AT392235B - Farbabgebende beschichtung fuer ''multicarbon''- materialien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine farbabgebende Beschichtung für "Multicarbon''-Materialien, welche aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten, farbabgebenden Beschichtung auf Kunststoff-Basis mit einem darin dispergierten, Farbstoffe und gegebenenfalls Pigmente enthaltenden Farbmittel auf Ölbasis bestehen. Derartige Materialien werden, z. B. in Schreibmaschinen oder Druckwerken, als Schieibbänder oder Drucktücher oder aber auch als "Kohlepapier" zur Schrifterzeugung eingesetzt, und die - im Gegensatz zu einem "Einmal-Material" -mehrfach überschrieben weiden können.

Nahezu alle modernen Typen derartiger "Multicarbon"-Materialien sind nach dem Prinzip aufgebaut, daß eine Trägerfolie mit einer farbabgebenden Beschichtung in Form einer Kunststoff-Matrix und einem darin dispergierten Farbmittel versehen ist. Das Farbmittel ist dabei ein mit Farbstoffen und/oder Pigmenten eingefärbtes 01, das mit dem Kunststoff der Matrix unverträglich ist. Zur Herstellung der Beschichtung wird eine Lösung des Kunststoffes in einem Lösungsmittel, das zugleich für das Öl als Lösungsvermittler dient, auf die Trägerfolie aufgetragen. Während der Trocknung, also der Verdampfung des Lösungsmittels, scheidet sich dann das Öl in zahlreichen, im Idealfall miteinander kommunizierenden Mikrotröpfchen ab, die in dem verfestigten Kunststoff als Matrix eingebettet sind.

Diese "Multicarbon"-Materialien besitzen somit eine auf die Trägerfolie aufgebrachte "Schwammschicht", die mit dem Farbmittel gefüllt ist Ihre Wirkungsweise besteht darin, daß bei jedem Schreibanschlag durch die Druckeinwirkung des Typenhammers (oder des entsprechenden Druckteiles zur Schrifterzeugung) ein Teil des Farbmittels aus dem Schwamm ausgepreßt wird und das Schriftbild auf dem dahinterliegenden Papier bildet.

Ein erheblicher Nachteil der bekannten "Multicarbon"-Materialien ist ihre verhältnismäßig geringe Ergiebigkeit die sich darin äußert, daß schon nach wenigen Überschreibungen der gleichen Stelle des Materials ein steiler Abfall der Schriftintensität einsetzt der sich im Schriftbild sehr störend bemerkbar macht. So wird bei einem schon teilweise ausgeschriebenen Kohlepapier der Durchschlag scheckig, wenn mit einem Schreibanschlag frische und bereits ausgeschriebene Stellen gleichzeitig getroffen werden, und bei einem "Multicarbon”· Schreibband ergeben sich sehr unschöne Intensitätsstufen, wenn mitten in einem Schriftstück ein Bandwechsel stattfinden muß. Hinzu kommt noch, daß in Schnelldruckern und anderen Großanlagen ein Bandwechsel meistens sehr zeitaufwendig ist so daß bei häufigem Bandwechsel ein verhältnismäßig großer Anteil der Betriebszeit der betreffenden Anlage verloren geht.

Dieser Nachteil der bekannten "Multicarbon'-Materialien beruht darauf, daß die Konzentration an Öltcöpfchen in der Kunststoff-Matrix nicht beliebig groß gewählt werden kann, weil sonst die dynamische Belastbarkeit der Kunststoff-Matrix beeinträchtigt wird. Dadurch ist die in der Flächeneinheit des Materials zur Verfügung stehende Menge an Farbmittel begrenzt. Außerdem ist offenbar aber auch die Kommunikation zwischen den einzelnen Tröpfchen nicht immer ausreichend, so daß ein bei einem Schreibanschlag ausgepreßtes Tröpfchen nicht oder jedenfalls nicht schnell genug von benachbarten Tröpfchen aus regeneriert wird.

