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Kopierpapier
Die Erfindung betrifft ein Vervielfältigungsblattmaterial in Form eines Kopierpapiers zur Herstellung von Kopien von Druckwerken od. dgl. nach thermographischen Kopierverfahren.
Die Erfindung schafft ein dauerhaftes, feuchtigkeitsbeständiges, wärmeempfindliches Kopierpapier, das bei Behandlung nach den nachstehend beschriebenen thermographischen Kopierverfahren kontrastreiche Kopien von graphischen Vorlagen liefert und das eine dünne, durchsichtige, biegsame Unterlage und eine chemisch reaktionsfähige, sich unter Wärmeeinwirkung sichtbar verändernde Schicht besitzt, wobei gemäss der Erfindung über der wârmeempfindlichen Schicht eine undurchsichtige Oberflächenschutzschicht angeordnet ist, deren Farbe einen starken optischen Kontrast gegenüber dem thermographisch in der wärmeempfindlichen Schicht erzeugten sichtbaren Muster bildet.
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Strahlungsenergie die von den bedruckten oder gefärbten Flächen des Originals bevorzugt absorbiert und in Wärme verwandelt wird, wobei das derart erzeugte Wärmemuster dazu verwendet wird, in einem wärmeempfindlichen Vervielfältigungsblattmaterial eine entsprechende sichtbare Veränderung hervorzurufen. Bei Verwendung geeigneter Strahlungsenergiequellen und Herstellung anderer geeigneter Bedingungen eignet sich das Verfahren zur Reproduktion von maschingeschriebenem oder gedrucktem Material, Bleistiftnotizen oder Skizzen, Bildern, Zeichnungen und andern graphischen Vorlagen, wobei es vor allem darauf ankommt, die intensive Strahlungsenergie an jenen Stellen der bedruckten Oberfläche, welche die wiederzugebende Vorlage begrenzen, selektiv zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln.
Die Erfindung schafft ein wärmeempfindliches Kopierpapier, in dem die chemisch reaktionsfähige wärmeempfindlicheSchicht zwischen einem durchsichtigen Trägerblatt und einer undurchsichtigen äusseren Schutzschicht eingeschlossen ist. Dadurch wird ein Blattmaterial geschaffen, das in dem Kopierverfahren hohe Empfindlichkeit besitzt,-sich anderseits aber durch eine hohe Abriebsfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Dämpfen auszeichnet und Kopien mit beträchtlich verbessertem Kontrast liefert.
Das erfindungsgemässe Kopierpapier eignet sich gut zur Reproduktion von gedruckten Buchseiten, maschingeschriebenen Briefen usw. durch "Rückseitendruck". Dabei wird das Kopierpapier so angeordnet, dass das durchsichtige Trägerblatt an der Rückseite des dünnen gedruckten Originals wärmeleitend anliegt. Eine geeignete Bestrahlung der bedruckten Fläche bewirkt dann in der wärmeempfindlichen Schicht des Kopierpapiers die Bildung eines sichtbaren Duplikatbildes, das durch den durchsichtigen Träger hindurch betrachtet wird.
Das erfindungsgemässe Kopierpapier eignet sich auch gut zum "Vorderseitendruck". Dabei wird das Kopierpapier derart an die bedruckte Fläche gehalten, dass die undurchsichtige Schutzschicht mit dieser in wärmeleitender Berührung steht, worauf die Strahlungsenergie durch das'Kopierpapier zur Einwirkung gelangt. In diesem Fall muss das Blatt für die Verwendete Strahlungsenergie durchlässig sein, ohne dass Verdunkelung oder andere störende Wirkungen auftreten.
Da die an der bestrahlten bedruckten Fläche entwickelte Wärme nicht die aus Papier oder anderm Material bestehende Unterlage der graphischen Vorlage, sondern nur die dünne Schutzschicht des Kopierpapiers zu durchdringen braucht, ist der Vorderseitendruck besonders zur Reproduktion von Originalen geeignet, die auf starkem Papier oder andern Unterlagen mit schlechten Wärmeübertragungseigenschaften gedruckt sind.
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DerVordeiseitendruck ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, welche im Schaubild einen Teil eines Kopierpapierblattes 10 in isoliertem wärmeleitendem Kontakt mit der bedruckten Fläche des gedruckten Originals 12 zeigt, welches strahlungsabsorbierende bedruckte Stellen 13 auf einem wesentlich weniger strahlungsabsorbierenden Hintergrund 14 aufweist. Das Kopierpapier besteht aus einem dünnen, durchsichtigen Trägerblatt 15, einer sich unter Wärmeeinwirkung sichtbar verändernden, chemisch reaktionsfähigen Schicht 16 und einer undurchsichtigen Oberflächenschicht 17. Das Kopierpapier liegt an der Oberfläche des Originals unter Druck wärmeleitend an. Das Kopierpapier überträgt die Strahlung von der Quelle 18 auf die Oberfläche des Originals.
