DE1950029C3

DE1950029C3 - Process for printing coated paper with dry, powdery! Printing inks without a separate fixing process

Info

Publication number: DE1950029C3
Application number: DE19691950029
Authority: DE
Inventors: Ilse-Dore; Bergmann Udo; 2000 Hamburg d'Alton-Rauch
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1976-05-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken von beschichtetem Papier mit trockenen, pulverförmigen Druckfarben ohne separaten Fixier-Vorgang. Die Erfindung bezieht sich ferner auf beschichtetes Papier und trockene, pulverförmige Druckfarben zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for printing coated paper with dry, powdery printing inks without a separate fixing process. The invention also relates to coated Paper and dry, powdered printing inks to carry out this process.

Trockene, pulverförmige Druckfarben werden bei Verschiedenen Druckverfahren, z. B. beim Siebdruck •nd insbesondere beim elektrostatischen Druck, angewendet. Im Gegensatz zum Druck mit flüssigen •der pastenförmigen Farben muß dabei das Druckbild in einem besonderen Arbeitsgang fixiert werden.Dry, powdery printing inks are used in various printing processes, e.g. B. screen printing • nd particularly used for electrostatic printing. In contrast to printing with liquid • The pasty colors must be the print image be fixed in a special operation.

Mehrere Verfahren hierzu sind bekannt (J. H. ^6s Dessauer, H. E. Clark: »Xerography and !elated processes«, Vocal Press, London, New York 1965; R. M. Schaffen: »Electrography«, Vocal 029Several processes for this are known (JH ^6s Dessauer, HE Clark: "Xerography and! Elated processes", Vocal Press, London, New York 1965; R. M. Schaffen: "Electrography", Vocal 029

Press, London, New York 1965). Verbreitet ist die Fixierung durch Wärmeeinwirkung. Hierzu enthält die Druckfarbe einen thermoplastischen Anteil, der aufschmilzt und mit dem Papier verklebt. Zuweilen ist auch die Papieroberfläche mit einer dünnen Schicht aus schmelzbarem Material, z. B. Wachs, beschichtet. Andere Verfahren zur Fixierung verwenden flüssige Lacke oder Lösungsmittel für die Druckfarbe. Nach Verdunsten der auf das Papier aufgebrachten Flüssigkeit ist das Druckbild wischfest fixiert. Es ist auch schon mit einigem Erfolg versucht worden, durch hohen Walzendruck körnige Druckfarbe auf normalem oder speziell weich beschichtetem Papier zu fixieren. Speziell weich beschichtetes Papier ist mit einem Material beschichtet, das gegen mechanischen Druck weich und nachgiebig ist. Bei der genannten Anwendung besteht die Schicht z. B. aus geschäumtem Kunststoff.Press, London, New York 1965). Fixation by the action of heat is widespread. This includes the printing ink has a thermoplastic component that melts and sticks to the paper. At times the paper surface is also covered with a thin layer of fusible material, e.g. B. wax coated. Other methods of fixing use liquid lacquers or solvents for the printing ink. To When the liquid applied to the paper evaporates, the printed image is fixed in a smudge-proof manner. It is also Attempts have already been made with some success to produce grainy printing ink on normal by high roller pressure or specially soft-coated paper. Specially soft-coated paper is made with a material coated, which is soft and pliable against mechanical pressure. In the application mentioned if the layer is z. B. made of foamed plastic.

