DE2926837C2

DE2926837C2 - Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials

Info

Publication number: DE2926837C2
Application number: DE19792926837
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Drescher Datendrucke 7255 Rutesheim De GmbH; Drescher Datendrucke 7255 Rutesheim GmbH
Current assignee: Drescher Geschaeftsdrucke 7255 Rutesheim De GmbH
Priority date: 1979-07-03
Filing date: 1979-07-03
Publication date: 1982-04-15
Also published as: SE8004557L; FR2460209A1; DK248280A; SE447225B; GB2054686B; FR2460209B3; NL8003861A; GB2054686A; JPS5611296A; CA1153888A; DE2926837A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials, bei dem eine Beschichtungsmasse als Geber- oder Nehmerschicht auf eine Seite des Aufzeichnungsmaterials aufgebracht wird, die einen chromogenen Farbbildner in feiner Verteilung sowie ein zweites, einen Farbentwickler darstellendes Reagenz aufweist, die unter Druck eine Farbreaktion ergeben.

Bei dem bekannten Verfahren dieser Art (DE-PS 8 78 806) wird auf das Aufzeichnungsmaterial ein zerbrechbarer Überzug, z. B. aus Kasein mit einem Zusatz von im wesentlichen gleicher Dichte und Verteilung von Teilchen einer adsorbierenden organischen Verbindung, z. B. Kaolin aufgebracht. Getrennt davon enthält der zerbrechbare Überzug ferner Teilchen einer organischen, durch den anorganischen Stoff absorbierbaren Verbindung, z. B. Malachitgrün-Lacton, die infolge Adsorption in eine isomere Verbindung mit abweichender Färbung ohne Austausch von Ionon verwandelt wird. Die organische Verbindung wird so hergestellt, daß sie in Säure gelöst wird und zu der Dispersion des Bindemittels hinzugefügt wird, die genügend Alkali enthält, um die organische Verbindung zu fällen und die Dispersion des Bindemittels zu neutralisieren.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß nur solche Farbbildner verwendbar sind, die durch Säurezusatz in Lösung gehen. Abgesehen davon, daß dadurch eine erhebliche Beschränkung in der praktischen Anwendbarkeit dieses Verfahrens vorliegt, besteht der Nachteil, daß diese so lösbaren Farbbildner nicht ausreichend wasserstabil sind. Das mit solchen Überzügen beschichtete Aufzeichnungsmaterial zeigt keine genügende Beständigkeit gegen Einfluß von Luftfeuchte, so daß es in Verbindung mit alkalischen Einflüssen an Farbintensität verliert.
Andererseits sind Verfahren zur Beschichtung von Aufzeichnungsblättern bekannt, welche nicht an bestimmte Farbbildner gebunden sind (DE-AS 22 28 430) und bei denen ein Trägerblatt mit einem basisch reagierenden, chromogenen Farbbildner und/oder mit

ίο einem sauer reagierenden phenolischen Material beschichtet wird.

Wenn dieses Material in einem gemeinsamen Lösungsmittel mit dem chromogenen Farbbildner in Berührung kommt, reagiert es unter Farbbildung, wobei das Trägerblatt außerdem ein in einem Lösungsmittel lösliches Metallsalz trägt Die Farbe wird bei diesem bekannten Aufzeichnungsmaterial dadurch erzeugt, daß eine Reaktion zwischen einem öllöslichen Phenol-Formaldehydharz und einem basisch reagierenden, farblosen chromogenen Farbbildner stattfindet, wenn beide Reagenzien in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst sind. Die beiden Reagenzien können sich dabei entweder auf demselben Trägerblatt oder auf getrennten Blättern befinden, die zusammen das Aufzeichnungsmateriai, beispielsweise einen Formularsatz, bilden. Das gemeinsame Lösungsmittel für die Reagenzien ist in einem durch den Druck beim Beschriften oder Bedrucken aufbrechbaren polymeren Material in Mikrokapseln eingeschlossen und ist dann, wenn sich die beiden Reagenzien auf einem einzigen Trägerblatt befinden, von einem oder beiden der Reagenzien isoliert.

