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Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial, auf das durch Einwirken von Wärme und einem
Magnetfeld Aufzeichnungen aufgebracht werden können, das mit kleinen Kapseln mit aus einem Polymeren bestehenden lichtdurchlässigen Wänden, die jeweils einen aus magnetischen Teilchen und einem Trägerstoff bestehenden Kern umschliessen, beschichtet ist.
Unter dem Ausdruck "kleine Kapseln" sind solche Kapseln zu verstehen, die einen durchschnittlichen
Durchmesser von etwa 5 bis etwa 1000 um aufweisen.
Kapseln, die in einer Flüssigkeit suspendierte magnetisierbare Teilchen enthalten, sind bereits be- kannt. In der brit. Patentschrift Nr. 957, 283 ist ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial beschrieben, das zum Sichtbarmachen eines auf diesen Aufzeichnungsträger einwirkenden magnetischen Feldes dient. Diese sichtbare Anzeige hängt von der Orientierung der magnetischen Teilchen in den einzelnen Kapseln ab, d. h. in Abhängigkeit von der Orientierung der einzelnen magnetischen Teilchen sind bestimmte Bereiche des
Aufzeichnungsträgers lichtdurchlässig und andere lichtundurchlässig.
Bei dem in der genannten Patentschrift beschriebenen magnetischenaufzeichnungsträger werdenkapseln verwendet, die eine Flüssigkeit enthalten, innerhalb der sich die magnetischen Teilchen beim Einwirken eines magnetischen Feldes bewegen können. Die unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit ergibt sich dadurch, dass beim Anlegen eines Feldes sich die magnetischen Teilchen in einer bestimmten Richtung orientieren, während sie in den magnetfeldfreien Bereichen unorientiert sind. Die magnetis chen Teilchen wirken somit nach Art einer Jalousie, d. h. je nach ihrer Orientierung lassen sie Licht durch oder nicht.
Das Aufzeichnungsmaterial der Erfindung unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Aufzeich- nungsträger dadurch, dass die Orientierung der magnetischen Teilchen in den Kapseln bei normaler Umgebungstemperatur auch bei Anwesenheit eines magnetischen Feldes der gleichen Stärke, wie es zur Herstellung der datendarstellenden Ausrichtung der Teilchen verwendet wurde, beständig ist. Unter normaler Umgebungstemperatur wird eine Temperatur zwischen 18 und etwa 270C verstanden, jedoch kann sich dieser
Temperaturbereich auch bis zu etwa 500C erstrecken. Innerhalb dieses Temperaturbereiches verhindert der
Trägerstoff die Bewegung der magnetischen Teilchen. Zur Herstellung einer permanenten, datendarstellenden Konfiguration der magnetischen Teilchen ist somit die Kombination von Wärme und einem magnetischen Feld erforderlich.
Die Erfindung betrifft somit ein Aufzeichnungsmaterial, auf das durch Einwirken von Wärme und einem Magnetfeld Aufzeichnungen aufgebracht werden können, bestehend aus einem Substrat, das eine Vielzahl kleiner Kapseln trägt, die aus lichtdurchlässigen Polymerwänden bestehen, die in einem Trägerstoff dispergierte magnetische Teilchen umschliessen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstoff ein innerhalb eines Temperaturbereiches von 18 bis 50 C fester oder pastenartiger und bei einer Temperatur oberhalb von 500C flüssiger organischer Stoff ist, und gegebenenfalls einen Farbstoff oder ein lichtreflektierendes Pigment enthält.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt Fig. 1 eine vergrösserte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer magnetische Teilchen enthaltenden Kapsel für das erfindungsgemässe Aufzeichnungsmaterial ; Fig. 2 eine vergrösserte Schnittansicht eines andern Ausführungsbeispiels einer solchen Kapsel ; Fig. 3 eine Schnittansicht des erfindungsgemässen Aufzeichnungsmaterials, das aus einem mit den magnetischen Kapseln beschichteten Substrat besteht, wobei die magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln eine zufällige Verteilung aufweisen ; Fig. 4 eine Schnittansicht, die die Ausrichtung der magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln in Richtung der Pfeile veranschaulicht ;
Fig. 5 die Darstellung eines Positivbildes (dunkles Bild auf hellem Hintergrund), das mittels der in Fig. 4 dargestell ten Art der Teilchenausrichtung innerhalb der Kapseln erzeugt wird ; Fig. 6 innerhalb eines transparenten Substrats eingeschlossene Kapseln mit ausgerichteten magnetischen Teilchen ; und Fig. 7 eine Schnittansicht eines Positivbildes, das aus dem in Fig. 6 dargestellten Aufzeichnungsträger, bei dem alle Teilchen in der gleichen Richtung orientiert sind, hergestellt werden kann.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine Kapsel-l-aus einer transparenten Wand--2--, die einen Kern umschliesst, der magnetische Teilchen --4--, Teilchen eines lichtreflektierenden Stoffes --5-- und einen die Bewegung der Teilchen hemmenden Trägerstoff --3-- enthält.