Allen diesen Fixierverfahren haften NachteiJe an, die ihre Anwendung in speziellen Fällen ausschließen. Entweder sind hohe Energien (Wärme, Druck) oder bestimmte Chemikalien als Hilfsmittel zur Fixierung von außen zuzuführen. Insbesondere für sehr kleine Druckaggregate (z. B. in Tischrechnern), die nach dem elektrostatischen Prinzip arbeiten und trockene Druckfarben verwenden, sind die bekannten Verfahren zur Fixierung ungeeignet. Mittels elektrostatischer Methoden läßt sich Druckfarbe nämlich fast leistungslos zeichenförmig übertragen. Es ist daher unzweckmäßig, für leichte Geräte (eventuell mit Batteriebetrieb) wärme- oder materialverbrauchende Fixiervorgänge vorzusehen.All these fixing methods have disadvantages that exclude their use in special cases. Either high energies (heat, pressure) or certain chemicals are used as an aid Supply fixation from the outside. Especially for very small printing units (e.g. in desktop computers), who work according to the electrostatic principle and use dry printing inks are the well-known ones Fixation method unsuitable. Using electrostatic methods, printing ink can be Transferred in character form with almost no performance. It is therefore inexpedient for light devices (possibly with Battery operation) heat-consuming or material-consuming fixing processes must be provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine feste Verbindung zwischen Farbpigment und Papier zu erzielen, ohne daß wärme- oder materialverbrauchende Fixiervorgänge erforderlich sind.The invention is based on the object of providing a firm connection between color pigment and paper to achieve without heat or material consuming fixing operations are required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Papier eingesetzt wird, das mit einem weichmacherhaltigen thermoplastischen Kunststoff beschichtet ist und daß eine Druckfarbe verwendet wird, die weichmachbaren thermoplastischen Kunststoff und Farbpigment enthält, die im Weichmacher der Papierbeschichtung gut löslich sind.This object is achieved in that a paper is used with a plasticized thermoplastic material is coated and that a printing ink is used which contains plasticizable thermoplastic plastic and color pigment that is in the plasticizer the paper coating are readily soluble.

Es ist zwar ein Verfahren zum Bedrucken von Papieren, die mit thermoplastischen, gegebenenfalls weichmacherhaltigen Kunststoffen beschichtet sind, bekannt, bei dem Druckfolien verwendet werden, die Farbpigmente mit einem den thermoplastischen Kunststoffen verwandten Erzeugnis gebunden enthalten (deutsche Patentschrift 855 407). Hierbei erfolgt aber das Bedrucken unter der Einwirkung von warmen oder heißen Lettern. Ferner soll das den thermoplastischen Kunststoffen verwandte Erzeugnis, mit dem die Farbpigmente gebunden sind, möglichst keine Weichmacherwanderung gestatten.While there is a method of printing on papers made with thermoplastic, optionally Plasticized plastics are coated, are known in the printing films are used, the Contain color pigments bound with a product related to thermoplastics (German patent specification 855 407). In this case, however, the printing takes place under the influence of warm or hot letters. Furthermore, the product related to thermoplastics, with which the color pigments are bound, allow as little plasticizer migration as possible.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen beruht die Fixierung auf dem Phänomen der V/eichmacherwanderung. Weichmacher sind sehr hoch siedende organische Lösungsmittel (z. B. Trikresylphosphat, Siedepunkt 263° C bei 20 Torr). Sie werden plastischen Massen (besonders PVC) in Anteilen bis 50 Gewichtsprozent beigemischt, sowohl zur Streckung, als auch, um eine unerwünscht hohe Härte herabzusetzen (Weich-PVC). Weichgemachte Thermoplaste verhalten sich bei Raumtemperatur äußerlich wie ein Festkörper. In ihrem Inneren zeigen sie eine stark verlangsamte flüssigkeitsähnliche Bewegung, da die Molekül« des Weichmachers und desIn the method according to the invention, on the other hand, the fixation is based on the phenomenon of calibrator migration. Plasticizers are very high-boiling organic solvents (e.g. tricresyl phosphate, Boiling point 263 ° C at 20 Torr). They become plastic masses (especially PVC) in proportions up to 50 percent by weight added, both for stretching and to achieve an undesirably high hardness reduce (soft PVC). Plasticized thermoplastics behave externally at room temperature like a solid. Inside they show a greatly slowed down liquid-like movement, since the molecules «of the plasticizer and the