Die bekannten "Multicarbon"-Materialien besitzen aber auch noch einen anderen wesentlichen Nachteil, nämlich dahingehend, daß es außerordentlich schwierig ist, die farbabgebende Beschichtung ausreichend gut auf der Trägerfolie zu verankern. Dies liegt daran, daß die Poren der farbabgebenden Beschichtung nicht nur zum Papier hin, sondern auch zur Folie hin offen sind, und folglich bei einem Schreibanschlag auch dorthin Öl ausgepreßt werden kann. Dieses öl, das von Natur aus einer Haftung der Beschichtung auf der Trägerfolie entgegenwirkt, kann infolge der zwangsläufig bei jedem Schreibanschlag auftretenden Deformationen des "Multicarbon”-Materials in Spannungsrisse und Fugen im Grenzbereich zwischen der Beschichtung und der Trägerfolie eintreten und dazu führen, daß sich schon nach wenigen Überschreibungen größere Flecken der farbabgebenden Beschichtung von der Trägerfolie ablösen.

Zwar ist es bekannt, haftungsvermittelnde Zwischenschichten zwischen der Trägerfolie und der farbabgebenden Beschichtung anzuordnen, aber dadurch wird ein zusätzlicher Arbeitsgang bei der Herstellung des Materials bedingt, der das Endprodukt verteuert Außerdem ist eine solche Zwischenschicht auch keineswegs problemlos. Sie muß beispielsweise eine hohe Elastizität aufweisen und zugleich eine gute Adhäsion sowohl zur Beschichtung als auch zur Trägerfolie besitzen sowie auch eine gute innere Kohäsion haben. Weiterhin kommt es auf ihr Wiederanlöseverhalten an beim Auftrag der farbabgebenden Beschichtungs-Lösung auf die Zwischenschicht, und außerdem muß gewährleistet sein, daß das Öl der farbabgebenden Beschichtung nicht im Laufe der Zeit in die Zwischenschicht hinein wandert. Diese vielen Anforderungen machen es unmöglich, eine für alle Fälle geeignete "universelle" Zwischenschicht anzugeben. Vielmehr muß für jede Rezeptur einer farbabgebenden Beschichtung praktisch immer eine genau darauf abgestimmte Zwischenschicht entwickelt werden, wobei diese Zwischenschichten oftmals so hochwertig (und damit teuer) sein müssen, daß ihre Verwendung bei "Multicarbon"-Materialien mit ohnehin nur geringer Überschreibbarkeit wirtschaftlich kaum noch sinnvoll ist

Es ist das Ziel der Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein "Multicarbon"-Material zur Verfügung zu stellen, bei dem die farbabgebende Beschichtung - ohne Rücksicht auf ihre den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßte, spezielle Rezeptur - eine wesentlich verbesserte Ergiebigkeit (Überschreibbarkeit) bei praktisch gleichbleibender hoher Schriftintensität besitzt und zugleich auch ohne haftungsvermittelnde Zwischenschicht auf die Trägeifolie aufgebracht werden kann.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung dadurch, daß in der farbabgebenden Beschichtung auf 2 bis 6 Gewichtsteile Bindemittel 10 bis 30 Gewichtsteile polyoxyethylengruppenhaltiges Tensid als Ölbasis, 5 bis 10 Gewichtsteile -2-

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Fettfarbstoff, 10 bis 25 Gewichtsteile feinteiliger Füllstoff hoher spezifischer Oberfläche und einer Teilchengrüße von 0,2 bis 20 μιη und gegebenenfalls 0 bis 10 Gewichtsteile Pigment entfallen.

