistet ist, daß die Bildempfangsschicht 14 der Rezeptorfolie 10 vom Wachs der Donatorfolie befeuchtet wird, wenn das Wachs im geschmolzenen Zustand ist. Die Benetzung findet nur statt, wenn die Oberflächenspannung des Donatormaterials geringer ist als die der Oberfläche der Bildempfangsschicht 14. Weil die Oberflächenspannungswerte der meisten Wachse, besonders im geschmolzenen Zustand, 31 Dyn/cm oder geringer sind, kann dieser Zustand im allgemeinen durch die Auswahl von Polymeren mit einer kritischen Oberflächenspannung von mindestens 31 Dyn/cm für die Bildempfangsschicht 14 erreicht werden.
Die kritische Oberflächenspannung ist ein Maß für die "Benetzbarkeit" einer festen Oberfläche, und Oberflächen mit höherer Benetzbarkeit weisen höhere Werte der kritischen Oberflächenspannung auf. Die Berechnung der kritischen Oberflächenspannung eines Materials besteht aus der Aufzeichnung der Kontaktwinkel von Tropfen verschiedener Flüssigkeiten auf der Oberfläche einer Schicht des auszuwertenden Materials, dem Zeichnen einer Kurve des Kontaktwinkels im Vergleich zur Oberflächenspannung der Flüssigkeit, und dem Extrapolieren auf einen Kontaktwinkel Null. Die kritische Oberflächenspannung ist die Oberflächenspannung, die eine Flüssigkeit haben müßte, um nur ein Tröpfchen mit Kontaktwinkel Null auf der zu bewertenden Oberfläche zu bilden. Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten kann mit einem du Nouy-Spannungsmesser unter Anwendung von Verfahren nach ASTM D1331 (1980) gemessen werden. Für Bildempfangsschichten geeignete Werkstoffe müssen vorzugsweise eine kritische Oberflächenspannung > 31 Dyn/cm und, bevorzugter, > 35 Dyn/cm aufweisen.
Weil die Übertragung von Donatormaterial auf die Rezeptorfolie 10 im wesentlichen ein Adhäsionsprozeß ist, ist es wichtig, daß zwischen Donatorfolie und Rezeptorfolie 10 im Augenblick der Bilderzeugung ein sehr guter Kontakt besteht, und daß die Bildempfangsschicht 14 während der Kontaktzeit in aufgeweichtem Zustand ist. Die Bildempfangsschicht 14 muß bei einer Temperatur aufweichen, die unter der Bilderzeugungstemperatur liegt, insbesondere zwischen ca. 30ºC und ca. 90ºC, und vorzugsweise zwischen ca. 60ºC und ca. 80ºC. Die Bilderzeugungstemperatur ist normalerweise 90ºC oder höher. Erweichungstemperatur im Kontext dieser Beschreibung bedeutet Vicat-Erweichungstemperatur, ermittelt nach ASTM D1525 (1982) für Polymere ohne schnellen Schmelzpunkt oder, bei Polymeren mit schnellem Schmelzpunkt, den Schmelzpunkt selbst. Eine Erweichungstemperatur unter ca. 30 C ist nicht wünschenswert, weil die Schicht 14 dann bei normalen Raumtemperaturen wahrscheinlich klebrig und weich wird. Dies würde zu Fingerabdrücken, Hängenbleiben von aufeinandergestapelten Folien und sonstigen unerwünschten Handhabungsmerkmalen führen. In einigen Fällen kann die Erweichungstemperatur von Bildempfangsschichten aus bestimmten Polymeren durch Mischen von Wachs mit dem Polymer erhöht werden. Diese Technik kann jedoch Trübung verursachen, es sei denn, Polymer und Wachs würden einen relativ hohen Kompatibilitätsgrad aufweisen. Eine Erweichungstemperatur über ca. 90ºC ist nicht wünschenswert, weil die Bildempfangsschicht 14 dann wahrscheinlich nicht so hinreichend weich wird, daß sie Wachs von der Donatorfolie bei der Bilderzeugungstemperatur aufnehmen kann.
Die richtige Wahl der vorstehend beschriebenen kritischen Oberflächenspannung und Erweichungstemperatur ist für eine bei thermischen Umdruckverfahren brauchbare Rezeptorfolie 10 unerläßlich. Damit die Rezeptorfolie 10 auch im praktischen Bürobetrieb verwendet werden kann, ist sie vorzugsweise nicht klebrig und kann unter den Bedingungen gehandhabt werden, denen sie normalerweise bei der Erzeugung von Overhead- Transparentbildern unterliegt; sie kann vorzugsweise zuverlässig durch konventionelle Thermo-Umdrucker geführt werden und ist vorzugsweise so haltbar, daß sie nach derartiger Handhabung und Zuführung wiederverwendet werden kann. Wenn die Rezeptorfolie für die Herstellung von Transparentbildern, z. B. für Overheadprojektion, verwendet werden soll, muß die Bildempfangsschicht für sichtbares Licht durchlässig sein.
