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Druckempfindliches Farbübertragungsblatt, -band oder dergl.
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vom Ausquetschtyp und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung besweckt, druckempfindliche Farbübertragungsblätter, -bänder oder
dergl. vom Ausquetschtyp griffsauberer und beständiger gegen die Entstehung von
Abdrücken durch die Schreibmaschinenwalze auf dem Kopierbogen in machen und es wird
dies dadurch erreicht, dass man die farbabgebende Oberfläche solcher Farbübertragungsblätter,
-bänder oder dergl. mit einer Schicht aus einer verdünnten Lösung eines Harzes behandelt,
welche ein festem, feinteiliges, wärmeaktivierbares Blähmittel enthält, worauf man
zur Aktivierung des Blähmittels erwärmt, so dass die Schicht porös wird.
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Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung der in der deutschen
Patentschrift .................
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(amtl. Aktenzeichen der anmeldung P r6 71 607.7) beschriebenen
Erfindung.
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der sogenannten "Ausquetsch"-Kohlepapiere
und -bänder, deren Farbübertragungsschicht eine mikroporöse, nicht-übertragbare
Harzstruktur aufweist, in deren Poren eine unter Druck austretende Farbe, bestehend
aus einem öligen Träger und einem bilderzeugenden Stoff, enthalten ist. Solche Übertragungselemente
sind in den USA-Patentschriften 2 820 717, 2 944 037, 3 037 879 und 3 117 018 usw.
beschrieben.
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Solche bekannten Farbübertragungselemente haben sich, in erster Linie
wegen ihrer wiederholten Verwendbarkeit, als ausserordentlich erfolgreich erwissen.
Der Harzbinder ist nicht übertragbar und seine Porosität ermöglicht der fließfähigen
Farbe zu wandern und Stellen, aus welchen Farbe übertragen wurde, wieder aufzufüllen.
Obwohl die leichte Fließfähigkeit diesen Vorteil besitzt, bedingt sie doch auch
den Nachteil, das eine gewisse Farbmenge auf den aufgelegten Kopierbogen austreten
kann, wenn die Bögen in eine Schreibmaschine oder eine ähnliche Büromaschine mit
Walzen, zwischen welchen die Bögen zusammengepreßt werden, eingeführt werden Dieses
unerwünschte Austreten von Farbe kann vermieden oder zumindest verringert werden,
wenn man die Farbschicht aus härteren, weniger zusammendrückbaren Harzen oder Harzmischungen
herstellt oder wenn man halbfeste Farbträger verwendet0 Dadurch wird Jedoch die
Druckempfindlichkeit der Farbschicht verringert, so dass die betippten Kopien nicht
so dicht wie gewünscht sind, insbesondere wenn zur Ersielung einer Vielzahl von
Kopien
in einem einzigen Schreibvorgang mehrere Kohlepapiere als Zwischenblätter dienen.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung verbesserter
Farbübertragungselemente vom Ausquetschtyp, welche einen saubereren Griff besitzen
und auf dem Kopierbogen keine. Walzenabdrücke ergeben und die ihre Druckempfindlichkeit
weitgehend beibehalten, so dass sie Bildstellen mit hoher Intensität selbst dann
ergeben, wenn zur Erzeugung mehrerer Kopien bei einem Schreibvorgang Zwischenblätter
verwendet werden Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden des Fachmann
anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung nit der Zeichnung verständlich.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des
Verfahrens zur Aufbringung der erfindungsgemässen toerzüge und Fig. 2 eine schematische,
vergrößerte Querschnitts ansicht eines erfindungsgemäss erhaltenen Farbübertragungselements.
