способ получения красящей ленты на пленочной основе для печатающих устройств

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРАСЯЩЕЙ ЛЕНТЫ НА ПЛЕНОЧНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ПЕЧАТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ путем формирования на полимерной пленке микропористого красковыделяющего слоя нанесением на полимерную пленку окрашивающего состава на основе сополимера винилхлорида с винилацетатом и термообработки, отличающийся тем, что полимерную пленку со стороны красковыделяющего слоя дополнительно обрабатывают жидким метиленхлоридом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения красящих лент на пленочной основе, которые используются в различных типах печатающих устройств ударного действия: матричных принтеров, пишущих машинок с лепестковым литероносителем и т.д.

Известен патент [1] в котором описан способ получения красящих лент на пленочной основе для печатающих устройств. В соответствии с ним на полиэтилентерефталатную пленку с адгезионным слоем наносят полимерную композицию следующего состава, мас.ч. Полимерное связующее 10,0

Нелетучая невысыхающая

жидкость, несовмес- тимая с полимером 7,5-35,0 Окрашивающие вещества 3,0-75,0

Легколетучие раство-

рители для всей компо- зиции 45,0-120,0.

В качестве полимерного связующего используются сополимеры винилхлорида, в основном с винилацетатом, в качестве нелетучей жидкости минеральное масло, олеиновая кислота, ланолин, смесь петролатума и очищенного рапсового масла, смесь очищенного хлопкового и минерального масла, смесь минерального масла и бутилстеарата. Окрашивающими веществами служат сажа и краситель щелочной голубой. Легколетучими растворителями являются толуол и этилацетат. Пленку с нанесенным красящим слоем высушивают для удаления легколетучих растворителей. В результате получается микропористое красковыделяющее покрытие, в порах которого находится жидкость, несовместимая с полимером, а также растворенные и диспергированные в ней окрашивающие вещества.

Достоинством этой технологии является использование традиционных серийно выпускаемых химических веществ, что облегчает ее промышленное внедрение.

В рассматриваемом патенте не приводятся количественные показатели, которые могли бы характеризовать печатающую способность красящих лент. Однако, принимая во внимание, что этому изобретению уже более 30 лет и что за это время появилось значительное количество других технических решений в данной области, вызванных необходимостью совершенствования качества продукции, можно предположить, что печатающая способность описанной красящей ленты не соответствует современным требованиям.

Известен [2] способ получения красящих лент на пленочной основе для принтеров. Согласно ему на полиэтилен- терефталатную пленку с адгезионным слоем наносят полимерную композицию, включающую в себя сополимер винилхлорида с винилацетатом, смесь бариевой соли жирной кислоты гидрированного ланолина и несвязанного сложного эфира гидрированного ланолина; разветвленный насыщенный первичный спирт с алкильными радикалами, имеющими 1-14 атомов углерода, или его сложный эфир с жирной кислотой (олеиновой, миристиновой, рицинолевой и т.д.), сажу, цианиновый голубой краситель, летучие растворители метилэтилкетон и толуол. Изготовленное покрытие подвергают термообработке при 100^оС и получают красящую ленту, обеспечивающую качественную печать матричного принтера и выдерживающую 3-6 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту, имеющему ширину стандартной литеры. Этот показатель является современной характеристикой печатающей способности красящей ленты.

Недостатки данного способа сравнительно низкий ресурс работы изделия и наличие в рецептуре красящего слоя редких компонентов, не выпускаемых отечественной промышленностью.

Другим аналогом изобретения является способ [3] получения красящей ленты на пленочной основе. В соответствии с ним на полиэтилентерефталатную пленку, которая может быть покрыта адгезионным слоем, наносится с помощью встречновращающегося вала красконаполненная полимерная композиция. В ее состав входят следующие компоненты: cополимер винилхлорида с винилацетатом, димер жирной кислоты, сажа, тонирующий черный краситель, полиэтиленгликоль и летучие растворители метилэтилкетон и толуол. Пленка с покрытием проходит термообработку при температуре 24-149^оС в течение 5-60 с. Полученная красящая лента позволяет печатать с высокой оптической плотностью и выдерживает 6-10 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту, имеющему ширину стандартной литеры. Согласно патенту довольно высокое качество ленты обеспечивается введением в композицию димера жирной кислоты, состав которого является секретом фирмы.

Описанный способ позволяет значительно увеличить ресурс работы красящей ленты по сравнению с предыдущим, однако и в нем используются редкие вещества, не производимые отечественной промышленностью.

Прототипом изобретения является способ получения красящей ленты на пленочной основе [4] согласно которому на полиэтилентерефталатную пленку, при необходимости покрытую адгезионным слоем, наносится краскосодержащая полимерная композиция следующего состава, мас.ч.

