DE1796221A1

DE1796221A1 - Druckempfindliches Farbblatt und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1796221A1
Application number: DE19681796221
Authority: DE
Inventors: Newman Douglas Alexander
Original assignee: Columbia Ribbon and Carbon Manufacturing Co Inc
Current assignee: Columbia Ribbon and Carbon Manufacturing Co Inc
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-24
Publication date: 1972-02-10
Also published as: GB1232482A; US3617328A

Description

COLUMBIA RIBBON AND CARBON
MANUFACTURING CO., INC.

527 Herbbill Road

Glen Cove, New York/V.St.A.

Unser Zeichen: C 2582

Druckempfindliches Farbblatt und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kohlepapiere und Farbbänder vom sogenannten "Ausquetsobtyp", auf welchen die Farbübertragungssobioht eine mikroporöse nioht-übertragbare Harzstruktur aufweist, in deren Foren eine unter

Druck austretende Farbe, enthaltend einen öligen Träger \ und einen bilderzeugenden Stoff, enthalten ist. Solche j Farbblätter oder -bänder sind in den USA-Patentsohriften 2 820 717, 2 944 037, 3 037 879 und 3 117 018 u.a. beschriebene

Solche bekannte Farbübertragungseleraente waren in erster Linie wegen ihrer wiederholten Verwendbarkeit außerge

wöhnlich

Dr.Ha/Sr

109887/0667

ORIGINAL INSPECTED

wohnlich erfolgreich. Der Harzbinder ist nicht übertragbar und seine Porosität ermöglicht es, daß die fließfähige Farbe wandert und Stellen, von welohen Farbe übertragen wurde, wieder auffüllt. Obwohl die leichte Fließfähigkeit diesen Vorteil ergibt, hat sie doob den Baobteil, daß eine gewisse Farbmenge auf den aufgelegten Kopierbogen austreten kann, wenn die Bögen in eine Schreibmaschine oder in eine ähnliche Büromasofaine eingespannt warder^ die Walzen besitzen, zwischen welchen die Bögen zusammengepreßt werden.

Dieser unerwünschte Farbaustritt kann vermieden oder mindestens verringert werden, wenn man die Farbsobiebt aus härteren, weniger zusammendrüokbaren Harzen oder Harzmisohungen herstellt oder wenn man halbfeste Farbträger verwendet. Dadurch wird jedoch die DruokempfincL-liohkeit der Farbschicht vermindert, bo daS die erbal- < tenenKopien nicht die gewünschte Dichte aufweisen, vpr allem, wenn zur Erzielung einer Viateabl v©n Kopien

einer Beschriftung mehren Kohlepapiere zwischen die einzelnen Blätter gelegt werden, Ί^!»

Hauptaufgabt der Erfindung int daher die Sohaffuug verbesserter Farbblätter und -bänder mit eaubereia Griff, die auf den Kopierbogen keine WalBenabdrüoke ergeben

109837/0667

und eine hohe Druckempfindlichkeit beibehalten, so daß man sehr intensive Bildstellen erhält, selbst wenn die Bögen oder Bänder zur Erzielung mehrerer Kopien mit einer einzigen Beschriftung zwischen mehrere Blätter gelegt werden.

Die erfindungsgemäßen druckempfindlichen Farbblätter UEd -bänder vom Ausquetschtyp mit den vorstehend beschrie- I benen Vorteilen werden dadurch erhalten, daß man die farbabgebende Oberfläche jedes Bogens oder Bandes mit einer sehr dünnen porösen Schicht aus thermoplastisohen Harzteilchen bedeckt, die miteinander und mit der Farbschicht so verschmolzen sind, daß sie auf der Farbschicht eine farbdurchlässige Schutzschicht bilden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Aufbringung des erfindungsgemäßen Überzugs und

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Quersohnittsansicht eines erfindungsgemäßen' Farbblattea oder -bandes.

Vorzugsweise sind die den dünnen, erfindungsgemäßen Schutzüberzug bildenden thermoplastieohen Harzpartikelohen in ;

109887/0667

einem flüohtigen Träger dispergiert, der anschließend verdampft wird, worauf man so stark erwärmt, daß die Oberfläche der Harzteilchen erweicht, ohne daß die Teilchen selbst schmelzen; auf diese Weise kleben miteinander in Berührung befindliche Partikelohen aneinander sowie an der Oberfläche der Harzschicht, wenn sie mit dieser in Berührung sind und beim anschließenden Abkühlen des feinteiligen Überzugs erhält man eine poröse, farbdurohlässige Schicht auf der Farbschicht.

