DE1696517B2 - Farbstofftragerblatt zum Drucken mittels Elektrophorese - Google Patents

Description

Als Adsorptionsmittel eignen sich besonders Kohlenstoffteilchen oder ein im wesentlichen farbloses Material.

Das Verfahren zum Drucken mit einem solchen Farbstoffträgerblatt weist erfbdungsgemäß das Kennzeichen auf, daß ionisierbare Farbstoffpartikel unterschiedlicher Eigenschaften in bezug auf Farbe, Beweglichkeit im Spannungsfeld und elektrische Ladung in vorbestimmten Mustern auf die Oberfläche des Trägcrblatts aufgebracht werden, wobei die Eigenfarbe des adsorbierenden Materials vorherrscht, daß das Trägerblatt und ein damit über eine flüssige Phase in engen Kontakt gebrachtes Aufnahmeblatt einem sie quer durchsetzenden, elektrischen Feld bestimmter Polarität und Stärke eine bestimmte Zeitdauer ausgesetzt werden und daß hierbei eine bestimmte Art ionisierter Farbstoffpartikel in einem vorbestimmten Muster auf das AufnahmeblaU überführt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Teilchens adsorbierenden Materials mit adsorbierten Farbstoffpartikeln und

F i g. 2 die schematische Darstellung (im Querschnitt) einer einfachen Anordnung von Elektroden, Farbstoffträgerblatt und Aufnahmeblatt zum Drukken mittels Elektrophorese.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Grundprinzip wurde festgestellt, daß ein unerwünschtes Abwandern ionisierter Farbstoffpartikel entweder zueinander oder von den Farbstoffträgerblättern auf benachbarte Blätter im wesentlichen durch Adsorbieren der geladenen Farbstoffpartikel an einem sie adsorbierenden Material und durch anschließendes Aufbringen des adsorbierenden Materials, an dem die Farbstoffpartikel adsorbiert worden sind, auf die Zellulosefasern des Farbstoffträgerblattes verhindert werden kann. Das Material mit den adsorbierten Farbstoffpartikeln kann durch Beschichten, Tränken oder in anderer Weise aufgebracht werden, es kann auch während der Herstellung des Trägerblattes dem Papierbrei beigegeben werden. Als adsorhierendes Material sind adsorbierender Kohlenstoff (Ruß), Holz- oder Knochenkohle, Aluminiumoxyd oder SiIikagel geeignet. Die Farbstoffpartikel, die entweder anionisch oder kationisch oder beides sind, können von einer einzigen Art sein oder aus einem Gemisch von verschiedenen Arten von Farbstoftpartikeln bestehen. Eine Reihe geeigneter Farbstoffe sind in Tabelle 1 der deutschen Patentschrift 1472 910 aufgeführt.

Ein Teilchen adsorbierenden Materials 1 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Auf diesem Teilchen sind schematisch durch Kreuze angedeutete Farbstoffpartikel 2 adsorbiert. Die Adsorptionski aft zwischen dem Adsorptionsmaterial 1 und den Farbstoffpartikeln 2 bewirkt, daß die Farbstoffpartikel an dem Adsorptionsmaterial haften und nicht unvorhergesehen oder beliebig von dem Material abwandern können.

Die Farbstoffpartikel können leicht auf den Teilchen des saugfähigen Adsorptionsmatcrials adsorbiert werden, wenn man zuerst eine Suspension der adsorbierenden Teilchen in einer Flüssigkeit bereitet und dann die Farbstoffpartikel beigibt, bis der weitaus größte Teil des Farbstoffs von den adsorbierenden Teilchen adsorbiert worden ist. So wird beispielsweise eine Suspension aus fein zermahlenen Rußteilchen mit Adsorptionseigenschaft und Wasser hergeteilt. Diese Suspension erscheint auf Grund der darin enthaltenen Kohlenstoffteilchen schwarz, am Umfang der konkaven Gefäßwandbenetzung sind die Kohlenstoffteilchen jedoch unter&cheidbar. Die Farbstoffpartikel werden langsam eingemischt, und zwar entweder in Form eines trockenen Pulvers oder als Lösung, und die die Farbstoffpartikel enthaltende Suspension aus Rußteilchen wird während des Beimengens der Farbstoffpartikel geschüttelt oder gründlich umgerührt, bis das Wasser an der konkaven Gefäßwandbenetzung eine schwache Farbtönung entsprechend dem Farbstoff anzunehmen beginnt. Jetzt haben die adsorbierenden Rußteilchen die Farbpartikel im wesentlichen adsorbiert. Läßt man die Suspension zuerst noch eine Weile ruhen, so werden mehr Farbstoffpartikel adsorbiert, und weitere Farbstoffpartikel lassen sich beimengen. Allerdings besteht bei diesen zuletzt beigegebenen Farbstoffpartikeln die Neigung, ^u wandern und sich leicht von den Adsorptionsteilchen abzusondern, was nicht wünschenswert ist.

