DE2166374C2 - Druckempfindliches Kopierpapier - Google Patents
Druckempfindliches KopierpapierInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein druckempfindliches Kopierpapier, das neue Farbbildner enthält.
Grundsätzlich besteht druckempfindliches Kopierpapier aus zwei Papierblättern. Die Unterfläche des
oberen Blattes ist mit winzigen Kapseln bedeckt, die eine unter Farbbildung reaktive achromatische Substanz
(nachstehend als »Farbbildner« bezeichnet), gelöst in einem Lösungsmittel mit niedriger Flüchtigkeit,
enthalten. Die obere Fläche des unteren Blattes ist mit einer festen Säure überzogen, wie saurem Ton,
Phenolverbindungen und dergleichen. Wenn diese Unterfläche des oberen Blattes und die obere Fläche des
unteren Blattes gegeneinandergelegt und durch Schreiben von Hand oder Maschineschreiben Druck auf die
obere Fläche des oberen Blattes ausgeübt wird, so werden die Kapseln unter der Wirkung des Druckes
zerrissen und der darin enthaltene Farbbildner wird durch die feste Säure an der oberen Fläche des unteren
Blattes absorbiert und entwickelt dabei eine Farbe. Auf diese Weise erfolgt das Kopieren.
Es existiert außerdem ein Typ eines druckempfindlichen Kopierpapiers, der einen Mechanismus zur
Farbentwicklung aufweist, wenn örtlicher Druck auf ein Papierblatt ausgeübt wird, auf oder in welchem einen
Farbbildner enthaltende Kapseln sowie eine feste Säure festgehalten werden. Dieses Kopierpapier ist im
Hinblick auf den Mechanismus der Farbbildung ziemlich ähnlich dem bereits genannten druckempfindlichen
Kopierpapier, das aus zwei Papierblättern, einem oberen und einem unteren Blatt, besteht, und es kann
somit für beide Arten der gleiche Farbbildner verwendet werden, der beiden gemeinsam ist. Diese
Merkmale gehören zum bekannten Stand der Technik.
Als solche Farbbildner wurden verschiedene Arten chemischer Verbindungen verwendet. Unter anderem
haben in neuerer Zeit die Fluoranverbindungen eine wichtige Position bei der industriellen Herstellung von
druckempfindlichem Kopierpapier erzielt, weil sie eine große Vielzahl von Farben entwickeln und hohe
Farbentwicklungsgeschwindigkeit aufweisen.
Beispielsweise entwickelt 3,6-Dimethoxyfluoran (Beilstein Hauptwerk, Band XIX, Seite 225) leicht gelbe
Farbe, 7-Chlor-6-methyl-3-diäthylaminofluoran (japanische Patentveröffentlichung Nr. 21 199/1968) gelblichrote Farbe, Rhodaminlacton (Beilstein Hauptwerk,
Band XIX, Seite 344) bläulich-rote Farbe, 3-Diäthylamino-7-methylaminofluoran
(kanadische Patentschrift 8 14 948) grün-schwärzlichgrüne Farbe. Viele der genannten Derivate und Homologen wurden bereits als
Farbstoffe für druckempfindliches Kopierpapier vertrieben. Der Erfindung liegen ebenfalls Untersuchungen
der Farbstoffe für druckempfindliches Kopierpapier zugrunde.
Es wurde nun gefunden, daß die Dibenzylaminogruppe enthaltende Fluorane oder deren Kernsubstitutionsderivate,
die durch die folgende allgemeine Formel I dargestellt werden
(R3).
(Rj).
in der Ri Wasserstoff, Halogen oder eine Methylgruppe,
R2 Wasserstoff oder Halogen, R3 Wasserstoff, Halogen
oder eine niedere Alkylgruppe, R4 und R5 unabhängig voneinander Methyl- oder Athylgruppen und η eine
ganze Zahl von 1 bis 5 bedeuten, wobei jedoch dann, wenn R2 Wasserstoff bedeutet, Ri ebenfalls Wasserstoff
darstellt und R3 nicht Wasserstoff bedeutet, ausgezeichnete
Eigenschaften im Hinblick auf wesentliche Erfordernisse aufweist, wie Farbentwicklungsgeschwindigkeit,
entwickelte Farbdichte, Lichtbeständigkeit nach der Farbentwicklung und Löslichkeit, die für einen
Farbbildner in einem druckempfindlichen Kopierpapier gefordert werden. Diese Verbindung der Formel I wird
nachstehend kurz als »Dibenzylaminofluoran-Verbindung« bezeichnet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein druckempfindliches Kopierpapier, das gekenn-
OR zeichnet ist durch ein Papierblatt, das mindestens ein Dibenzylaminofluoranderivat der obigen allgemeinen
Formel I enthält.
