DE1950029A1

DE1950029A1 - Verfahren zur Fixierung von trockenen pulverfoermigen Druckfarben

Info

Publication number: DE1950029A1
Application number: DE19691950029
Authority: DE
Inventors: Udo Bergmann; Alton-Rauch D
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1969-10-03
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1971-04-15
Also published as: FR2064986A5; GB1297436A; JPS4911590B1; DE1950029B2; SE367713B; NL7014205A; BE757055A; CA953988A

Description

Verfahren zur Fixierung von trockenen pulverförmigen Druckfarben

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fixierung von trockenen pulverförmigen Druckfarben attf Geschichtetem Papier. Die Erfindung bezieht sich ferner auf beschichtetes Papier und trockene pulverförmige Druckfarben zur Durchführung dieses Verfahrens.

Trockene pulverförmige Druckfarben werden bei verschiedenen Druckverfahren, z. B. beim Siebdruck und insbesondere

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beim elektrostatischen Druck, angewendet.. Im Gegensat:?,,, zum Druck mit flüssigen oder pastenförmigen Farben muß dabei das Druckbild in einem besonderen Arbeitsgang fixiert'werden, ·.- ,. ■ ·.;"' ~ . -- .-^- ϊ·_:γ^::,.: ^ic-.

Mehrere Verfahren hierzu sind bekannt (J.H. Dessauer, H.E. Clark: "Xerography and related processes", Vocal Press, London, New York 1965; R.M. Schaffert: »Electrography", Vocal Press, London, New York 1965). Verbreitet ist die Fixierung durch Wärmeeinwirkung. Hierzu enthält die Druckfarbe einen thermoplastischen Anteil, der aufschmilzt und mit dem Papier verklebt. Zuweilen ist auch die Papieroberfläche mit einer dünnen Schicht aus schmelzbarem Material, z. B. Wachs, beschichtet. Andere Verfahren zur Fixierung verwenden flüssige Lacke oder Lösungsmittel für die Druckfarbe. Nach Verdunsten der auf das Papier aufgebrachten Flüssigkeit ist das Druckbild wischfest fixiert. Es ist auch schon mit einigem Erfolg versucht worden, durch hohen Walzendruck körnige Druckfarbe auf normalem oder speziell weich beschichtetem Papier zu fixieren. Speziell weich beschichtetes Papier ist mit einem Material beschichtet, das gegen mechanischen Druck weich und nachgiebig ist. Bei der genannten Anwendung besteht die Schicht ζ. B. aus geschäumtem Kunststoff.

Allen diesen Fixierverfahren haften Nachteile an, die ihre Anwendung in speziellen Fällen ausschließen. Entweder sind hohe Energien (Wärme, Druck) oder bestimmte Chemikalien als Hilfsmittel zur Fixierung von außen zuzuführen. Insbesondere für sehr kleine Druckaggregate (z. B. in Tische rechnern), die nach dem elektrostatischen Prinzip arbeiten und trockene Druckfarben verwenden, sind die bekannten

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Verfahren zur Fixierung ungeeignet. Mittels elektrostatischer Methoden läßt sich Druckfarbe nämlich fast leistungslos zeichenförmig übertragen. Es ist daher unzweckmäßig, für leichte Geräte(eventuell mit Batteriebetrieb) wärme- oder materialverbrauchende Fixiervorgänge vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feste Verbindung zwischen Farbpigment und Papier zu.erzielen, ohne daß wärme- oder materialverbrauchende Fixiervorgänge erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem weiphmacherhaltigen thermoplastischen Kunststoff beschichtetes Papier mit einer trockenen pulverförmigen Druckfarbe in Berührung gebracht wird, die neben sonstigen Bestandteilen weichmachbaren thermoplastischen Kunststoff und Farbpigment enthält, die im Weichmacher der Papierbeschichtung gut löslich sind.