Die auf die unbedruckte, nicht absorbierende Fläche 14 fallende Strahlung wird zerstreut, reflektiert, oder unverändert durchgelassen, während die auf die bedruckten Stellen 13 fallende Strahlung absorbiert und in Wärmeenergie verwandelt wird. Die entwickelte Wärme tritt über die Zwischenfläche in die wärmeempfindliche Schicht 16 ein, in der sie eine chemische Reaktion zwischen deren chemisch reaktionsfähigen Bestandteilen ermöglicht, welche zur Bildung einer sichtbaren Reproduktion 19 des gedruckten Originalszeichens 13 führt, das hier als Buchstabe "M" dargestellt ist. Die Reproduktion ist durch die durchsichtige Trägerschicht 15 hindurch sichtbar und bildet einen starken Kontrast gegen die undurchsichtige Hintergrundschicht 17.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, auf das die Erfindung jedoch nicht eingeschränkt ist. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Mengen in Gew.-Teilen ausgedrückt.
Das dünne, durchsichtige Trägerblatt besteht aus handelsüblichem Kartenpauspapier, einem durchsichtigen, im wesentlichen unporösen, leicht kalandrierten Papier mit'einem Basisgewicht von 11, 3 kg pro Ries (500 Bogen von 50, 8 x 91, 44 cm). Andere äquivalente aus Papier oder Film bestehende Unterlagen, z. B. Flachs-Seidenpapier, Cellophan oder Pergamentpapier sind ebenfalls verwendbar, infolge ihrer Einrollneigung und anderer Probleme jedoch weniger zweckmässig.
Das Papier wird zunächst mit einer glatten einheitlichen Schicht überzogen, die aus einer Bindemittellösung besteht, in der miteinander reaktionsfähige Chemikalien in Teilchenform dispergiert sind. Die Dispersion wird in einer solchen Menge aufgetragen, dass sie einen Trockenrückstand von etwa 38 g/m2 ergibt. Der Überzug wird bei normaler Zimmertemperatur getrocknet. Die Dispersion wird wie folgt hergestellt.
Reaktionspartner A : Eine wässerige Lösung von drei Mol Natriumseife von handelsüblicher, dreifach gepresster Stearinsäure mit einem Schmelzpunkt von etwa 530 C, gegebenenfalls mit einem kleineren Gehalt an andern höheren Fettsäuren usw. wird mit einer wässerigen Lösung von einem Mol Eisen-111Sulfat versetzt. Das ausgefällte Eisen-in-Stearat wird abfiltriert, getrennt mit Wasser und Alkohol gewaschen und bei Zimmertemperatur getrocknet. Das feste Produkt erweicht oder schmilzt in dem Bereich von 70 - 950 C. 500 Gramm dieses Pulvers werden in 2 l denaturiertem Äthylalkohol, z. B."Ponsolve" dadurch gelöst, dass das Pulver mit Feuersteinkieseln in einer Kugelmühle verrieben wird.
Reaktionspartner B : 1500 g Hexamethylentetramin werden in 12 1 denaturiertem Alkohol bei 650 C unter ständigem Rühren gelöst. Die Lösung wird einer Lösung von 2000 g Pyrogallussäure in 4 1 des Alkohols, ebenfalls bei 65 C gelöst. Es bildet sich ein kristalliner Niederschlag. Man lässt auf Zimmertemperatur abkühlen, wobei Klumpenbildung durch ständiges Rühren verhindert wird. Der Niederschlag wird abgetrennt und getrocknet, wobei ein feines Pulver erhalten werden soll. 500 g dieses Pulvers werden durch Verreiben in der Kugelmühle wie beim Reaktionspartner Ain 11/21 denaturiertem Alkohol dispergiert.
Reaktionspartner C : 10 g Oxalsäure werden in 100 cm3 Äthylalkohol gelöst.
Bindemittel : 150 g Polyvinylbutyral werden in 1 Liter Äthylalkohol gelöst.
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Zusammensetzung <SEP> in <SEP> flüssiger <SEP> Form
<tb> Reaktionspartner <SEP> A <SEP> 500 <SEP> cm3
<tb> Reaktionspartner <SEP> B <SEP> 100 <SEP> cms
<tb> Reaktionspartner <SEP> C <SEP> (fakultativ) <SEP> 40 <SEP> cm3
<tb> Bindemittel <SEP> 200 <SEP> cm3
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Wenn man das Gemisch der Reaktionspartner A und B in einem flüchtigen Träger, z. B. denaturiertem Äthylalkohol mischt kann man nach einiger Zeit manchmal eine leichte Verfärbung beobachten.