Ein praktisches Kriterium für die Feststellung, inwieweit und wie gut eine spezielle Rezeptorfolie 10 und deren Bildempfangsschicht 14 die marktgängigen Anforderungen an zuverlässige Zuführung in einen konventionellen Thermo-Umdrucker erfüllen, ist der an Aluminium nach ASTM D1894 (1970) gemessene Haftreibungskoeffizient. Aluminium als Referenzfläche wurde gewählt, weil Tests an einer Vielzahl von Rezeptorfolie-Prüfstücken bewiesen haben, daß Aluminium ein zuverlässiger Indikator für die Eigenschaften ist, die bei der allgemeinen Handhabung und Zuführung von Transparentfilmen für wichtig befunden worden sind. Haftreibungskoeffizienten > 1,0 zum Beispiel weisen auf gummiartige oder klebrige Flächen hin. Haftreibungskoeffizienten > 0,6 deuten bei glatten Flächen ohne Schleifwirkung darauf hin, daß die Fläche vielleicht etwas weich ist, aber für thermische Umdruckverfahren immer noch brauchbar ist. Eine Bildempfangsschicht 14 mit einem Haftreibungskoeffizienten < 0,5 ist gut zu gebrauchen und kann in die meisten im Handel erhältlichen Thermo-Umdrucker zuverlässig eingeführt werden, obwohl der genaue Reibungskoeffizient, der toleriert werden kann, von den mechanischen Daten eines gegebenen Thermodruckers und von Merkmalen der Trägerfolie 12 wie z. B. Lichtstrahlstärke und demzufolge Dicke abhängig ist. Der akzeptable Bereich des Haftreibungskoeffizienten für ein bestimmtes Thermo-Umdrukkermodell von einem bestimmten Hersteller kann festgestellt werden, indem Prüfstücke von Rezeptorfolien durch diesen Drucker geführt werden.
Es ist festgestellt worden, daß sich die Zugabe geeigneter Zusätze, zum Beispiel Wachs, in die Mischung zur Herstellung der Bildempfangsschicht durch Reduzierung des Haftreibungskoeffizienten ohne Beeinträchtigung der Bildaufnahmefähigkeit günstig auswirken kann. Solche Zugaben können jedoch verstärkte Trübung als ungünstige Nebenwirkung erzeugen. Wenn zum Beispiel Wachs zur Reibungsminderung oder Verbesserung anderer Eigenschaften verwendet wird, ist es wünschenswert, nur eine geringe Menge dieser Substanz zuzugeben, um die Trübung auf einem Minimum zu halten. Die hierin beschriebenen Rezepturen ermöglichen so geringe Haftreibungskoeffizienten wie ca. 0,25 ohne einen Trübungswert von 15% zu überschreiten.
In einigen Fällen kann die Oberfläche der Bildempfangsschicht 14 dazu neigen, klebrig zu werden, weshalb es schwierig werden kann, die Rezeptorfolie 10 in den Drucker einzuführen. Diese Klebrigkeit kann auch zu unerwünschter Farbstoffübertragung auf nicht bilderzeugende Hintergrundflächen führen. Durch Zugabe bestimmter Wachse in ausgewogener Menge in die Mischung, aus der die Bildempfangsschicht hergestellt wird, ist festgestellt worden, daß solche Wachse bei Raumtemperatur verhindern, daß aufeinanderfolgende Folien zusammenkleben oder einzelne Folien im Drucker steckenbleiben. Während des Druckprozesses verhindern solche Wachse, daß pigmentiertes Wachs von der Donatorfolie auf nicht bilderzeugenden Hintergrundflächen der Bildempfangsschicht 14 anhaftet. Bei Bilderzeugungstemperaturen, die wesentlich höher sind als der Schmelzpunkt des Wachses, kann sich das Wachs jedoch mit dem aufgeweichten pigmentierten Wachs der Donatorfolie vermengen und eine Haftverbindung zwischen dem pigmentierten Wachs und der Bildempfangsschicht 14 der Rezeptorfolie fördern.
Die Haftfestigkeit zwischen Bildempfangsschicht 14 und Trägerfolie 12 ist für die Funktion der Rezeptorfolie unbedingt erforderlich. Die Übertragung des pigmentierten Wachses von der Donatorfolie auf die Bildempfangsschicht 14 ist nur wirksam, wenn die Verankerung der Bildempfangsschicht 14 auf der Trägerfolie 12 so fest ist, daß die Bildempfangsschicht auf der Trägerfolie bleiben kann. In einigen Fällen kann die Haftfestigkeit zwischen der Bildempfangsschicht und der Trägerfolie durch Beimengung von Haftvermittlern in die Mischung, aus der die Bildempfangsschicht hergestellt wird, verbessert werden. Außerdem ist es in einigen Fällen möglich, daß Haftvermittler zum zweiten auch der Verbesserung der Haftfestigkeit zwischen dem pigmentierten Wachs und der Bildempfangsschicht dienen.
Werkstoffe, die sich für Herstellung der Bildempfangsschicht 14 als nützlich erwiesen haben, umfassen chlorierte Polyolefine, Polycaprolactone, Mischungen aus chloriertem Polyolefin und Polymethylmethacrylat, Blockcopolymere aus Styrol- Ethylen/Butylen-Styrol, und Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat. Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat müssen vorzugsweise von ca. 10% bis ca. 40% Massenanteil Vinylacetat-Einheiten enthalten, und Mischungen aus chlorierten Polyolefinen und Polymethylmethacrylat dürfen nicht mehr als etwa 50% Massenanteil Polymethylmethacrylat enthalten. Zu Wachsen, die zur Beimengung in die Mischung für die Herstellung der Bildempfangsschicht 14 für nützlich befunden worden sind, gehören Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Bienenwachs, Karnaubawachs und synthetische Kohlenwasserstoffwachse. Die zu verwendende Wachsmenge darf 50% Massenanteil Wachs der Bildempfangsschicht nicht überschreiten. Die Wachsmenge kann vorzugsweise aus bis zu 20% Massenanteil Wachs der Bildempfangsschicht und, bevorzugter, aus bis zu 12% Massenanteil Wachs der Bildempfangsschicht bestehen.