Es ist zwar ein Verfahren zum Bedrucken von Papieren, die mit thermoplastischen, gegebenenfalls weichmacherhaltigen Kunststoffen beschichtet sind, bekannt, bei dem Druckfolien verwendet werden, die Farbpigmente mit einem

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den thermoplastischen Kunststoffen verwandten Erzeugnis gebunden enthalten (deutsche Patentschrift 855 407). Hierbei erfolgt aber das Bedrucken unter der Einwirkung von warmen oder heißen Lettern. Ferner soll das den thermoplastischen Kunststoffen verwandte Erzeugnis, mit dem die Farbpigmente gebunden sind, möglichst keine Weichmacherwanderung gestatten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen beruht die Fixierung auf dem Phänomen der Weichmacherwanderung. Weichmacher sind sehr hoch siedende organische Lösungsmittel (z. B. Trikresylphosphat, Siedepunkt 263⁰C bei 20 Torr). Sie werden plastischen Massen (besonders PVC) in Anteilen bis 50 Gewichtsprozent beigemischt, sowohl zur Streckung, als auch, um eine unerwünscht hohe Härte herabzusetzen (Weich-PVC). Weichgemachte Thermoplaste verhalten sich bei Raumtemperatur äußerlich wie ein Festkörper. In ihrem Inneren zeigen sie eine stark verlangsamte flüssigkeitsähnliche Bewegung, da die Moleküle des Weichmachers und des Thermoplasten durcheinander diffundieren. Die Weichmachermoleküle treten in der Regel nicht aus der Oberfläche des Festkörpers aus, da sie einen sehr hohen Siedepunkt und gleichzeitig eine hohe Affinität zum Festmaterial haben. Werden jedoch zwei Flächen aus dem gleichen weichgemachten Material aufeinandergelegt, diffundieren die Moleküle des Weichmachers und etwas JLang-

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samer auch die des Thermoplasten über die Grenzfläche hinweg ineinander. Die Grenzfläche verschwindet als solche, die beiden Flächen verkleben miteinander und verbleiben auch so nach Druckentlastung.

Bei einem Druckbild aus trockener pulverförmiger Farbe .wird der notwendige Anpreßdruck wegen der Kleinheit der Farbpartikel allein durch die unspezifischen Adhäsionsoder Haftkräfte (van der Waals-Kräfte) aufgebracht, die in den Kontaktzonen wirksam sind. Anfangs wirken eventuell auch noch elektrostatische Kräfte etwa gleicher Größe vom Vorgang der Farbaufbringung her. Die Haftkräfte wirken so, daß sie danach trachten, die Kontaktzone zu vergrößern. Besteht der Farbkörper aus einem Material, das vom in der Unterlage befindlichen Weichmacher gelöst wird, dann dringen die Weichmachermoleküle durch Diffusion in den Farbkörper ein. Dessen Material wird dadurch in der Nähe der Kontaktzone gleichfalls weichgemacht, es wird nachgiebiger, so daß durch die weiterhin wirkenden Haftkräfte die Kontaktzone vergrößert wird. Damit steht wieder eine größere Fläche für den Diffusionsübergang zur Verfügung, der Effekt der Fixierung verstärkt sich somit selbst. Nach einiger Zeit ist das Material der Druckfarbe fest mit der Unterlage verklebt.

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Enthält der Farbkörper der Druckfarbe ein niedermolekulares im Weichmacher lösliches organisches Farbpigment, dann beginnen die Farbmoleküle im weichgemachten Material zusätzlich zu wandern und dringen dabei auch in die Unterlage, in die Papierbeschichtung, ein. Nach einiger Zeit ist daher nicht nur das aufgebrachte Material, sondern zusätzlich ein ganzer Bereich der Unterlage darum herum in der Masse eingefärbt. Die Fixierechtheit des Druckbildes wird dadurch besonders verstärkte