Eine ähnliche Kapsel ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die magnetischen Teilchen selbst durch Kapseln gebildet werden, deren Grosse jedoch wesentlich geringer ist
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doch zweckmässig, einen Trägerstoff zu verwenden, der ein höheres Lichtreflexionsvermögen besitzt als die magnetischen Teilchen, um einen Kontrast zwischen den dunkel gefärbten Kapseln zu erreichen. Ein für diesen Fall geeigneter Trägerstoff ist beispielsweise Tristearinwachs.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemässer Aufzeichnungsträger dargestellt, der aus Papier oder einem andern
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faserigen Substrat --6-- besteht, das mit einer aus Kapseln-l-und einem Bindemittel --7-- bestehenden
Schicht versehen ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kapseln ohne Zuhilfenahme eines Binde- mittels auf dem Substrat abzulagern. In Fig. 3 sind die magnetischen Teilchen innerhalb des kapselkernbil- denden Stoffes der Kapseln-l-gleichmässig und zufällig verteilt, d. h. sie sind noch keinem eine Orientie- rung herbeiführenden Magnetfeld und Wärme ausgesetzt worden.
In Fig. 4 ist das gleiche Aufzeichnungsmaterial gezeigt wie in Fig. 3, bei dem jedoch mittels eines Magneten-8-- und einer Wärmequelle --9-- die magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln so ausge- richtet werden, dass sie sich in sämtlichen Kapseln auf der gleichen Seite befinden. Während die Wärme- quelle --9-- dazu dient, den die Bewegung der eingeschlossenen Teilchen normalerweise hemmenden Träger- stoff zu verflüssigen und damit eine Bewegung der Teilchen zu gestatten, dient der Magnet --8-- dazu, die magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln auf die ihm zugewandte Seite zu ziehen.
In Fig. 5 ist der gemäss Fig. 4 vorbereitete Aufzeichnungsträger dargestellt, bei dem nunmehr unter- halb des Substrats ein Magnet --8-- angeordnet ist, während oberhalb des Aufzeichnungsträgers Wärme- quellen --9-- angeordnet sind, um ein Positivbild (dunkles Bild auf hellem Hintergrund) zu erzeugen. Dieses
Bild kommt dadurch zustande, dass innerhalb ausgewählter Bereiche des Aufzeichnungsträgers die magneti- schen Teilchen nach unten gezogen werden. Dies geschieht durch den Magnet --8--, der innerhalb der er- wärmten Bereiche die magnetischen Teilchen im Inneren der Kapseln nach unten zieht, wie dies durch die
Pfeile angedeutet ist. Dadurch werden die lichtreflektierenden Teilchen innerhalb der Kapseln nach oben verdrängt, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist.
Im mittleren Bereich des Aufzeichnungsträgers, wo keine
Wärme auf die Kapseln einwirkt, bleiben die magnetischen Teilchen trotz der Einwirkung des magnetischen
Feldes in ihrer oberen Lage, in die sie durch den in Fig. 4 dargestellten Verfahrensschritt gebracht wer- den.