Die Bildempfangsschicht kann auch verschiedene Zusätze oder Modifikationsmittel, zum Beispiel Antioxidationsmittel und Klebrigmacher, enthalten.
Die Dicke der Rezeptorfolie 10 kann 1,5 bis ca. 178 um (1,5 bis ca. 7 Milli-Inch) betragen. Bevorzugt wird eine Dicke von 76 bis ca. 127 um (3 bis ca. 5 Milli-Inch). Typische Überzugsgewichte für die Bildempfangsschicht 14 liegen im Bereich von 0,54 bis ca. 21,5 g/m² (0,05 bis ca. 2,0 g/Quadratfuß).
Auf die Seite der Trägerfolie 12, die der die Bildempfangsschicht 14 tragenden Seite gegenüberliegt, kann auch eine undurchsichtige Folie geklebt werden, um die Zuführung der Rezeptorfolie in den Thermo-Umdrucker zu erleichtern.
Die Rezeptorfolie 10 kann durch Beimischung der Ingredienzen für die Produktion der Bildempfangsschicht 14 in geeignete Lösemittel hergestellt werden, wobei die daraus entstehenden Lösungen bei Umgebungstemperatur, z. B. 25ºC, gemischt, die Trägerfolie 12 mit der fertigen Mischung überzogen, und der fertige Überzug vorzugsweise in einem Umluftofen getrocknet werden. Geeignete Überzugsverfahren beinhalten Aufstreichen mit Messer, Walzbeschichtung, Luftbürsten-Streichverfahren, Florstreichverfahren usw. Während bei den vorstehend beschriebenen Verfahren Beschichtungslösungen verwendet werden, können andere Misch- oder Beschichtungsmethoden angewandt werden. Zu anderen, möglichen Verfahren gehören Latex- Suspensionen und Heißschmelzbeschichtungs-Systeme.
Die fertige Rezeptorfolie 10 kann in Bilderzeugungsprozessen durch thermischen Umdruck mit konventionellen Thermo-Umdrukkern, z. B. "Fuji Xerox Diablo", Modell XJ-284, und "Okimate", Modelle 10 und 20, und mit konventionellen Donatorfolien für thermischen Umdruck, z. B. "Diablo" T052 Donator und "Okimate" Donatorfarbband verwendet werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Rezeptorfolie 10 dieser Erfindung kann mit einem (nicht gezeigten) Thermo-Umdrucker abgebildet werden, wobei der Druckvorgang von einem Thermokopf 20, der die Donatorfolie 22 bildweise erwärmt, durchgeführt wird. Die Donatorfolie 22 besteht aus einer Trägerfolie 24 und einer Lage Donatormaterial 26. Eine brauchbare Donatorfolie ist in der britischen Patentanmeldung GB 2 069 160 A beschrieben, auf die als Bestandteil dieser Beschreibung Bezug genommen wird. Die Trägerfolie 24 ist im allgemeinen ein(e) Kunststoffolie oder -papier, z. B. Polyethylenfolie, Polystyrolfolie, Polypropylenfolie, Pergaminpapier, synthetisches Papier, Kunstharzhartpapier. Das Donatormaterial 26 ist aus einer Mischung hergestellt, die 1 bis 20% Massenanteil eines Färbemittels, 20 bis 80% Massenanteil eines Bindemittels, und 3 bis 25% Massenanteil eines Weichmachers enthält. Das Bindemittel ist normalerweise ein Wachs, z. B. Trübungswachs, Bienenwachs, Zeresin, Walrat. Der Weichmacher ist normalerweise ein leicht heißschmelzender Werkstoff, z. B. Polyvinylacetat, Polystyrol, Copolymer aus Styrol- Butadien. Das Färbemittel ist normalerweise ein konventioneller Farbstoff. Der Thermokopf 20 erzeugt Wärme durch Impulssignale von (einem nicht gezeigten) Signalgeber, wodurch das Donatormaterial 26 geschmolzen und dessen Übertragung von der Donatorfolie 22 auf die Bildempfangsschicht 14 der Rezeptorfolie 10 ermöglicht wird. Die Bildempfangsschicht 14 wird durch Wärme vom Thermokopf 20, die durch die Donatorfolie 22 geleitet wird, aufgeweicht. Der Thermo-Umdrucker ist typisch so konstruiert, daß Druckbeaufschlagungsmittel sehr guten Kontakt zwischen Donatorfolie 22 und Rezeptorfolie 10 induzieren, wodurch eine wirksame Übertragung des Donatormaterials 26 auf die Bildempfangsschicht 14 ermöglicht wird.
Zwecks deutlicherer Betonung der Vorteile der Erfindung werden die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele angeführt. Bei diesen Beispielen wurde die Trübung nach ASTM D1003 gemessen, und die kritische Oberflächenspannung wie vorher unter Anwendung von ASTM D1331 beschrieben berechnet.

