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Kopienaufnahmeblatt aus Papier
Die Erfindung betrifft ein sensibilisiertes Kopienaufnahmeblatt zur Verwendung mit praktisch farb- losen oder schwach farbigen chromogenen Farbstoffen, die bei einer Berührung mit dem Aufnahmeblatt auf Grund einer chemischen Reaktion eine starke und deutliche Färbung erzeugen, sowie ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Blattes.
Bei sensibilisierten Kopienaufnahmeblättern für solche Kopiersysteme wurden bisher als wesentlicher Bestandteil saure Tonerdeteilchen verwendet. Diese bilden einen grossen, sensibilisierten Oberflächenbereich für den chromogenen Farbstoff, der von dem bei der Farbreaktion mitwirkenden Ton mittels einer durch Druck aufbrechbaren Matrix getrennt ist. Letztere wird durch Schreibdruck oder Typenanschlag an den entsprechenden Stellen aufgebrochen und gibt dabei den chromogenen Stoff frei, so dass dieFarbbildungsreaktion auf den Kopieraufnahmeblatt in den dem Muster des Schreibdruckes oder des Typenanschlages entsprechenden Bereichen stattfindet.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen solcher Kopiersysteme ist der chromogene Farbstoff, gewöhnlich ein basischer Leukofarbstoff, in durch Druck aufbrechbarenMikrokapseln enthalten, die entweder als Beschichtung auf einem getrennten"Über-
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erhält. In den letzten Jahren wurde die saure Tonerde teilweise oder ganz durch ein sauer reagierendes
Polymer, vorzugsweise ein Phenolpolymer, ersetzt.
Das erfindungsgemässe Kopieraufnahmeblatt ist ebenfalls mit einem sauer reagierenden Polymer sensibilisiert. Im Gegensatz zu der Polymerbeschichtung der bekannten Papiere weist die erfindungsgemässe Sensibilisierungsschicht, die als Beschichtung auf der Oberfläche des Blattes vorgesehen ist, eine mehr oder weniger zusammenhängende Struktur auf, wodurch sich für jede Oberflächenfaser eine eigene Umkleidung ergibt, die in gebrochener, girlandenartiger Weise von Faser zu Faser verläuft, dabei aber die natürlichen Absorptionseigenschaften von Papier für aufgebrachten Farbstoff nicht beeinträchtigt, sondern den durch die faserige Oberfläche natürlicherweise geschaffenen grossen Oberflächenbereich beibehält.
Gegenstand der Erfindung ist ein Kopienaufnahmeblatt aus Papier, das gekennzeichnet ist durch eine unzusammenhängende Schicht aus saurem Polymer, das die in der Oberfläche des Blattes liegenden Papierfasern einzeln umgibt, ohne die natürlichenZwischenräume zwischen den Fasern vollständig zu verschliessen.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen der Sensibilisierungsschicht auf das Aufnahmeblatt, Fig. 2 einen Querschnitt des Aufnahmeblattes und die Fig. 3 bis 6 vergrösserte Darstellungen der mit Polymer umkleideten Papierfasern.
Die Erfindung beruht darauf, dass die Beschichtung oder der Film, unzusammenhängend ist, wobei die Diskontinuität in dem "rauhen" Gefüge zu sehen ist, im Gegensatz zu dem"glatten"Gefuge eines lackartigen Filmes. Sie kommt durch die Anordnung und Orientierung der Oberflächenfasern sowie durch die Porosität zustande, die sich aus der natürlichen Kapillarität der Papieroberfläche ergibt. Diese unterbrochene Oberfläche wird durch Zugabe kleiner, genau bemessener Mengen von saurem Polymer erzielt.
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Für die Herstellung des erfindungsgemässenKopienaufnahmeblattes wird eine Lösung des sauren Poly- meren mit niedriger Viskosität und geringer Konzentration verwendet, die die Eigenschaft hat, die Ober- flächenfasern des Papiers leicht zu umkleiden, ohne dass sich ein lackartiger Film bildet, der die natür- liche, für die Aufnahme und das Festhalten von aufgebrachten flüssigen Druckfarben wichtige Porosität der Oberfläche beeinträchtigen würde.
Die Viskosität der verwendeten Lösung soll etwas höher sein als die des Wassers, und die Beschich- tung soll in einer solchen Menge und Konzentration aufgebracht werden, dass das Lösungsmittel auf Grund seines relativ hohen Flüchtigkeitsgrades sofort nach Aufbringen der Beschichtung verdampft und einen kaum feststellbaren Rückstand auf den Fasern hinterlässt, der trotz seiner im Vergleich zum Gewicht des
Papiers geringen Menge äusserst wirksam ist.