Als Grundmaterial für die Druckfarbe ist an sich jedes weichzumachende thermoplastische Material geeignet. Es empfiehlt sich jedoch, da die Druckfarbe vor dem Verdrucken weichmacherfrei ist, im Interesse einer schnellen Diffusion als Grundmaterial möglichst niedrig, d. h. zwischen 60 und 1op°C, schmelzende harzartige Substanzen zu verwenden. Geeignet sind insbesondere modifizierte und unmodifizierte Alkylharze, Alkydharze, Maleinatharze und Phenolharze. Ferner eignen sich Polymerisate, wie z. B. Polyvinylchlorid und Polystyrol. Vorzugsweise enthält die Druckfarbe als Grundmaterial über 60 Gewichtsprozent eines Maleinatharzes, dessen Schmelzpunkt im nicht weichgemachten Zustand zwischen 60 und 1OQ⁰C liegt.

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Als Farbpigment werden vorzugsweise niedermolekulare organische Farbpigmente verwendet.'Als solche sind insbesondere Sudanfarben geeignet. Organische Farbpigmente, die sowohl mit den Harzen als auch mit der Beschichtung verträglich und im Weichmacher löslich sind, gibt es sehr viele im Handel, z. B.

Sudantiefschwärζ BB (C.I. 26150) Ceresrot 7 B (CI. Vol. 2, 2650) Helioechtcarmin B (CI. Vol. 1, Pigment Red 96) Helioechtblau RR (CI. Vol. 1, Pigment Blue 23) Helioechtrot BN (CI. Vol. 2, 12120) Helioechtrot RN (CI. Vol. 2, 12120)

Die Korngröße der Druckfarbe ist vorzugsweise geringer als 20,um. Für das Material zur Papierbeschichtung können höher, d. h. über 110⁰C, schmelzende Substanzen verwendet werden, da sie für die Beschichtung mit Weichmachern zu versetzen sind. Mögliche Schichtmaterialien sind u. a. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polystyrol und auch die schon unter den Grundmaterialien für die Druckfarbe genannten modifizierten harzartigen Materialien, wie Alkylharze, Alkydharze, Maleinatharze und Phenolharze. Die Schichtmaterialien werden vorzugsweise in geschäumter Form verwendet. Papiere, die eine Beschichtung aus weichgemachtem thermoplastischen Material tragen, sind im Handel erhältlich. Eine besonders brauchbare

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Ausführungsform trägt eine Beschichtung aus geschäumtem Weich-PVC mit unterliegender verdeckter Schwärζschicht. Dieses Papier wird als kohleloses Durchschlagpapier verwendet. Vorzugsweise besteht die Papierbeschichtung aus 5 bis 12 g/m Weich-PVC mit einem Fließpunkt von ungefähr 6O⁰C.

Die dem Schichtmaterial zuzusetzenden Weichmacher müssen folgenden Bedingungen genügen: Sie müssen der Weichmacherwanderung fähig sein und diese Eigenschaft sowohl hingiehtlieh d§§ Sehieh-taatePisls. als-aueh In b§zug auf di§ Grundsubstanz der Druckfarbe besitzen. Es muß also Verträglichkeit sowohl zwischen Weichmacher und Schichtmaterial als auch zwischen Weichmacher und Grundsubstanz der Druckfarbe bestehen. Derartige Weichmacher sind ζ. B. Dioctylphthalat, Dibutylphthalat, Trikresylphosphat und Benzyloctyladipat.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die, z. B. nach einem elektrostatischen Druckverfahren, bildmäßig auf das beschichtete Papier aufgebrachte Druckfarbe sich ohne Einwirkung von mechanischem Druck und ohne Einwirkung von Wärme fest mit dem unterliegenden Papier verbindet. Dadurch ist dieses Verfahren insbesondere für sehr kleine und leichte Druckaggregate geeignet.

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In folgendem Ausführungsbeispiel wird eine ei-'f indungsgemäße Kombination aus pulverförmiger trockener.Druckfarbe und beschichtetem Papier beschrieben!