Полиэтоксилированный

сложный эфир

жирной кислоты с коли-

чеством этокси-групп в

молекуле 20-60 (напри-

мер полиоксиэтиленсор-

битолсептаолеат с приб-

лизительно 40 этокси-группами) 12-20

Жирорастворимый кра-

ситель в виде 30-60%

ного раствора в выше-

указанном сложном эфире

(например Судан глубо- ко черный) 6-12

Катионный смачивающий

агент (например диамино- леат талловой кислоты) 1,5-4 Сажа и/или окрашивающие пигменты 6-15 Растворители (метилэтил- кетон и толуол) 45-90 Полимерное связующее (со- полимер винилхлорида

с винилацетатом, исполь-

зуется в виде 25%-ного раствора в метилэтилкетоне) 8-12 Микропористый наполни- тель (например диатомит, активированный уголь) с раз- мером частиц 0,2-20 мкм 6-12

После термообработки и удаления летучих растворителей получается качественная красящая лента, выдерживающая до 12 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту, имеющему ширину стандартной литеры. Такая высокая печатающая способность изделия обусловлена применением специально синтезируемого жидкого носителя для сажи и красителя, в котором последний может растворяться с большой концентрацией, а также наличием мелкодисперсного микропористого наполнителя, выполняющего роль специфического резервуара красящего состава. После удара иглы печатающей головки происходит разрушение частиц наполнителя и выделение дополнительной порции красящего состава в микропористый полимерный слой, что повышает ресурс работы красящей ленты.

Особенностью данного способа является необходимость синтеза специального жидкого носителя для красителей и пигментов. Это обстоятельство затрудняет широкое внедрение указанной технологии в промышленность.

Цель изобретения увеличение печатающей способности красящей ленты на основе серийно выпускаемых химических веществ. Под печатающей способностью красящей ленты понимается яркость печати и ее продолжительность.

Поставленная цель достигается тем, что красящая лента после ее изготовления подвергается со стороны красковыделяющего слоя дополнительной обработке жидким метиленхлоридом в течение 0,5-15 с.

Анализ патентной и научно-технической информации позволяет сделать вывод, что обработка метиленхлоридом красящих лент на пленочной основе для печатающих устройств до настоящего времени неизвестна, и, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

Исследования неожиданно показали, что кратковременное взаимодействие красящего слоя ленты на основе традиционных серийных компонентов с метиленхлоридом в отличие от других летучих растворителей коренным образом изменяет микропористую структуру красковыделяющегося слоя, как бы разрыхляет поверхность материала, устраняя его монолитизацию (наблюдения под микроскопом). При этом происходит резкое увеличение яркости и ресурса печати.

Такой результат нельзя было предвидеть, поскольку контактирование красящего слоя ленты с другими летучими растворителями, в том числе и растворяющими сополимер винилхлорида с винилацетатом (например метилэтилкетоном, смесью этилацетата и толуола, тетрагидрофураном и т.д.) не только не улучшали печатающую способность ленты, а, наоборот, ухудшали ее.

Из вышеизложенного можно заключить, что предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень.

Изобретение является промышленно применимым, поскольку его вполне реально использовать при выпуске красящих лент для печатающих устройств, который можно организовать на заводах по производству магнитных лент.

Предлагаемый способ получения красящей ленты на пленочной основе осуществляется следующим образом.

При перемешивании и температуре 60-100^оС растворяют красители в олеиновой кислоте (ГОСТ 7580-55). После охлаждения до комнатной температуры полученный состав смешивается с техническим углеродом (сажей), мелкодисперсным микропористым наполнителем (размер частиц не более 100 мкм) и воскообразным веществом, разбавляется до требуемой вязкости смесью летучих растворителей и помещается в герметичную шаровую мельницу. В ней композиция тщательно перетирается в течение нескольких часов до создания очень мелкодисперсной однородной текучей массы.

Отдельно при перемешивании и нагревании (до 50^оС) готовится раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в смеси соответствующих летучих растворителей. Этот раствор смешивают с ранее приготовленным краскосодержащим составом и доводят до требуемой для нанесения на пленку вязкости путем разбавления летучими растворителями.

На полимерную пленку, например полиэтилентерефталатную (ГОСТ 24234-80), толщиной 12-25 мкм наносят на специальном оборудовании с помощью щелевой фильеры или вращающегося вала грунтовочное (адгезионное) покрытие, содержащее несколько процентов сополимера винилхлорида с винилацетатом в системе летучих растворителей. После соответствующего прогрева в термокамере для удаления летучих растворителей создается адгезионный слой толщиной 2-5 мкм. Далее на пленку с адгезионным слоем описанным выше методом наносят приготовленную краскосодержащую полимерную композицию и прогревают для испарения летучих растворителей и формования микропористого красковыделяющего слоя толщиной 13-30 мкм.