Bei Einmal-Material ist es bekannt, dem Träger ein Pigment und ein feinverteiltes Tonfüllmaterial einzuverleiben. Ferner ist ein druckempfindliches Aufzeichnungsmaterial bekannt, bei dem der Film aus einem 5 porösen, plastischen Material besteht, wobei in den Poren eine Tinte vorhanden ist und das plastische Material unlöslich ist.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird das Aufbauprinzip der bisherigen "MuMcarbon’-Materialien zugunsten eines völlig neuartigen Aufbauprinzips verlassen. Die farbabgebende Beschichtung des "Multicarbon"-Materials besteht nämlich nicht mehr aus einer schwammartigen, in sich weitgehend festen und kohärenten Matrix eines 10 Kunststoff-Bindemittels mit einem darin in Tropfenform dispergierten, mit dem Kunststoff unverträglichen flüssigen Farböl, das mit dem Schreibanschlag aus den Poren der Matrix herausgepreßt wird. Stattdessen ist die farbabgebende Beschichtung bei dem erfindungsgemäßen "Multicaibon"-Material eine in sich nur wenig kohärente "trockene" (d. h. keine nennenswerten Anteile an freien Öltröpfchen enthaltende) Beschichtung mit einer geringen Restklebrigkeit gegenüber Papier, die bei einem Schreibanschlag in ultradünnen Schichten bis zu 15 monomolekularen Schichten abgehoben und auf das Papier übertragen wird.

Die Erfindung nutzt dabei in konsequenter Weise die Erkenntnis aus, daß das Bauprinzip eines in sich kohärenten Kunststoff-Schwammes mit darin dispergierten, kunststoffunverträglichen Farbölen nicht mehr nachhaltig verbesserbar ist. Deshalb geht die Erfindung einen gänzlich anderen Weg, indem sie ein Farböl einsetzt, das zugleich einen hochverträglichen Weichmacher für das Kunststoff-Bindemittel darstellt und dieses 20 klebrig macht, und indem sie der farbabgebenden Beschichtung weiterhin noch feinteilige Füllstoffe mit hoher spezifischer Oberfläche, also hoch saugfähige Füllstoffe zusetzt, die die Beschichtung "trocknen" und außerdem deren innere Kohäsion vermindern. Eure solche Beschichtung besitzt eine ausgezeichnete Adhäsion an der Trägerfolie, die auch bei sehr häufigem Überschreiben nicht beeinträchtigt wird, da kein Öl mit in die Grenzfläche zwischen Beschichtung und Trägerfolie austreten kann. Damit läßt sich im Ergebnis ein System erreichen, in 25 dem die Adhäsion der Beschichtung an der Trägerfolie die größte Kraft darstellt, die Adhäsion der Beschichtung an dem Papier die nächstkleinere Kraft und die innere Kohäsion der Beschichtung die demgegenüber weitaus geringste Kraft.

Es wurde überraschend gefunden, daß sich dieses vorangehend beschriebene System in nahezu idealer Weise verwirklichen läßt, wenn ein polyoxyäthylengruppen-haltiges flüssiges bis pastöses Tensid als Ölbasis des 30 Farbmittels eingesetzt wird. Bevorzugt sind dabei Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenester von Fettsäuren und Harzsäuren sowie Polyoxyäthylenalkylphenoläther (wie sie z. B. unter dem Warenzeichen "Renex" im Handel sind), aber ebenso bringen auch andere nicht-ionische polyoxyäthylengruppen-haltige flüssige bis pastöse Tenside oder auch Gemische (einschließlich der Gemische aus festen und flüssigen Tensiden dieses Typs) den angestrebten Erfolg. 35 Sämtliche dieser Tenside lassen sich mit praktisch allen für Multicarbon-Materialien gängigen Kunststoff-Bindemitteln, wie Polyacrylaten, Polyvinylchlorid-Acetat-Mischpolymerisaten, linearen Polyestem, Polyvinylacetat und Polystyrol kombinieren, und sie erfüllen dabei folgende wichtige Forderungen: 1.) Sie sind in den gleichen Lösungsmitteln löslich oder zumindest kolloidal löslich wie die Bindemittel. 40 2.) Sie stellen für die Bindemittel einen echten Weichmacher dar, der auch bei Lagerung nicht ausschwitzt 3.) Sie lassen sich in solchem Verhältnis mit den Bindemitteln mischen, daß das Gemisch den viskoelastischen Bereich erreicht und klebrig wird.