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Die Aufgaben der Erfindung werden erfüllt und die damit erzielten
Vorteile werden erreicht, indem man die farbabgebende Oberfläche einer farbhaltigen
Harzschicht vom Ausquetschtyp mit einem flüssigen Aufspülüberzug überzieht, der
im wesentlichen aus einer verdünnten Lösung eines synthetischen thermoplastischen
Harzes, das mit der Farbe der Farbschicht unverträglich ist, gelöst in einem flüchtigen
organischen Lösungsmittel, besteht und gleichmässig dispergiert darin ein wärmeaktivierbares
Blähmittel
enthält, das vorzugsweise in dem Lösungsmittel unlöslich ist, worauf man Wärrn zuführt,
um zunächst das Lösungsmittel zu verdampfen und dann eine Aktivierung des Blähmittels
zu bewirken, wodurch der Überug porös und farbdurchlässig für die aus der Farbschicht
unter der Einwirkung eines bilderzeugenden Drucks abgegebene Farbe wird.
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Die erfindungsgemässen porösen überzüge wirken ähnlich wie ein auf
die farbabgebende Schicht aufgebrachtes Harssieb, indem sie gleichmässig porös sind,
um unter der Einwirkung eines bilderzeugenden Drucks ausgetretene Farbe hindurchfließen
zu lassen; andererseits sind sie dick genug, um den Durchfluß von Farbe unter der
Wirkung von geringeren Drücken, wie sie zum Beispiel durch die Walzen einer Schreibmaschine,
einer DruoRmaschine, einer Addiermaschine oder einer anderen Büromaschine ausgeübt
werden vollständig zu verhindern.
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Man kann extrem dünne Aufspülüberzüge ohne Einschluss eines Blähmittels
verwenden, da der Ueberzug sich dann von den freiliegenden Farbporen der Farbschicht
zurückzieht und in ihm Öffnungen verbleiben. Die durch einen so dünnen Auf spülüberzug
erzielte Schutzwirkung ist jedoch nur begrenzt und der von den Walzen einer etwas
leistungsfähigeren Büromaschine ausgeübte Druck ist bereits ausreichend, um Farbe
durch den dünnen Überzug hindurchtreten zu lassen und auf dem Kopierpapier Walzenabdrücke
zu erzeugen. Dickere Überzüge ohne Blähmittel versiegeln die Farbschicht und verhindern
oder verzögern den Barbabfluss;auf den Kopierbogen, was ungleichmässig getönte oder
unßleichmässig dichte Bildstellen ergibt.
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Es wurde auch gefunden, dass der Überzug keine Öle oder anderen öligen
Stoffe enthalten darf, die mit dem Harz
des Überzugs unverträglich
sind, daß solche Stoffe sich von dem Harz unter Bildung unpigmentierter Tröpfchen
abscheiden, durch welche die Farbe der Farbübertragungsschicht dann hindurchtreten
muss. Das hat eine Verdünnung der Farbe und eine Herabsetzung ihrer Tönung oder
xlärDekraft sowie eine ungleichmässige bilderzeugende Kraft auf der Oberfläche des
Farbubertragungselements zur Sole.
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Der Einschluss von Pigment in eine solche Ölphase löst zwar dieses
Problem, ergibt Jedoch ein Übertragungselement mit einem unsauberen Griff, welches
während seiner Verwendung Walzenabdrticke bildet.
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Die erfindungsgemässen Aufspülüberzüge bestehen im wesentlichen aus
Lösungen von etwa 5 bis etwa 20 Gew.% eines synthetischen, thermoplastischen Harzes,
gelöst in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, das vorzugsweise auch ein
Lösungsmittel für den Harzbindcr der Farbschicht ist; das Harz ist dabei mit dem
öligen Farbträger der Farbschicht unverträglich, un ein Vermischen damit zu verhindern;
der Aufspülüberzug enthält ferner 0,001 bis 1 Gew. eines vorzugsweise in dem organischen
Lösungsmittel unlöslichen Blähmittels, bei Temperaturen, die mindestens leicht über
der Verdampfungstemperatur des organischen Lösungsmittels liegen, aktivierbar ist.