Beispiel I

Eine Lösung mit 20% Massenanteil Copolymer aus Ethylen-Vinylacetat ("Elvax" 310, 25% Massenanteil Vinylacetat, Hersteller: E. I. DuPont de Nemours) wurde durch Lösen von 20 g festem Copolymer in 80 g Toluol hergestellt. Eine Lösung mit 20% Massenanteil Paraffinwachs wurde durch Lösen von 20 g Paraffinwachs ("Histowax" HX0482-5, Hersteller: EM Science, Schmelzpunkt 56ºC) in 80 g Toluol hergestellt. Sodann wurde eine Wachs/Copolymer-Mischung durch Vermengung der obigen Lösungen gebildet. Die fertige Lösung wurde mit einem drahtumwickelten Streichstab, RDS # 7, auf eine 4 Milli-Inch dicke Polyethylenterephthalat-(PET) Trägerfolie mit einem Beschichtungsgewicht von 0,54 bis ca. 0,75 g/m² (0,05 bis ca. 0,07 g/Quadratfuß) aufgetragen. Trocknung erfolgte für die Dauer von zwei Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen. Die getrocknete Beschichtung bestand aus 50% Massenanteil Wachs und 50% Massenanteil Ethylen-Vinylacetat-Copolymer. Die Trübung betrug weniger als 15%. Der an Aluminium gemessene Haftreibungskoeffizient der Bildempfangsschicht betrug 0,2. Die kritische Oberflächenspannung von Ethylen-Vinylacetat beträgt ca. 32 mN/m (32 Dyn/cm). Die nach der Ring- und Kugelmethode (ASTM E28-67 [1982]) gemessene Erweichungstemperatur des Copolymers "Elvax" 310 beträgt 88ºC, was einer Vicat-Erweichungstemperatur von ca. 32ºC entspricht. Die Folie ließ sich zuverlässig in einen Diablo-Drucker von Fuji-Xerox einführen und lieferte ein zufriedenstellendes Druckbild.

