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FunkenregistrieTpapier Funkenregistrierpapiere sind flächige, vorzugsweise
blattförmige Gebilde, die bei Anlegung eines elektrischen Feldes, beim Durchschlag
eines elektrischen Funkens oder bei Einwirkung von durch elektrische Energie im
Funkenregistrierpapier erzeugter thermischer Energie an der Einwirkungsstelle sichtbare,
gegenüber der Umgebung kontrastierende Spuren, also eine Aufzeichnung, ergeben.
Die Herstellung derartiger Papiere erfolgt heute allgemein derart, daß auf eine
mit einem Träger verbundene, elektrisch leitende Schicht eine zu dieser Schicht
im Farbkontrast stehende Oberflächenschicht aufgebracht wird, die unter Einwirkung
von elektrischer Energie oder im Registrierpapier erzeugter thermischer Energie
oder beim Durchschlag eines elektrischen Funkens verbrennt, verdampft oder ihre
Farbe durch chemische Stoffumsetzung ändert. Der Träger der leitenden Schicht kann
selbst elektrisch nichtleitfähig ausgebildet sein. Auch kann man einen elektrisch
leitenden Träger, der ebenfalls zuzüglich mit einer besonderen leitfähigen Schicht
versehen werden kann, verwenden. Metallpapiere, wie sie in der deutschen Patentschrift
943 091 beschrieben sind, werden hier nicht beansprucht.
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Aus Gründen einer störungsfreien Registrierung wird von den Funkenregistrierpapieren
gefordert, daß sie über die ganze Fläche eine gleichmäßige Aufzeichnung in Abhängigkeit
von der einwirkenden Energie gewährleisten. Die Farbe der auf der leitfähigen Schicht
aufgebrachten oberflächigen Schicht, kurz Registrierschicht genannt, soll gegenüber
der leitfähigen Schicht stark deckend und von hohem Kontrast sein. Die Registrierschicht
muß widerstandsfähig gegenüber mechanischen Einflüssen sein, und die elektrischen
Eigenschaften der Funkenregistrierpapiere sollen sich unter dem Einfluß von Atmosphärilien,
wie Feuchtigkeit und Wärme, nicht verändern. Die mechanische Widerstandsfähigkeit
der Registrierschicht entscheidet über die Gebrauchsfähigkeit des Funkenregistrierpapiers.
Das Trägermaterial derartiger Funkenregistrierpapiere kann z. B. aus Papier bestehen.
Es können indes auch viele andere flächenhaft formbare oder geformte Stoffe, z.
B. Folien verschiedener Art, verwendet werden. Aus ökonomischen Gründen verwendet
man jedoch meist Papier zur Herstellung.
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Bei den heute zur Beschriftung derartiger Papiere verwandten Geräten
tastet eine Schreibelektrode, die als Griffel. Rasterrad, Zackenrad oder Zahnrad
ausgebildet sein oder auch nur aus einer Drahtspitze bestehen kann, die Oberfläche
des Funkenregistrierpapiers mit hoher Geschwindigkeit ab, wobei sich die Schreibelektrode
gegenüber der Papierbahn oder die Papierbahn gegenüber der Schreibelektrode bewegen
kann. Um eine hohe Stromdichte der Elektrode zu gewährleisten, wird diese üblicherweise
spitz sowie häufig auch zugeschärft ausgebildet. Man fertigt die Elektrode z. B.
aus einem Stahldraht, der zur Erzielung genügender Stromdichte von Zeit zu Zeit
mit einer Zange oder Schere abgeschnitten wird, wobei der gebildete Grat die Entladungsspitze
darstellt. Zur Erzielung eines guten Kontaktes wird die Schreibelektrode durch eine
Feder mit einer Kraft von z. B. 3 bis 30 glmm2 an die Oberfläche des Funkenregistrierpapiers
angedrückt.
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Es wurde nun in eingehenden Versuchen festgestellt, daß die Oberflächenschicht
des Registrierpapiers, wenn sie nicht fest an ihrer Unterlage haftet oder zu weich
ist, leicht von der Schreibelektrode verletzt wird. Es kommt dann zu Beschädigungen,
die Aufzeichnungen, beispielsweise bei Echolotungen auf Fischereifahrzeugen größere
Fische oder kleinere Fischschwärme, vortäuschen.
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Es wurde weiter festgestellt, daß die Eignung eines Funkenregistrierpapiers
bestimmter Ausbildung weitgehend von der Nadelgeschwindigkeit abhängig ist. Im allgemeinen
richtet sich z. B. bei Echolotungen die Aufzeichnungsgeschwindigkeit nachdem Weg,
welchen die registrierte Schallwelle bis zur Entnahmestelle zurückzulegen hat. Aufnahmen
in tiefen Gewässern erlauben daher die Anwendung verhältnismäßig langsamer Nadelgeschwindigkeit.