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Vinylharze sind in der Regel zu bevorzugen; es sind dies u.a. Polyvinylacetat,
Vinylchloridpolymerisate und - kopolymerisate mit Vinylacetat, Polystyrol, Polyvinylbutyral,
Acrylsäure und andere Esterpolymerisate und - kopolymerisate, z.b. Polymethylmethacrylat,
Methylmethacrylat-Aethylacrylatkopolymerisate und dergl. . Andere Harze, z.B. die
Polykarbonate, Polyaethylen, Chlorkautschuk, Butadien-Styrol, Polyurethane und dergl.
sind ebenfalls geeignet. Bevorzugte flüchtige organische Lösungsmittel sind Methylaethylketon,
Aethylacetat, Aceton, Methylenchlorid, Toluol und
dergl., je nach
der Löslichkeit des in dem Überzug enthaltenen Harzes. Natürlich stören kleine Mengen
verträglicher Weichmacher, Füllstoffe, färbender Stoffe oder dergl. nicht, vorausgesetzt,
dass sie die Wirkung des Überzugs nicht beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäss verwendbare Blähmittel sind feste, wärmezersetzbare
Stoffe, die ein Gas, z.B. Stickstoff, ein Stickoxid, Kohlendioxid oder einen anderen
harmlosen Dampf entwickeln. Das Blähmittel ist vorzugsweise in dem Lösungsmittel
des Aufspülüberzugs unlöslich und befindet sich in diesem gleichmässig in feinteiliger
Form dispergiert. Auch muss das Blähmittel bei einer Temperatur zersetzbar sein,
die mindestens leicht oberhalb der Verdampfungstemperatur des damit verwendeten
flüchtigen Lösungsmittels liegt. Das Blähmittel würde sonst aktiviert, während sich
der Überzug noch im sehr fließfähigen Zustand befindet und aje gebildeten Poren
würden rasch durch den fließfähigen Harzbinder wieder versiegelt werden.
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Das Lösungsmittel muss zuerst -- mindestens zu einem überwiegenden
Teil -- verdampfen, so dass der Überzug nicht mehr fließfähig ist. In diesem Zeitpunkt
wird das Blähmittel durch mehr Wärme, als zur Verdampfung das Lösungsmittels erforderlich
istF aktiviert, so dass es sich unter Freiwerden eines Gases, welches innerhalb
des Überzugs einen Luftraum schafft, zersetzt. Ein Teil des Gases bricht durch die
Oberfläche des Überzugs unter Bildung von Oberflächenporen durch, während der Rest
innerhalb des Überzugs in Porm von inneren Poren unter Bildung eines schwammartigen
Gefüges aus miteinander in Verbindung stehenden Poren verbleibt, durch welche Farbe
frei durchgelassen werden kann.
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Die Auswahl des für die Erfindung geeigneten Blähmittels kann unter
einer großen Anzahl fUr diesen Zweck sur
Verfügung stehender Stoffe
erfolgen. Typische Stoffe sind p,p'-Oxy-bis (benzolsulfonylhydrazid), welches von
der Naugatuck Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung Celogen erhältlich ist,
N,N'-Dimethyl- N,N'-dinitrosoterephtalamid, Diazoaminobenzol, Dinitrosopentamethylentetramin
und dergl.. Diese Stoffe werden durch Temperaturen oberhalb etwa 900 C aktiviert,
während die meisten flüchtigen organischen Lösungsmittel bei wesentlich unterhalb.
dieser Temperatur liegenden Temperaturen verdampfen.
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Obwohl der Aufspülüberzug und die farbabgebende Schicht harzartig
sind, sind sie doch wärme stabil und können ohne störende Nebenwirkungen hohe Temperaturen
aushalten.