Es sei klargestellt, daß der erfindungsgemäße feinteilige Überzug auf der Farbschicht keinen zusammenhängenden Film bzw. keine solche Schicht bildet. Dieser Effekt muß vermieden werden, da ein zusammenhängender PiIm die Farbschicht versiegeln und daran hindern würde, Farbe unter der Einwirkung eines bilderzeugenden Drucks austreten zu lassen. Beim Erhitzen des feinteiligen Überzugs ι muß daher darauf geachtet werden, daß die Harzpartikel- ; ohen lediglioh an ihren Berührungspunkten miteinander verschmelzen, während die Zwischenräume zwischen einander be-' rührenden Partikelohen unversiegelt erhalten bleiben. i

Es wurde auch gefunden, daß der Aufspülüberzug keine öle oder anderen ölartigen Stoffe enthalten darf, die mit den. Harzpartikelchen des Überzugs unverträglich sind, da solche

rnpv Stoffe 1 Q 9 8 8 7 / 0 6 6 7 ^υυΚΥ ~

I w W *- ·—

Stoffe eich von den Harzpartikelchen abscheiden und ■ während des Durchtriits der Farbe aus der Tarbüber- < tragungsschicbt unpigmentierte Tröpfchen bilden. Das' bewirkt dann eine Verdünnung der Farbe und eine Ver-!

f !

minderung ihrer Färbungskraft sowie einen Verlust an Gleichmäßigkeit der Bildstärke auf der Oberfläche des .Farbblattes oder -bandes. Der Einschluß von Pigment I in eine solohe Ölphase vermeidet dieses Problem, er-' gibt jedoch ein Parbblatt oder -band, das bei Berührung schmutzt und während der Verwendung Walzenabdrücke erzeugt. Es sei jedoch betont, daß die Harz-•partikelchen der Erfindung echte ölige Weichmacher enthalten können, die mit den Partikelchen verträglioh sind und mit ihnen feste lösungen bilden und die gewünsobten Sohmelz- oder Erweichungstemperaturen für die Partikelohen ergeben.

Es läßt eich mit Sicherheit nur sohwer sagen, wie die erfindungsgemäßen Überzüge die Bildung von Walzenabdrüoken verhindern, ohne dabei gleichzeitig die für die Bilderzeugung erforderliche Druokempfindlichkeit von Ausquetsohsohiohten herabzusetzen. Die erfindungsgemäßen porösen, feinteiligen Überzüge bilden ein mikroporöses Sieb auf der farbabgebenden Oberfläche und zwar deshalb, weil der feinteilige Überzug Hohlräume oder

109887/0667 Zwischenräume

COPY ORIGINAL INSPECTED

Zwischenräume zwischen aneinander geschmolzenen Partikel·* eben enthält, welche Farbe unter der Wirkung eines bilderzeugenden Drucks durchtreten lassen. Die Zwischenräume '; sind jedoob so klein, und zwar mikroporös» und der fein- * teilige Überzug ist auf der Farbschicht so dünn, daß der von Schreibmaschinenwalzen oder während der Handhabung ί ausgeübte Druck nicht ausreicht, um Farbe dureb den ; : Überzug hindurchtreten zu lassen, während ein bilder-· zeugender Druck, z.B. von der Type einer Sohreibtnasobine, ausreioht, um die Farbe auf einen Kopierbogen durchtreten zu lassen. ■

Die bevorzugten feinteiligen Überzugsmassen gemäß der Erfindung bestehen im wesentlichen aus Dispersionen vom etwa 5 bis etwa 50 Gew.-# eines thermoplastischen Harzes in Wasser oder einem flüchtigen organischen Träger, der kein Lösungsmittel für die Harzpartikelohen oder für den Harzbinder der FarbBohiobt bildet.'.^einteilige Tiaylharze sind in der Regel geeignet und umfassen β.B. Polyvinylchlorid, Polyvinylaoetat, Tinylobloridoopoly** merisate mit Vinylacetat, Polystyrol, Polyvinylbutyral., Acrylsäure und polymere Ester und Copolymerisate, B.B, Polymethylmethacrylat, Metbylmethaorylat-Xthylaorylatcopolymerisate und dergl. Andere thermoplastische Barse natürlichen oder synthetisohen Ursprungs sind ebenfalls

109887/0667

geeignet

geeignet, z.B. Kautscbuklatices, Kopalharze, Kolophonium, Polyäthylen, Polypropylen, Polycarbonate, Celluloseacetat, Ätbylcellulose und andere thermoplastische Stoffe.

