DE2459494C2

DE2459494C2 - Schichtförmige Träger für das Bedrucken mit basischen Reaktfarbstoffen

Info

Publication number: DE2459494C2
Application number: DE2459494A
Authority: DE
Inventors: Wilfried 5070 Bergisch Gladbach Steinbach
Original assignee: Cf Wachendorff & Co Kg 5070 Bergisch-Gladbach De GmbH
Current assignee: Cf Wachendorff & Co Kg 5070 Bergisch-Gladbach De GmbH
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1983-07-07
Also published as: JPS5844479B2; ES433054A1; DE2459494A1; FR2255184A1; JPS5095010A; CH593385A5; BE823462A; ATA1006774A; NO744576L; NL7416498A; GB1491699A; SE415160B; AT337730B; SE7415936L; FR2255184B1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet schichtformiger Trägermaterialien, die auf wenigstens einer Oberfläche mit einem reaktiven Pigmentstrich versehen sind, der ein Bedrucken mit sogenannten Reaktfarbstoffen ermöglicht Insbesondere betrifft die Erfindung einen neuentwickelten schwach basisch bis sauer eingestellten reaktiven Pigmentstrich der genannten Art, der die Verwendung des damit beschichteten Trägers in Vervielfältigungsverfahren erlaubt, die mit einer grafischen Farbe auf der Grundlage sogenannter basischer Reaktfarbstoffe arbeiten.

ReaJctfarbstoffe dieser Art werden heute in großem Umfange eingesetzt In der Regel handelt es sich um basische alkohollösliche Lactonfarbstoffe, die in ihrer Lieferform farblos sind und erst durch Reaktion mit Säuren in eine sichtbare Form umgewandelt werden. So ist es bekannt, die Oberfläche eines Empfangerpapieres mit einem schwach basisch bis sauer eingestellten Pigmentstrich auszurüsten- Wird der Reaktfarbstoff dann manuell oder maschinell auf die derart ausgerüstete Empfängeroberfläche aufgetragen, dann wird der übertragene Schriftzug durch Reaktion mit dem Pigmentstrich in eine sichtbare Form umgewandelt.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen mit einem reaktiven Pigmentstrich versehenen Empfänger zu schaffen, der ein technisch fortschrittliches Arbeiten mit solchen Reaktfarbsteffön in Vervielfältigungsverfahren, insbesondere im Hektographier- bzw. Umdruckverfahren ermöglicht

Das Hektographieren ist eines der ältesten Vervielfältigungsverfahren. Ein Druckträger wird auf seiner Rückseite mit dem Farbstoff in Spiegelschrift beschichtet und wird damit zum Farbgeber. Nach Befeuchten mit einem Lösungsmittel, insbesondere mit alkoholischer Flüssigkeit wird die angelöste Farbe auf das Vervielfältigungspapier - den Empfänger - abgedruckt Die Auflagenhöhe ist wegen des allmählichen Abtragens der Farbe naturgemäß beschränkt Durch möglichst sparsames Abtragen der Druckfarbe wird versucht, die Zahl der Abzüge möglichst hoch zu halten. In der Praxis wird hierzu die zu bedruckende Oberfläche des Empfängers mit Lösungsmittel befeuchtet und der Druckträger dann mit seiner Farbseite damit in Kontakt gebracht Im hier betroffenen Fall wird eine geringe Menge des alkohollöslichen Reaktfarbstoffs vom Druckträger abgelöst und im reaktiven Pigmentstrich des Empfängers absorbiert Hier reagiert der Reaktfarbstoff mit der Spezialbeschichtung und wird unmittelbar sichtbar.

Den Eigenschaften und der Beschaffenheit des reaktiven Pigmentstrichs kommt für die Anwendbarkeit des Verfahrens in der Praxis entscheidende Bedeutung zu. Dieser reaktive Pigmentstrich muß gleichzeitig eine Mehrzahl von Anforderungen erfüllen. Insbesondere soll er ein dem Anwendungszweck angepaßtes Absorptionsvermögen bei ausreichender Lösungsmittelbeständigkeit besitzen. Der richtige pH-Bereich, z. B. die neutrale bis schwach-saure Reaktion ist zur Farbentwicklung notwendig. Farbige Besck/chtungen sollen ebenfalls alkoholbeständig und auch ausreichend temperaturbeständig sein. Der Strich selber muß ausreichend geglättet sein, um ein befriedigendes Druckbild zu liefern. Die Erfindung schlägt hier eine Lösung vor, die eine optimale Verwendung solcher Trägermaterialien insbesondere auf dem Gebiet der Umdruckverfahren gestattet.