Bei im Flachwasser vorgenommenen Registrierungen, wie beispielsweise in der gesamten
Ostsee oder im Schelfgebiet des Küstenvorfeldes, sowie in noch höherem Grad bei
im Rahmen von Vermessungsarbeiten durchgeführten Registrierungen werden zur genauen
Aufzeichnung verhältnismäßig hohe Elektrodengeschwindigkeiten benötigt. Dasselbe
gilt für die elektrische Übertragung von Wetterkarten oder anderen bildlichen Wiedergaben.
Es
wurde weiter festgestellt, daß die Ansprechspannung der zur Einwirkung gebrachten
elektrischen Energie, also der Minimalwert der Spannung, bei dem die erste gut sichtbare
Aufzeichnung erfolgt, vom der Leitfähigkeit der leitenden Schicht und/oder des Trägers
sowie der Leitfähigkeit, der Dicke und der Durchschlagfestigkeit der Registrierschicht
abhängig ist. Mit der Dicke der Registrierschicht wächst auch die Ansprechspannung.
Bei dicker Gestaltung der Registrierschicht werden schwache Impulse nur mangelhaft
oder nicht mehr aufgezeichnet. Die Bedingung guter Leitfähigkeit der leitenden Schicht
läßt sich verhältnismäßig leicht verwirklichen, z. B. mittels Ruß, der gute Leitfähigkeit
besitzt, oder durch Verwendung von Metallpulvern oder ,Metallfolien, die von sich
aus bereits leitfähig sind. Dagegen ist die Frage, welche Dicke die Registrierschicht
bei bestimmter Zusammensetzung erhalten soll, um einerseits das Papier hochempfindlich,
also auch auf niedrige Spannungen ansprechend zu machen, andererseits die Kontrastdeutlichkeit
der Aufzeichnungen nicht zu beeinträchtigen, nicht ohne weiteres zu beantworten.
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Man hat mehrfach versucht, die Registrierschicht dünn zu gestalten,
um bereits Aufzeichnungen bei geringer Spannung zu erhalten. Derartige Registrierschichten
weisen jedoch den Nachteil verminderter Deckfähigkeit und Eigenfarbe auf. Außerdem
sind sie gegen mechanische Beschädigung durch die Schreibelektrode nicht widerstandsfähig
genug. Es kommt alsdann, wie oben bereits erläutert, leicht zu Verletzungen der
Registrierschicht, die Aufzeichnungen, verursacht durch imaginäre Objekte, vortäuschen.
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Man hat weiterhin versucht, den Durchschlagwiderstand der Funkenregistrierpapiere
dadurch herabzusetzen, daß man die Registrierschicht porös gestaltete, wobei der
Funkendurchschlag nicht durch die Substanz der Registrierschicht erfolgt, sondern
nur den Luftweg der Poren in der Registrierschicht zwischen Schreibelektrode und
leitfähiger Schicht benutzt. Solche porösen Registrierschichten haften indes vielfach
schlecht auf ihrem Träger und besitzen nur geringe mechanische Festigkeit. Außerdem
bietet eine solche Registrierschicht nur unvollkommenen Abschluß gegen atmosphärische
Einflüsse, so daß sich der elektrische wie auch der mechanische Zustand solcher
Funkenregistrierpapiere durch Feuchtigkeitsaufnahme ändern kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt, ein Funkenregistrierpapier
zu schaffen, welches auf der ganzen Fläche eine gleichmäßige Aufzeichnung in Abhängigkeit
von der einwirkenden Energie gewährleistet, insbesondere gut wahrnehmbare Aufzeichnungen
auch bei Einwirkung schwacher elektrischer Energie ermöglicht und dabei mit hoher
Farbdeckkraft hohe mechanische Widerstandsfähigkeit sowie Beständigkeit gegen atmosphärische
Einflüsse üblicher Art verbindet.
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Es wurde nun gefunden, daß sich Funkenregistrierpapiere oder Registrierpapiere,
bei denen durch Einwirkung elektrischer Energie oder durch aus dieser entstandene
Wärmeenergie die Registrierschicht verändert wird und welche die vorstehend geforderten
Eigenschaften in vollem Maße zeigen, dadurch herstellen lassen, daß man die Registrierschicht
innerhalb kleiner Dimensionen in Teilflächen von stark unterschiedlicher Dicke aufträgt.
Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Registrierpapier bedeckt also die Registrierschicht
nicht die gesamte Fläche in gleichmäßiger Stärke, sondern es wechseln vielmehr kleine
Flächenteile einer stärkeren Schichtdicke mit kleinen Flächenteilen geringerer Schichtdicke
ständig miteinander ab, wobei die Verteilung der Stellen dickerer Schichtstärke
wie der Stellen geringerer Schichtstärke sowohl eine geometrisch gleichmäßige als
auch eine zwar auf der gesamten Fläche sich ausgleichende, aber dennoch geometrisch
unregelmäßige sein kann. Die Registrierschicht eines nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Papiers ist demnach aus einer großen Anzahl von kleinen
und kleinsten Flächenteilen regelmäßiger oder unregelmäßiger Umrandung zusammengesetzt.
Diese Registrierschichtteile haben abwechselnd größere oder geringere Dicke. So
kann die Registrierschicht z. B. Flächenteile hoher Schichtdicke aufweisen, die
so stark sind, daß sie den Durchschlag des elektrischen Funkens bei unter 200 Volt
liegenden Spannungen sowie mit einer geringeren Leistung als 0,2 Watt nicht mehr
zulassen, während daneben und abwechselnd mit den Flächenteilen stärkerer Schichtdicke
Flächenteile geringerer Schichtdicke vorhanden sind, durch die ein Funkendurchschlag
z. B. schon bei unter 100 Volt liegenden Spannungen und z. B. bei 0,1 Watt Leistung
leicht erfolgt.
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In jedem Falle müssen die Flächen verschiedener Dicke so klein sein
und sie müssen so dicht nebeneinanderliegen, daß sie dem normalen Auge, z. B. in
50 cm Abstand gesehen, als homogene Oberfläche erscheinen.
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Die Registrierschicht kann in dem Bereich hoher Schichtdicke und geringer
Schichtdicke die gleiche oder auch verschiedene stoffliche Zusammensetzung besitzen.
Zweckmäßig kann man die Registrierschicht geringerer Dicke so ausbilden, daß eine
dünne Schicht erzielt wird, welche die leitfähige Schicht noch gut überdeckt. Die
Stärkenbemessung der Registrierschicht ist dabei von der Art der benutzten Stoffe,
insbesondere von deren elektrischen Eigenschaften, abhängig. Bei Verwendung von
Stoffen hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit kann die Stärke der Registrierschicht,
z. B. wenn mit Lichtbogenentladungen gearbeitet wird, bis zu monomolekularer Stärke
vermindert werden. Bei Verwendung von Stoffen mit geringerer elektrischer Durchschlagfestigkeit
oder bemerkbarer eigener Leitfähigkeit sowie bei Verwendung von Farbpigmenten, Halbleiterstoffen
oder von Verbindungen, die unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Farbe
durch chemischen Stoffumsatz ändern, wird die Registrierschicht zweckmäßig so dick
ausgebildet, daß sie einen guten Abschluß der leitfähigen Schicht ermöglicht. In
jedem Fall kann die Stärke der Registrierschicht durch Versuche in Abhängigkeit
von der angelegten Spannung bestimmt werden.
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Die Durchschlagfestigkeit wie die Leitfähigkeit der zur Bildung der
Registrierschicht geringer Stärke verwendeten Stoffe kann durch Zusatz elektrolytisch
leitender Stoffe, gegebenenfalls in Anwesenheit von Wasser und/oder Elektrolyten
oder ohne solche, ferner durch Zusatz von leitenden Stoffen, wie Metallsalzen, Metalloxyden,
Metallpulvern oder Kohlenstoffteilchen, z. B. von Graphitpulver oder Ruß, weitgehend
verändert werden. Es können weiterhin Pigmente organischer oder anorganischer Herkunft,
Farbstoffe oder auch chemische Verbindungen zugesetzt werden, die bei Einwirkung
elektrischer Entladungen oder bei Anlegung eines elektrischen Potentials die Farbe
ändern. Besonders geeignet sind Pigmente, die der Registrierschicht einen guten
Kontrast gegenüber der unter ihr liegenden leitfähigen Schicht verleihen.
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Die Bereiche der Registrierschicht hoher Schichtdicke werden in ihrer
Dickenabmessung zweckmäßig
mehrfach stärker als die der Registrierschicht
geringer Dicke gehalten, sie müssen nicht unbedingt dieselbe stoffliche Zusammensetzung
wie die der Registrierschicht geringer Dicke haben. So können sie z. B. aus Stoffen
bestehen, die eine besonders hohe Farbkraft besitzen und/oder die in Verbindung
mit dem Zünd- oder Durchschlagsv organg an einer benachbarten Stelle geringer Schichtdicke
numnehr selbst unter chemischer Stoffumsetzung oder Modifikation ihrer Struktur
eine Farbänderung der von ihnen selbst bedeckten Stelle verursachen, wobei sie eventuell
weiterverbrenrnen, explodieren oder sich vom Träger ablösen.
