DE2110785A1

DE2110785A1 - Aufzeichnungstraeger fuer ein elektrochemisches Schnelldruckverfahren

Info

Publication number: DE2110785A1
Application number: DE19712110785
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Juna; Masuo Tsuchia
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1970-03-19
Filing date: 1971-03-06
Publication date: 1971-10-07
Also published as: DE2110785B2; DE2110785C3; GB1336151A; US3684746A; SU452110A3; JPS4920098B1; FR2083407A1; FR2083407B1

Description

DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HU PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. 4.3.1971 i/K WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL., (07231) 2429O

la. Kansai Paint Comp. Ltd., Amagasaki-shi, Hyogo-ken, Japan

Aufzeichnungsträger für ein elektrochemisches "~ Schnelldruckverfahren

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger für ein elektrochemisches Schnelldruckverfahren.

Die Arbeitsgeschwindigkeit elektronischer Datenverarbeitungsanlagen ist z. T. so groß, daß mechanische Schnelldrucker als Ausgabegerät für gedruckte Informationen zu langsam, also unwirtschaftlich sind. Bei den nichtmechanisiien Schnelldruckverfahren wird der Kraft und Zeit benötigende mechardsahe Druckvorgang durch physüalisne und chemische Verfahren ersetzt, die fast trägheitsfrei, mit geringem Energieaufwand und geräuschlos arbeiten.

Es sind elektrostatische, magnetische und elektrochemische Schnelldruckverfahren in Gebrauch, während sich elektrοthermische Verfahren nicht bewährt haben.

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ORIGINAL INSPECTED

Die elektrocheäischen Schnelldruckverfahren "beruhen auf der Verfärbung von Elektrolyten "beim Stromdurchgang. Das als Aufzeichnungsträger dienende Papier wird durch Anfeuchten mit einem Elektrolyten vor dem Druckvorgang leitfähig gemacht. Als Elektrolyt ist z. B. die Dispersion von Zinkverbindungen mit geringen Verunreinigungen z." B. Kupfer in einem Bindemittel aus Methalcry!polymeren bekannt. Doch werden nurwenig kontrastreiche Aufzeichnungen mit solchen Papieren erhalten.

Dieser Nachteil ist bei dem Aufzeichnungsträger der Erfindung durch eine Zusammensetzung der Schicht überwunden, die eine dotierte Titanverbindung, insbesondere Titandioxid enthält. An den Stellen des Stromdurchgangs wird die Titanverbindung zu Metall reduziert und es erscheinen kontrastreiche unbeschränkt haltbare Aufzeichnungen. Hierzu wird eine geringere elektrische Spannung benötigt als bei den bekannten elektrochemischen Verfahren.

Die Schicht des Aufzeichnungsträgers der Erfindung setzt sich zusammen aus 1. einem Epoxy-Kunststoff, 2. einem Titan enthaltenden mit Verunreinigungen dotierten HJjableiter und 3. - wenn nötig - metallisch verseiften Fettsäuren.

1. Die Epoxy-Kunststoffe werden duith Kondensation von Epichlorhydrin und Bisphenol A gewonnen, ferner werden Epoxy-Kunststoffe verwendet, wej. sie für Deckfarbenverbindungen bekannt sind,

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die aus Phenolen als Ausgangsmaterial bzw. aus aliphatischen Verbindungen als Ausgangsmaterial hergestellt sind. Epoxy Verbindungen sM für die Schicht des Aufzeichnungsträgers der Erfindung ausgewählt, weil diese Verbindungen ausgezeichnete Klebkraft an der Basis besitzen und in dünner Schicht auch bei großen Mengen Pigment noch gut biegsam bleiben. Keine andere Kunststoffart vereinigt diese für den vorgesehenen Zweck so günstigen Eigenschaften. Als Härtemittel können die für Epoxy-Kunststoffe als Deckfarben bekannten Mittel benutzt werden, .z. B. aliphatische Amine, wie Äthyländiamin, Diäthylentriamin, Monoäthanolamin, Propanolamin, und Aminoäthyläthano1-amin; aromatische Amine, wie Metaphenylänediamin, p, p¹- Diamidodiphenilmethan, Benzylmethylamin und Dimethylaminomethylphenol; Polyamide, wie die Kondensationsprodukte ungesättigter aliphatischer Dimer-Säuren und Polyaminen. Ferner können Amin-Anlagerungsverbindungen Verwendung finden. Die Kombination von Epoxy-Kunststoff des Typs: Bisphenol A ~ Epichlorohydrin und Polyamid-Härtemitteln ist für die Zwecke der Erfindung besonders zu empfehlen.