In Fig. 6 ist ein Aufzeichnungsträger dargestellt, bei dem die die magnetischen Teilchen enthaltenden
Kapseln innerhalb eines transparenten Substrats --6-- angeordnet sind. Das Einschliessen der Kapseln in das transparente Substrat --6-- kann beispielsweise durch Eingiessen der Kapseln in einen transparenten orga- nischen Kunststoff, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyvinylalkohol usw. erfolgen.
Die Kapseln können innerhalb des transparenten Substrats entweder zufällig oder gleichförmig verteilt sein.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, können die magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln wieder mit Hilfe einer Wärmequelle --9-- und eines Magneten --8-- in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung nach unten verlagert werden, wodurch gleichzeitig die lichtreflektierenden Pigmentteilchen, z. B. Titandioxyd, nach oben verdrängt werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
An Hand der Fig. 7 wird die Herstellung eines Positivbildes mit Hilfe des in Fig. 6 dargestellten Aufzeichnungsträgers veranschaulicht. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Magnet --8-- oberhalb der Kapseln und eine Wärmequelle --9-- unterhalb des Aufzeichnungsträgers angeordnet wird, wodurch in den gleichzeitig durch das Magnetfeld und die Wärme beeinflussten Bereichen des Aufzeichnungsträgers die magnetischen Teilchen innerhalb der Kapseln nach oben wandern, wie dies durch die Richtung der Pfeile in Fig. 7 angedeutet ist. Gleichzeitig werden innerhalb dieses Bereiches die lichtreflektierenden Pigmentteilchen in die untere Hälfte der Kapseln verdrängt. Durch Entfernen der Wärmequelle kann dieses Bild fixiert werden.
Selbstverständlich können innerhalb der nicht erwärmten Bereiche des Aufzeichnungsträgers auf Grund des die Bewegung hemmenden Trägerstoffes weder die magnetischen Teilchen noch die lichtreflektierenden Teilchen ihre Lage verändern. Aus diesem Grunde kann nur in denjenigen Bereichen des Aufzeichnungträgers ein Bild erzeugt oder ein vorhandenes Bild gelöscht werden, die sowohl der Wärme als auch dem magnetischen Feld ausgesetzt sind.
Selbstverständlich kann auch ein Negativbild, d. h. ein helles Bild auf einem dunklen Hintergrund, erzeugt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass bei den einzelnen Verfahrensschritten das Magnetfeld an die andere Seite des Aufzeichnungsträgers angelegt wird.
Geeignete Kapselwandmaterialien, die Bewegung der eingekapselten Teilchen hemmende Trägerstoffe, Farbstoffe und lichtreflektierende Stoffe sind in der österr. Patentschrift Nr. 307372 genannt, das die für das erfindungsgemässe Aufzeichnungsmaterial geeigneten Kapseln beschreibt und beansprucht. Die Kapseln selbst können mittels eines beliebigen bekannten Verfahrens - d. h. sowohl mittels eines chemischen als auch mittels eines mechanischen Verfahrens - hergestellt werden.
Die fertigen Kapseln sind als Beschichtung auf ein geeignetes Substrat aufgebracht oder in diesem eingelagert. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Kapseln im oberen Bereich einer Papieroder papierähnlichenBahn angeordnet sein, die ausserdem Kunststoffasern enthalten kann, die beispielsweise dem Leim zugesetzt werden können, der an einer geeigneten Stelle der Langsiebmaschine auf die Papierbahn oder die Bahn eines andern Faserstoffes aufgebracht werden kann. In diesem Falle ist kein Bindemittel erforderlich.
Wenn die Kapseln auf ein Substrat, wie beispielsweise Papier, Glas oder Kunststoff, beschichtet werden, ist es zweckmässig, ein Bindemittel zu verwenden, um eine gleichmässige Ablagerung und ein gutes
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Haftvermögen der Kapseln auf dem Substrat zu erreichen.