Eine Methode zur Herstellung einer Dialkylamino-dibenzylaminofluoranverbindung
hatte jedoch den Nachteil, daß das Endprodukt in niedriger Ausbeute erhalten wurde und die Verfahrensweise schwierig durchzuführen
war, so daß hohe Kosten entstanden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist daher ein
verbessertes Verfahren, durch das diese Nachteile ausgeschaltet werden.
So kann unter den durch die allgemeine Formel I dargestellten Verbindungen insbesondere 3-Diäthylamino-7-dibenzylaminofluoran
beispielsweise mit Hilfe eines konventionellen, bereits bekannten Verfahrens in folgender Weise hergestellt werden:
cone. H2SO4
(D
Darin bedeutet R ein Wasserstoffatom, eine Methyloder Äthylgruppe und Ri, R2, R3 und η haben die bei bo
Formel I angegebene Bedeutung.
In diesem Fall muß die Verbindung A synthetisiert werden. Diese Verbindung kann durch Dibenzylierung
der entsprechenden Aminoverbindung erhalten werden.
Für diese Dibenzylierungsstufe sind folgende Methoden bekannt: (1) Umsetzung mit Benzylchlorid in
Alkohol (Beilstein Hauptwerk, Band XIII, Seite 450; (2) Umsetzung unter Verwendung von Natriumamid und
Benzylchlorid ohne Lösungsmittel (deutsche Patentschrift 3 01 832); (3) Umsetzung mit Benzylchlorid in
wäßrig-alkalischer Lösung (Beilstein, 2. Ergänzungsband XII, Seite 554). Diese Methoden (1) bis (3) sind
jedoch von folgenden Nachteilen begleitet: (1) Erniedrigung der Ausbeute durch die Nebenprodukte der
Reaktion, (2) mühsame Handhabung von Natriumamid und erhöhte Kosten, (3) schwierige Abtrennung und
Reinigung der Reaktionsprodukte. Unter diesen Umständen ist es schwierig, Dibenzylaminofluoran in
wirtschaftlicher Weise mit Hilfe der genannten Verfahren herzustellen.
Als Ergebnis fortgesetzter Untersuchungen des durch die nachstehenden Formeln veranschaulichten Herstellungsverfahrens
wurde erfindungsgemäß ein Herstel-
C2H5
NH, + 2
lungsverfahren entwickelt, das im Hinblick auf die praktische industrielle Durchführung äußerst gut ist und
keinen der erwähnten verschiedenen Nachteile aufweist.
Darin haben Ri, R2 und R3 die gleiche Bedeutung, wie
in der allgemeinen Formel I.
Da die Verbindung der Formel II (3-Diäthylamino-7-aminofluoran oder dessen Derivat) sehr leicht entsprechend
dem folgenden Reaktionsschema hergestellt werden kann, muß nur die Verbindung N benzyliert
werden. Wenn in diesem Fall ebenfalls das bisher bekannten Benzylierungsverfahren angewendet wird,
so ist leicht zu erwarten, daß im Hinblick auf Ausbeute, Reinheit des Produkts und die mit dem Herstellungsverfahren
verbundenen Schwierigkeiten keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden können.
OH
OR
NH,
Es ist jedoch möglich, die betreffende Verbindung, das heißt, Dibenzylaminofluoran, in einfacher Weise und mit
ausgezeichneter Ausbeute zu synthetisieren, wenn die nachstehend beschriebenen speziellen Verfahrensweise
angewendet wurden.
Es wurde gefunden, daß die entsprechenden Benzylfluoranverbindungen
durch Reaktion von Aminofluoranverbindungen mit Benzylchlorid in einem nicht-polaren
organischen Lösungsmittel, und darüber hinaus, in Gegenwart von festen Alkaliverbindungen in guter
Ausbeute erhalten werden können. In diesem Fall wird durch die Verwendung von festen Alkaliverbindungen
die Reinigung und Abtrennung des Reaktionsproduktes außerordentlich vereinfacht, so daß ein zur praktischen
Verwendung geeignetes Produkt mit hoher Reinheit ohne jegliche Reinigungsstufe, wie Umkristallisieren,
erhalten wird.
Als nicht-polares Lösungsmittel ist ein aromatisches Lösungsmittel wünschenswert, wie Benzol, Toluol und
Xylol. Andererseits behindern hochpolare Lösungsmittel, wie Alkohole und Phenole, die Abtrennung und
Reinigung der Reaktionsprodukte. Lösungsmittel mit sehr geringer Polarität, wie o-Xylol und o-Dichlorbenzol
werden jedoch für die Zwecke der Erfindung den nicht-polaren Lösungsmitteln zugeordnet.
Vorzugsweise werden aromatische Lösungsmittel verwendet.