Die Lösung des sauren Polymeren kann auf das Papier mittels Gummidruckwalzen aufgebracht wer- den, denen die aufzubringende Lösung über eine angetriebene Zwischenwalze von einer in einen die Lö- sung enthaltenden Behälter tauchenden Walze zugeführt wird. Die Lösung wird auf eine kontinuierlich transportierte Papierbahn aufgetragen, die dann über eine Trocknungsstation geleitet und auf einer Auf- nahmewalze aufgewickelt wird. Ein Trockengewicht von etwa 9 bis 300 g Phenolharz pro Ries (500 Blatt zu 61 x 91, 5 cm) ist ausreichend zum Erzeugen von Markierungen in einer 1, 5 gew.-loigen Lösung von Kristallviolettlacton in einem inerten Öl als chromogener Farbstoff. In Fig. l ist schematisch eine solche Beschichtungsvorrichtung gezeigt, durch die eine Papierbahn geführt und dann auf eine Aufnahmewalze aufgewickelt wird.
Bei diesem Beschichtungsvorgang wird die Polymerlösung des im folgenden angegebenen Beispieles verwendet, wobei etwa 1 kg/Ries verbraucht wird, so dass sich nach dem Trocknen ein Trockengewicht von etwa 9 bis 300 g Phenolharz pro Ries ergibt. Die Polymerlösung befindet sich in einem Behälter-10-, in dem sich eine Walze-11-dreht, die sich auf einer mittleren Ausgleich- walze-12-und einer Druckwalze-13-abwälzt. An der Druckwalze-13-liegt die sich in Pfeilrichtung bewegende Papierbahn-14-an. An der Trocknungsstation-15-kann eine geeignete Wärmequelle angeordnet sein, beispielsweise ein Heizkörper oder eine Warmluftquelle, um ein schnelles Trocknen der Beschichtung zu bewirken.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäss präpariertes Papierblatt gezeigt. Es geht daraus hervor, dass die Oberflächenfasern -20- einzeln mit getrocknetem Phenol-21-überzogen sind, das"girlandenartig"zwischen den Fasern verläuft, jedoch die kapillaren Zwischenräume zwischen diesen nicht schliesst oder ausfüllt.
Dieser Querschnitt durch die Bahn ist zwar nicht genau massstäblich gezeichnet, was auf Grund der relativ geringen Dicke der Beschichtung in bezug auf die Dicke der Bahn unmöglich ist, vermittelt jedoch einen Eindruck, wie unzusammenhängend die Struktur ist, um einen grossen Oberflächenbereich für die aufgebrachte Druckfarbe zu schaffen, und dadurch das'Lösen des Phenols und das Hervorrufen einer Farbreaktion zu unterstützen. Die girlandenartige Formation des Phenol- polymerfilmes schützt ferner die absorbierte Druckfarbe und die aus dieser hergestellten flüssigen Druckmarkierungen.
Das erfindungsgemässe Aufzeichnungsmaterial ist daher nicht nur insofern sehr vorteilhaft, als nur eine kleine Menge Polymer benötigt wird, die die normale Qualität des Papiers in bezug auf seinen Griff nicht nennenswert beeinflusst, sondern es ist zudem in seiner wirksamstenForm vorhanden, was die aktive Fläche pro Flächeneinheit des Papiers betrifft, und ergibt bei einer minimalen Menge Flüssigkeit intensiv gefärbte Markierungen, die den auf derzeit üblichen Farbreaktionsblättern erzeugten Markierungen gleichwertig oder sogar besser als diese sind.
Zu den für die Erfindung geeigneten sauren Phenolpolymeren zählen Phenolaldehydpolymere, Phenolacetylenpolymere, Maleinsäure-Terpentinharze, teilweise oder vollständig hydrolisierte Styrolma- leinsäureanhydrid-Copolymere, Äthylenmaleinsäureanhydrid-Copolymere, Carboxypolymethylen und ganz oder teilweise hydrolisiertes Vinylmethyläthermaleinsäureanhydrid-Copolymer sowie Mischungen hievon.
Zu den Phenolpolymeren, die sich als geeignet erwiesen, zählen auch Paraphenylphenole und Alkylphenolacetylenharze, die in üblichen organischen Lösungsmittel löslich und dauernd flüssig oder flie- ssend sind, wenn man sie nicht mit Vernetzungsstoffen behandelt. Eine bestimmte Gruppe geeigneter Phenolaldehydpolymere sind die sogenannten Novolake, die durch ihre Löslichkeit in üblichen organischen Lösungsmitteln gekennzeichnet sind und bei Fehlen von Vernetzungsmitteln dauernd flüssig oder fliessfähig bleiben. Im allgemeinen ist das Phenolpolymer, das sich für die Durchführung der Erfindung als geeignet erwiesen hat, gekennzeichnet durch das Vorhandensein freier Hydroxylgruppen und das Fehlen von Gruppen wie z. B.