Изготовленную красящую ленту со стороны печатающего слоя обрабатывают жидким метиленхлоридом (ГОСТ 9968-86) в течение 0,5-14 с, и после удаления последнего при 20-80^оС получают изделие с печатающей способностью, не уступающей лучшим зарубежным образцам.

В предлагаемой технологии в качестве красителей используются, например, индулин (ГОСТ 4770-77), жирорастворимый фиолетовый К (ж.р.ф.к) для чернильных паст (ТК 6-14-110-88), жиро- или спирторастворимый нигрозин и ряд других хорошо растворимых в олеиновой кислоте.

Если требуется изготовить красящую ленту, печатающую не черным, а каким-нибудь другим цветом, то в композиции используется соответствующий краситель, а сажа не применяется.

Мелкодисперсным микропористым наполнителем являются цеолит, кизельгур, активированный уголь и т.д. а воскообразным веществом служит вазелин (ГОСТ 3582-84), ланолин, солидол, смесь индустриального масла с парафином и т.д. В качестве летучих растворителей могут применяться этилацетат, бутилацетат, ацетон, толуол, метилэтилкетон, взятые в различных сочетаниях и соотношениях.

Печатающая способность красящих лент оценивалась так же, как и у импортных аналогов, по количеству ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту, имеющему ширину стандартной литеры. Для определения этой характеристики использовался специальный стенд, моделирующий реальные ударные нагрузки, возникающие при контакте иглы печатающей головки с красковыделяющим слоем.

На конце штока ударного электромагнитного механизма закреплена игла диаметром 0,2-0,3 мм, которая может совершать удары с очень высокой точностью по одному и тому же месту пленочной основы красящей ленты. Продолжительность удара задается блоком управления и составляет 1,3 мс. Требуемая сила удара определяется величиной тока при фиксированном расстоянии между иглой и красящей лентой. Сзади красящей ленты со стороны ее печатающего слоя располагается полоска белой бумаги, которая может перемещаться в плоскости красящей ленты, и воспринимает на себя отпечатки, получаемые в результате удара иглой по пленочной основе красящей ленты. Изменение яркости отпечатков оценивалось визуально, а количество ударов по одному и тому же месту красящей ленты с удовлетворительным качеством печати определялось экспертным путем.

П р и м е р 1. Готовится при перемешивании и нагревании не выше 50^оС композиция адгезионного слоя следующего состава, мас.

Сополимер винилхлорида с винилацетатом ВА-15 6,7 Этилацетат (ГОСТ 8981-78) 56,4 Бутилацетат (ГОСТ 8981-78) 22,4 Ацетон (ГОСТ 2768-84) 14,5

На специальной установке с помощью вращающегося вала эта композиция наносится на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 20 мкм и прогревается при 60-90^оС до полного удаления растворителей. Получается адгезионное покрытие толщиной около 5 мкм.

В реакторе при перемешивании и температуре 60-100^оС готовят раствор красителей индулина и ж. р.ф.к в олеиновой кислоте при следующем соотношении компонентов, мас. Индулин 20,5 Ж.р.ф.к 5,1 Олеиновая кислота 74,4

После полного растворения красителей состав помещается в герметичную шаровую мельницу, куда добавляются остальные компоненты в следующем количестве, мас. Раствор красителей в оле- иновой кислоте 24,3 Технический углерод марки К-354 (ГОСТ 7885-77) 18,6

Мелкоизмельченный цеолит

марки Na-3M с размером

частиц не более 10 мкм (ТУ 38-10281-88) 13,0 Вазелин 5,2 Этилацетат 29,2 Бутилацетат 9,7

Содержимое шаровой мельницы тщательно перетирается в течение 1-6 ч до получения гомогенной текучей массы.

В отдельном реакторе при перемешивании и нагревании не выше 50^оС приготавливают полимерный раствор по следующей рецептуре, мас.

Сополимер винилхлорида с винилацетатом ВА-15 (ГОСТ 12099-75) 16,7 Этилацетат 29,0 Бутилацетат 18,1 Ацетон 36,2

После этого охлажденный полимерный раствор смешивают в реакторе при комнатной температуре с краскосодержащим составом при их массовом соотношении 1: 1,925 и разбавляют до требуемой вязкости для нанесения на пленку смесью этилацетата и бутилацетата, взятых в массовом соотношении 3:1. Количество вводимой смеси летучих растворителей зависит от способа нанесения красящего слоя и его необходимой толщины. В общем случае массовое соотношение краскосодержащей полимерной композиции и смеси разбавителей варьируется от 2:1 до 1:2.