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Die Oberflächen der erfindungsgemäßen Registriergebilde können dabei
im ganzen eben und glatt ausgebildet sein, oder es können beliebige Vorsprünge und
Vertiefungen hervortreten.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise veranschaulicht.
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Nach Fig. 1, 2, 3 und 4 besteht ein erfindungsgemäß gestaltetes Funkenregistrierpapier
aus einem elektrisch nichtleitenden oder leitenden Trägermaterial 1, auf das eine
leitfähige Schicht 2 aufgebracht ist. Das Trägermaterial 1 und die leitfähige Schicht
2 sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ebenflächig gestaltet. Auf die ebene
Außenfläche der leitfähigen Schicht 2 wird eine dünne Schicht 3 aufgetragen, die
aus den die Registrierschicht geringer Schichtdicke bildenden Stoffen besteht und
die die leitende Schicht2 zusammenhängend mit ebener oder nicht ebener Außenfläche
bedeckt. Auf diese Registrierschicht wird in erheblich größerer Dicke eine die Registrierschichtstellen
hoher Schichtdicke ergebende Schicht 4 in einer der aus Fig. 1 bis 4 ersichtlichen
Anordnungen aufgebracht. Diese Stellen können z. B. gemäß Fig. 2 die Registrierschichtstellen
geringer Dicke 3 netzähnlich überdecken, wobei die einzelnen Stellen hoher Dicke
in beliebiger Form erhaben heraustreten können. Es können ferner die Stellen hoher
Dicke gemäß Fig. 3 als voneinander getrennte, über die Registrierschicht verteilte
einzelne Höcker erscheinen, oder es können gemäß Fig. 4 die Stellen hoher Dicke
in Form einer regelmäßigen oder sogar geometrisch bestimmten Anordnung, z. B. wie
in Fig. 4 dargestellt in Form eines Bienenwabenmusters, die Registrierschicht 3
bedecken. Die Stellen hoher Dicke können auch in Form eines andersartigen Musters,
z. B. ineinandergreifender Kreise oder anderer ununterbrochener oder unterbrochener,
gradliniger oder gekrümmter Rippen oder regellos über die Registrierschicht verteilter
Warzen oder hügelartiger Erhöhungen angeordnet sein.
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Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Variante ist auf einen ebenen Träger
1 eine leitfähige Schicht 5 aufgetragen, deren Stärke in Flächenbereichen verhältnismäßig
kleiner Dimensionen wechselnd und mit starken Unterschieden ausgebildet ist. Die
leitfähige Schicht zeigt infolgedessen in geringen Abständen voneinander angeordnete
oder verlaufende Vorsprünge, z. B. einzelne Erhebungen, Leisten 6 usw. Auf diese
leitfähige Schicht wird die Registrierschicht 7 so aufgetragen, daß dieselbe nach
außen eine ebene Oberfläche 8 erhält. Es ergibt sich dabei gemäß Fig. 5 eine Registrierschicht,
deren Stärke an benachbarten Flächenstellen kleiner Dimensionen ständig wechselt,
so daß diese Registrierschicht entsprechende, in die leitfähige Schicht hineinragende
Verstärkungen oder Vorsprünge 8' aufweist, während sie an den verstärkten Stellen
6 der leitfähigen Schicht sehr dünn ist. An diesen Stellen bildet die Registrierschicht
daher Stellen 9 geringer Dicke, während die dazwischenliegenden verstärkten Stellen
8' die Stellen hoher Schichtdicke der Registrierschicht bilden.
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Die erhabenen Stellen der leitfähigen Schicht, wie auch die in ihre
Vertiefungen hineinragenden erhabenen Stellen der Registrierschicht können dabei
beliebig geformt, z. B. gemäß den Darstellungen in Fig. 1 bis 4 ausgebildet sein.
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Fig. 6 veranschaulicht ferner einen leitenden oder nichtleitenden
Träger 1, auf den eine leitfähige Schicht 10 aufgebracht ist, deren Außenfläche
nicht eben ist, sondern in ihrer Stärke innerhalb kleiner benachbarter Flächenbereiche
sich periodisch ändert.
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Diese leitfähige Schicht 10 wird mit einer gleichmäßig dünnen Registrierschicht
10' überzogen. In die Vertiefungen 11 wird eine dicke Schicht eingebracht, aus welcher
die Kuppen 12 herausragen. Praktisch brauchen de Flächen 12 nur in geringem Maße
über die Oberfläche der Schicht 11 vorzustehen, so daß sich ein in der Oberfläche
fast ebenes Registriermaterial ergibt.