Bei einem bekannten Formularsatz befindet sich das eingekapselte Lösungsmittel auf einem der beiden Blätter des Formularsatzes, und zwar entweder auf einem eigenen Blatt oder zusammen mit einem der beiden Reagenzien, wobei diese bereits in dem Lösungsmittel gelöst oder auch von diesem getrennt sein können.

Bei diesen bekannten Aufzeichnungsblättern ist nachteilig, daß die Durchschriftqualität, die Schnelligkeit der Durchschriftsentwicklung sowie die Farbstärke und Alterungsbeständigkeit der Durchschrift nicht voll befriedigen. Durch die Lösungsmittel bedingt, tritt oft ein unangenehmer Gerjch der Papiere auf.

Infolge der Verkapselung der chromogenen Farbbildner bzw. der anderen Reaktionspartner haben die bekannten Aufzeichnungsmaterialien weitere erhebliche Nachteile. Beispielsweise ist es praktisch nicht möglich, bei der Herstellung die Wandungen der Kapseln mit gleicher Wandstärke zu versehen und die Kapseln auf der Papierbahn gleichmäßig zu verteilen. In der Praxis ergeben sich infolge Zusammenballungen einzelner Kapseln sogenannte Trauben, die zu Produktions- und Qualitätsproblemen führen. Weiterhin ist nachteilig, daß die Kapseln in unerwünschter Weise vorzeitig aufbrechen können, wodurch vorzeitige, ungewollte Verblauungen auftreten.

Schließlich ist die Herstellung dieser bekannten Beschichtemasse verhältnismäßig teuer und erfordert besondere Maßnahmen hinsichtlich der Qualitätssteuerung.

Ferner ist aus der DE-PS 22 19 527 bereits die Verwendung eines festen, trockenen, chromogenen Farbbildners bekannt, der auf der Oberfläche von Papierbeschichtungspigmenten adsorbiert ist. Bei diesem bekannten Verfahren müssen die chromogenen Farbbildner in einem entsprechenden Lösungsmittel

gelost und anschließend mit den Papierbeschichtungspigmenten vermischt werden. Nach dieser Vermischung wird das Lösungsmittel durch Wärmeeinwirkung wieder ausgetrieben. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß für die feine, gleichmäßige Verteilung der chromogenen Farbbildner große Mengen an organischen Lösungsmitteln benötigt werden, die eine starke Umweltbelastung darstellen. Nachteilig ist ferner, daß bei einer eventuellen Rückgewinnung der Lösungsmittel hohe Investitionsmittel und zudem laufende Personal- und Betriebskosten notwendig sind. Schließlich ist ein zusätzlicher, kostenintensiver Arbeitsgang unumgänglich. Nachteilig ist ferner, daß für optimale Durchschriftsqualitäten erhöhte Mengen an chromogenen Farbbildnern notwendig sind, was durch die starke Adsorbtion der chromogenen Farbbildner an den Papierbeschichtungspigmenten bedingt ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die Verwendung besonders licht- und alterungsbeständiger Farbbildner ermöglicht wird, die gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeitseinwirkungen unempfindlich sind und das darüber hinaus eine extrem feine und gleichmäßige Farbbildnerverteilung bei möglichst geringem Anteil an chromogenen Farbbildnern ermöglicht und eine optimal gute Durchschriftsqualität, hohe Schnelligkeit der Durchschriftsentwickiung bei extrem feiner Konturenschärfe sowie eine ausreichende Farbstärke der Durchschrift gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs erwähnten Art kennzeichnet sich dadurch, daß der chromogene Farbbildner durch Aufschmelzen in verseifbaren Chemikalien und anschließendem Emulgieren in Wasser in eine dispersionsartige Form übergeführt wird und danach die Chemikalien durch Zusatz von Alkalien verseift werden.