2. Als dotierte Titanhalbleiter kann für die Zwecke der Erfindung jedes Titandioxid Verwendung finden. Als Verunreinigung (Dotierung) kann ein Element aus der Gruppe Niob, Antimon, Tantal, Molybdän und Wolfram ausgewählt werden. Die Menge der Dotierung liegt zwiwchen 0,05 % und 5>0 % des Molekular-

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gewichts. Die Menge des dotierten Titandioxids liegt zwischen 150 und 1000 Teilen, vorzugsweise zwischen 300 und 600 Teilen, auf 100 Teile Kunststoff.

Bei weniger als 150 Teilen ist die Deckung ungenügend, andererseits liegen die Kosten bei Verwendung von über 1000 Teilen unwirtschaftlich hoch, auch sinkt die Haftfähigkeit und die Biegsamkeit der Schicht.£ür die Aufzeichnung bestehen nur geringfügige Unterschiede zwischen Trägern, deren Schichten 600 1000 Teile oder 3OO - 600 Teile Titandioxid enthalten. In allen Fällen wird das dotierte Titandioxid elektrolytisch zu Titan reduziert.

3. Als metallische Seifen zur Verseifung der Fettsäuren werden erfindungsgemäß verwendet: Seifen von Aluminium, Kupfer, Zink, Blei, Eisen, Magnesium, Kobalt, Barium, Nickel und Lithiaium und als Fettsäuren: lalmitinsäure, Oleinsäure, Stearinsäure, Mileh-säure und Oaprylsäure. Die Verbindungen werden für sich oder in Mischungen verwendet.

Die verseiften Fettsäuren dienen der Ausbreitung der Schicht und der Erleichterung der Aufzeichnung, sie erniedrigen außerdem die zur Aufzeichnung erforderliche elektrische Spannung. Höhere Spannungen, welche die Schicht durch Lichtbogenbildung u. dgl. zerstören könnten, werden also vermieden. Die verseiften Fettsäuren machen die Schicht plastisch und begünstigen ihre Biegsamkeit. 100 Teile Kunststoff enthalten 5 - 80, vorzugsweise 10 - 60 Teile verseifte Fettsäuren. Ist der Gehalt an

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Fettsäuren geringer als 5 Teile, so ist eine höhere Spannung zur Aufzeichnung erforderlich, die Schicht wird rauh und verliert an Biegsamkeit. Auch wenn der FettSäuregehalt über 80 Teile steigt, braucht man eine höhere Betriebsspannung und die Haftung der Schicht am Träger wird geringer.

Metallische oder nichtmetallische elektrische Leiter, wie Kohle, Graphit, Titansesquioxid, Silber, Kupfer} Halbleiter, wie Ga P, Ga As, In As, In Sb können einzeln oder in Mischung in Pulverform beigefügt werden, wodurch der Kontrast der Aufzeichnungen steigt. Die Titanverbindung ist ein Halbleiter. Um die Leitfähigkeit der Schicht auf den erforderlichen Wert zu bringen, müßten derart viel Titanverbindungen in die Schicht eingebaut werden, daß die Schicht nicht mehr die anderen zur Zweckerfüllung erforderlichen Eigenschaften besitzen würde. Die Beimengungen von metallischen oder nichtmetallischen Leitern dient also dem Zweck, die Menge der Titanverbindungen in der Schicht in Grenzen zu halten.

Die Menge der zuzusetzenden nichtmetallischen Leitermaterialien liegt zwischen 0,5 und 5 Teilen auf 100 Teile Kunststoff, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Teilen, Wenn weniger als 0,5 Teile zugesetzt werden, wird die Leitfähigkeit zu gering, währmnd der Kontrast der Aufzeichnungen stark sinkt, wenn mehr als 5 Teile zugesetzt werden.

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Die Menge der zuzusetzenden metallischen Leitermaterialien oder der Halbleitermaterialien liegt zwischen 0,1 und 20 Teilen auf 100 Teile Kunststoff, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 Teilen. Sind weniger als 0,1 Teile vorhanden, so sind die gleichen Na'chteile vorhanden, wie an der unteren Grenze der nichtmetallischen Zusätze. Zusätze von mehr als 20 Teilen sind unwirtschaftlich.