Diese ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass sich einer oder beide Reaktionspartner in der Trägerflüssigkeit langsam lösen und sich zu einem dunkel gefärbten Reaktionsprodukt vereinigen. Die Anwesenheit einer Spur Oxalsäure, welche mit Eisen eine Komplexverbindung bildet und daher etwa gelöstes oder vorher umgesetztes Eisen unzugänglich macht, bewirkt eine Aufhebung bzw. Verhinderung der Bildung der sonst beobachteten Verfärbung. An Stelle der Oxalsäure kann man auch Zitronensäure verwenden, die ebenfalls mit Eisen eine Komplexverbindung bildet. In vielen Fällen ist auch ohne diese Modifikatoren die Verfärbung so gering, dass sie nicht stört. Dies gilt besonders bei genügend sorgfältiger Her-
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stellung und Aufbringung der wärmeempfindlichen Masse.
Die Dispersion enthält also etwa 125 Gew.-Teile Eisen-III-Stearat, 35 Gew.-Teile eines alkoholunlöslichen Niederschlags aus Hexamethylentetramin und Pyrogallussäure, sowie 30 Gew.-Teile Polyvinylbutyral und gegebenenfalls 4 Teile Oxalsäure, in einer solchen Menge Alkohol, dass ein zur Bildung eines Überzuges geeignetes Gemisch entsteht. Die reaktionsfähigen Anteile reagieren bei Zimmertemperatur miteinander, sofern ein gemeinsames Lösungsmittel, wie Benzol, vorhanden ist, das eine Ionisierung der Bestandteile gestattet. Sie reagieren aber nicht, wenn sie in der Dispersion oder in dem getrockneten Überzug in fester Form enthalten sind.
Beim Erhitzen des Überzuges auf oder etwas über den Schmelzpunkt eines der Bestandteile-in diesem Fall des Eisen-III-Stearats-tritt eine Reaktion ein, die wie bereits angedeutet eine sichtbare Veränderung hervorruft.
Über der wärmeempfindlichen Schicht wird dann ein weiterer Überzug aufgebracht, der hier aus einer stark pigmentierten Lösung eines löslichen Bindemittels besteht. Die Masse enthält 11,90 % Titandioxydpigment ("TitanoxA"), 7, 35'yoÄthylcellulose als Bindemittel und 80, 75 % Aceton. Das Gewicht des Trockenrückstandes beträgt etwa 46 g/m2, was zur Herstellung der gewünschten Undurchsichtigkeit genügt, aber ein Hindurchtreten der zum Kopieren verwendeten intensiven Strahlung noch gestattet.
Das überzogene Blattmaterial wird an die bedruckte Fläche einer maschingeschriebenen oder bedruckten Seite angelegt, die dann, wie in der Zeichnung angedeutet, kurz intensiv bestrahlt wird. Eine brauchbare Bestrahlung wird mit einer Soffittenlampe von 3000 Watt erhalten, die eine Wolframwendel in einer Länge von 10 Zoll (254 mm) besitzt. Noch wirksamer ist eine Lampe der Type "T-3" von General Electric. mit einer Wendel in einem Quarzrohr von 9. 5 mm Durchmesser bei einer Betriebsspannung von 280 V. Die 254 mm lange Wendel verbraucht 1350 Watt und ergibt eine Farbtemperatur von etwa 2800 K. Mit Hilfe eines geeigneten Reflektors wird die Strahlung zu einem dünnen Strich konzentriert, der zum Zweck der kurzen, intensiven Bestrahlung über die zu behandelnde Fläche geführt wird.
Die Intensität der Bestrahlung genügt zu einer Verkohlung des Blattes, wenn die gleiche Stelle länger als etwa 1 Sekunde bestrahlt wird.
Eine sichtbare Veränderung kann in dem wie vorstehend beschrieben hergestellten Kopierpapier auch dadurch erzeugt werden, dass man erhitzte Metalltypen oder eine ähnliche Wärmequelle gegen das Blatt drückt. Auf diese Weise kann festgestellt werden, dass die sichtbare Veränderung bei Temperaturen über etwa 80 C erfolgt, was etwa dem Schmelzpunkt des verwendeten Eisen-III-Stearats entspricht. Es können auch andere Verbindungen und Zusammensetzungen verwendet werden, die bei andern Temperaturen etwa im Bereich von 60-120 C aktiviert werden. Bei viel niedrigeren Aktivierungstemperaturen ist das Blatt nicht genügend lagerfähig, weil die Lagerungstemperatur sich manchmal diesem Temperaturbereich nähern kann.
Bei viel höheren Temperaturen kann ein Erweichen des Bindemittels oder eine Degradation der Papierunterlage oder des Originals erfolgen. Ausserdem sind so hohe Temperaturen nicht ohne weiteres mit allgemein erhältlichen Mitteln erzielbar.