Die Menge des von den adsorbierenden Teilchen adsorbierten Farbstoffes hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem von der Größe der adsorbierenden Teilchen und der Farbstoffpartikel, den lonisations-Kennwerten des Farbstoffes, den chemischen Eigenschaften des Farbstoffs und der zur Bildung der Suspension verwendeten Flüssigkeit. Die verschiedenen Faktoren, welche die Adsorption beeinflussen, werden ausführlich in Band fünf einer Veröffentlichungsreihe mit dem Titel »Technique of Organic Chemistry«, erschienen 1951 im Verlag Interscience, New York. NY. (Verfasser: H. G. Cassidy), unter der Überschrift »Adsorption and Chromatography« behandelt. Setzt man diese Faktoren untereinander in Beziehung, so können die Adsorptionseigenschaften des Farbstoffs und der adsorbierenden Teilchen gegenüber den Desorptionseigenschaften während des Drucks mittels Elektrophorese so abgewogen werden, daß die gewünschte Farbdruckstärke erreicht wird, während die Neigung der adsorbierten Farbstoffpartikel, wenn sie ionisiert sind, während eines Zeitraumes entweder zu entgegengesetzt geladenen Farbstoffpartikeln oder zu benachbarten Blättern zu wandern, weitgehend vermieden werden können.

Das Adsorptionsmaterial mit den adsorbierten Farbstoffpartikeln kann durch Beschichten auf die Oberfläche des Farbstoffträgerblattes aufgebracht durch Imprägnieren in das Blatt eingebracht sein oder es kann im Verlauf des Papierherstellungsvcrfahrens in das Papier eingearbeitet werden ode^r aber durch Bedrucken oder Beschreiben des Farbstoffträgerblattes mit diesem auf das Blattmaterial in einem bestimmten Muster aufgebracht sein.

Wie in der deutschen Patentschrift 1 472 910 bereits ausführlich beschrieben und in F i g. 2 der vorliegenden Unterlagen veranschaulicht, wird beim Drucken mittels Elektrophorese uie Oberfläche eines Farbstoffträgerblattes 3, auf oder in dem sich das Adsorptionsmaterial mit den Farbstoffpartikeln 2 befindet, mit der Oberfläche eines Aufnahmeblattes über eine beide Blätter benetzende flüssige Phase oder Flüssigkeit in innige Flächenberührung ge-

bracht, beispielsweise nach Befeuchten der Oberfläche mit Wasser, um die Farbstoffpartikel zu ionisieren. Die Flächenelektroden 5 und 6 werden an die Außenflächen des Träger- und des Aufnahmeblattes angelegt und mit einer Gleichstromspannungsquelle 7 verbunden, so daß die Blätter einem sie quer durchsetzenden elektrischen Feld entsprechender Polarität und Stärke ausgesetzt sind. Dieses Feld überwindet die Adsorptionskraft und führt dazu, daß die adsorbierten, ionisierten Farbstoffpartikel auf die Oberfläche des Aufnahmeblattes überführt werden, das somit bedruckt wird. Man erkennt, daß die Farbstoffpartikel zunächst von den adsorbierenden Teilchen fest in oder an dem Farbstoffträgerblatt gebunden sind und erst überführt werden können, wenn sie ionisiert sind und einem entsprechend starken elektrischen Spannungsfeld ausgesetzt werden. Sie haben von sich aus nicht die Neigung, abzuwandern.

Zur Vervollständigung der erfindungsgemäßen Lehre werden in der folgenden Tabelle Farbstoffe aufgeführt, von denen besonders hohe Anteile auf Ruß adsorbiert wurden, der wiederum auf ein Farbstoffträgerblatt zum Drucken mittels Elektrophorese aufgebracht war.