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In Fig. 7 ist ein leitfähiger Träger 13 mit nach einer Seite vorstehenden,
im geringen Abstand voneinander angeordneten Erhebungen 14 versehen. Diese Seiten
des Trägers 13 werden mit einer Registrierschicht 15 bedeckt, die in den Vertiefungen
die nichtzündfähigen Flächenbereiche, an den Erhebungen 14 die zündfähigen Flächen
16 bildet.
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Fig. 8 zeigt eine Variante von Fig. 7, gemäß welcher der leitfähige
Träger 13 auf seiner den Erhebungen 14 entgegengesetzten Seite eben gestaltet ist.
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Gemäß Fig. 9 ist ein nichtleitfähiger Träger 17 auf einer Seite, auf
welcher er hervorragende Flächenteile 18 kleiner Abmessungen, die im geringen Abstand
voneinander liegen, aufweist, mit einer leitfähigen Schicht 19 bedeckt, so daß nach
Auftragen einer die Vertiefungen ausfüllenden und die ganze leitfähige Schicht bedeckenden
Registrierschicht 20 die erfindungsgemäßen abwechselnden nichtzündfähigen Flächenbereiche
wie die Zündflächen sich ergeben. Man kann bei der Herstellung eines solchen Registrierpapiers
den nichtleitenden Träger 17 auch schon vor seiner Prägung mit der leitfähigen Schicht
19 versehen und alsdann nach der Prägung die Registri-erschicht 20 mit ebener oder
fast ebener Oberfläche auftragen.
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Zur Erhöhung der Leitfähigkeit der leitenden Schicht können z. B.
aus Kohlenstoff bestehende Teilchen, wie Graphitpulver, Ruß, vorzugsweise hochleitende
Flamm- oder Spaltruße, verwandt werden. Sie werden durch ein Bindemittel, das sie
zweckmäßig nur unvollständig umschließt, auf den Trägern zur Haftung gebracht. Wird
die Registrierschicht in hellen Farbtönen oder weiß oder grau gestaltet, so ergibt
die durch den Funkendurchschlag erzielte Freilegung der leitfähigen Rußschicht einen
besonders hohen Farbkontrast.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sich die Aufzeichnungen in an sich bekannter
Weise sehr gut verstärken lassen, wenn man die aus Kohlenstoffteilchen, vorzugsweise
aus Rußen, bestehende leitfähige Schicht mit Bindemitteln oder Zusätzen versieht,
welche örtlich begrenzt bei Funkendurchschlag selber zünden und unter Verbrennung
oder chemischer Stoffumsetzung die Rußteilchen aus der Zündstelle herausschleudern
oder auf kleinen Flächen die Rußschicht ablösen. Diese Maßnahme gestattet es, bereits
sehr kleine, bei niederer Spannung erfolgte Funkendurchschläge durch Ausbildung
eines Verbrennungskraters, der gegebenenfalls mit Ruß bestäubt ist, gut sichtbar
zu machen. Zudem erfolgt mit der Ablösung der leitfähigen
Schicht
einhergehend die Ablösung der Registrierschicht. Verwendet man einen im hohen Kontrast
zu der Registrierschicht gefärbten Träger, so wird dieser freigelegt, und es erfolgt
ebenfalls eine Verstärkung der Aufzeichnungen, wobei die leitfähige nun sichtbare
Schicht eine beliebige oder ihr bei Stromdurchgang vermittelte Färbung besitzen
kann.
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Bei letzterer Anordnung ist es möglich, auch eine andere unter oder
über der leitfähigen Schicht angeordnete gefärbte Schicht durch den elektrischen
Funken oder durch Schichtablösung in Abhängigkeit von der angelegten elektrischen
Energie so freizulegen, daß eine mehrfarbige Aufzeichnung verschieden starker Energiebeträge
möglich ist.
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Fig 10 zeigt einen elektrisch leitenden oder nichtleitenden Träger
21, der auch entsprechend den Fig. 7 bis 9 ausgebildet sein kann und der auf der
Oberfläche mit einer leitfähigen Rußschicht22 versehen ist. Auf diese leitfähige
Rußschicht wird eine zusätzliche, im Farbkontrast dazu stehende leitfähige Schicht
23 aufgebracht, die bei Einwirkung geringerer elektrischer Energie beständig ist,
während sie bei Einwirkung größerer Energie verdampft, verbrennt oder auch ihre
Farbe z. B. durch chemische Stoffumsetzung ändert. Auf die Schicht 23 wird nun die
Registrierschicht geringer Dicke 24 und auf diese entsprechend den oben gegebenen
Beispielen die Schicht 25 derart aufgebracht, daß sie die Schicht 24 vollkommen
abdeckt, an einigen Stellen 26 indes nur dünn ist und, mit diesen Stellen 26 abwechselnd,
Erhebungen 27 von sehr viel größerer Stärke aufweist. Die Schicht 24 und die Schicht
25 sind so gefärbt, daß sie sowohl gegenüber der leitenden Schicht 23 wie gegenüber
der leitenden Schicht 22 scharfe und gut wahrnehmbare Farbkontraste ergeben.
