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Durchschreibematerial
Die Erfindung betrifft ein Durchschreibematerial mit mindestens zwei auf der gleichen Seite eines Papierträgers aufgebrachten Schichten, wobei die dem Papierträger näher liegende, wachsartige Bindemittel gegebenenfalls im Gemisch mit Ölen enthaltende Farbschicht alles Farbmaterial enthält und die dem Papierträger ferner liegende Deckschicht ebenfalls hauptsächlich aus Wachsen oder wachsartigen Substanzen besteht, so dass die Deckschicht unter Schreibdruck sich irreversibel verformen kann und klebrige Eigenschaften annimmt, wobei ferner die Farbschicht im Verhältnis zum Ölbindevermögen dieser Schicht jedoch weniger Öl enthält, als sie dauerhaft festzuhalten vermag.
Durchschreibepapiere für die Herstellung von Formularsätzen u. dgl. sind seit langem bekannt. Die Rückseite von z. B. normalem Schreibpapier ist mit einer sogenannten Durchschreibefarbe versehen. Wird ein solches Papier auf ein anderes Schreibpapierblatt oder die Vorderseite eines gleichartig präparierten Blattes gelegt und die Vorderseite des ersten Blattes mit Bleistift, Kugelschreiber oder Schreibmaschine beschriftet, so übertragen sich die Schriftzeichen auf das darunterliegende Blatt.
Es war seit jeher das Bestreben der Fachleute, einen Kompromiss zwischen einander widersprechenden Aufgaben zu finden. Einerseits sollte der Farbauftrag klar lesbare und intensive Durchschrif- ten ergeben, anderseits sollte aber das Abfärben der Schichten bei normaler Handhabung oder Lagerung vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgaben sind zahlreiche Vorschläge unterbreitet worden.
Eine der Entwicklungen ging dahin, die Vorderseite des schriftempfangenden Blattes mit einer speziellen Präparation zu versehen, wobei die farbabgebende Schicht und die Farbempfangsschicht so aufeinander abgestimmt wurden, dass sich Durchschriften nur beim Zusammentreffen der beiden korrespondierenden Schichten ergaben. Damit wurde ein Abschmieren, ja sogar ein unbeabsichtigtes Durchschreiben unterbunden. Die besondere Präparation der Farbempfangsschicht brachte aber Schwierigkeiten sowohl beim Bedrucken bei der Herstellung von Formularen, wie auch beim manuellen Beschriften der fertigen Formulare, z. B. mit Tinte oder Kugelschreiber, mit sich.
Die andere Entwicklungsrichtung machte von zwei übereinander liegenden Schichten auf der Farbseite des Papieres Gebrauch, wobei eine innere, d. h. dem Papierträger näher liegende Schicht alles Farbmaterial enthält, über der dann eine von abfärbenden Substanzen freie Deckschicht aufgebracht wurde.
Für die Zusammensetzung derartiger Farbschicht-Deckschicht-Kombinationen wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, wobei für die einzelnen Schichten sowohl Wachse als auch polymere, filmbildende Kunststoffe als Bindemittel oder Kombinationen derselben vorgeschlagen wurden.
Die Erfindung betrifft nun ein Durchschreibematerial der vorstehend geschilderten Art, bei dem das Bindemittel sowohl der Farbschicht wie auch der Deckschicht im wesentlichen aus Wachsen bzw. wachsartigen Substanzen besteht, die gegebenenfalls mit Ölen oder ähnlichen flüssigen Bestandteilen gemischt sein können.
Unter Ölen werden hiebei alle nichtflüchtigen und im wesentlichen nichttrocknenden flüssigen Bestandteile verstanden, die entweder als gesonderte Zusätze, wie z. B. Mineralöl, fette Öle, aber
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gegebenenfalls auch flüssige Polyhydroxiverbindungen u. dgl., der Auftragsmischung zugegeben werden oder aber als natürliche Bestandteile einzelner Mischungskomponenten, wie z. B. inVase1ineoder im Paraffingatsch vorliegen.