Tabelle I

Nr.	Ladung	Farbindex Nr.
1	Anion	16 290
0	Anion	16 185
3	Anion	73 020
4	Kation	41000
5	Anion	42 575

Die an den Farbträgerblättern adsorbierten Farben zeigten keine ausgeprägte Neigung zu wandern, auch wenn sie absichtlich ionisiert worden waren. Wurden die entgegegengesetzt ionisierten Farben Nr. 3 und 4 auf das gleiche Farbstoffträgerblatt aufgebracht, so zeigten auch sie im wesentlichen keine Neigung, nach dem Ionisieren zueinanderzuwandern oder sich gegenseitig zu entladen bzw. auszufällen. Die Farbstoffträgerblätter wurden zum Drucken mitttels Elektrophorese verwendet, und die Überführung der Farbstoffe auf das Aufnahmeblatt war ausgezeichnet.

Als besonderes Beispiel zur Veranschaulichung der Erfindung sei ein Versuch angeführt, bei dem 9 Gramm Ruß mit 100 ecm Wasser zu einer Suspension angerührt wurden. Dieser Suspension wurde nach und nach 1 Gramm eines Farbstoffes mit dem Farbindex Nr. 16255 beigemischt, woraufhin die konkave Gefäßwandbenetzung eine schwache Farbtönung entsprechend dem Farbstoff anzunehmen begann. Daraus war zu entnehmen, daß die Rußteilchen praktisch völlig mit adsorbierten Farbstoffpartikeln »besetzt« waren. Man tauchte ein Blatt Papier in diese Suspension und trocknete es anschließend. Der Farbstoff zeigte keine Neigung, zu wandern, nachdem er ionisiert worden war. Als dieses Farbstoffträgerblatt dann beim Drucken mittels Elektrophorese verwendet wurde, ergab sich eine ausgezeichnete Überführung des Farbstoffs auf das Aufnahmeblatt.

Die oben aufgeführten Farbstoffe sind nur als Beispiel für die zum Drucken mittels Elektrophorese verwendbaren Stoffe genannt Es wird darauf hinge-■wiesen, daß auch die in Tabelle I der deutschen Patentschrift 1 472 910 angegebenen Farbstoffe entweder einzeln oder kombiniert miteinander verwendet werden können. In letzterem Falle können die die verschiedenartigen adsorbierten Farbstoffe tragenden Adsorptionsteilchen gemischt und in das Farbstoffträgerblatt hinein oder auf es aufgebracht werden, ohne daß zu befürchten wäre, die Farbstoffionen könnten zueinander wandern oder sich gegenseitig ausfällen. Wären die Farbstoffe nicht vorher adsorbiert worden, so müßte man sie getrennt auf das Blatt auftragen, weil sie sich sonst gegenseitig ausfällen würden.

Während bei den vorerwähnten Beispielen Ruß als Adsorptionsmaterial verwendet wurde, können auch andere, bereits genannte adsorbierende Stoffe entweder allein oder miteinander kombiniert benutzt werden. Die farblosen adsorbierenden Materialien, wie Aluminiumoxyd oder Silikagel, lassen sich vorteilhaft verwenden, wenn alle adsorbierten Farbstoffpartikel

ao durch Elektrophorese entfernt werden sollen, um eine im wesentliche farblose Fläche auf dem Farbstoffträgerblatt zu hinterlassen. Andererseits können Farbstoffe verschiedenartiger Färbung und relativer Elektrophorese-Beweglichkeit auf derartigen farblosen Adsv-rptionsmaterialien adsorbiert und dann ein Farbstoff aus einem vorbestimmten Flächenbereich des Farbstoffträgerblattes mittels Elektrophorese entfernt werden, um auf diese Weise einen entsprechenden Flächenbereich abweichender Färbung auf dem Farbstoffträgerblatt zu belassen.