Zu den genannten Stoffen wird ein organisches Lösungsmittel zugesetzt, in dem die Stoffe dann mitteLs einer Kugelmühle oder einer Sandschleiftrommel dispergiert und gemischt werden.Die Mischung wird so weit verdünnt, daß ihre Viskosität "bei Zugabe von organischen Lösungsmitteln diejenige einer pastösen Deckfarbe ist.

Die Deckfarbe wird dann auf einen Träger aufgestrichen, so daß die entstehende Schicht im trockenen Zustand etwa 10 Mikron dick ist. Nach Trocknung erhält man so den Aufzeichnungsträger der Erfindung.

Als Träger für die Schicht kann Papier oder Kunststoffolie benutzt werden, die mit leitenden Materialien, wie Aluminium, Zinn und/oder Kupfer, z. B. durch Verdampfen belegt ist.

Im Gebrauch wird die Titaniumverbindung in der Schicht elektrolytisch zu freiem Titan-Metall reduziert. Der Aufzeichnungsträger selbst wird dabei nicht beschädigt. Die Haftung der

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Schicht an dem Papier ist "besser als die Haftung der "bekannten Schichten. Die Biegsamkeit des Trägers ist ausgezeichnet. Die Haltbarkeit des Trägers nach Aufzeichnung *r Zeichen ist daher hermäßigend gut. Darüber hinaus ist eine geringe elektrische Spannung nicht nur möglich, sondern sogar erwünscht, v/eil sie die Aufzeichnungen kontrastreich macht.

Ausführungsbeispiele

1. 4-50 g Titandioxid dotiert mit 0,5 Mol% Niob, 100 g Epon Nr. IOO7 (Epoxy Kunststoff von der Fa. Shell Chemicals Corp.) und 3OO S Methyl-Äthyl-Keton werden in einer Kugelmühle 20 Stunden lang gemischt und dispergiert. Nach dem Ausschütten aus der Mühle werden noch 4 g Diäthylentriamin beigemischt. Mit diser Farbe wird ein Papier bestrichen, das vorher mit Aluminium bedampft war. Das Papier wird getrocknet. Die Schichtdicke beträgt 10 Mikron. Bei einer Spannung von 20 Volt ergeben sich gute Kontraste.der Aufzeichnungen.

2. In der nach Befiel 1 zusammengesetzten und behandelten Mischung waren nur 250 g statt 400 g Titandioxid. Die Betriebsspannung betrug 23 Volt. Die Aufzeichnungen waren ebenso kontrastreich, wie in Beispiel 1.

3. In der nach Beispiel 1 zusammengesetzten und behandelten

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Mischung waren 900 g statt nur 400 g Titandioxid. Die Betriebsspannung betrug 20 Volt. Die Aufzeichnungen waren ebenso kontrastreich, wie im Beispiel 1.

4. 500 g mit 1,0 Mol% Tantal dotiertes Titandioxid, 50 g Versamid 100 ( ein Polyamid von der i'a. General Mills Inc.), 150 g Isopropylalkohol und 150 g Toluol wurden 20 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt und dispergiert und dann " aus der Mühle geschüttet;. Der Mischung wurden dann noch 60 g stearinsaures Zink beigefügt und 30 Minuten gerührt. Dann wurde die Mischung mit 50 g Epon 1001 und 50 g Methyläthylketon zu einer Deckfarbe angerührt, mit der ein mit Aluminium bedampftes Papier bis zu einer Trockenschichthöhe von 10 Mikron bestrichen wurde, das anschlißend getrocknet wurde. Bei einer Betriebsspannung von 17 Volt, waiea die Aufzeichnungen gut kontrastreich.

5. 250 g Titandioxid mit 1 Mol% Tantal dotiert wurden mit 40 g oleinsaurem Kupfer (statt stearinsaurem Zink, wie in Beispiel 4) versetzt. Die übrigen Komponenten und die Behandlung ist diesselbe, wie in Beispiel 4. Die Betriebsspannung 48 Volt ergibt guten Kontrast der Aufzeichnungen.

6. Das Beispiel 4 wurde durch Verwendung von 900 g statt 500g Titandioxid und 80 g palmitinsaurem Zink (statt stearinsaurem) abgewandelt. Die Betriebsspannung betrüg 18 Volt.

7. Das Beispiel 4 wurde durch Verwendung von 400 g (statt 500g)

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Titandioxid, von Versamid 400 (statt 100) und von 20 g stearinsaures Aluminium (statt 60 g stearinsaures Zink) abgewandelt.

Die Betreibsspannung betrug 18 Volt.