Wässrige Emulsionen oder Latices dieser Harze sind bevorzugt. Geeignete flüchtige organische Träger sind Toluol, Xylol, Naphthalin, Butanol, Propanol, Äthylenglycol "

und ähnliche Nicht-Lösungsmittel, je nach' den Löslichkeitseigenschaften der Harzpartikelchen des Überzugs und des Harzbinders der Farbschicht. Natürlich können die Harzpartikelchen kleine Mengen verträglicher Weichmacher, Füllstoffe, färbender Stoffe oder dergl. enthalten, vorausgesetzt, daß solche Zusätze die Porosität und die beabsichtigte Wirkung des Überzugs nicht beeinträchtigen.

Die Teilchengröße des verwendeten Harzes kann innerhalb eines weiten Bereichs variieren, je nach dem Grad der Druckempfindlichkeit der farbabgebenden Schicht und dem für das fertige irarbblatt oder -band gewünschten Grad der Druckempfindlichkeit. Einige Elemente werden ' starken bilderzeugenden Drücken ausgesetzt, z.B. Kohlepapiere und -bänder für Schreibmaschinen und Druckmaschinen, während andere wieder nur einem leichteren Druck ausgesetzt sind, z.B. Kohlepapiere für eine Bleietiftbeschriftung und mit Rollen zu verwendende Kohlepapiere. /In der Regel ergeben die größeren Teilchen-

1098 87/066 7 _ß].._jßgs

größen von etwa 150 mesh "bis zu etwa 100 mesta pro 2,5 cm größere Poren und einen leichteren FarMurohtritt und sind für die zuletzt genannten Verwendungszwecke bevorzugt. Kleinere Teilchengrößen ergeben kleinere jedoch zahlreichere Poren und somit gleichmäßigere Kopien und sind für die zuerst genannten Verwendungszwecke bevorzugt, wo der Grad des bilderzeugenden " Drucks ausreicht, einen angemessen Farbauetritt zu gewährleisten. In dieser Beziehung sind Teilcbengrößen zwischen 1000 bis etwa 200 mesh pro 2,5 om geeignet, wobei Größen zwischen 300 und 600 mesh bevorzugt sind.

In gleicher Weise kann die Dicke des Überzugs je nach dem gewünschten Grad der Druckempfindlicbkeit und der erforderlichen Sauberkeit variieren. In der Regel schwankt die Dicke zwischen einer einfachen Partikelschicht, wobei dann jedes Partikelchen an der Oberfläche der Farbschicht haftet und einer mehrfachen Partikelschicht, wobei die Partikelchen aneinander haften. Dicken von nur 0,0127 mm und bis zu 0,25 ram sind möglich, wobei der bevorzugte Bereich zwischen etwa 0,05 und 0,13 mm liegt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Partikelchen auf die Oberfläche der ParbBOhioht

109887/0667

in einem flüchtigen Träger aufgebracht und mittels einer Streichleiste zu einem nassen Film verstrichen, der dann nach der Verdampfung des Trägers die gewünschte Dicke aufweist.

Die "bevorzugten Überzüge können auf die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Weise bei Verwendung eines fluch- | tigen Trägers aufgebracht werden. Die Bahn 10 des Farbübertragungselements wird von einer Förderbahn 11 über Führungsrollen 12 abgegeben und gelangt auf die Auftragwalze 13, die in einen einen Vorrat der Überzugsdispersion' enthaltenden Trog 14 eintaucht. Die Dispersion wird auf die Unterseite der Bahn auf die farbabgebende Ausquetschschicht aufgetragen und mittels der Streichleiste 15 zu der gewünsohten Dicke verstrichen. Die feuchte Bahn läuft dann unter der Führungsrolle 16 und über Heizlampen 17» welche eine Verdampfung des flüchtigen Lösungsmittels und eine Trocknung der dünnen Harzstruktur bewirken. Dann gelangt die Bahn durch einen Ofen 18, in welchem eine oberflächliche Verschmelzung der Harzpartikelohen erfolgt, worauf sie unter der Führungswalze 19 auf die Aufnahmerolle 20 gelangt.