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Eine weitere beispielsweise Ausführungsform besteht darin, daß auf
die aus leitendem Ruß bestehende Schicht 22 eine Metallschicht 23 aufgedampft wird,
die aus einem beim Funkendurchschlag unter hoher Energie leicht verdampfenden Metall,
wie beispielsweise Cadmium, Zink, Blei, Zinn oder deren Legierungen u. dgl. besteht.
Auf diese Schicht 23 werden dann die Schicht geringer Dicke 24 und die Schicht25
in beliebiger Weise, z. B. gemäß den in den vorausgehenden Abbildungen dargestellten
Arten, aufgetragen. Dabei können auch die Schicht geringer Dicke und die Schicht
hoher Dicke beliebig im Kontrast gegenüber der Schicht 23 gefärbt sein, wobei als
Kontrastfarben z. B. Rot und Grün oder andere Komplementärfarben benutzt werden
können.
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Die leitende Schicht 23 braucht in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel
nicht aus Metall zu bestehen. Eine ähnlich wirksame Anordnung der Schichten erhält
man auch, wenn man auf den leitenden oder nichtleitenden Träger, wie beschrieben,
eine unter Zuhilfenahme von Ruß und Bindemitteln schwarzgefärbte leitende Schicht
22 auf-Dringt und auf diese die Präparation der Schicht 23 ?chichtförmig aufträgt,
wobei die Schicht 23 aus Farbstoffen oder Farbpigmenten besteht, denen 10 bis 10"1a
Ruß oder andere leitfähige Teilchen oder Metall-)ulv er oder ionenleitende Stoffkombinationen
und Bindemittel zugesetzt sind.
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Wird bei einem derart ausgebildeten Registrierräger die Schicht geringer
Dicke 24 und die Schicht ;5 weiß oder hellgrau ausgebildet, so entsteht auch >ei
Einwirkung verhältnismäßig geringer Energie [es aufzeichnenden elektrischen Stromes
eine konrastierend gefärbte Aufzeichnung, wobei die Schicht ;eringer Dicke und die
Schicht hoher Dicke bis zur Freilegung der Zündschicht 23 entfernt werden, während
bei Einwirkung hoher Energie eventuell auch die Schicht 23 entfernt und die leitfähige
Schicht 22 freigelegt wird, so daß man eine schwarze, mit den weißen oder grauen
Registrierschichten scharf kontrastierende Aufzeichnung erhält.
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Dabei empfiehlt es sich, die Leitfähigkeit der Schichten 22 und 23
so gegeneinander abzustimmen, daß die Schicht 23 der Schreibelektrode nur geringe,
aber zur Aufzeichnung noch ausreichende Energiebeträge entnimmt, während die Schicht
22 zur Aufzeichnung hohe Stromdichte erfordert. Es empfiehlt sich daher, die Leitfähigkeit
der Schicht 23 geringer als die Leitfähigkeit der Schicht 22 zu machen.
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Besteht die Schicht 23 aus einer Metallfläche, die unzusammenhängend,
z. B. durch Aufdampfen im Vakuum erzeugt ist, genügt zur Erhöhung des Widerstandes
der Schicht 23 das Aufbringen einer dünnen, nicht völlig zusammenhängenden Lackschicht
zwischen den leitenden Schichten 22 und 23.
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Ferner können die Schichten 22 sowie 23 mit Stoffen versetzt sein,
die bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht oder mit einer eine bestimmte Frequenz
des sichtbaren oder künstlichen Lichtes aussendenden Lichtquelle oder im polarisierten
Licht sichtbar werden. Bei dieser Ausführungsform kann ganz oder teilweise auf den
Kontrast der Färbung zwischen der Schicht 23 und den Registrierschichten 24, 25
verzichtet werden.
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Derartig hergestellte Registriergebilde sind besonders dort anwendbar,
wo verschiedene Impulse auf einem Blatt oder Registriergebilde von der gleichen
Schreibelektrode, wie beispielsweise bei Echolotgeräten mit Horizontal- (= Abstands-)
und Tiefenlotung zur Aufzeichnung gebracht werden sollen.