Aufzeichnungsblätter, die mit dieser Beschichtungsmasse versehen sind, sind lösungsinitteifrei, wobei der chromogene Farbbildner in feiner, mikrokoaguüerter bzw. mikrogefällter, flockiger Form vorliegt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können gängige Farbbildner, die in Säure nicht in Lösung gehen, wie beispielsweise Diaza-Rhodamin-Lacton, verwendet werden, die sich durch große Licht- und Alterungsbeständigkeit auszeichnen. Man erhält ein Aufzeichnungspapier, welches nicht mehr an die Verwendung bestimmter Farbbildner gebunden ist und welches nicht durch Feuchtigkeit oder sonstige Umwelteinflüsse geschädigt werden kann. Darüber hinaus ist bei einem nach dem Verfahren hergestellten Aufzeichnungsmaterial ein Wandern der chromogenen Farbbildner, welches zu vorzeitigen Verblauungen an den Grenzschichten zwischen den einzelnen Reaktionspartnern führen kann, vermieden. Da das Aufzeichnungsmaterial lösungsmittelfrei ist, ergibt sich weder eine Umweltbelastung noch eine Geruchsbelästigung durch Lösungsmittel. Das Material zeichnet sich ferner durch hohe Licht- und Alterungsbeständigkeit aus. Darüber hinaus sind die Aufzeichnungsblätter und das eigentliche Beschichtungsmaterial wegen der niedrigen Rohstoffkosten billig herzustellen.

Als verseifbare Chemikalien, zum Aufschmelzen des Farbbildners eignen sich besonders Fettsäuren, vorzugsweise Stearinsäure. Es können aber auch hierfür Säureamide, vorzugsweise Fettsäureamide, verwendet werden.

Der mikrokoagulierte Farbbildner kann, wie an sich bekannt, in einer wachsartigen Geber- oder in einer Nehmerschicht eingebettet werden. Er kann ferner in Verbindung mit organischen und anorganischen Pigmenten auf die Oberfläche des Aufzeiciinungsmaterials, beispielsweise auf die Papierober'Iäche aufgebracht werden. Dadurch, daß bei dem Verfahren der chromogene Farbbildner durch eine Mikrokoagulation in sehr feine, flockenförmige Teilchen zersetzt wird, erreicht man, daß schon mit geringen Mengen an chromogenen Farbbildner eine sehr hohe Farbkraft erzielt wird.

Gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem der chromogene Farbbildner durch Lösungsmittel auf Papierbeschichtungspigmenten aufgebracht wird, ergibt sich, daß der Einsatz von chromogenem Material bei gleicher Farbintensität um ein wesentliches Maß, nämlich bis zu 40%, gesenkt werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß iier chromogene Farbbildner ausschließlich in seiner aktiven Form auf der Papieroberfläche vorgesehen ist und nicht durch die Beschichtungspigmente teilweise adsorbiert wird. Bei der Herstellung der Beschichtungsmasse wird der Farbbildner in der heißen verseifbaren Chemikalie, beispielsweise der Stearin-Säure gelöst oder aufgeschmolzen. Dabei wird je nach den Eigenschaften des Farbbildners eine Temperatur von 30 bis 140° C angewendet. Bei diesem Vorgang ist darauf zu achten, daß eine völlige Auflösung bzw. Aufschmelzung erfolgt. Es wurde geiunden, daß Stearin-Säure für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignet ist. Bei schwer oder unlöslichen Farbbildnern oder wenn der Lösungsvermittler eine schlechte Lösekraft für den Farbbildner hat, ist es zweckmäßig, die Erhitzung bis in den Bereich der Schmelztemperatur des Farbbildners vorzunehmen.

Die in den verseifbaren Chemikalien gelösten oder aufgeschmolzenen Farbbildner werden dann unter starkem Rühren in Wasser gegeben, das erwärmt bzw. erhitzt sein kann. Es entsteht je nach Art der verseifbaren Chemikalie eine Emulsion, in der der gelöste Farbbildner eine in bereits feiner Verteilung vorliegende Mischkomponente bildet.

Sind Farbbildner und Lösungsvermittler in kailein Wasser löslich, z. B. bestimmte Säureamide, kann das Rühren bei Normaltemperaturen erfolgen. Es entsteht so eine Dispersion, in der der Farbbildner bereits in feiner Verteilung vorliegt.