Somit ist es mit diesen Tensiden möglich, ein Gemisch von Bindemittel und Weichmacher in solchem 45 Verhältnis in einem Lösungsmittel (oder Lösungsmittelgemisch) zu lösen, daß es ohne Lösungsmittel im klebrigen, viskoelastischen Bereich liegt. Wenn diese Lösung anschließend so weit mit Farbstoffen und/oder Pigmenten sowie den Füllstoffen in der erforderlichen Teilchengröße zwischen etwa 0,2 und 20 |xm (bevorzugt Kieselgur, aber auch Aktivkohle oder aufgeplatzte Hohlkugeln oder andere Materialien mit einer für das Farböl zugänglichen inneren Oberfläche) versehen wird, daß die kritische Pigment-Volumen-Konzentration (die für die 50 innere Kohäsion der Beschichtung maßgebend ist) weit überschritten wird, ergibt sich nach dem Aufträgen auf eine Trägerfolie (aus einem für Carbon-Materialien üblichen Polymer wie Polyester, Polypropylen oder Polyamid) und nach dem Abdampfen des Lösungsmittels eine farbabgebende Beschichtung, die fest auf der Folie fixiert ist und die aufgrund einer minimalen Restklebrigkeit und einer geringen inneren Kohäsion in der Lage ist, auf Druckeinwirkung hin in ultradünnen Schichten abzuschieiben. 55 Für den Erfolg der Erfindung sind die genannten Tenside aber auch dadurch von erheblicher Bedeutung, daß sie ein unerwartet und übenaschend hohes Lösevermögen für fettlösliche Farbstoffe (auch als "Fettfarbstoffe” bezeichnet) sowie ein sehr hohes Dispergiervermögen für Pigmente und Füllstoffe aufweisen. Die Fettfarbstoffe wie Triarylmethanfarbstoffe (z. B Sudantiefschwarz oder Neozaponfeuenot), die für die Zwecke der Erfindung in Frage kommen, lösen sich in den bisher für Multicarbon-Materialien verwendeten, kunststoff-unverträglichen 60 Ölen nur bis zu einer Konzentration von unter 1 Masse-%, in den Tensiden aber in Konzentrationen von mehr als 50 Masse-% und bis zu 80 %, wobei die Löslichkeit mit zunehmender Länge der Polyoxyäthylen-Ketten zunimmt. Dadurch erhalten die ultradünnen Schichten, die sich beim Schreiben von den Multicarbon-Materialien -3-

AT 392 235 B ablösen, trotz ihrer geringen Dicke eine sehr gute Farbtiefe, wie sie für ein Qualitäts-Schriftbild unerläßlich ist Die Erfindung hat den entscheidenden Vorteil, daß bei den erfindungsgemäßen "Multicarbon'-Materialien mit zunehmender Anzahl der Überschreibungen kein praktisch wahrnehmbarer Intensitätsabfall eintritt, d. h. auch nach sehr vielen Überschieibungen noch weitgehend die Anfangs-Intensität des Schriftbildes erhalten bleibt. Dies S ist eine Folge der Tatsache, daß nicht mehr, wie bei den bekannten Materialien, ein Schwamm ausgepreßt wird und sich die Farbkonzentration des Schwammes zwangsläufig rasch erschöpft, sondern stattdessen bei jeder Überschreibung wieder neue Schichten mit der Origjnal-Farbkonzentration auf das Papier übertragen werden. Für die Mengenanteile, mit denen die Bestandteile der farbabgebenden Beschichtung bei dem erfindungsgemäßen "Multicarbon"-Material eingesetzt werden können, hat sich folgende Rahmenrezeptur als 10 typisch und zweckmäßig erwiesen:

Bindemittel (in fester Form): Polyoxyäthylen-Tensid: Fettfarbstoff: Pigment: Füllstoff: Lösungsmittel (insgesamt): 15 2 bis 6 Masse-%, vorzugsweise 3 bis 5 Masse-% 10 bis 30 Masse-%, vorzugsweise 15 bis 25 Masse-% 5 bis 10 Masse-%, vorzugsweise 6 bis 9 Masse-% 0 bis 10 Masse-%, vorzugsweise 4 bis 8 Masse-% 10 bis 25 Masse-%, vorzugsweise 15 bis 20 Masse-% 30 bis 60 Masse-%, vorzugsweise 35 bis 50 Masse-%.