Gegenstand der Erfindung ist ein schichtformiges Trägermaterial, insbesondere Papier, Pappe oder Karton, für das Bedrucken mit alkoholischen Lösungen von Reaktfarbstoffen, das auf wenigstens einer seiner Oberflächen einen reaktiven Pigmentstrich enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bindemittel des reaktiven Pigmentstrichs eine innige Mischung aus leicht alkohollöslichen und alkoholresistenten Bindemittel ist. Vorzugsweise wird nicht nur eine Mischung zweier unterschiedlicher Bindemittel, sondern auch eine Mischung unterschiedlicher Pigmente eingesetzt.

In der bevorzugten Ausführungsforro der Erfindung enthält der reaktiv*. Pigmentstrich ein Geroisch von stark absorbierenden und schwach absorbierenden Pigmenten. Der pH-Wert des reaktiven Pigmentstrichs liegt fur ein Arbeiten mit basischen Reaktfarbstoffen im sauren bis schwach basischen Bereich. Bevorzugt werden pH-Werte des Pigmentstrichs bzw. der zur Oberflächenausrüstung eingesetzten Dispersion im Bereich von etwa 5 bis 8, vorzugsweise von etwa 6 bis 7-

Besondere Bedeutung kommt im Rahmen der Erfindung dem Bicdemittelgemisch aus alkohollöslichen und alkoholresistenten, insbesondere in Alkohol schwerlöslichen Bindemitteln zu. Das Bindemittel muß ja nicht nur die Pigmente auf der Oberfläche des Empfangers verankern, es muß gleichzeitig ausreichend lösungsmittelfest sein, um ein störungsfreies Befeuchten mit alkoholischer Flüssigkeit und anschließendes Abdrucken sicherzustellen. Das Bindemittel ist darüber hinaus aber auch eine der Komponenten, die entscheidend für das AusÄUgverhalten der Empfängeroberfläche äst Dieses Ansaugverhalten beeinflußt die beim Druckvorgang abgelöste Farbstoffmenge, die ihrerseits bestimmt wird durch die zwei an sich entgegengesetzten Forderungen des ausreichend klaren Schriftbildes und der möglichst großen Zahl von Abzügen von einem vorgefertigten Druckträger.

Das Ansaugverhalten der reaktiven Pigmentschicht wird dabei aber zusätzlich auch durch das Saugvermögen und die Absorptionsfähigkeit der im reaktiven Strich vorliegenden Pigmente beeinflußt Erfindungsgemäß wird hier vorgeschlagen, in Verbindung mit dem Bindemittelgemisch auch ein Pigmentgemisch einzusetzen. Es wird dabei eine Mischung vun stark absorbierenden und schwach absorbierenden Pigmenten eingesetzt. In der bevorzugten Ausfuhrungs.orm der Erfindung sind damit vier wesentliche Bestandteile des reaktiven Pigmentstrichs vorgegeben, die zwei Bindemitteltypen und die zwei Pigmenttypen. Diese vier Komponenten werden zweckmäßigerweise in solchen Abmischungen zueinander eingesetzt, daß der reaktive Pigmentstrich ein zahlenmäßig bestimmbares Ansaugverhalten zeigt, das nach einem für die Zwecke der Erfindung entwickelten Test zu ermitteln ist Dieses Ansaugverhalten wird im folgenden als »Alkoholresistenz (AR)« bezeichnet und wie folgt bestimmt:

Bestimmung der Alkoholresistenz durch den Alkohol-Tropfentest

Das Prüfverfahren beruht auf der Bestimmung von 2 Faktoren:

a) der Wegschlagzeit eines Alkoholtropfens, gemessen in see,

b) dem mittleren Tropfendurchmesser, gemessen in mm.