Als feste Alkaliverbindung führen Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxyd und Natriumhydroxyd
und dergleichen zu den günstigsten Ergebnissen. Vorteilhaft wird die Alkalimetallverbindung in mindestens
der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Aminofluoranverbindung (oder das Benzylchlorid) eingesetzt.
Es ist selbstverständlich, daß dieses genannte Ergebnis auf neue Tatsachen zurückzuführen ist, die
bisher nicht veröffentlicht wurden und daß dadurch ein bemerkenswerter Fortschritt bei dem Verfahren zur
Herstellung der Fluoranverbindungen erzielt wird, die sich als Farbbildner für ein druckempfindliches Kopierpapier
eignen.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung Fluoranverbindungen, die als Substituenten in 3-Stellung eine
Diäthylaminogruppe aufweisen, zur Erläuterung der Herstellung von Benzyl-Substitutionsprodukten herangezogen
wurden, können auch derartige Verbindungen, die anstelle der Diäthylaminogruppe eine Dimethylaminogruppe
tragen, in gleicher Weise verwendet werden. Darüber hinaus beeinträchtigt das Einführen eines r,
Substituenten-Restes in den Fluorankern des Aminofluorans die erfindungsgemäßen Ergebnisse nicht,
vorausgesetzt, daß diese substituierende Gruppe die Löslichkeit des Aminofluorans in dem nicht-polaren
Lösungsmittel nicht merklich verhindert.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein druckempfindliches Kopierpapier, das mindestens eine der genannten
Dibenzylaminofluoranverbindungen gemäß Formel I1 gelöst in einem Lösungsmittel mit geringer Flüchtigkeit
und eingehüllt von winzigen Kapseln enthält.
Dieses Kopierpapier kann entweder ein oberes Blatt, auf welches das Dibenzylaminofluoranderivat in Form
einer von winzigen Kapseln umhüllten Lösung in einem schwerflüchtigen Lösungsmittel aufgetragen ist, und ein
mit einer festen Säure beschichtetes unteres Blatt jo umfassen, oder es kann aus einem einzigen Blatt
bestehen, das das Dibenzylaminofluoranderivat in Form einer von winzigen Kapseln umhüllten Lösung in einem
schwerflüchtigen Lösungsmittel und eine feste Säure enthält.
Als Lösungsmittel mit geringer Flüchtigkeit können beliebige Lösungsmittel eingesetzt werden; geeignet
sind beispielsweise niedere Alkyldiphenyle, wie Methyl-, Äthyl- und Propyldiphenyle, Diphenylchlorid, höhere
Alkylbenzole, wie Dodecyl-, Decyl-, Octylbenzole mit
einem Siedepunkt von mehr als 150° C.
Als feste Säure dient allgemein ein eiektronenanziehendes Adsorptionsmittel. Beispiele dafür sind Zeolith,
Bentonit, Attapulgit, Silton und Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die nachfolgenden Beispiele gegeben.
Ergebnisse der Elementaranalyse:
Berechnet: C 71,81 H 5,04 Gefunden: C 74,08 H 5,08
Berechnet: C 71,81 H 5,04 Gefunden: C 74,08 H 5,08
Herstellung von
3-Diäthylamino-7-di(p-chlorbenzyl)aminofluoran
(in I ist Ri = R2 = H, R3 = Cl)
(in I ist Ri = R2 = H, R3 = Cl)
7,7 g 3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 12,9 g p-Chlorbenzylchlorid,
8,3 g wasserfreies Natriumcarbonat und 80 ml Toluol werden während 40 Stunden unter
Rückfluß gerührt. Nach dem Entfernen des festen Anteils durch Filtration wird das Filtrat auf 30 ml
eingeengt. Durch Zugabe von 100 ml Methanol wird das Produkt ausgefällt und dieses durch Filtration gewonnen,
mit einer geringen Menge Methanol gewaschen und getrocknet. Dabei wurde folgendes Ergebnis erzielt:
Weiße Kristalle
Ausbeute: 11,0 g (82% des theoretischen Wertes)
Schmelzpunkt: 109 bis 1100C
50
55 N 4,41% N 4,53%
Herstellung von 3-Diäthylamino-7-di(3'-methylbenzyl)aminofluoran
65 7,72 g 3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 11,24 g 3-Methylbenzylchlorid,
8,2 g wasserfreies Kaliumcarbonat und 100 ml Toluol werden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise umgesetzt.