Da Ruß sowie Holz- oder Knochenkohle schwarz sind und Licht vollständig adsorbieren, kann die natürliche schwarze Färbung derartiger adsorbierender Materialien ausgenutzt werden, um die Farbe des adsorbierten Farbstoffes oder der Farbstoffe, die adsorbiert wurden, vollständig zu verdecken. Derartige vorbehandelte schwarze Teilchen können bei normalen Schwarz- oder Weiß-Druckverfahren — auch bei Schreibmaschinen — verwendet werden, und die Echtheit der mit derartigem Material gedruckten Mitteilung oder eines so bedruckten Gegenstandes kann durch späteres Feststellen des adsorbierten Farbstoffes oder der Farbstoffe mittels Elektrophorese bestätigt werden. Nach Bestimmen der Echtheit derartiger bedruckter Blätter müssen die Kohlenstoffpartikel schwarz bleiben, und der Aufdruck wird nicht etwa unleserlich oder verzerrt. Farbstoffe unterschiedlicher Polarität oder Beweglichkeit können gemeinsam auf dem Material adsorbiert werden, das in einem gewöhnlichen Druckverfahren verwendet wird. Ein bestimmter Farbstoff könnte durch Elektrophorese aus dem bedruckten Blatt herausgezogen werden, indem man die richüge Polarität und die Einwirkungsdauer der ausgelegten elektrischen FeIdspannung auswählt, um auf diese Weise unterschiedliche Informationsdaten zu erhalten. Durch Adsorption von Farbstoffen unterschiedlicher Farbe auf dem adsorbierenden Material können auch Mehrfarbendrucke hergestellt werden.

Adsorbierende Teilchen, auf denen der Farbstoff oder die Farbstoffe adsorbiert worden sind, können in dem Papierherstellungsprozeß verwendet und das dabei entstandene Farbstoffträgerblatt kann anschließend mit einer Zellulosefaserdeckschicht versehen -werden. Nach Ionisieren der adsorbierten Farbstoffpartikel eines derartigen Farbstoffträgerblatics können die ionisierten Farbstoffpartikel durch Elektrophorese auf die Oberfläche des Farbstoffträgerblnttes

überführt werden, wobei ein Abbild entsteht, oder sogar auf die Oberfläche eines Aufnahmeblattes, das über eine Flüssigkeit im Kontakt mit dem Farbstoffträgerblatt steht, wobei das Aufnahmeblatt bedruckt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbstoffträger-Patentansprüche: blatt zum Drucken mittels Elektrophorese und auf ein Verfahren zum Drucken mit diesem Farbstoff-

1. Farbstoff trägerblatt zum Drucken mittels trägerblatt.

Elektrophorese, bei dem auf die Oberfläche eines 5 Ein Verfahren zum Drucken mittels Elektropho-Trägerblattes inonisierbare Farbstoffpartikel auf- rese ist bereits in der älteren deutschen Patentschrift gebracht sind, dadurch gekennzeich- 1472910 (= britische Patentschrift 624738) vorgen e t, daß die ionisierbaren Farbstoffpartikel (2) schlagen worden. Ganz allgemein wird hierbei ein an einem sich auf dem Trägerblatt (3) befindli- mit ionisierbaren Farbstoffpartikel versehenes Farbchen Adsorptionsmittel (1) absorbiert sind. io stoffträgerblatt verwendet. Wird diese Fläche des

2. Farbstoff trägerblatt nach Anspruch 1, da- Farbstoff trägerblatts mit einem »Aufnahmeblatt« durch gekennzeichnet, daß die Farbstoffpartikel derart in Kontakt gebracht, daß sie die zu bedruk-(2) an Kohlenstoffteilchen (1) oder an im wesent- kende Fläche unmittelbar berührt, und mit einem liehen farblosem Material adsorb:2rt sind. entsprechenden Flüssigkeitsmedium zur Ionisierung

3. Farbstoffträgerb]att nach Anspruch 2, da- 15 der Farbstoffpartikei befeuchtet, so werden die ionidurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffpartikel sierten Farbstoffpartikel durch ein die Blätter quer (2) an Rußteilchen (1) in einer das Aussehen des durchsetzendes elektrisches Feld entsprechender Po-Rußes nicht wesentlich verändernden Schicht- larität von dem Farbstoffträgerblatt zum Aufnahmedicke adsorbiert sind. blatt überführt, so daß das Aufnahmeblatt »be-

4 Farbstoff trägerblatt nach Anspruch 2, da- ao druckt« wird. Die auf das Aufnahmeblatt gedruckte

durch gekennzeichnet, daß durch das im wesent- Darstellung kann »gesteuert« werden, beispielsweise

liehen farblose adsorbierende Material Farbstoff- durch die Form der befeuchteten Fläche, durch be-

partikel (2) unterschiedlicher Farbe und Ionenbe- sondere Anordnung des elektrischen Feldes oder

weglichkeit adsorbiert sind. durch Einschieben einer Schablone zwischen die

5. Farbstoffträgerblatt nach einem der An- 25 Blätter. Unter dem Ausdruck »Farbstoffpartikel« sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sind vor allem Farbstoffmoleküle oder Molekülgrupionisierbaren Farbstoffpartikel (2) unterschied- pen zu verstehen.