Als Standard dient ein alkoholundurchlässiger Träger, eine geschliffene Glasplatte.

Prüfklima (nach DIN 50 014) 2O⁰C, 65% relative Luftfeuchtigkeit.

Ausführung

Der Prüfling wird waagerecht auf eine alkoholundurchlässige Unterlage gelegt. Darauf gibt man aus einer Micro-Bürette, die senkrecht und in einem Abstand von 20 mm über dem Prüfling angeordnet ist, einen Tropfen Alkohol (98%ig) auf die Prüfll&che, Beim Auftreffen des Tropfens wird eine Stoppuhr in Gang gesetzt
Je nach Alkoholresistenz des Prüflings dringt der

"> Tropfen nach einer zu messenden Zeit T₁, (see) in das Material ein und bildet dabei einen meist kreisrunden Hof aus, der diagonal vermessen, als mittlerer Tropfendurchraesser D„ (mm) bestimmt wird. Der Tropfentest wird an 3 Stellen der Prüflläche wiederholt Aus den

in Prüfergebnissen T_p und D_p wird jeweils das arithmetische Mittel gebildet. Diese Ergebnisse werden in eine später beschriebenen Formel eingesetzt

Als Bezugsgröße für eine 100%ige Alkoholresistenz wenden Wegschlagzeit und Tropfendurchmesser auf einer geschliffenen Glasplatte bestimmt Durch das Unvermögen des Alkoholtropfens, in das Glas einzudringen, entsteht ein relativ großer Tropfendurchmesser. Die Wegschlagzeit entspricht in diesem Falle der Verdunstungszeit

2i> Die aus Reihenversuchen ermittelten Werte wurden als Glas-Standard-Werte wie folgt festgelegt:

Glasstandardwerte:

,. Wegschlagzeit T_s = 80 see

mittlerer D_s = 25 mm

Tropfendurchmesse.'

Ausrechnung

Die Alkoholresistenz des Prüflings, bezogen auf den Glasstandard, wird in % ausgedrückt und nach folgender Formel ermittelt:

AR =

100 (%)

AR	= Alkoholresistenz	(%)
T_P	= Wegschlagzeit - Prüfling	(see)
T₅	= Wegschlagzeit - Glasstandard	(see) = 80 see
Dp	= mittlerer	(mm)
	Tropfendurchmesser
Ds	= mittlerer	(mm) = 25mm
	Tropfendurchmebser
	Genauigkeit

Die Versuche haben gezeigt, daß Abweichungen bei ein und demselben Produkt, von einer oder mehreren Personen bestimmt, maximal ±5% betragen.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, die Pigment- und Bindemittelkomponenten des reaktiven Pigmentstrichs so aufeinander abzustimmen, daß die nach dem Alkohol-Tropfentest bestimmte Alkoholresistenz (AR) des

ω beschichteten Trägerrnatefials 50 bis 70% des Vergleichswertes auf der Glasplatte beträgt.

Hierzu hat es sich als zweckmäßig erwiesen, im Bindemittelgemisch 20 bis 50% des alkohollöslichen und 50 bis 80% des alkoholresistenten Bindemittels einzusetzen. In der Pigmentmischung werden zweckmäßigerweise 30 bis 80% des stark absorbierenden Pigmentes auf 70 bis 20% des schwach absorbierenden Pigmentes eingesetzt. Als stark absorbierendes Pigment finden

bevorzugt hoclvsaugfabige Pigmente mit einer Absorptionszahl - bestimmt nach ASTM-281-31 - von 100 bis 160 g/100 g und vorzugsweise von UO bis 130 g/100 g Verwendung, Als schwach absorbierende Pigmente werden solche mit einer im gleichen Test bestimmten Absorptionszahl von 40 bis 60 g/100 g, vorzugsweise von 45 bis 50 g/100 g bevorzugt.