Thermoplasten durcheinander diffundieren. Die Weicbmachermoleküle treten in der Regel nicht aus der Oberfläche des Festkörpers aus, da sie einen sehr hohen Siedepunkt und gleichzeitig eine hohe Affinität zum Festmaterial haben. Werden jedoch zwei 5 Flächen aus dem gleichen weichgemachten Material aufeinandergelegt, diffundieren die Moleküle des Weichmachers und etwas langsamer auch die des Thermoplasten über die Grenzfläche hinweg ineinander. Die Grenzfläche verschwindet als solche, die beiden Flächen verkleben miteinander und verbleiben auch so nach Druckentlastung.Thermoplastics diffuse through each other. As a rule, the whitening molecules do not come out the surface of the solid because it has a very high boiling point and at the same time a high affinity have to the solid material. However, two 5 surfaces are made of the same plasticized material When placed on top of one another, the molecules of the plasticizer diffuse and, somewhat more slowly, those of the des Thermoplastics into each other across the interface. The interface disappears as such, the two Surfaces stick together and remain that way even after the pressure is relieved.

Bei einem Druckbild aus trockener pulverförmiger Farbe wird der notwendige Anpreßdruck wegen der Kleinheit der Farbpartikeln allein durch die unspezifischen Adhäsions- oder Haftkräfte (van der Waöls-Kräfte) aufgebracht, die in den Koniaktzonen wirksam sind. Anfangs wirken eventuell auch noch elektrostatische Kräfte etwa gleicher Größe vom Vorgang der Farbaufbringung her. Die Haftkräfte wirken so, *° daß sie danach trachten, die Kontaktzone zu vergrößern. Besteht der Farbkörper aus einem Material, das vom in der Unterlage befindlichen Weichmacher gelöst wird, dann dringen die Weichmachermoleküle durch Diffusion in den Farbkörper ein. Dessen Ma- »5 terial wird dadurch in der Nähe der Kontaktzone gleichfalls weichgemacht, es wird nachgiebiger, so daß durch die weiterhin wirkenden Haftkräfte die Kontaktzone vergrößert wird. Damit steht wieder eine größere Fläche für den Diffusionsübergang zur Verfugung, der Effekt der Fixierung verstärkt sich somit selbst. Nach einiger Zeit ist das Material der Druckfarbe fest mit der Unterlage verklebt.In the case of a print image made of dry, powdery paint, the necessary contact pressure is because of the Smallness of the color particles solely due to the unspecific adhesion or adhesive forces (van der Waöls forces) applied, which is effective in the Koniaktzone are. At the beginning, electrostatic forces of about the same magnitude may also act in the process the application of paint. The adhesive forces act like this, * ° that they seek to enlarge the contact area. If the color body consists of a material which is dissolved by the plasticizer in the base, then the plasticizer molecules penetrate by diffusion into the color body. Whose measure- »5 The material is also softened in the vicinity of the contact zone, it becomes more flexible, see above that the contact zone is enlarged by the continuing adhesive forces. So it stands again a larger area is available for the diffusion transition, the effect of the fixation is increased thus itself. After some time, the material of the printing ink is firmly glued to the base.

Enthält der Farbkörper der Druckfarbe ein niedermolekulares im Weichmacher lösliches organisches Farbpigment, dann beginnen die Farbmoleküle im weichgemachten Material zusätzlich zu wandern und dringen dabei auch in die Unterlage, in die Papierbeschichtung, ein. Nach einiger Zeit ist daher nicht nur das aufgebrachte Material, sondern zusätzlich *° ein ganzer Bereich der Unterlage darum herum in der Masse eingefärbt. Die Fixierechtheit des Druckbilds wird dadurch besonders verstärkt.If the color body of the printing ink contains a low molecular weight organic substance that is soluble in the plasticizer Color pigment, then the color molecules in the plasticized material also begin to migrate and penetrate into the base, into the paper coating. So after a while it is not only the applied material, but also * ° an entire area of the pad around it is colored in the mass. The fastness to fix the print image is thereby particularly strengthened.