Methylol, die das Nichtfliessen oder Vernetzen des Polymeren fördern, sowie durch seine Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln und schlechte Löslichkeit in wässerigen
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Medien. Auch hier können wieder Mischungen dieser Phenolpolymere verwendet werden.
Auch lösliche Resole können verwendet werden, obwohl sich deren Eigenschaften bei Alterung ändern.
Eine zur Auswahl geeigneter Phenolharze brauchbare Laboratoriumsmethode besteht in der Bestim-
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zeigt die Entsensibilisierung der Hydroxylgruppen an, die somit für eine Reaktion mit den chromogenen Stoffen nicht zur Verfügung stehen.
Lösungsmittel für diese Phenole sind übliche organische Lösungsmittel, zu denen folgende zählen : n-Butanol, Äthanol, Hexan, Heptan, Toluol, Xylol, Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Äthylenglykoldiacetat, Äthylenglykoldibutyläther, Äthylenglykoldimethyläther, Äthylenglykolmonoacetat, Äthylenglykolmonobenzyläther, Äthylenglykolmonobutyläther (2-Butoxyäthanol), Äthylenglykolmonoäthylätheracetat, Athylenglykolmonomethylätheracetat, Äthylenglykolmonophenyl- äther, Äthylacetat und Mischungen hievon. Die genannten Lösungsmittel dienen auch zur Einstellung der Viskosität des Farbstoffes.
Es ist zu beachten, dass diese Lösungsmittel für das Aufbringen des Phenols verwendet werden und nicht notwendigerweise als Lösungsflüssigkeit zum Verbessern des Reaktionskontaktes zwischen farbbildenden Komponenten dienen. Im letzteren Fall muss das flüssige Lösungsmittel in der Lage sein, beide markie-
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03 Gew.- < %Polymeren lösen. In dem bevorzugten System sollte das Lösungsmittel jedoch in der Lage sein, einen Überschuss an Polymer zu lösen, um die bestmögliche Ausnutzung des chromogenen Stoffes und somit eine maximale Färbung an einer Reaktionsstelle zu gewährleisten.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Phenolpolymer in einem Lösungsmittel oder einer Mischung von Lösungsmitteln verwendet, wobei das Phenolpolymer zwischen 5 und
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enthaltenden S ensibilisierungslösung : Gew.-% der Lösung
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Äthylacetat 19, 0 Äthylalkohol 19, 0
Das Papier, das mit der Phenolharzlösung beschichtet wird, kann Papier mittlerer Kalandrierung oder auch Feinpapier sein.
Die Struktur der unzusammenhängenden Beschichtung hängt ab von einer Beziehung zwischen der aufgebrachten Lösung und dem verwendeten Papierträgermaterial, d. h. seiner mehr oder weniger faserigen Oberfläche sowie von der Viskosität, den Trocknungseigenschaften und den Filmbildungseigenschaften der Lösung. Alle diese Merkmale stellen Variable dar, die eine empirische Untersuchung des jeweiligen Paares, bestehend aus Papier und Beschichtungslösung, wie es unter den jeweiligen Herstellungsbedingungen verwendet wird, erfordern.
Die relativen Mengen der für ein gegebenes Paar in einem Herstellungsgang verwendeten Stoffe können durch mikroskopische Untersuchung des physikalischen Ergebnisses in angemessener Weise bestimmt werden, wobei das angestrebte Ziel darin besteht, dass die getrocknete Beschichtungslösung die freiliegenden Oberflächenfasern leicht bedeckt, wobei zwischen den Fasern eine leichte Girlandenbildung auftritt, die in der Lage ist, Markierungsflüssigkeit aufzunehmen, um einen maximalen Oberflächenkontakt von Markierungsflüssigkeit und getrockneter Beschichtung pro Flächeneinheit zu erzielen.
Die Beschichtungslösung kann durch Aufsprühen, leichtes Aufstreichen, Auftragen mittels einer Rakel, leichtes Aufbürsten od. dgl. aufgebracht werden. Es muss hiebei lediglich eine Kontrolle der aufgetragenen Menge möglich sein.
An Stelle der genannten Phenolpolymere können selbstverständlich auch andere lösliche, filmbildende, chemisch reagierende, saure Polymere im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Auch können der Polymerbeschichtung im Hinblick auf ihre besondere Struktur andere Stoffe zugesetzt werden,
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zu denen mikroskopisch kleine Kapseln zählen, die den mit der Polymerbeschichtung reagierenden, flüssigen, chromogenen Farbstoff enthalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kopienaufnahmeblatt aus Papier, gekennzeichnet durch eine unzusammenhängende Schicht aus saurem Polymer, das die in der Oberfläche des Blattes liegenden Papierfasern einzeln umgibt, ohne die natürlichen Zwischenräume zwischen den Fasern vollständig zu verschliessen.