Das fertige Farbübertragungablatt oder -band besLtzt die

in Fig, 2 der Zeichnung dargestellte Struktur, Das Farb-

109887/0667

- ίο -

blatt oder -band bestitzt einen flexiblen Träger 21 mit einer mikroporösen, farbabgebenden Schicht 22 vom Ausquetschtyp und einem dünnen, nicht—übertragbaren teilchenförmigen verschmolzenen Harzüberzug 23 auf der farbabgebenden Schicht. Die farbabgebende Schicht besteht aus einer nicht-übertragbaren, mikroporösen Harzstruktur 24, welche Tröpfchen 25 aus druckübertragbarer öliger Farbe in ihren Poren enthält. Der Oberzug besteht aus einzelnen Harzpartikelchen 26, welche untereinander unter Bildung von Zwischenräumen oder Hohlräumen 27 verbunden sind, durch welche die flüssigen Farbtröpfcben 25 unter der Einwirkung eines bilderzeugenden Drucks austreten können. Während somit ein bilderzeugender Druck zum Austritt der öligen Farbtröpfchen 25 auf einen Kopierbogen ausreicht, ist der durch eine Schreibmaschinenwalze oder dergl. ausgeübte geringere Druck nicht im Stande, einen Austritt der öligen Farbe über die Oberfläche des feinteiligen Oberzugs 23 zu bewirken.

Es sei bemerkt, daß der erfindungsgemäße feinteilige Überzug auch in Form eines trockenen Harzpulvers ohne irgendeinen flüssigen Träger aufgebracht werden kann. Das Pulver kann auf die Farbschicht aufgebürstet oder durch statische Aufladung von dieser angezogen oder lediglich aufgrund der Schwerkraft als gleichmäßig dünne Schicht ■

109887/0667

darauf

darauf niedergeschlagen werden. Alsdann erhitzt man die Pulverteilchen unter Verbindung derselben ohne vollständiges Schmelzen, wie vorstehend besprochen, unter Erzielung der gewünschten Ergebnisse.

Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung eines erfindungsgemäßen Übertragungselementθ, ohne daß die

Erfindung jedoch darauf beschränkt ist. f

Eine 1/2 mil dicke Filmbahn aus Polyethylenterephthalat (Mylar) wird zuerst mit einer dünnen Sohicht aus Polyvinylidenchlorid (Saran) gelöst in Methylethylketon unter Bildung eines aufnahmefähigen Zwischenüberzugs mit einer Stärke von etwa 0,1 mil überzogen. Nach Verdampfung des Lösungsmittels wird dieser Überzug mit der folgenden üParbmasse überzogen:

Bestandteile	109887/0667	Gewichtsteile
Vinylchlorid-Vinylacetat- oopolymerisat (Vinylite VYHII)	12,0
Mineralöl	8,0
Raffiniertes Rap3samenöl	6,0
Sulfoniertes pflanzliches öl	1,7
Blaus Tönungspaste	2,2
Sohwarzes Tönungspigment	6,6
Äthylacetat	36,5
Toluol	27r°
100,0

Die

Die aufgebrachte Farbmasse wird bei erhöhten Tempera- , türen unter Bildung einer mikroporösen, etwa 0,6 mil dioken Farbschicht getrocknet. ' ;

Wie Pig. 1 zeigt, läuft das wie vorstehend besobrie-.ben erhaltene Übertragungselement in Berührung mit einer Auftragwalze 13 so, daß die Farbschicht mit einer dünnen Schicht der die Harzteilohen enthaltenden Übertragungsmaase in dem Trog 14 überzogen wird; diese Übertragungsmasse ist eine 40^-ige Dispersion von Polyvinylchlorid (600 mesh pro 2,5 cm) in Xylol als nichtlösenden Träger. Die Streichleiste 15 breitet den Überzug bis zu einer Naßdicke von etwa 30 Punkten (0,076 mm)aus. Dann wird das Übertragungselement zur Verdampfung des Xylole erhitzt und zurück bleibt die trockene Struktur aus Polyvinylchloridpartikelchen mit einer Dioke von

etwa 1,2 mil (0,305 mm). Der Polyvinylohloridüberzug wird dann in dem Ofen 18 auf etwa 177⁰O zur Erweichung ; der Partikelohen und zur Verklebung derselben mitein- j

ander und mit der Oberfläche der Earbschiobt erhitzt. !