Als Grundmaterial für die Druckfarbe ist an sich jedes weichzumachende thermoplastische Material *5 geeignet. Es empfiehlt sich jedoch, da die Druckfarbe vor dem Verdrucken weichmacherfrei ist, im Interesse einer schnellen Diffusion als Grundmaterial möglichst niedrig, d. h. zwischen 60 und 100" C, schmelzende harzartige Substanzen zu verwenden. ^So Geeignet sind insbesondere modifizierte und unmodifizierte Alkylphenolharze, Alkydharze, Maleinatharze und Phenolharze. Ferner eignen sich Polymerisate, wie z. B. Polyvinylchlorid und Polystyrol. Vorzugsweise enthält die Druckfarbe als Grundmaterial über 60 Gewichtsprozent eines Maleinatharzes, dessen Schmelzpunkt im nicht weichgemachten Zustand zwischen 60 und 100° C liegt.Any thermoplastic material * 5 that can be softened is suitable as a base material for the printing ink. However, it is recommended that the ink is free of plasticizer prior to printing, in order to secure rapid diffusion as the base material as low as possible, ie between 60 and 100 "C, melting resinous substances to use. ^So are particularly suitable modified and unmodified alkylphenol, alkyd resins, maleate Polymers such as polyvinyl chloride and polystyrene are also suitable.The printing ink preferably contains more than 60 percent by weight of a maleinate resin as the base material, the melting point of which in the unplasticized state is between 60 and 100.degree.

Als Farbpigment werden vorzugsweise niedermolekulare organische Farbpigmente verwendet. Als solche sind insbesondere Sudanfarben geeignet. Organische Farbpigmente, die sowohl mit den Harzen als auch mit der Beschichtung verträglich und im Weichmacher löslich sind, gibt es sehr viele im Handel, z. B. ^6s Low molecular weight organic color pigments are preferably used as the color pigment. Sudan colors are particularly suitable as such. There are a large number of organic color pigments that are compatible with both the resins and the coating and soluble in the plasticizer, e.g. B. ^6s

Sudantief schwarz BB (C. I. 26150)
Ceresrot 7 B (C. I. Vol. 2, 2650)Sudan deep black BB (CI 26150)
Ceresrot 7 B (CI Vol. 2, 2650)

60 Helioeditcarmin B (C. I. VoU, Pigment Red 96) Helioechtblau RR (C. I. Vol. 1, Pigment Blue 23) Helioechtrot BN (C. I. Vol. 2, 12120)
Helioechtrot RN (C. 1. Vol. 2, 12120) 60 Helioedit carmine B (CI VoU, Pigment Red 96) Helio-fast blue RR (CI Vol. 1, Pigment Blue 23) Helio-fast red BN (CI Vol. 2, 12120)
Helio-fast red RN (C. 1. Vol. 2, 12120)

Die Korngröße der Druckfarbe ist vorzugsweise geringer als 20 um. Für das Material zur Papierbeschichtung können höher, d. h. über HO⁰C, schmelzende Substanzen verwendet werden, da sie für die Beschichtung mit Weichmachern zu versetzen sind. Mögliche Schichtmaterialien sind unter anderem Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polystyrol und auch die schon unter den Grundmaterialien für die Druckfarbe genannten modifizierten harzartigen Materialien, wie Alkylphenolharze, Alkydharze, Malcinatharze und Phenolharze. Die Schichtmaterialien werden vorzugsweise in geschäumter Form verwendet. Papiere, die eine Beschichtung aus weichgemachtem thermoplastischen Material tragen, sind im Handel erhältlich. Eine besonders brauchbare Ausführungsform trägt eine Beschichtung aus geschäumtem Weich-PVC mit unterliegender verdeckter Schwarzschicht. Dieses Papier wird als kohleloses Durchschlagpapier verwendet. Vorzugsweise besteht die Papierbeschichtung aus 5 bis 12 g/m* Weich-PVC mit einem Fließpunkt von ungefähr 60^c C.The grain size of the printing ink is preferably less than 20 µm. For the material for the paper coating, higher ^{melting substances, ie above HO 0} C, can be used, since they have to be mixed with plasticizers for the coating. Possible layer materials include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polystyrene and also the modified resinous materials already mentioned under the basic materials for printing inks, such as alkylphenolic resins, alkyd resins, malcinate resins and phenolic resins. The layer materials are preferably used in foamed form. Papers bearing a coating of plasticized thermoplastic material are commercially available. A particularly useful embodiment has a coating made of foamed soft PVC with a concealed black layer underneath. This paper is used as carbonless copy paper. Preferably, the paper coating is from 5 to 12 g / m * plasticized PVC with a melting point of about 60 C. ^c