Wenn zur Ablagerung dieses Bindemittels wässerige Trägerflüssigkeiten verwendet werden, können Klebstoffe wie Stärke, Guargummi, Gummi arabicum, Sterkuliengummi, Polyvinylalkohol, Gelatine, Carboxymethylcellulose und wasserlösliche Acrylate als Bindemittel verwendet werden. Werden die Kapseln dagegen zusammen mit einer organischen Trägerflüssigkeit abgelagert, dann können als Bindemittel Polyvinylacetat, Polystyrol, Butadienstyrol-Copolymeren, Polystyrol-Polybutadien-Mischungen, lösungsmittellös-
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Klebstoffe auf Gummibasis, Äthylenvinylacetat-Copolymeren und Celluloseacetatbutyrat verwendet werden.
Im folgenden wird ein spezielles Beispiel für die Herstellung des erfindungsgemässen Aufzeichnungs- materials beschrieben.
Beispiel : Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung eines thermomagnetisch empfindlichen Aufzeichnungsmaterials, bei dem magnetische Bariumferritteilchen in einem Trägerstoff aus Tristearinwachs in Kapseln aus Gelatine-Gummi arabicum eingeschlossen werden. In diesem Beispiel werden keine lichtreflektierenden Teilchen verwendet.
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Kapselkernbildender <SEP> Stoff <SEP> Menge <SEP> (in <SEP> Gramm)
<tb> Tristearinwachs <SEP> 168
<tb> Bariumferrit <SEP> 10
<tb> Sorbitantrioleat <SEP> 2
<tb> (oberflächenaktives <SEP> Mittel)
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Die oben genannten kernbildenden Stoffe (interne Phase) werden etwa 12 bis 15 h in einer Kugelmühle gemahlen. In ein mit einem Polytronkopf ausgestattetes Mischgefäss werden 140 cm3 einer 11 gew.-% igen wässerigen Gelatinelösung von 550C gegeben. Unter langsamem Rühren werden der Gelatinelösung 100 cm3 der oben genannten internen Phase zugesetzt. Die Rührgeschwindigkeit wird dann erhöht, um eine Tröpfchenund Teilchengrösse in einem Bereich von etwa 10 bis 20 Mm zu erhalten.
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igen wässerigen Gummiarabikum-lösung von 550C gegeben.
Die die interne Phase enthaltende Emulsion wird nun in den 3 1-Becher gegossen und der PH des gesamten Systems wird auf 10,0 erhöht, wonach 50 cm3 einer 2 gew.-% igen wässerigen Lösung von Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einem Molekulargewicht von 60 000 bis 70 000 und einem pH von 9,0 zugesetzt wird. Anschliessend wird der PH mittels einer 10 gew.-% igen wässerigen Essigsäurelösung langsam auf 7, 0 herabgesetzt und danach 50 cm3 einer 2 gew. -%igen wässerigen Lösung eines Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einem Molekulargewicht von etwa 6000 zugesetzt. Der PH wird nun in einen Bereich zwischen 6,5 und 6,0 eingestellt und man lässt das System langsam abkühlen.
Beim Erreichen einer Temperatur von 280C wird das System schnell auf 100C abgekühlt und es werden 10 cm3 einer 25 gew.-% igen wässerigen Glutaraldehydlösung zugesetzt. Die Kapseln werden dann etwa 15 bis 16 h gerührt, wobei sie härten.
Nach dem Härten der Kapselwände wird das Rühren eingestellt und man lässt die Kapseln innerhalb eines Zeitraums von 48 h sich am Boden des 31-Bechers absetzen. Die über der Kapselschicht stehende Flüssigkeit wird durch Dekantieren entfernt. Die erhaltene dicke, puddingartige Kapselmischung wird in einen 800 cm3-Becher gegossen. Mit dieser Kapselmasse werden nun ein Papiersubstrat und ein Mylar- (Poly- äthylenterephthalat) Substrat beschichtet. Die Kapselschichten werden nun bei Raumtemperatur, d. h. zwischen 20 und 28 C, getrocknet. Die trockene Kapselschicht wird dann mit einer Schicht aus einer 25 gew.-% igen Polymethylmethacrylatlösung in Toluol überzogen und diese Schicht wird getrocknet.
Weitere Beispiele für Kapseln, die sich als Beschichtung zur Herstellung eines thermomagnetisch empfindlichenAufzeichnungsmaterials nach der Erfindung eignen, sind in der österr. Patentschrift Nr. 307372 beschrieben.
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