Vorschläge dieser Art sind ebenfalls schon seit langem bekannt. Obwohl nach dem einen oder andern Vorschlag hergestellte Papiere zunächst durchaus befriedigende Resultate zu gebenschienen, d. h. gut lesbare Durchschriften, lieferten und/oder. ausreichende Abschmierfestigkeit zeigten, verschlechterten sich die Resultate bei längerer Lagerung oft bis zur völligen Unbrauchbarkeit, sei es, dass die Durchschriften immer blasser und unlesbarer wurden oder sei es, dass die anfangs griffsauberen Blätter nach einiger Zeit die Hände beschmutzten, im Stapel auf dem darunterliegenden Blatt kleben blieben oder mehr oder minder verfärbte Fettflecke verursachten.
Die Erfindung hat nun zum Ziele, die geschilderten Unannehmlichkeiten zu beseitigen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht Stoffe enthält, die ihr unter SchreibdruckAdhäsionan der unpräparierten Oberfläche des anliegenden Blattes verleihen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Versagen früherer Vorschläge in den meisten Fällen von einer Änderung im physikalischen Verhalten mindestens einer der beiden Schichten begleitet war, wie sie durch die Aufnahme oder Abgabe von öligen Bestandteilen bewirkt wird. Verantwortlich für diese Änderung in der Zusammensetzung der Schichten ist wahrscheinlich eine Migration der öligen Bestandteile zwischen den Schichten, insbesondere eine Abwanderung von Ölen aus der Farbschicht in die Deckschicht.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Durchschreibematerial der eingangs geschilderten Art, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Farbschicht ölbindende Stoffe, wie ölbindende Füllstoffe,
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lekulargewicht von mehr als 700 und Füllstoffe, insbesondere auf Basis von Kieselsäure und bzw. oder Seifen mehrwertiger Metalle enthält.
Hiebei ist an sich bereits ein Durchschreibematerial mit zwei übereinander angeordneten Schichten bekannt, bei dem die dem Papierträger anliegende Schicht alle Pigmente, u. zw. in wenig gebun- dener oder nahezu ungebundener Form enthalten sollte und bei dem die Deckschicht Wachse enthält und als Haftvermittler zwischen den Farbteilchen und dem Schriftempfangsblattfungiert. Da bei dieser bekannten Pigmentschicht kaum Bindemittel und keinerlei Ölevorgesehen waren, kann sie als ölarm im Sinne der vorstehenden Ausführungen, betrachtet werden.
Anderseits war diesem Vorschlag auch nicht der Gedanke zu entnehmen, der Farbschicht besondere, das Ölbindevermögen derselben beeinflussende Stoffe zuzugeben, durch welche Massnahme erst reproduzierbare undlagerstabile mehrschich- tige Durchschreibeblätter erzielbar wurden.
Eines der wichtigsten Erfordernisse im Sinne der Erfindung ist es, dass die oben erwähnten Stoffe unter Schreibdruck bei Raumtemperatur irreversibel verformbar sind. Dieser Forderung liegt folgender Gedanke zugrunde : Damit das Material der Deckschicht als Kittsubstanz zwischen den an den beschrifteten Stellen aus der Farbschicht herauszubrechenden Teilchen und dem Papier wirken kann, ist es erforderlich, dass die Adhäsionskräfte der Moleküle der Deckschicht grösser sind als die Adhäsion der Farbschicht an ihrer Unterlage. Hiebei wird selbstverständlich vorausgesetzt, dass die Kohäsion sowohl der Moleküle der Farbschicht wie auch der Deckschicht und weiters auchdieHaftungderDeckschicht an der Farbschicht grösser als die Haftung der Farbschicht auf der Unterlage ist, da sonst die Trennung an einer unerwünschten Stelle erfolgt und sich blasse Durchschriften ergeben.