Die dem Schichtmaterial zuzusetzenden Weichmacher müssen folgenden Bedingungen genügen: Sie müssen der Weichmacherwanderung fähig sein und diese Eigenschaft sowohl hinsichtlich des Schichtmaterials als auch in Bezug auf die Grundsubstanz der Druckfarbe besitzen. Es muß also Verträglichkeit sowohl zwischen Weichmacher und Schichtmaterial als auch zwischen Weichmacher und Grundsubstanz der Druckfarbe bestehen. Derartige Weichmacher sind z. B. Dioctylphthalat, Dibutylphthalat, Trikresylphosphat und Benzyloctyladipat.The plasticizers to be added to the layer material must meet the following conditions: They must be capable of plasticizer migration and this property both with regard to the layer material as well as in relation to the basic substance of the printing ink. So it must be both tolerable between plasticizer and layer material as well as between plasticizer and basic substance of the Consist of printing ink. Such plasticizers are z. B. dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, tricresyl phosphate and benzyl octyl adipate.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die, z. B. nach einem elektrostatischen Druckverfahren, bildmäßig auf das beschichtete Papier aufgebrachte Druckfarbe sich ohne Einwirkung von mechanischem Druck und ohne Einwirkung von Wä~me fest mit dem unterliegenden Papier verbindet. Dadurch ist dieses Verfahren insbesondere für sehr kleine und leichte Druckaggregate geeignet.The advantages achieved with the method according to the invention are in particular that the, z. B. by an electrostatic printing process, applied imagewise to the coated paper Printing ink adheres firmly without the action of mechanical pressure and without the action of heat connects to the underlying paper. This makes this method especially for very small and light printing units suitable.

Im folgenden Ausführungsbeispiel wird eine erfindungsgemäße Kombination aus pulverförmiger trockener Druckfarbe und beschichtetem Papier beschrieben: In the following exemplary embodiment, an inventive combination of powdery dry printing ink and coated paper:

Ein Blatt normalen dichten Papiers wird mit 10 g/m² einer wäßrigen Dispersion von Polyvinylester (7O"/o) und Phthalsäuredibutylester (3O»/o) (Weichmacher) beschichtet. Die Schicht wird etwa 10 Minuten im Trockenofen auf 100° C erwärmt. Bei Raumtemperatur ist die Beschichtung nicht mehr klebrig und fühlt sich trocken an.A sheet of normal, dense paper is ^{coated with 10 g / m 2 of} an aqueous dispersion of polyvinyl ester (70 "/ o) and phthalic acid dibutyl ester (3O" / o) (plasticizer). The layer is heated to 100 ° C. in a drying oven for about 10 minutes. At room temperature, the coating is no longer sticky and feels dry.

Die zu verwendenden Druckfarben werden nach folgenden Rezepten hergestellt (Angaben in Gewichtsprozenten): The printing inks to be used are produced according to the following recipes (data in percent by weight):

1. 80 % niedrig schmelzendes Maleinatharz1. 80% low melting maleate resin

O,5°/o Acetamid
13,5°/o Aluminium-Stearat
6 °/o Sudanrot 7 B0.5% acetamide
13.5% aluminum stearate
6 ° / o Sudan red 7 B

2. 83 % niedrig schmelzendes Maleinatharz2. 83% low melting maleate resin

2 °/o Acetamid2% acetamide

nipr aufeebracht. Etwa 5 Sekunden nach dem Farb-nipr applied. About 5 seconds after the color

7 o/_o Aluminium-Stearat übertraf kann das Druckbild nicht mehr ohne Hilfs-7 o / _o aluminum stearate surpassed the print image can no longer without auxiliary