Die im einzelnen verwendeten Pigmente sind die in der Papierherstellung üblichen Pigmenttypen. Als hochabsorptionsfähiges Pigment sind insbesondere Clay-Typen mit hoher bis mittlerer Absorptionsfähigkeit geeignet Ein besonders geeignetes Material ist hier Attapulgus-Clay, d. h. ein durch thermische Behandlung aktiviertes natürliches Pigment in Pulverform mit hohem Absorptionsvermögen. Geeignet ist beispielsweise ein Material einer mittleren Teilchengröße von etwa 3 fun und einem pH-Wert von etwa 7,5. Ein anderes geeignetes Material ist Silton-Clay japanischen Ursprungs. Als Pigment niederer Absorptionsfähigkeit werden insbesondere glättend wirkende Pigmente aus der Papiertechnik bevorzugt. Ein typisches Beispie! ist natürlich vorkommendes pulverformige·; Kaolin. Geeignet ist beispielsweise ein Material deutscher Herkunft mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,5 μπι und einem pH-Wert von etwa 6,3.

Insgesamt werden alle Komponenten des Striches so ausgewählt, daß der fertige reaktive Pigmentstrich die gewünschte neutrale bis schwach-saure Beschaffenheit besitzt. Hier kann insbesondere die Auswahl der richtigen Bindemitteltypen wichtig sein. Synthetische Bindemittel, und zwar insbesondere solche auf der Basis von acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisaten werden bevorzugt. In der Technik der Papierherstellung werden heute die verschiedenartigsten Acrylat-Copolymerisattypen, insbesondere als Pigmentbindemittel, angeboten und eingesetzt. Ihre Empfindlichkeit gegenüber Lösungsmitteln läßt sich wiederum durch einen sehr einfachen Handversuch ermitteln. Gibt man auf ein saugfähiges Papier eine Probe der jeweils zu untersuchenden Kunststoffdispersion auf, so schlägt die Flüssigphase sofort in das Papier weg und es verbleibt ein Überzug des reinen Bindemittels auf der Papieroberfläche. Dieser Überzug wird jetzt mit einem Alkoholtropfen befeuchtet. Gleich anschließend reibt man vorsichtig mit der Fingerkuppe auf der alkoholfeuchten Stelle. Hochalkohollösliche Binöcmiitel zergehen beim leichten Reiben sofort, so daß sensorisch rasch die ursprüngliche Papierstruktur feststellbar ist. Die alkoholresistenten Bindemitteltypen sind gegenüber diesem Fingerkuppentea weitgehend beständig. Bestenfalls nach langem Reiben gelingt es hier, die Bindemittelschicht so weit zu beseitigen, daß wiederum die Papierstruktur sensorisch feststellbar ist. Unter Benutzung dieses einfachen Handtestes lassen sich geeignete Bindemittel leicht ermitteln. Schwach sauer und höchstens sehr schwach basisch eingestellte Polyacrylatcopolymerisat-Dispersionen sind die bevorzugten Bindemittel-Typen zur Herstellung des reaktiven Pigmentstrichs.

Auch in der Auswahl der weiteren üblichen Bestandteile fur einen solchen Pigmentstrich, d, h, beispielsweise bei den Dispergiermitteln, beim Entschäumer und bei Farbstoffen wird eine solche Auswahl getroffen, daß dur gewünschte pH-Bereich des fertigen Strichs gewährleistet ist Insbesondere für die Wahl der Farbstoffe ist zu beachten, daß diese alkoholecht und beständig gegen erhöhte Temperaturen sind. Farbstoffe, die bis etwa 16O⁰C hitzebeständig sind werden bevorzugt

ίο eingesetzt

Der reaktive Pigmentstrich Hegt auf dem schichtformigen Trägermaterial zweckmäßigerweise in Mengen von 3 bis 12 g/m² vor. Bevorzugt sind Mengen von 5 bis 10 g/m². Als Trägermaterial kommt neben Papier, Pappe oder Karton auch jedes andere flächige Material, beispielsweise Metall- oder Kunststoff-Folien, in Betracht

Zur Ausbildung eines klären Druckbildes im Umdruckverfahren sind ausreichende Glättewerte in der Oberfläche des beschichteter. Empfängers erforderlich. Durch übliche Satinage kennen mit den erfirtdungsgernäßen Massen Glättewerte von wenigstens Gl (Bekk) = 200 s, vorzugsweise Gl (Bekk) = 300 bis 1000 s oder mehr eingestellt werden.