Beispiel II

Beispiel I wurde wiederholt, jedoch wurde nun die Beschichtungslösung mit einem Beschichtungsgewicht von 21,5 g/m² (2,0 g/Quadratfuß) anstelle von 0,54 bis 0,75 g/m² (0,05 bis 0,07 g/Quadratfuß) aufgetragen. Die Merkmale der fertigen Folie entsprachen denen der Folie in Beispiel I, und die auf ihr erzeugten Bilder waren ebenfalls von hervorragender Qualität. Dies verdeutlicht, daß die Funktionsfähigkeit der Folie gegen das Beschichtungsgewicht der Bildempfangsschicht in einem relativ weiten Bereich unempfindlich ist.

(Vergleichs-)Beispiel A

Eine Lösung aus 5 g Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer ("Kraton" 1101, Hersteller: Shell Chemical Company) und 5 g Paraffinwachs ("Histowax" HX0482-5) in 90 g Toluol wurde auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen und für die Dauer von drei Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen getrocknet. Die fertige Bildempfangsschicht hatte einen an Aluminium gemessenen Haftreibungskoeffizienten von 0,30. Die Trübung betrug weniger als 10%. Die Erweichungstemperatur des Elastomeranteils in dem Copolymer "Kraton" 1101 liegt bei ca. 20ºC, einem Wert außerhalb des vorgeschriebenen Bereichs von 30-90ºC. Obwohl sich die Folie zuverlässig durch den Drucker führen ließ, wies die fertige Kopie unvollständige Füllung des Bildbereichs und Mangel an Druck von durchgezogenen Linien auf. Dieser Test zeigt, wie wichtig der Bereich der Erweichungstemperatur ist.

(Vergleichs-)Beispiel B

Eine Lösung mit 10% Massenanteil Polymethylmethacrylat ("Elvacite" 2041, Hersteller: E.I. DuPont de Nemours) in einem 50% Toluol und 50% Methylethylketon enthaltenden Lösemittel wurde mit einem drahtumwickelten Streichstab #7 auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen und für die Dauer von zwei Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen getrocknet. Die Erweichungstemperatur von Polymethylmethacrylat liegt bei ca. 107ºC, einem Wert außerhalb des vorgeschriebenen Bereichs von 30-90ºC. Die kritische Oberflächenspannung von Polymethylmethacrylat beträgt 39 mN/m (39 Dyn/cm). Obwohl sich die Folie zuverlässig durch den Drucker führen ließ, wurden nur ca. 30% des Bildes auf die Rezeptorfolie übertragen. Die Zeichen waren nicht vollständig ausgefüllt und hatten Leerstellen, wo kleine Punkte hätten erscheinen müssen.