3 o/o Titandioxyd S fntfernt werden. Etwa 1 Sekunde nach dem3 o / o titanium dioxide S can be removed. About 1 second after

5 .·/. Helioechtblau RR Farblerlrag können bedruckte Blätter bereits ge-3 79 o/_o niedrig schmelzendes Maleinatharz _{u werden}. Etwa 100 Sekunden nach dem Druck5. · /. Helio Fast Blue RR Farblerlrag can already ge-3 79 _are o / _o low melting maleate _and printed sheets. About 100 seconds after printing

9 % Elektrolyteisen (feinkörnig) kann das Druckbild ohne jede Vorsicht allen üblichen9% electrolyte iron (fine-grained) can print the image without any caution all the usual

6 ·/, Sudantiefschwarz BB normalen Beanspruchungen für Drucksachen ohne 6 ·/. Ruß Qualitätsminderung ausgesetzt werden Der Endzu-6 · /, Sudan deep black BB normal use for printed matter without 6 · /. Soot quality degradation are exposed to the end

_{In jed}e, de,- drei Rezepte werden die Mischungen stand der Fixing tritt allerdmgs erst na* VeHauf d b Substanzen zusammengeschmol- io mehrerer »«»« ^ kten besteht _{In every} e, de, - three recipes the mixtures stand; however, the fixing does not occur until the substance consists of several """" ^ kten substances

_{In jed}e, de,- drei Rezepte werden die Mischungen n _{In each} e, de, - three recipes the mixtures n

aus den angegebenen Substanzen zusammengeschmol- io mehrerer »«»« ^ Druckaggregaten bestehtconsists of the specified substances melted together of several »« »« ^ pressure units

zen und anschließend auf eine mittlere Korngroße _hjT ßeeSträchtigung des Bedienungskomforts diezen and then to a medium grain _{size h} jT ßeeDeficiency of the ease of use the

von 10 //m gemahle^i. , °". ,·,.·. _ή~ Druckerzeugnis während der erstenof 10 // m ground ^ i. , ° "., · _,. ·. Ή ~ Printed matter during the first

kfb id h i elektronischen ^ogl Akeit^s Dm^n g ^^^ kfb id hi electronic ^ ogl Akeit ^ s Dm ^ ng ^^^

zen und anschließend a _hjT ßeeSträchtigung des Bedienungskomzen and then a _h jT ßeeDefault of the operating com

Die Druckfarbe wird nach einem elektronischen ^ogl Akeit^s Dm^n g ^ ^^^ The printing ink is according to an electronic ^ ogl Akeit ^ s Dm ^ ng ^ ^^^

Druckverfahren bildmäßig auf das beschichtete Pa- Minuten etwas ptlegucnerPrinting process imagewise onto the coated pa- minutes a little ptlegucner

Claims

19 i patent claims:

1. Process for printing coated paper with dry, powdery printing S colors without a separate fixing process, characterized in that a paper is used, which is coated with a plasticizer-containing thermoplastic material and that a printing ink is used, the plasticizable thermoplastic material and contains color pigment which are readily soluble in the plasticizer of the paper coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that a paper is used ^{whose 1} S sen coating consists of plastics whose melting points are above 110 ⁰ C in the non-plasticized state.

3. The method according to claim 2, characterized in that a paper is used whose ^ao sen coating consists of foamed material.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that a paper is used whose coating consists of 5 to 12 g / m ^{2 of} soft ^a 5 PVC with a pour point of approximately 60 ° C.

5. Printing ink for performing the method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that they are resinous as a plasticizable thermoplastic Contains substances that melt in the temperature range between 60 and 100 ° C.

6. Printing ink according to claim 5, characterized in that it is over 60 as a base material Contains percent by weight of a maleinate resin, the melting point of which in the non-grazed State is between 60 and 100 ° C.

7. Printing ink according to claim 5 or 6, characterized in that _. ..low molecular * ° Contains organic color pigment.

8. Printing ink according to claim 7, characterized in that it contains a Sudan color.

9. Printing ink according to one or more of claims 5 to 8, characterized in that the grain size is less than 20 μτη .