Die fertige Filmbabn wird abgekühlt und auf einerAufnahmerolle 20 gesammelt, von wo sie dann zu Bögen oder ■ •Bändern 'mit den gewünschten Abmessungen zerschnitten | wird. Die Erfindung betrifft in erster Linie die Herstel-· lung von Farbblättern für Schreibmaschinen und -bändern ·

1 Ü 0 B R 7 / (J G G 7

COPY vo-ν

oder breiten Bändern für andere Büromasohinen.' ■

Obwohl Pigmente, z.B. Ruß, magnetische Eisenoxide, feinteilige Farbstoffe und getönte Pigmente, die^aua auf der Oberfläche poröser Pigmente niedergeschlagenen und absorbierten Farbstoffen mit den gewünschten Farbtönen bestehen, die bevorzugten färbenden Stoffe bil-•den, können doch auch andere färbende Stoffe einschließlich der nahezu farblosen farbbildenden reagierenden Chemikalien verwendet werden, welche bei Berührung mit anderen farblosen, damit reaktionsfähigen, auf der Oberfläohe des Kopierbogens anwesenden Chemikalien gefärbte Reaktionsprodukte mit diesen bilden. '

Die Erfindung kann natürlich auch auf die Herstellungfreitragender, farbabgebender,' mikroporöser Sohiohten Anwendung finden, welohe auf Gießfläcben gebildet und

dann in bekannter Weise davon abgezogen werden. Solche j

i Übertragungeelemente werden zweckmäßig auf beiden Seiten }

mit den erfindungsgemäßen felnteiligen Überzügen überzogen und somit vollständig bedeckt.

Die Erfindung kann weltgehende Abänderungen erfahren, ohne daß daduroh ihr Rahmen verlassen wird. '.

Patentansprüche :

109887/0667 ' ' '

copr

Claims

1793221

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines druckempfindlichen Farbblattes oder -bandes vom Ausquetsohtyp mit sauberem Griff, das unter der Einwirkung von geringeren als bilderzeugenden Drüoken keine Farbe austreten läßt und eine dicke Schicht mit einer nioht-druokübertragbaren mikroporösen Struktur aus einem synthetischen thermoplastischen Harz trägt, in deren Poren eine unter Druck austretende Farbe, bestehend aus einem öligen Träger und färbendem Stoff enthalten ist» dadurch gekennzeichnet, daB man auf die farbabgebende Oberfläche dieser Farbschicht eine dünne poröse Schicht aus kleinen, verhältnismäßig gleichförmigen Partikelohen aus thermoplastischem Hare aufbringt, diese ohne sie zu sohmelzen so weit erhitzt» daß sie ; in Berührung miteinander ohne Zerstörung der Porosität der Schicht verkleben und die poröse Sobiobt \ mit der Farbschicht verhaften, worauf man die Sobiobt j aus miteinander verklebten Partikelohen als nichtdruckübertragbare Sohioht mit einer Dioke von nicht über etwa 0,25 mm auf der Farbschicht abkühlt.

I 2.) Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Harzpartikelohen in Form einer Dispersion in |j

109887/0667

einem flüchtigen Träger, der kein Lösungsmittel für das Harz der Farbschicht darstellt, aufgebracht werden.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz der Farbschicht und die Harzpartikelchen aus einem Vinylharz bestehen.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion der Harzpartikelchen in einer solchen Dicke aufgebracht wird, daß die trockene Harzsohicht etwa 0,0127 bis 0,127 mm dick ist.

5.) Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteaöLige Harzschicht eine mikroporöse Sohioht aus Polyvinylchlorid aufgebracht wird.

6.) Druckempfindliches Farbblatt oder -band vom Ausquetsohtyp, das einen sauberen Griff besitzt und unter der Einwirkung von geringeren als bilderzeugenden Drücken keine Farbe austreten läßt, enthaltend eine Farbschicht aus nioht-druckübertragbarem, mikroporösem, synthetischem, thermoplastischem Harz, in dessen Poren eine unter Druck austretende Farbe aus einem öligen Träger und färbendem Stoff enthalten ist, dadurch gekenn-

109887/06 6 7 ⁷-"' r'^

zeichnet, daß sieb über der Farbschicht eine dünne, poröse, nicht-druokübertragbare feinteilige Schiobt mit einer Dicke von nicht über etwa 0,25 mm befindet, die aus an ihren Oberflächen verschmolzenen Partikelchen aus thermoplastischem Harz besteht.

7.) Farbblatt oder -band nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz der Farbschicht und das thermoplastische Harz der feinteiligen Schicht aus einem Vinylharz bestehen.

8.) Farbblatt oder -band nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die feinteilige Schicht aus thermoplastischem Harz aus Polyvinylchlorid besteht.

9.) Farbblatt oder -band nach den Ansprüchen 6, 7 oder 9, daduroh gekennzeichnet, daß die feinteilige Schicht aus thermoplastischem Harz mit einer Dicke von etwa 0,0127 bis 0,25 mm besteht.

10.) Farbblatt oder -band nach Anspruch 9» daduroh gekennzeichnet, daß die feinteilige Schioht etwa 0,05 bis 0,127 mm diok ist.

109887/0667