8. 400 g Titandioxid, dotiert mit 1,5 Mol% Antimon, 30g (fest) Versamid 400, 150 g Isopropylalkohol und 150 g Toluol wurden 20 Stunden lang in einer Kugelmühle dispergiert und gemischt. Der aus der Mühle geschütteten Mischung wurden noch 15 S palmitinsaures Aluminium beigemengt und JO Minuten gerührt. Die Mischung wurde schließlich mit 70 g Epon 1007 i*nd 50 g Methyl-Äthyl-Keton zu einer Paste verrührt, die als Deckfarbe, wie in Beispiel 4 auf ein Aluminium belegtes Papier gestrichen wurde. Die Betriebsspannung betrug 18 Volt.

9. Die gleichen Komponenten und die gleiche Verarbeitung, wie in Beispiel 4 wurden verwendet, jedoch 350 g Titandioxid dotiert mit 0,1 Mol% Wolfram und 2 g Titansisquioxid (statt 500 g- Titandioxid mit 1 Mo1% Tantal). Die Betriebsspannung betrug 17 Volt.

10. Die glichen Komponenten und die gleiche Verarbeitung wie in Beispiel 4, jedoch 400 g Titandioxid dotiert mit 0,1 Mol% Wolfram (statt 500 g Titandioxid mit 1 Mol% Tantal) und 25 g caprylsaures Zink und 3 S Silber (statt 60 g stearinsaures Zink). Die Betriebsspannung betrug 17 Volt.

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Claims

DR. RUDOLF BAUER · DIPL-ING. HELMUT HUBBUCH

PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. 4.3.1971 · I/K WESTLICHE 31 CAM LEOPOLD PLATZ) TEL., (O7231) 24290

Patentansprüche

Aufζeichnungsträger für ein elektrochemisches Schnelldruckverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektrochemisch wirksame Schicht des Trägers zusammensetzt aus einem Epoxy-Kunststoff, dem in Verhältnissen zwischen 150 : "bis 1000 : 100 Teilen Kunststoff Titandioxid, dotiert mit einem oder mehreren Elementen, ausgewählt aus Niob, Antimon, Tantal, Molybdän und Wolfram und ein Bindemittel "beigemengt ist.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtmischung noch beigemengt ist: a) nichtmetallisches

Leitermaterial ausgewählt aus: Kohle, Graphit und/oder Titansesquioxid und/oder b) metallisches Leitermaterial, wie Silber und/oder Kupfer und/oder c) Halbleitermaterial ausgewählt aus: Ga P, Ga As, In As und/oder In Sb.
3. Träger nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der unter a) genannten Stoffe im Bereich von 0,5

bis 5 Teilen auf 100 Teile Kunststoff liegt.

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4. Träger nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der unter b) genannten Stoffe im Bereich von 0,1

bis 20 Teilen auf 100 Teile Kunststoff liegt.
5. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der unter c) genannten Stoffe im Bereich von 0,1

bis 20 Teilen auf 100 Teile Kunststoff liegt.
6. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß metallisch verseifte Fettsäuren mit 8 "bis 18 Kohlenstoffatomen in einer Menge zwischen 5 und. 80 Teilen auf 100 Teile Kunststoff als Bindemittel dienen.
7. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fettsäuren verseifenden Metalle Aluminium, Kupfer,

Zink, Blei, Eisen, Magnesium, Kobalt, Barium, Nickel und/oder Lithiumsalze sind.
8. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäuren Palmitinsäure, Oleinsäure, Stearinsäure,

Milchsäure und/oder Caprylsäure sind.
9. Träger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, cfeß der aus Kunststoff, Titandioxid und Bindemittel bestehenden

Paste noch beigemengt sind Stoffe, "welche ausgewählt werden

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aus folgenden Gruppen:

a) nichtmetallische Leiter wie"Kohle, Graphit, Titanses <|uioxid in einer Menge von 0,5 Ms 5 Gewichtsteilen auf 100 Teile Epoxy- kunststoff und/oder

b) metallische Leiter wie Silber und Kupfer in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 Teile Epoxy-Kunststoff und/oder

c) Halbleiter wie Ga P, Ga As·-,- In As, In Sb in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 Teile Epoxy-Kunststoff.

• *
10. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 2. B. durch Bedampfung metallbelegtes Papier oder Kunststoffolie eine etwa 10 Mikron starke getrocknete Schicht aus einer der in den Ansprüchen 1-9 genannten Mischungen trägt.

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