1st jedoch der Lösungsvermittler, wie z. B. Stearinsäure, bei normaler Temperatur nicht oder nur schwer löslich, dann empfiehlt es sich, das Wasser bis zum Schmelzbereich des Lösungsvermittlers zu erhitzen, um diesen in flüssiger Phase emulgieren zu können. Höhere Säureamide, wie Fettsäureamide, Pahnetinsäure usw., die in Wasser schwer oder nicht löslich sind, müssen emulgiert werden, bis sie in geeigneter Dispersion vorliegen.

Danach werden durch Zugabe von Alkalien die verseifbaren Chemikalien in die entsprechende Seife übergeführt, wobei sie in eine kolloid-lösliche Form übergeführt werden. Infolge dieser chemischen Verseifungsreaktion wird mit zunehmender Verseifung der wasserunlösliche Farbbildner langsam durch Ausflok ken freigesetzt. Dabei kann die Teilchengröße und auch die Teilchenform gesteuert werden, indem die Lauge beispielsweise langsam, z. B. tropfenweise, zugegeben wird, um große Flocken zu erreichen. Bei schneller Zugabe können kleinere Flocken des Farbbildners erzielt werden. Bei langsamer Verseifung wird eine feine Farbverteilung erfolgen, bei einem schnellen

Ablauf wird eine gröbere Farbbildnerverteilung auftreten. Die entstehende Seife besitzt zudem eine stark kapillar- bzw. grenzflächenaktive Wirkung, die eine weitere Verbesserung der Farbbildnerdispergierung bewirkt.

Nach Beendigung der Yerseifungsreaktion können die entsprechenden Pigmente, wie Kalziumkarbonat, Titandioxid sowie Kalziumslearai oder ähnliche Pigmente zugegeben werden. Der Ansatz wird beispielsweise auf 30° C abgekühlt; danach können die Bindemittel, wie Stärke, Polyvinylalkohol, Kunstbtoffdispersionen oder auch Mikrowachsdispersionen zugegeben werden. Man erhält dann eine fertige flüssige Beschichtmasse, die ohne weitere Behandlung auf ein Aufzeichnungsblatt auftragbar ist.

Bei einem Aufzeichnungsblatt, beispielsweise einem Formularsatz, kann die erfindungsgemäß hergestellte Beschichtemasse entweder als Geber- oder als Nehmerschicht auftragen werden. Dabei liegt eine Geberschicht vor, wenn der Farbbildner infolge Druckanwendung beim Schreiben oder Drucken auf eine andere Schicht übertragen wird, in der sich der Farbentwickler befindet. Der Farbbildner kann beispielsweise in einer wachsartigen Masse eingelassen sein, die bei Druckanwendung auf die Schicht des benachbarten Blattes gegeben wird, wobei die farbbildende Reaktion infolge Zusammentreffens von Farbbildner und Farbentwickler ausgelöst wird. Wird bei der Druckanwendung nur das Wachs der Wachsschicht mit dem Farbentwickler in die benachbarte, den Farbbildner enthaltende Schicht gedruckt, so daß also keine Angabe oder Übertragung von Farbbildnerteilchen auf die andere Schicht erfolgt, lieg^ eine Nehmerschicht vor.

Wenn die erfindungsgemäßc Schichtmasse als Nehmerschicht aufgetragen ist, dann enthält die Geberschicht die Gegenreaktionsmasse, also den Entwicklerstoff, so daß durch Druck die Geberschichl auf die Nehmerschichl übertragen wird, wobei in den Grenzflächen die Farbreaktion stattfindet.