Die Adhäsion von Teilchen auf einer Unterlage wird-abgesehen von mechanischer Verankerung in einer porösen Unterlage - durch elektrische oder durch van der Waal'sche Kräfte bewirkt. Diese ändern sich aber mit dem Quadrat der Entfernung der Moleküle von der Empfangsfläche. Da Papier, insbesondere Schreibmaschinenpapier, grosse Unebenheiten aufweist, ist es normalerweise nur für eine sehr kleine Zahl von Molekülen der Deckschicht möglich, so nahe an die Cellulosefasern des Kopierblattes heranzukommen, dass die gegenseitigen Dipolkräfte oder van der Waal'schen Kräfte zur Wirkung gelangen. Die grosse Mehrzahl der Moleküle der Deckschicht behält auch unter grösserem Druck einen Abstand von der Empfangsfläche, der die Ausbildung von Adhäsionskräften verhindert.
Deshalb ist es, wie schon erwähnt, erforderlich, dass die Deckschicht unter Schreibdruck irreversibel verformbar ist, d. h. dass sie unter Druck schon bei Raumtemperatur in einen quasi-flüssi- gen Zustand versetzt wird, in welchem sie in die Unebenheiten der Papieroberfläche eindringt, wodurch sich die für die Ausbildung von Adhäsionskräften wirksame Berührungsfläche und damit die tatsächlich auftretenden Kräfte vervielfachen.
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Damit aber die solcherart an der neugebildeten Grenzfläche zwischen Deckschicht und Papier entstehenden Kräfte sich auf die Schriftübertragung auswirken können, ist es, wie ebenfalls bereits erwähnt, erforderlich, dass der Zusammenhalt der Farb- und Deckschicht, d. h. die Kohäsion zwischen den Molekülen dieser Schicht genügend gross ist.
Es hat sich abergezeigt, dass dieser Zusammenhalt nach längerem Lagern von an sich befriedigende Resultate liefernden zweischichtigen Durchschreibematerialien verloren geht.
Eine wichtige Ursache für diese Veränderung ist die bereits an frühere Stelle erwähnte Migration von ölig-flüssigen Bestandteilen. Diese diffundieren nämlich von den ölreicheren Schichten in ölärmere und bewirken dort eine mehr oder minder ausgeprägte Quellung, d. h. die Bindemittelmoleküle werden auseinandergedrängt und so die Kohäsionskräfte vermindert.
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aufweisen, deren Bindemittelbestandteile die bis zur Erreichung eines Ölgleichgewichtes aus der Farbschicht eindiffundierenden Ölmengen ohne nennenswerte Änderung ihrer intermolekularen Kräfte, mit andern Worten, ohne Beeinträchtigung ihrer klebenden und plastischen Eigenschaften aufzunehmen vel- mögen.
Es ist dabei vorteilhaft, die Zusammensetzung der Farbschicht einerseits und der Deckschicht anderseits so aufeinander abzustimmen, dass sich das Öldiffusionsgleichgewicht möglichst bald nach dem Aufbringen der Schichten einstellt. Da dies natürlich nur näherungsweise möglich sein wird, kann es zweckmässig sein, der Deckschicht schon beim Auftragen eine gewisse Menge von Ölen zuzusetzen, um sozusagen ein Diffusionsgefälle von der Deckschicht zur Farbschicht einzustellen. In vielen Fällen wird aber schon die geringe Menge an öligen Bestandteilen in natürlichen wachsartigen Erdölpro- dukten ausreichend sein.
Eine weitere Massnahme zur Erzielung eines Ölgleichgewichtes oder eines kleinen Diffusionsgefälles in Richtung zur Farbschicht besteht darin, dass die Farbschicht ölarm im VergleichzumÖlbin- devermögen dieser Schicht gemacht wird.