Das Lösungsmittel (von dem ein Teil zum Lösen des normalerweise in gelöster Form, z. B. als 20 Masse-20 %ige Lösung in die Mischung eingebrachten Bindemittels dient) ist nach dem Trocknen der Beschichtung nicht mehr im Fertigprodukt enthalten. Im übrigen hängen die Mengenanteile der einzelenen Bestandteile etwas von den jeweils konkret eingesetzten Stoffen und den jeweiligen Anwendungs-Erfordernissen ab, sie lassen sich für jeden Einzelfall leicht durch einfache Handversuche ermitteln.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert Diese Beispiele geben die 25 Rezepturen (in Gewichtsteilen) für farbabgebende Beschichtungen an, die in gelöster Form auf eine Polyester-Folie von 6 bis 30 μπι Dicke aufgetragen und dann getrocknet wurden. Die Schichtstärke der Beschichtungen lag (im getrockneten Zustand) in der Größenordnung von 20 bis 40 pm. 30 Beispiel. 1;

Ein Beispiel für ein rußfreies, schwarz schreibendes Material lautet:

Celluloseacetobutyrat 4,88 Polyoxyäthylennonylphenoläther 14,63 Fettfaibstoff schwarz 9,75 Kieselgur 21,96 Methyläthylketon 48,78 40 100,00

Mit dies»1 Rezeptur kann z. B. auf der Polyester-Folie mit 20-30 g/m^ Farbauftrag ohne Zwischenschicht ein Farbband heigestellt werden, das ohne merklichen Intensitätsverlust mindestens 100 Überschreibungen zuläßt. Bei diesem Farbband sind die überschriebenen Stellen auch nach 300 Überschreibungen noch nicht durchsichtig, 45 während sie bei herkömmlichen "Multicarbon"-Bändem bereits nach ca. 20 bis 30 Überschreibungen durchsichtig weiden und praktisch keine weitere Farbe mehr abgeben.

Die Rezeptur für ein schwarz schreibendes Material läßt sich auch dahingehend abwandeln, daß ein Teil des Kieselgurs durch Ruß ersetzt wird.

Celluloseacetobutyrat 3,3 Polyoxyäthylennonylphenoläther 11,1 Polyoxyäthylenstearat 18,8 Fettfarbstoff schwarz 8,2 Ruß 4,8 Kieselgur 18,6 Methyläthylketon 44,6 -4-

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Celluloseacetobutyrat 3,6 Polyoxyäthylennonylphenoläther 24,4 Fettfarbstoff schwarz 8,8 Ruß 5,1 Kieselgur 20,0 Methyläthylketon 38,1 100,0

Polyacrylat 3,7 Polyoxyäthylennonylphenoläther 21,1 Fettfarbstoff schwarz 6,8 Ruß 4,6 Kieselgur 15,9 Methyläthylketon 47,9 100,0

Auch diese abgewandelten Rezepturen haben die gleichen guten Eigenschaften. In allen vorgenannten Rezepturen kann im übrigen das Kieselgur auch ganz oder teilweise durch Aktivkohle ersetzt werden, ohne daß sich die Eigenschaften spürbar ändern.

Beispiel 2:

Ein Beispiel für ein fluoreszierend schreibendes Material lautet:

Celluloseacetobutyrat 6,2 Polyoxyäthylennonylphenoläther 18,3 Fluoreszenzfarbstoff violett 10,0 Fhioreszenzfarbstoff gelb 8,0 Kieselgur 18,9 Isopropylalkohol/Toluol 1:1 38,6 100,0

Alternativ kann die Rezeptur auch beispielsweise lauten:

Polystyrol 4,7 Polyoxyäthylennonylphenoläther 13,4 Polyoxyäthylenstearat 16,2 Rotfarbstoff fluoreszierend 6,9 Gelbpigment fluoreszierend 5,9 Kieselgur 17,2 Methyläthylketon 43,8 100,0 Polystyrol 4,7 Polyoxyäthylentridecyläther 13,4 Polyoxyäthylenstearat 16,2 Rotfarbstoff fluoreszierend 6,9 Gelbpigment fluoreszierend 5,9 Kieselgur 17,2 Methyläthylketon 43,8 100,0 -5-