Im Gegensatz zu bekannten Aufzeichnungsmaterialien, bei denen der Farbbildner in der Schichtmasse in Kapseln gelagert ist, wobei durch Druck, also beim Schreiben oder Drucken, eine chemische Reaktion abläuft, indem die Kapsel zerplatzt, die Farb&toffflüssigkeit austritt und mit der Substanz der Gegenreaktionsfliissigkeit eine farbbildende Reaktion abläuft oder bei denen der chromogene Farbbildner auf Papierbeschichtungspigmenten durch Lösungsmittel fein verteilt ist, wobei durch den innigen Kontakt mit der Gegenreaktionsschicht die Farbbildung erfolgt, ist der Farbbildner nicht mehr in einer Kapsel eingelagert oder auf der Oberfläche von Papierbeschichtungspigmenten adsorbiert, sondern liegt in feiner mikrokoagulierter bzw. mikrogefällter, flockenförmiger Form direkt auf der Papieroberfläche, wobei die Abbindung auf der

Papieroberfläche mit geringen Mengen an Bindemitteln erfolgen kann.

Dadurch, daß der Farbbildner in mikrokoagulierter bzw. mikrogefällter Form auf der Papieroberfläche angeordnet ist, wird die Drückempfindlichkeit des beschichteten Papiers im Vergleich zu dem bekannten Verfahren, bei welchem der Farbbildner in Kapseln gelagert ist, erheblich vermindert

Auch ist es nicht mehr nötig, daß ein besonderer Abstandhalter, wie bei den bekannten Mikrokapselpapieren, eingebettet werden muß, um ein vorzeitiges, unbeabsichtigtes Platzen der Farbkapseln, beispielsweise beim Aufrollen des Papiers, zu verhindern.

Beispiel 1

Farbansatz

720 g Wasser
60 g Stärke
S g Pofyacrylsalz
16 g Polyvinylalkohol
30 g Titandioxid

Unter Rühren werden die einzelnen Komponenten aufgelöst bzw. aufgeschlämmt. Durch Erwärmen des Ansatzes auf 95°C wird die Stärke verkleistert.

Farbbildneransatz

80 g Stearinsäure (Verseifungszahl 200) 15 g Kristallviolett-Lacton (KVL) 5 g spiro-Dibenzopyran

5 g Diaza-Rhodamin-Lacton

Unter Rühren werden die Farbbildner bei Temperatur von 120° C aufgelöst.

Unter sehr starkem Rühren wird der Farbbildneransatz in den Farbansatz langsam zugegeben. Die Scherkräfte müssen so hoch sein, daß eine emulsionsartige Verteilung des Farbbildneransatzes erfolgt.

Anschließend werden in 20 g Wasser 5 g Kalilauge gelöst und tropfenweise in den Gesamtansatz zugegeben.

Bei einer Temperatur von 95° C wird der Ansatz unter starkem Rühren 20 Minuten durchmischt.

Nach erfolgter Teilverseifung wird der Ansatz auf 3O⁰C abgekühlt und die weiteren Chemikalien in folgender Reihenfolge zugegeben:

+ 60Og Kalziumkarbonat

+ 12Og Kalziumstearatdispersion + 250 g Acryl-Styrol-Copolymerisat-Dispersion

Mit der Beschichtemasse werden Papiere einseitig mit 2-4 g/m²beschichtet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials, bei dem eine Beschichtungsmasse als Geber- oder Nehmerscmcht auf eine Seite des Aufzeichnungsmaterials aufgebracht wird, die einen chromogenen Farbbildner in feiner Verteilung enthält sowie ein zweites, einen Farbentwickler darstellendes Reagenz aufweist, die unter Druck eine Farbreaktion ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß der chromogene Farbbildner durch Aufschmelzen in verseifbaren Chemikalien und anschließendem Emulgieren in Wasser in eine dispersionsartige Form Oberführt wird und anschließend die Chemikalien durch Zusatz von Alkalien verseift werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verseifbare Chemikalien Fettsäuren, vorzugsweise Stearinsäure verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verseifbare Chemikalien Säureamide wie Fettsäureamide verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mikrogefällte Farbbildner in an sich bekannter Weise in eine wachsartige Geberschicht eingebettet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mikrogefällte Farbbildner in Verbindung mit organischen und/oder anorganischen Pigmenten auf die Papieroberfläche aufgebracht wird.