Hiebei ist unter Ölbindevermögen oder Ölretention jene Menge an öligen Bestandteilen zu verstehen, die in das Wachsbindemittel einverleibt werden kann, ohne beim Lagern auszuschwitzen. Sie kann auch als Sättigungskonzentration von Öl in Wachs aufgefasst werden und lässt sich experimentell ermitteln.
Als ölarm sind dabei Mischungen aufzufassen, die nicht mehr als 50%, wenn möglich weniger als 30% der Sättigungskonzentration an Ölen enthalten.
Ein bevorzugter Weg, die Farbschicht ölärmer zu machen, d. h. dasÖlbindevermögenderSchicht zu erhöhen, besteht in der Einverleibung von ölbindenden Pigmenten bzw. Füllstoffen, wie z. B. kol- loidale Kieselsäure, mit organischen Resten beladene Bentonite, Kaolin, aber auch bestimmte Russtypen.
Man kann jedoch mit Erfolg auch oleophile Kolloide zu diesem Zweck einsetzen, wie z. B. Aluminiumstearat oder öllösliche Hochpolymere..
Wie bereits weiter oben erwähnt, soll die Deckschicht Stoffe enthalten, welche etwa eindiffundierende Stoffe aufzunehmen vermögen, ohne die Kittwirkung der Deckschicht zu beeinträchtigen.
Derartige Stoffe sind z. B. Isoparaffine mit mittlerem Molekulargewicht, d. h. über 700, wie sie beispielsweise im Ozokerit enthalten sind, aber auch z. B. Seifen mehrwertiger Metalle, insbesondere Bleistearat. Es können aber auch gewisse Füllstoffe eingelagert werden, die Öle aufzunehmen vermögen, z. B. kolloidale Kieselsäure.
Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele näher erläutert.
Beispiel l :
Farbschicht : 45 Gew.-Teile Rohmontanwachs
38 Gew.-Teile Vaseline
12 Gew.-Teile Russ (DEGUSSA CK 3)
15 Gew.-Teile Kaolin werden verschmolzen und gerieben. Die Masse wird heiss auf ein Trägerpapier von 40 g/m2 so aufgetragen, dass der Auftrag zirka 3 bis 4 g/m2 beträgt. Darüber wird eine Deckschicht aus Ozokerit (Erstarrungspunkt 76/78 C) mit einer Auftragstärke von 2 bis 3 g/m2 aufgebracht.
Beispiel 2 : In ähnlicher Weise wird eine Farbschicht folgender Zusammensetzung auf einem Trägerpapier von 30 bis 70 g/m2 in einer Stärke von 3 bis 4 g/m2 aufgetragen.
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36 Gew.-Teile Carnaubawachs
7 Gew.-Teile Hartwachs SH 105 der Ruhrchemie
40 Gew.-Teile Vaseline
12 Gew.-Teile Fanalblau B supra (BASF)
10 Gew.-Teile Kaolin
5 Gew.-Teile Bentonit
Die Deckschicht setzt sich wie folgt zusammen :
60 Gew.-Teile Ceresin (Erst. P. 70/720C)
9 Gew.-Teile Bleistearat (z.
B. Stabilisator
Pb 28 von Bärlocher)
5 Gew.-Teile Aerosil gepresst (DEGUSSA) Auftrag wie oben :
Beispiel 3 : In gleicher Weise wird eine rot schreibende Beschichtung folgendermassen hergestellt :
Farbschicht : 45 Gew.-Teile Rohmontanwachs
40 Gew.-Teile Vaseline
12 Gew.-Teile Litholrot RMT (BASF)
10 Gew.-Teile Kaolin
3 Gew.-Teile Alugel D extra (Bärlocher), ein Aluminiumstearat.
Deckschicht : 92 Gew.-Teile Ceresin
5 Gew.-Teile Mineralöl 7 bis 80 E/500C 3 Gew. - Teile Polyisobutylen
Die Auftragsstärken entsprechen den vorhergehenden Beispielen.