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Als leicht zündfähige Substanzen, die sowohl die Verbrennung örtlich
begrenzt weitergeben, die leitfähige Schicht oder die Registrierschichten 24, 25
ablösen oder fortschleudern, sind bekanntermaßen nitrierte Kohlenhydrate mit eigenem
Filmbildungsvermögen, wie Nitrocellulosen, Nitropentosane, nitrierte Polyuronsäuren
oder deren Gemische mit Nitropentosanen, aber auch nitrogruppenhaltige aromatische
Verbindungen, wie beispielsweise Dinitronaphthalin, Nitrophenole. Pikrinsäure oder
Pikrate, Dinitrobenzoesäure, Nitrosalicylsäure bzw. deren Salze mit Blei, Zinn,
Kupfer oder Erdalkalien u. a. geeignet. Die Nitrogruppen tragenden aromatischen
Verbindungen können, wenn sie als Säuren vorliegen oder andere Substituenten besitzen,
die Metallsalze oder Metall komplex zu binden vermögen, als Salze oder Komplexverbindungen,
vorzugsweise als Blei-, Kupfer-, Zinn- oder Erdalkalisalze verwendet werden, die
dann besonders vorteilhaft sind, wenn sie eigenen Pigmentcharakter aufweisen.
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Als Farbpigmente für die Herstellung derartiger Schichten können sowohl
organische als auch anorganische Substanzen benutzt werden. Wesentlich für ihre
Verwendbarkeit ist weniger ihr chemischer Aufbau als ihre Korngröße, die so auszuwählen
ist, daß sie nicht zwischen die Cellulosefasern einsinken, aber auch dem Auge nicht
als einzelnes Korn erscheinen. Nur bei schon unter Einwirkung so geringer Energiebestände,
wie sie in den Aufzeichnungsapparaten üblich sind, labilen Substanzen tritt die
chemische Umwandlungsfähigkeit anteilmäßig an dem Bildaufbau hervor. Die Pigmentteilchen
sollen vom Bindemittel und der gegebenenfalls die Registrierschicht beim Funkendurchschlag
ablösenden Substanz so umhüllt oder wenigstens teilweise umschlossen
oder
diesen Stoffteilchen so eng benachbart sein, daß beim Funkendurchschlag ihre Entfernung
aus der Registrierschicht möglich ist.
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Weiterhin können den Registrierschichten an sich bekannte Substanzen
zugefügt werden, die bei Anlegen eines elektrischen Feldes infolge einer Ionen-oder
Elektronenleitfähigkeit der Substanzen der Registrierschicht, beim Funkendurchschlag
oder durch Joulesche Wärme oder thermische Auswirkung von Lichtbogenenergie, durch
chemische Stoffumsetzung oder 1VIodifikationsänderung ihre Farbe ändern.
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Als Bindemittel für die Registrierschicht wie auch für die leitfähige
Schicht sind sowohl Kunststoffe als auch Naturstoffe oder deren chemische Abwandlungsprodukte
geeignet. Wertvolle Naturstoffabkömmlinge stellen, vor allem in wäßriger Lösung,
Celluloseäther, Celluloseäthercarbonsäuren oder Celluloseester, wie D-Zethylcellulose,
celluloseglykolsaure Alkalisalze, Alginate, Pektinate, ferner auch Tragant, Agar-Agar,
Liohenin, Gummiarabikum, Carragheen, Carubin u. a. dar. In nichtwäßrigen Lösungsmitteln
können z. B. auch darin lösliche Celluloseäther, mit ein- oder mehrwertigen höheren
Alkoholen veresterte Celluloseäthercarbonsäuren u. a. verwendet werden.
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Unter der Vielzahl an und für sich brauchbarer Kunststoffe haben sich
neben festen Poly vinyläthern, wie Polyvinylbutyral, oder dem Ester der @-aleriansäure,
z. B. Polystyrol, Mischpolvmerisate aus Vinylverb indungen untereinander oder mit
hlalein- oder Acrylsäure bzw. deren Estern oder Amiden, ferner die Acetale des Polyvinvlalkohols
sowie Polyvinylester als günstig erwiesen. Auch Polykondensationsharze, wie Harnstoff-
oder Melaminharze oder deren verätherte oder veresterte Abkömmlinge, ebenso Weichmacher,
sind als Zusätze brauchbar.
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Zur Bindung der leitfähigen, besonders unter Verwendung von Kohlenstoffteilchen
hergestellten Schicht, sind weiterhin Cumaronharze, Ketonharze, härtbare Alkydharze,
Maleinatharze, Polyester, Epoxyharze. ferner auch Schellack und Casein nach erfolgter
Härtung mit Aldehyden, Isocyanaten oder Deketenen verwendbar.