Strahlungsquellen mit Wolfram-Glühfäden erzeugen Strahlungsenergie vor allem im Infrarot-Bereich.
Ebenso gute Ergebnisse hinsichtlich der schliesslich erhaltenen Kopie können mit einer Strahlung erhalten'. werden, die sehr wenig oder kein Infrarot enthältz. B. mit der Strahlung von bekannten einfarbigen Lichtquellen oder der durch selektive Absorption von Teilen breiter Strahlungsbänder erhaltenen Strahlung.
Sichtbares Licht ist besonders wirksam, weil seine Verwendung ein Kopieren von Originalen gestattet, die normalerweise keine Infratotstrahlung absorbieren. Die erforderliche hohe Strahlungsintensität ist jedoch gewöhnlich leichter mit Strahlungsquellen erzielbar, die einen beträchtlichen Anteil Infrarot erzeugen.
Ausserdem sind die meisten Bücher, Briefe und andern Dokumente, von denen Kopien erwünscht sind, gewöhnlich mit Farben bedruckt bzw. beschrieben, welche infrarotabsorbierende Pigmente wie Lampenschwarz enthalten. Die bei dem erfindungsgemässen wärmeempfindlichen Kopierpapier verwendete Strahlung wird daher gewöhnlich reich an Infrarotstrahlen sein, so dass das Kopierpapier vor allem geeignet sein muss, derartige Strahlen ohne sichtbare Veränderung des Kopierpapiers durchzulassen.
Überraschenderweise gestattet der hohe Pigmentanteil der Oberflächenschutzschicht in dem vorstehenden Beispiel ein Hindurchtreten der Infrarotstrahlung und wenigstens eines beträchtlichen Teiles der sichtbaren Strahlung. Die strahlungsabsorbierenden Flächen des Originals werden von der durch das Kopierpapier hindurchtretenden Strahlung stark erhitzt. Das Kopierpapier selbst wird bei der Bestrahlung an sich nicht verändert. Trotzdem erscheint der Überzug stark undurchsichtig und bildet einen intensiv wei- ssen Untergrund für die stark gefärbte Kopie, die während des Kopierverfahrens in der wärmeempfindlichen Schicht erzeugt wird.
Die fertige Kopie ähnelt im Aussehen mehr einem maschingeschriebenen Original auf Briefpapier als den halbdurchsichtigen Kopien, die ohne die undurchsichtige Schicht erhalten werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des hier geoffenbarten neuartigen Aufbaus liegt in der erhöhten Beständigkeit und den verbesserten Manipulationseigenschaften des Blattmaterial.
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In einem andem Beispiel wurde eine chemisch reaktionsfähige wärmeempfindliche Schicht geschaffen, deren schwach gelbbraune Farbe bei der Umsetzung in ein intensives Blau verwandelt wird. Diese Schicht wurde mit einer undurchsichtigen äusseren Schutzschicht überzogen, die infolge ihres Gehalts an Indischrot-Pigmentfarbstoff intensiv rot gefärbt ist.
Andere Pigmente, die sich als brauchbar erwiesen haben, sind Zinkoxyd, Zinksulfid, Antimontrioxyd, Bleicarbonat. Es können auch Streckmittel wie Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat zugesetzt werden. An Stelle der obengenannten können auch andere undurchsichtig machende Mittel verwendet werden, welche eine undurchsichtige, aber strahlungsdurchtässige Aussenschicht ergeben. An Stelle der Äthylcellulose können andere Bindemittel z. B. Polyvinylbutyral verwendet werden. Das Bindemittelgemisch soll natürlich kein Lösungs- oder kein Reaktionsmittel enthalten, das in die chemisch-reaktionsfähige Schicht eindringen und die chemische Reaktion einleiten kann. wel-,' ehe die sichtbare Veränderung hervorruft.
Nach dem Aufbringen der Aussenschicht ist die chemisch. reaktionsfähige wärmeempfindliche Schicht gegen physikalischen Abrieb und gegen chemische Aktivierung durch Lösungsmittel geschützt.
PATENTANSPRUCHES
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Original bestrahlt wird, wodurch auf dem Papier ein dem Originalmuster entsprechendes Wärmemuster dntsteht, und wobei dieses Papier eine dünne durchsichtige, biegsame Unterlage und eine wärmeempfmd- liche Schicht aus einem chemisch reaktionsfähigen, sich beim Erwärmen sichtbar verändernden Material besitzt, dadurch gekennzeichnet. dass über der wärmeempfindlichen Schicht (16) eine undurchsichtige Oberflächenschutzschicht (17) angeordnet ist, deren Farbe einen starken optischen Kontrast gegenüber dem thermographisch in der wärmeempfindlichen Schicht erzeugten sichtbaren Muster bildet.