liehe Eigenschaften in bezug auf Farbe, Beweg- In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß die

lichkeit und Spannungsfeld und elektrische La- Farbteilchen bzw. -partikel dazu neigen, zu wandern

dung aufweisen. 30 und auf das nächstfolgende Blatt überzugehen, wenn

6. Farbstoffträgerblatt nach den Ansprüchen 3 Farbstoffträgerblätter der vorerwähnten Art während oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlen- eines beliebigen Zeitraums übereinandergelegt oder Stoffteilchen (1) auf das Farbstoff trägerblatt (3) gestapelt werden und die Farbstoffpartikel, da die in einem bestimmten Muster aufgedruckt sind. Blätter beispielsweise Feuchtigkeit adsorbieren, ioni-

7. Farbstoffträgerblatt nach Anspruch 6, da- 35 siert werden, wobei Farbstoffpartikel aus der Oberdurch gekennzeichnet, daß ionisierbare Färb- fläche herausgezogen werden und das benachbarte Stoffpartikel (2) unterschiedlicher relativer Be- Blatt verfärbt wird. Auch wenn ionisierte Farbstoffweglichkeit auf den in bestimmten Mustern an- partikel mit entgegengesetzten Ladungen vorhanden geordneten Kohlenstoffteilchen (1) adsorbiert sind, besteht in ionisiertem Zustand die Neigung, daß sind. 40 sie zueinander hinwandern, oder aber, daß sie ausge-

8. Verfahren zum Drucken mit einem Färb- fällt werden und ihre Ladungen gegenseitig aufhestoffträgerblatt nach einem der Ansprüche 1 ben. Neben den vorerwähnten Nachteilen führt auch bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ionisierbare diese Tatsache dazu, daß die Menge der zum Druk-Farbstoffpartikel (2) unterschiedlicher Eigen- ken miuels Elektrophorese zur Verfügung stehenden schäften in bezug auf Farbe, Beweglichkeit im 45 Farbstoffpartikel hei abgesetzt wird.
Spannungsfeld und elektrische Ladung in vorbe- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es desstimmten Mustern auf die Oberfläche des Träger- halb, ein geeignetes Farbstoffträgerblatt und ein dablatts (3) aufgebracht werden, wobei die Eigen- mit durchführbares Durckverfahren zu schaffen, bei farbe des adsorbierenden Materials (1) vor- dem die Farbstoffpartikel in ionisiertem Zustand herrscht, daß das Trägerblatt (3) und ein damit 50 nicht von selbst wandern, sondern erst unter dem über eine flüssige Phase in engen Kontakt ge- Einfluß eines elektrischen Feldes auf das anliegende brachtes Aufnahmeblatt (4) einem sie quer Aufnahmeblatt überführt werden, wenn dieser Überdurchsetzenden, elektrischen Feld bestimmter gang in einer flüssigen Phase erfolgen kann. Dieses Polarität und Stärke eine bestimmte Zeitdauer Ziel und weitere Zwecke werden im Verlauf der Beausgesetzt werden und daß hierbei eine be- 55 Schreibung an Hand eines bevorzugten Ausbildungsstimmte Art ionisierter Farbstoffpartikel in beispiels des Farbstoffträgerblattes erläutert werden, einem vorbestimmten Muster auf das Aufnahme- Diese Aufgabe wird bei einem Farbstoffträgerblatt blatt überführt wird. der eingangs genannten Art erfindungsgemäß da-

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- durch gelöst, daß die ionisierbaren Farbstoffpartikel kennzeichnet, daß die flüssige Phase, über welche 60 an einem sich auf dem Trägerblatt befindlichen Addie Oberflächen des Trägerblatts (3) und des sorptionsmittel adsorbiert sind.
Aufnahmeblatts (4) in engen Kontakt gebracht Das erfindungsgemäße Farbstoffträgerblatt enthält werden, ein Elektrolyt ist, der die saugfähige also ein adsorbierendes Material mit an diesem adsor-Oberfläche des Trägerblatts und das Aufnahme- bierten, ionisierbaren Farbstoffpartikel. Die Adblatt tränkt bzw. mit Flüssigkeit sättigt. 65 sorptionskiaft bindet die Farbstoffpartikel an das adsorbierende Material und verhindert das »Abwandern« der Farbstoffpartikel, selbst wenn diese ioni-

siert sind.