Beispiel III

Eine Lösung mit 25% Massenanteil chloriertem Polyolefin (CP153-2, Hersteller: Eastman Chemical Products, Kingsport, Tennessee) in Xylol wurde mit einer Lösung mit 20% Massenanteil Paraffinwachs ("Histowax" HX0482-5) in Toluol zur Herstellung einer Lösung gemischt, die, wenn getrocknet, einen aus 12,5% Massenanteil Wachs und 87,5% Massenanteil chloriertem Polyolefin bestehenden festen Überzug bilden würde. Diese Lösung wurde auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET- Trägerfolie mit Beschichtungsgewichten von 3,8; 7,6; 11,9 und 22,6 g/m² 0,35; 0,71; 1,1 und 1,2 g/Quadratfuß aufgetragen und für die Dauer von drei Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen getrocknet. Chloriertes Polyolefin besitzt eine kritische Oberflächenspannung von ca. 38 mN/m (38 Dyn/cm) und eine Vicat-Erweichungstemperatur von 57ºC. Die an Aluminium gemessenen Koeffizienten der Haftreibung lagen im Bereich von 0,33 bis 0,40.
Die Zuführung in den Drucker war unabhängig vom Beschichtungsgewicht zufriedenstellend. Sämtliche Bildempfangsschichten lieferten ein akzeptables Druckbild, jedoch zeigte sich bei den Probestücken mit geringeren Beschichtungsgewichten in den größeren mit Bild auszufüllenden Flächen leichte Nadelstichbildung. Diese Nadelstichbildung wurde durch Übergang zu höheren Beschichtungsgewichten schrittweise reduziert, bis bei einem Beschichtungsgewicht von 22,6 g/m² (2,1 g/Quadratfuß) fast keine Nadelstiche mehr vorhanden waren. Dies verdeutlicht, daß, selbst wenn zufriedenstellende Kopien innerhalb eines weiten Bereichs von Beschichtungsgewichten hergestellt werden können, innerhalb des weiten Bereichs immer noch ein engerer Bereich optimaler Beschichtungsgewichte bestehen kann.

Beispiel IV

Eine aus gleichen Teilen Ethylen-Vinylacetat-Copolymer ("Elvax" 410, 18% Vinylacetat, Hersteller: E.I. DuPont de Nemours) und in Toluol gelöstes Paraffinwachs ("Histowax" HX0482-5) bestehende Mischung wurde auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen und für die Dauer von drei Minuten bei 82ºC getrocknet. Wenn die daraus hergestellte Rezeptorfolie durch einen Diablo-Drucker von Fuji-Xerox gezogen wurde, war die Bildqualität sehr schlecht. Eine Prüfung der Kopien ergab, daß sich die ganze Bildempfangsschicht von der Trägerfolie gelöst hatte und an der Donatorfolie klebte.
Bei einem zweiten Probelauf wurde eine Beschichtung des oben beschriebenen Typs 24 Stunden einem 15 J/s-(15 Watt) Ultroviolettlicht ausgesetzt. Diese Behandlung, die der in den U.S.-Patenten 3 188 265 und 3 188 266 beschriebenen Behandlung annähernd-gleich ist, führte zu einem erheblich verbesserten Haftvermögen zwischen Trägerfolie und Bildempfangsschicht, und die so behandelte Rezeptorfolie lieferte ein akzeptables Druckbild. Dies verdeutlicht die Bedeutung eines guten Haftvermögens zwischen Bildempfangsschicht und Trägerfolie, und daß die Reihe brauchbarer Bildempfangsschichten durch Anwendung von Spezialbehandlungen wie Ultraviolettbestrahlung erweitert werden kann.

Beispiel V

Eine Lösung mit 20% Massenanteil Polycaprolacton (PCL700, Hersteller: Union Carbide) in Toluol wurde mit einem drahtumwickelten Streichstab, RDS #7, auf eine 102 um (4 Milli- Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen. Polycaprolacton hat einen Schmelzpunkt von 60ºC und eine kritische Oberflächenspannung von ca. 40 mN/m (40 Dyn/cm). Die fertige Beschichtung wurde für die Dauer von fünf Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen getrocknet. Der an Aluminium gemessene Haftreibungskoeffizient der Bildempfangsschicht betrug 0,30. Die Rezeptorfolie ließ sich zuverlässig durch den Diablo-Drucker von Fuji-Xerox führen, und das fertige Bild zeigte eine gute Schwärzung ohne Hintergrundbildung.

Beispiel VI

Eine Lösung mit je 25% Massenanteil chloriertem Polyolefin (PC153-2, Hersteller: Eastman Chemical Corp.) und Polymethylmethacrylat ("Elvacite" 2041) in Toluol wurde mit einem drahtumwickelten Streichstab, RDS #7, auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen. Die fertige Beschichtung wurde für die Dauer von fünf Minuten bei 82ºC in einem Umluftofen getrocknet. Die Trübung war geringer als 10%, der Haftreibungskoeffizient betrug ca. 0,3, und Zuführung und Bilderzeugung waren zufriedenstellend. Dies verdeutlicht, daß ein Polymer wie Polymethylmethacrylat, das sich im Vergleichsbeispiel B (A.d.Ü.) wenn alleine verwendet, als ungeeignet erwiesen hatte, funktionsfähig wird, wenn es mit einem anderen Polymer wie z. B. chloriertem Polyolefin gemischt wird, das sich im Beispiel III als recht wirksam erwies.