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Der Überzug wird auf die Oberfläche der Harzschicht æufgebracht und
zu einem nassen Film mit einer Dicke von etwa 1/2 bis etwa 25 Punkten mittels einer
Streichleiste Nummer 0 ausgebreitet. Es.ist dies die Dicke des flüssigen ueberzugs,
der hauptsächlich aus dem flüchtigen Lösungsmittel besteht. Der getrocknete Überzug
besitzt einen ungefähren Dickebereich von über 5 bis 20 % der Dicke der Naßschicht,
da die Naßschicht etwas mehr als 5 bis 20% Feststoffe enthält. Allgemein ausgedrückt
kann der getrocknete Überzug eine Dicke zwischen 5 % von 1/2 Punkt (0,0025 Nil)
bis zu 20 % von 25 Punkten ( 0,5 Mil) besitzen.
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Der bevorzugte Bereich geht von 0,1 bis 0,3 Mil. Es sind dies theoretisch
genaue Mittelwerte, obwohl natürlich die Gasbildung innerhalb des Harzes des Überzugs
diesen aufbläht und seine Dicke an den Spitzen des getrockneten Überzugs vergrößert.
Ein Punkt ist gleich 0,1 Mil = 0,0001 Zoll = 2,54 Mikron = 0,025 mm.
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Die erfindungsgemässen Überzüge können auf die in Fig. 1-dargestellte
Geleise aufgebracht werden. Die das Ubertragungselement
bildende
Bahn 10 wird von einer Zuführungsrolle 11 über die Leerlaufrolle 12 der Auftragwalze
13 zugeführt, welche in einen Trog 14 eintaucht, der die Überzugsmasse enthält.
Der Überzug wird auf die Unterseite lOa der Bahn auf deren farbabgebende Ausquetsc:aschicht
aufgebracht und zu der gewünschten Dicke mittels der Streichleiste 15 verstrichen.
Die nasse Bahn läuft dann unter der Leerlauf- oder Umlenkrolle lo und durch einen
erhitzten Lufttunnel 17, in welchem das flüchtige Lösungsmittel verdampft, das Blähmittel
aktiviert wird und der Überzug sich verfestigt. Dann läuft die 3at.^ unter der leerlaufenden
Umlenkrolle 18 hindurch und auf die Aufnahmerolle 19. Der Heiztunnel besitzt vorzugsweise
zwei miteinander verbundene Heizräume, in deren erstem die Temperatur zum Verdampfen
der flüchtigen Lösungsmittel ausreicht und etwa 50 bis etwa 800 C beträgt, während
die Temperatur in dem zweiten über etwa 900 C ist und zur Zersetzung des Blähmittels
nach Verdampfung des gesamten oder des überwiegenden Anteils des Lösungsmittels
ausreicht.
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Die Struktur des fertigen Übertragungselements ist etwas ungewiss,
dürfte jedoch der in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten entsprechen. Das Übertragungselement
besitzt einen flexiblen Träger 20, der eine mikroporöse farbabgebende Schicht 21
vom Ausquetschtyp und einen nichtübertragbaren, porösen, synthetischen,thermoplastischen
Xarzüberzug 24 auf dieser farbabgebenden Schicht besitzt.
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Die farbabgebende Schicht besteht aus einer nicht-übertragbaren, mikroporösen
Harzstruktur 23, in deren Poren Tröpfchen 22 aus druckübertragbarer öliger Farbe
enthalten sind. Der Überzug besitzt eine nicht-übertragbare poröse Harzstruktur
25 mit nach der Oberfläche zu offenen Poren 26 und untereinander in Verbindung stehenden
inneren Poren 27, welche das durch das Blähmittel in Freiheit gesetzte Gas
enthalten.
Während somit ein bilderzeugender Druck ausreicht, dass die ölige Farbe aus der
Farbschicht und durch den Überzug hindurch auf einen Kopierbogen austritt, ist der
geringere, von den Walzen einer Büromaschine ausgeübte druck ncht ausreichend, um
ei Austritt der öligen Farbe durch den Überzug 24 zu wirken.
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Vorzugsweise ist das in der Überzugsasse verrwendete Lösungsmittel
ein Nicht-Lösungsmittel für die Harzstruktur 23 der Farbschicht2 so dass die porös
Struktur dieser Farbschicht nicht zerstört wird. Die Aufbringung des Aufspülüberzugs
wäre sonst schwierig und er würde leicht verunreinigt.