Ein Blatt normalen dichten Papieres_ wird mit 10 g/m ' einer wäßrigen Dispersion von Polyvinylqbber (70 %) .und Phthalsäuredibuty !ester (30 %) (Weichmacher) beschichtet. Die Schicht wird ca. 10 Minuten im Trockenofen auf 100⁰C erwärmt. Bei Raumtemperatur ist die Beschichtung nicht mehr klebrig und fühlt sich trocken an»

Die zu verwendenden Druckfarben werden, nach folgenden Rezepten hergestellt (Angaben-in Gewichtsprozenten);

1) 80 % niedrig schmelzendes Maleinatharz 0,5 % Acetamid

13)5 % Aluminium-Sbearab

6 % Sudarirot 7 B ■

2) 83 % niedrig schmelzendes Maleinatharz

2 % Ace tarn Id

7 % Alum iriium-S teara t

3 % Titandioxyd

5 % Helloechtblau RR

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BAD

19 son 20

3) 79 % niedrig schmelzendes Maleinatharz 9 # Elektrolyteisen (feinkörnig) 6 % Sudantiefschwarz BB
6 % Ruß

In jedem der drei Rezepte werden die Mischungen aus den angegebenen Substanzen zusammengeschmolzen und Anschließend auf eine mittlere Korngröße von 10 ,um gemahlen,

Die Druckfarbe wird nach einem elektrostatischen Druckverfahren bildmäßig auf das beschichtete Papier aufgebracht. Etwa 5 Sekunden nach dem Farbübertrag kann das Druckbild nicht mehr ohne Hilfsmittel entfernt v/erden.. Etwa 1 Sekunda nach dem Farbübertrag können bedruckte Blätter bereits gestapelt werden, Etwa 100 Sekunden nach dem Druck kann dar» Druckbild ohne jede Vorsicht allen üblichen normalen Beanspruchungen für .Drucksachen ohne Qualitätsminderung ausgesetzt v/erden, Der Endzustand der Fixierung tritt allerdings erst nach Verlauf mehrerer Stunden ein.,

Auch bei allen kleinen Druckaggregaten besteht ohne Beeinträchtigung des Bedienungskomforts die Möglichkeit, das Druckerzeugnis während der ersten Minuten etwas pfleglicher alü später zu behamU/Lu ■

109016/1160 ' Patentansprüche:

BAD ORiGiNAL

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Fixierung von trockenen pulverförmigen Druckfarben auf beschichtetem- Papier, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem weichmacherhaltigen thermoplastischen Kunststoff beschichtetes Papier mit einer trockenen pulverförmigen Druckfarbe in-Berührung gebracht wird, die neben sonstigen Bestandteilen weichmachbaren thermoplastischen Kunststoff und Farbpigment enthält, die im Weichmacher der Papierbeschichtung gut löslich sind. ,

2. Druckfarbe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weichmachbaren thermoplastischen Kunststoff harzartige Substanzen enthält, die im Temperaturbereich zwischen 60 und 100⁰C schmelzen.

3. Druckfarbe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Grundmaterial über 60 Gewichtsprozent eines Maleinatharzes enthält, dessen Schmelzpunkt im nicht weichgemachten Zustand zwischen 60 und 100⁰C liegt.

4. Druckfarbe nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie niedermolekulares organisches Farbpigment enthält.

5. Druckfarbe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sudanfarbe enthält. ·

6. Druckfarbe nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Druckfarbe geringer als 20/um ist.

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7· Beschichtetes Papier zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Papierbeschichtung aus Kunststoffen besteht, deren Schmelzpunkte im nicht weichgemachten Zustand über 11O⁰C liegen.

8. Beschichtetes Papier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus geschäumtem Material besteht.

9. Beschichtetes Papier nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbeschichtung aus 5 bis 12 g/m Weich-PVC mit einem Fließpunkt von ungefähr 6O⁰C besteht.

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