Claims (4)

1. AT 392 235 B 2.4 Polyvinylacetat 4,9 Polyoxyäthylentetradecyläther 15,7 Rotfarbstoff fluoreszierend 7,8 Gelbpigment fluoreszierend 6,2 Kieselgur 18,1 Methyläthylketon 47,3 100,0 2.5 Celluloseacetobutyrat 4,9 Polyoxyäthylennonylphenoläther 15,7 Rotfarbstoff fluoreszierend 7,8 Gelbpigment fluoreszierend 6,2 Polyamid-Wachs (Füllstoff) 18,1 Methyläthylketon 47,3 100,0 Mit diesen Rezepturen läßt sich z. B. ein fluoreszierendes Band herstellen, das um ein Vielfaches öfter überschreibbar ist als ein herkömmliches fluoreszierend schreibendes Band. Beispiel 3: Ein Beispiel für ein rot schreibendes Material lautet: Celluloseacetobutyrat 6,3 Polyoxyäthylennonylphenoläther 17,0 Fettfarbstoff rot 11,4 Kieselgur 25,0 Methyläthylketon 40,3 100,0 Mit dieser Rezeptur können z. B. rot schreibende Bänder von höchster Ergiebigkeit hergestellt werden. Beispiel 4: Ein Beispiel für ein magnetisch schreibendes Material lautet: Celluloseacetobutyrat 6,0 Polyoxyäthylennonylphenoläther 13,8 Magnetpigment 30,4 Kieselgur 6,0 Methyläthylketon 63,8 100,0 Mit dieser Rezeptur ist es erstmals möglich, ein Multi-Magnetschreibband herzustellen, das - im Gegensatz zu den bislang ausschließlich verwendeten Einmal-Magnetschreibbändem - eine vier- Iris sechsfache Überschreibung zuläßt. PATENTANSPRÜCHE 1. Farbabgebende Beschichtung für "Multicarbonn-Materialien, welche aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten, farbabgebenden Beschichtung auf Kunststoff-Basis mit einem darin dispergierten, Farbstoffe und gegebenenfalls Pigmente enthaltenden Farbmittel auf Ölbasis bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß in der farbabgebenden Beschichtung auf 2 bis 6 Gewichtsteile Bindemittel 10 bis 30 Gewichtsteile -6- AT 392 235 B polyoxyethylengruppenhaltiges Tensid als Ölbasis, 5 bis 10 Gewichtsteile Fettfarbstoff, 10 bis 25 Gewichtsteile feinteiliger Füllstoff hoher spezifischer Oberfläche und einer Teilchengröße von 0,2 bis 20 μιη und gegebenenfalls 0 bis 10 Gewichtsteile Pigment entfallen.
2. 2. Farbabgebende Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid ein Polyoxyethylenalkyläther, ein Polyoxyethylenester von Fettsäuren und Harzen, ein Polyoxyethylenalkylphenol-äther oder ein Gemisch dieser Typen ist.
3. 3. Farbabgebende Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff in Form von Kieselgur, Aktivkohle und/oder aufgeplatzten Hohlkugeln vorliegt
4. 4. Verfahren zur Herstellung von nMulticarbon"-Materialien, bestehend aus einer Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten fiarbabgebenden Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Trägem eine farbabgebende Beschichtungs-Zusammensetzung aufgetragen wird, die 2 bis 6 Masse-% Bindemittel (in fester Form), 10 bis 30 Masse-% polyoxyethylengruppenhaltiges Tensid, 5 bis 10 Masse-% Fettfarbstoff, 10 bis 25 Masse-% Füllstoff, 30 bis 60 Masse-% Lösungsmittel und gegebenenfalls 0 bis 10 Masse-% Pigment enthält, und dieses aufgetragene Material unter Verdampfen des Lösungsmittels getrocknet wird. -7-