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In der Praxis läßt sich die Eignung bestimmter Stoffe oder ihrer Kombination
durch den Versuch bestimmen.
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Das Bindemittel und die zur Schichterzeugung verwendeten Substanzen
können sowohl in wäßriger als auch in nichtwäßriger Lösung gegebenenfalls unter
Zusatz von Weichmachern auf den Träger aufgebracht werden. Wird in wäßriger Lösung
gearbeitet, so werden, außer bei Benutzung von Cellulosederivaten als Bindemittel,
vorzugsweise Emulsionen der entsprechenden Kunststoffe, wie sie handelsüblich sind,
verwendet.
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Die erhabenen Strukturen der leitfähigen, vorzugsweise aus Ruß bestehenden
Schicht und die Zündfähigkeit und Nichtzündfähigkeit ergebenden Schichten können
mittels verschiedener Auftragsvorrichtungen hergestellt werden.
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Entsprechend Fig. 1 bis 4 streicht man auf den ebenen Träger, gegebenenfalls
auf ein mit Ruß leitfähig gemachtes Papier, mittels Auftragswalzen das den leitfähigen
Ruß enthaltende, die leitfähige Schicht ergebende Präparat auf und glättet es oder
streicht es glatt ab. Auf diese Schicht wird, ebenfalls mittels Walzen, die Präparation
für die zündfähige Schicht aufgetragen und getrocknet. Nach erfolgter Trocknung
wird, ebenfalls mittels feingeriffelter Auftragswalzen, die Präparation für die
Nichtzündschicht aufgebracht oder mit einer Auftragswalze an die Bahn angespült
und mit einem Rillenschaber so abgestrichen, daß die die Nichtzündschicht bildenden
Erhöhungen entstehen.
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Entsprechend Fig. 5 wird auf ein leitendes oder ein nichtleitendes
Papier die leitfähige, vorzugsweise unter Verwendung von Rußen hergestellte Schicht
als wäßrige oder nichtwäßrige Lösung mittels Auftragswalzen oder mittels Anspülwalzen
und Rillenschaber so aufgetragen, daß die leitfähige Schicht entsprechend der Zeichnung
in der Dicke stark schwankt. Auf diese leitfähige Schicht wird mittels einer Anspülwalze
mit einem eine glatte Oberfläche ergebenden Schaber die oberflächige Registrierschicht
in Lösung oder Suspension so aufgebracht, daß sich eine ebene Oberfläche bildet,
wobei Zusätze von Verlaufmitteln, welche die Ausbildung einer ebenen Fläche begünstigen,
wertvoll sind.
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Bei der Verwendung von nicht ebenen leitenden Trägern wird entsprechend
Fig. 7 und 8 das die Registrierschicht ergebende Präparat mit einer Streichvorrichtung
so aufgetragen, daß eine ebene Oberfläche entsteht.
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Entsprechend Fig.9 wird auf den nichtleitenden Träger das die leitfähige
Schicht erzeugende Präparat, bestehend aus Bindemitteln, Ruß und/oder Lösungsmitteln
bzw. Wasser, mit einer Streichvorrichtung oder mit Auf tragswalzen aufgebracht und
anschließend itn Prägekalander so geprägt, daß die Oberfläche entsprechend der Zeichnung
nicht eben ist. Auf diese Oberfläche wird das die Registrierschicht ergebende Präparat
so aufgestrichen, daß eine glatte, ebene oder fast ebene Oberfläche entsteht.
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Fig. 11, 12 und 13 zeigen beispielsweise doppelseitige Ausführungsformen,
bei denen die Registrierkörper entsprechend Fig. 1 bis 10 sinngemäß zur beiderseitigen
Registrierung, vornehmlich bei Registrierkörpern im blattförmigen Zustand, geeignet
sind.
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Fig. 14 zeigt einen Registrierkörper, dessen oberflächige Registrierschicht
band-. streifenförmig oder in anderen beliebig unterteilten Bereichen mehrfarbig
ausgebildet ist. Diese Anordnung dient zum Aufzeichnen verschiedener iMeßwerte in
die bestimmten hierfür gefärbten Flächen der Registrierschicht.
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Die Färbung läßt sich leicht durch Zusatz von Farbstoffen oder Farbpigmenten
zu den Zündfähigkeit und Nichtzündfähigkeit ergebenden Schichten erreichen. Eine
bevorzugte Ausführungsform besteht in der bandförmigen Anordnung der gefärbten Schichten,
die z. B. durch mehrere nebeneinanderlaufende, begrenzt arbeitende Auftragsvorrichtung
erzielt wird.