Beispiel VII

Eine durch Lösen von 17,5 g eines aus Styrol/Ethylen-Butylen/Styrol-Ketten bestehenden Blockcopolymers ("Kraton" G- 1652, Hersteller: Shell Chemical Company) und 2,5 g Paraffinwachs ("Histowax" HX0482-5) in 80 g Toluol hergestellte Lösung wurde mit einem drahtumwickelten Streichstab, RDS #7, auf eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie aufgetragen. Die kritische Oberflächenspannung des "Kraton"-Copolymers G-1652 wird auf ganz knapp über 31 mN/m (31 Dyn/cm) geschätzt, und die Vicat-Erweichungstemperatur dieses Blockcopolymers liegt im vorgeschriebenen Bereich von 30-90ºC. Der Haftreibungskoeffizient der Beschichtung betrug 0,26, die Zuführung in den Drucker war zuverlässig, und die Bildqualität war zufriedenstellend.

Beispiel VIII

Eine 102 um (4 Milli-Inch) dicke PET-Trägerfolie wurde wie in Beispiel I mit einer Lösung mit 20% Massenanteil von Ethylen-Vinylacetat-Copolymer ("Elvax" 310) in Toluol, jedoch ohne Zugabe von Wachs, beschichtet. Der an Aluminium gemessene Haftreibungskoeffizient der Bildempfangsschicht betrug 1,50 und deren Erweichungstemperatur lag bei ca. 88ºC. Die Trübung war geringer als 4%. Bei Führung durch den in Beispiel I verwendeten Diablo-Drucker von Fuji-Xerox blieb die Folie stecken, und die Maschine mußte zwecks Entfernung der zerknitterten Folie geöffnet werden. Dennoch können auf der Bildempfangsschicht Bilder von hervorragender Qualität erzeugt werden.

Claims

1. Rezeptorfolie zur bildweisen Aufnahme von Donatormaterial von einer Donatorfolie mittels eines thermischen Umdruckverfahrens, umfassend eine durchsichtige Trägerfolie, die auf mindestens einer Hauptfläche eine durchsichtige Bildempfangsschicht aufweist, die ein mit Wachs kompatibles Material umfaßt mit einer Erweichungstemperatur von etwa 30ºC bis etwa 90ºC und einer kritischen Oberflächenspannung, die größer ist als die des Donatormaterials der Donatorfolie, wobei die Bildempfangsschicht soweit auf der Trägerfolie verankert ist, daß die Bildempfangsschicht auf der Trägerfolie bleiben kann, wenn das Donatormaterial von der Donatorfolie auf die Bildempfangsschicht übertragen wird, und die Rezeptorfolie einen Trübungswert von weniger als 15% hat, wobei die kritische Oberflächenspannung der Bildempfangsschicht gleich oder größer ist als 31 mN pro m (31 Dyn pro Zentimeter), und die Haftreibungszahl der Bildempfangsschicht, gemessen an Aluminium nach ASTM D 1894 (1978), kleiner ist als etwa 0,50.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie eine Folie aus einem flexiblen polymeren Material ist.

3. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie Polyethylenterephthalat ist.

4. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangsschicht ein polymeres Material umfaßt.

5. Folie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangsschicht ferner Wachs umfaßt.

6. Folie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polycaprolacton, chloriertes Polyolefin, Blockcopolymere von styrol-Ethylen/Butylen-Styrol und Copolymere von Ethylen und Vinylacetat.

7. Verfahren zum Erzeugen eines Bildes auf einer Rezeptorfolie, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Bereitstellen der Rezeptorfolie nach Anspruch 1,

(b) bilderzeugendes Material, das auf einer Donatorfolie angeordnet ist, bildweise thermisch übertragen auf die Bildempfangsschicht der Rezeptorfolie.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Donatorfolie eine Trägerfolie umfaßt, die auf mindestens einer Hauptfläche eine Schicht eines übertragbaren bilderzeugenden Materials umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bilderzeugende Material Wachs und ein Färbemittel umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des bilderzeugenden Materials mittels Wärme und Druck erfolgt.