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Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung einer Art von Farbübertragungselement
gemäss der Erfindung, ohne dass diese jedo @ darauf beschränkt ist Eine Filmbahn
aus einem 0,0125 mm dicken Polyaethylentereph thalatpolyester (Mylar) wird zuerst
mit einer dünnen Schicht aus polyvinylidenchlorid (Saran), gelöst in Methylaethylketon,
unter Bildung einer aufnahmefähiger Grundierung nit einer Dicke von etwa 0,0025
mm überzogen. Nach Verdampfung des Lösungsmittels wird die Grundierung mit der folgenden
Farbmasse überzogen: Bestandteile Gewichtsteile Styrol-Methylmethacrylatkopolymerisat
(Zerlon 150) 12,3 Mineralöl 8,0 Raffiniertes Rapssamenöl 6,0 Sulfoniertes pflanzliches
01 127
Bestandteile Gewichtsteile Blaue Tönungspaste 2,2 Schwarzes
Tönungspigment 6,6 Aethylacetat 36,5 Toluol 27,0 100, o Die aufgebrachte Farbmasse
wird bei erhöhten Temperaturen unter Bildung einer etwa 0,015 mm dicken mikroporösen
Farbschicht getrocknet.
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Wie Fig. 1 zeigt, wird das wie vorstehend beschrieben erhaltene Übertragungselement
10 in Kontakt mit einer Auftragwalze 13 geführt, so dass die Farbschicht aul der
Seite 10a mit einer Schicht der in der: Trog 14 enthaltenen Überzugsmasse versehen
wird, welche aus einer 10 %igen Lösung von Polyvinylacetat (Vinylite AYAF), gelöst
in Kethylaethylketon, besteht und 0,1 Gewichtsteile Celogen als Blähmittel enthält.
Die Streichleiste 15 breitet den Überzug zu einen Film mit einer Naßdicke vor etwa
10 Punkten (0,025 mm) aus.
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Danach wird das Übertragungselement in dem Tunnel 17 aus etwa 70 bis
1200 C zur Verdampfung des Methylaethylketons und Toluols und zur Aktivierung des
Celogens unter reiwerden von Stickstoff erhitzt. Die getrocknete Polyviniyl acetatstruktur
ist porig und besitzt eine Dicke zwischen 0,0025 und 0,005 mm .
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Die fertige Filmbahn wird auf der Aufnahmerolle 19 aufgenommen und
dann in Bögen oder Bänder mit den gewünschten Abmessungen zerschnitten. Die vorliegende
Erfindung betrifft in erster Linie die Herstellung von Farbübertragungsblättern
für
Schreibmaschinen und Übertragungsstreifen oder breiten Bändern für andere Büromaschinen.
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Obwohl Pigmente wie Ruß, magnetische Eisenoxide, feinteilige Farbstoffe
und getönte Pigmente, auf deren poröser Oberfläche Farbstoffe mit den gewünschten
Farbtönen ausgefällt und absorbiert sind, die bevorzugten färbenden Stoffe bilden,
sind doch auch andere gefärbte stoffe brauchbar, einschliesslich der nahezu farblosen,
farbbildenden reaktionsfähigen Chemikalien, welche in Kontakt mit anderen farblosen,
damit reagierenden, auf der Oberfläche des Kopierbogens anwesenden Chemikalien gefärbte
Reaktionspro--dukte bilden.
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Die Erfindung umfasst natürlich auch die Herstellung freitragender,
farbabgebender, mikroporöser Schichten, die auf einer Gießfläche gebildet und dann
in bekannte Weise davon abgezogen werden. Solche Ubertragungselemente werden vorzugsweise
auf beiden Seiten mit den erfindungsgemässen Überzügen unter einer vollständigen
Bedeckung überzogen.
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Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne dass dadurch
ihr Rahmen verlassen wird.