Приготовленный краскосодержащий полимерный состав отфильтровывается от возможных примесей с дисперсностью более 10 мкм и с помощью ранее упомянутой установки наносится на полиэтилентерефталатную пленку, покрытую адгезионным слоем, и прогревается при температуре 60-100^оС в интервале 15-180 с. Конкретный температурно-временной режим определяется конструкцией установки.

После улетучивания растворителей получается микропористый печатающий слой толщиной 13-30 мкм. При необходимости требуемую величину покрытия обеспечивают последовательными неоднократными нанесением и сушкой краскосодержащего полимерного состава. Изготовленный красящий слой имеет следующую рецептуру, мас. Сополимер винилхлорида с винилацетатом ВА-15 12,44 Олеиновая кислота 25,84 Индулин 7,14 Ж. р.ф.к 1,79 Технический углерод марки К-354 26,72 Цеолит марки NaA-3M 18,63 Вазелин 7,44

Далее красковыделяющий слой подвергается кратковременному 0,5-15 с контакту с жидким метиленхлоридом, а затем последний удаляется при температуре 25-80^оС. В результате получается красящая лента с высокой печатающей способностью, выдерживающая до 12 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту.

Таким образом, на основе серийно выпускаемых химических веществ изготавливается изделие, не уступающее лучшим зарубежным аналогам.

П р и м е р 2. На полиэтилентерефталатную пленку наносится адгезионный слой в соответствии с примером 1.

В реакторе при перемешивании и температуре 60-100^оС готовят 23%-ный раствор жирорастворимого нигрозина (ж.р.н) (ТУ 6-14-376-76) в олеиновой кислоте. После полного растворения красителя и охлаждения состава до комнатной температуры он помещается вч герметичную шаровую мельницу, куда добавляются остальные компоненты в следующем количестве, мас. 23%-ный раствор жиро- растворимого нигрозина в олеиновой кислоте 25,33 Технический углерод марки К-354 17,54 Кизельгур (ОСТ 18-169-74) с дисперсностью частиц менее 10 мкм 14,29 Солидол жировой (ГОСТ 1033-79) 3,90 Этилацетат 19,47 Толуол (ГОСТ 14710-78) 19,47

Содержимое шаровой мельницы тщательно перетирается в течение 1-6 ч до получения гомогенной текучей массы.

В отдельном реакторе при перемешивании и нагревании не выше 50^оС готовят 15%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом ВА-15 в метилэтилкетоне (ТУ 38.10243-80).

После этого охлажденный полимерный раствор смешивают в реакторе с краскосодержащим составом при их массовом соотношении 1:1,723 и разбавляют до требуемой вязкости для нанесения на пленку смесью этилацетата и толуола, взятых в массовом соотношении 1:1. Количество вводимой смеси летучих растворителей зависит от способа нанесения красящего слоя и его необходимой толщины. В общем случае массовое соотношение краскосодержащей полимерной композиции и смеси летучих растворителей варьируется от 2:1 до 1:2.

Нанесение красящего слоя на пленку с адгезионным покрытием происходит аналогично примеру 1. Полученный материал имеет следующую рецептуру, мас.

Сополимер винилхлорида с винилацетатом ВА-15 12,48 Олеиновая кислота 27,93 Жирорастворимый нигрозин 8,38

Технический углерод марки К-354 25,14 Кизельгур 20,48 Солидол жировой 5,59

Далее красковыделяющий слой подвергается кратковременному 0,5-15 с контакту с жидким метиленхлоридом, а затем последний удаляется при температуре 25-80^оС. В результате получается красящая лента с хорошей печатающей способностью, выдерживающая до 8 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту.

П р и м е р 3. Изготавливается красящая лента на пленочной основе в соответствии с примером 1, но ее красящий слой подвергается обработке жидким метиленхлоридом. В результате получается изделие, дающее бледную печать и выдерживающее не более 3 ударов иглой печатающей головки по одному и тому же месту.

П р и м е р 4. Изготавливается красящая лента на пленочной основе в соответствии с примером 1, и ее красящий слой подвергается обработке жидким метиленхлоридом в течение менее 0,5 с. Результат получается такой же, как в примере 3, поскольку растворитель не успевает провзаимодействовать с красящим слоем.

П р и м е р 5. Изготавливается красящая лента на пленочной основе в соответствии с примером 1, и ее красящий слой обрабатывается жидким метиленхлоридом более 15 с. В результате происходит частичное смытие красящего слоя, скручивание самой пленки, и такое изделие не пригодно для печати.