Beispiel

In 350 Teilen kaltem Wasser werden 1,2 Teile eines im schwach-sauren Bereich wirksamen Dispergiermittels (Polycarbonsäuresalze) sowie 0,5 Teile eines handelsüblichen Streichfarbenentschäumers gelöst Unter starkem Rühren werden 50 Teile Attapulgus-Clay (gelblichweißes Pigment in Pulverform mittlerer Teilchengröße 2,9 μπι pH-Wert 7,5) sowie 50 Teile Kaolin (feinstteilig pH-Wert 6,3) zugegeben.

Nach erfolgter Dispergierung werden unter langsamen Rühren 11 Teile eines Bindemittels I und 19 Teile eines Bindemittels II eingemischt. Bindemittel I ist eine wäßrige anionische Kunstoff-Dispersiop eines acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats (leicht alkohollöslieh) mit einem pH-Wert von 3,5 bis 4,7; Bindemittel II ist eine wäßrige anionische Kunststoffdispersion eines acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats (weitgehend alkoholbeständig) mit einem pH-Wert von 7,5 bis 8,5.

Anschließend wird der gewünsci.te Farbton durch Zugabe von Pigment-Farbstoffen eingestellt. Dann wird mit Wasser auf ca. 500 Teile aufgefüllt. Es stellt sich ein pH-Wert im schwach-sauren Bereich ein.

Diese Beschichtungsmasse wird mittels einer Luftbürstenstreich-Maschine auf Papier aufgebracht und anschließend bei 80 bis 160⁰C getrocknet Die Menge der aufgetragenen Beschichtung liegt zwischen 6 und 10 g/cm². In einem anschließenden Arbeitsgang wird das beschichtete Material auf einem Satinier-Kalander geglättet. Es folgen Formatschnitt, Sortierung und Verpackung.

Das derart hergestellte Empfangerpapier ist hervorragend zur Verwendung in einem Umdruckverfahren mit basischen Rea^tfarbstoffen geeignet.

Claims

Patentansprüche:

1. Schichtformiges Trägermaterial, insbesondere Papier, Pappe oder Karton, fur das Bedrucken mit alkoholischen Lösungen von Reaktfarbstoffen, enthaltend auf wenigstens einer seiner Oberflächen einen reaktiven Pigmentstrich, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel des reaktiven Pigmentstrichs eine innige Mischung aus leicht aikohollöslichen und alkoholresistenten Bindemitteln ist

2. Schichtformiges Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im reaktiven Pigmentstrich ein Gemisch von stark absorbierenden Pigmenten und schwach absorbierenden Pigmenten vorliegt

3. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Gemisch leicht alkohollöslicher und alkoholresistenter synthetischer Bindemittel, insbesondere Acrylatcopolymerisate, vorliegt

4. Schichtformiges Trägermaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bindemittelgemisch 20 bis 50% des alkohollös- 2s liehen und 50 bis 80% des alkoholresistenten Bindemittels vorliegen.

5. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stark absorbierende Pigment eine Absorptionszahl nach ASTM 281-31 von 100 bis 160 g/100 g, vorzugsweise LlO bis 130 g/100 g und das schwach absorbierende Pigment in diesem Test eine Absorptionszahl von 40 bis 60 g/100 g, vorzugsweise 45 bis 50 g/100 g, aufweisen.

6. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Pigmentgemisch 30 bis 80 Teile des stark absorbierenden Pigmentes auf 70 bis 20 Teile des schwach absorbierenden Pigmentes vorliegen.

7. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des reaktiven Pigmentstrichs im sauren bis schwach basischen Bereich, vorzugsweise zwischen 5 und 8 liegt

8. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktive Pigmentstrich mit lösungsmittelechten und bis ca. 160⁰C hitzebeständigen Farbstoffen eingefärbt ist.

9. Schichtformiges Trägermaterial nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktive Pigmentstrich in einer Menge von 3 bis I2g/m², vorzugsweise von 5 bis 10 g/m², auf das Trägermaterial aufgetragen ist.