Weiße Kristalle
Ausbeute: 6,5 g (56% des theoretischen Wertes) Schmelzpunkt: 174 bis 177°C
Ergebnisse der Elementaranalyse: C4OH38N2O3
Berechnet: C 80,81 H 6,40 N 4,71% Gefunden: C 80,33 H 6,39 N 4,57%
Herstellung von 3-Diäthylamino-7-bis(2',4'-dimethy!benzyl)aminofluoran
(in I ist Ri = R2 = H, R3 = - CH3 in 2'- und 4'-Stellung)
7,72 g 3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 12,36 g 2,4-Dimethylbenzylchlorid,
8,28 g wasserfreies Kaliumcarbonat und 80 ml Toluol werden in gleicher Weise wie in
Beispiel 1 umgesetzt. Dabei wird folgendes Ergebnis erzielt:
Weiße Kristalle
Ausbeute: 9,5 g (76,5% des theoretischen Wertes) Schmelzpunkt: 225 bis 228° C
Ergebnisse der Elementaranalyse: C42H42N2O3
Berechnet: C 81,03 H 6,75 N 4,56% Gefunden: C 80,51 H 6,80 N 4,32%
Beispie 1 4
Herstellung von 3-Diäthylamino-7-bis(2',5'-dimethylbenzyl)aminofluoran
(in I ist Ri = R2 = H, R3 = CH3 in 2'- und 5'-SteIlung)
7,72 g 3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 12,36 g 2,5-Dimethylbenzylchlorid,
8,28 g wasserfreies Kaliumcarbonat und 80 ml Toluol werden in gleicher Weise wie in
Beispiel 1 umgesetzt.
Weiße Kristalle
Ausbeute: 10,5 g(84% des theoretischen Wertes)
Schmelzpunkt: 214 bis 216°C
Ergebnisse der Elementaranalyse: C42H42N2O3
Berechnet: C 81,03 H 6,75 N 4,50% Gefunden: C 80,66 H 6,75 N 4,36%
Herstellung von 3-Diäthylamino-7-bis(gemischt-dimethylbenzyl)aminofluoran
(in I ist Ri = R2=H, R3 = -CH3, wobei zwei Gruppen R3 in zwei der folgenden
Stellungen: 2'-, 3'-,4'-, 5'- und 6'-Stellung stehen)
7,72 g 3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 12,36 g des Dimethylbenzylchlorid-Gemisches (das durch Chlormethylieren
eines Xylolgemisches mit Formalin und Chlorwasserstoffsäure hergestellt wurde), 8,28 g was-
serfreies Kaliumcarbonat und 80 ml Toluol werden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise umgesetzt. Dabei
werden folgende Ergebnisse erhalten:
Weiße Kristalle
Ausbeute: 8,5 g (68,5% des theoretischen Wertes) Schmelzpunkt: 225 bis 228° C
Ergebnisse der Analyse: C42H42N2O3
Berechnet: C 81,03 H 6,75 Gefunden: C 80,01 H 6,92
N 4,50% N 4,31%
Herstellung von
S-Diäthylamino-ö-chlor^-dibenzylaminofluoran
(in list R1 = H, R2 = Cl, R3= H)
3,4 g 3-Diäthylamino-6-chlor-7-aminofluoran, 5,1 g Benzylchlorid, 3,18 g wasserfreies Kaliumcarbonat und
40 ml Toluol werden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise der Reaktion unterworfen. Es werden folgende
Ergebnisse erzielt:
Hellorange gefärbte weiße Kristalle Ausbeute: 1 g(22,5% des theoretischen Wertes)
Schmelzpunkt: 100 bis 1050C
Ergebnisse der Analyse: C38H33N2O3Cl
Berechnet: C 75,94 H 5,50 N 4,66% Gefunden: C 75,88 H 6,06 N 4,13%
Druckempfindliches Kopierpapier, hergestellt unter Verwendung von 3-Diäthylamino-7-bis(2',5'-dimethylbenzyl)aminofluoran
(erhalten in Beispiel 4), als Farbbildner
60 g Gelatine und 60 g Gummiarabikum wurden in 50 ml Wasser von 40° C gelöst. Gleichzeitig wurden 6 g
3-Diäthylamino-7-bis(2',5'-dimethylbenzyl)aminofluoran in 150 g Diphenylchlorid gelöst. Dann wurde es
dieser wäßrigen Lösung von Gelatine und Gummiarabikum zugesetzt und mit Hilfe eines Homogenmischers
(Homo-Mixer) vollkommen dispergiert und emulgiert. Dazu wurde Wasser von 50° C gegeben, um das
Gesamtvolumen auf 2000 ml einzustellen und danach wurden 90 ml 10%ige Essigsäure und Wasser von 50°C
unter fortgesetztem Rühren zugesetzt, bis die gesamte Masse 4 kg betrug. Nach 1 stündigem Rühren wurde sie
unter Rühren mit Eiswasser bis unter 10° C gekühlt und 10% Ätznatron wurden zur Einstellung ihres pH-Werts
auf 9 zugegeben. Danach wurde sie allmählich auf Raumtemperatur zurückgebracht. Die Masse wurde auf
die Unterfläche des oberen Blattes aufgetragen und getrocknet.
Auf die obere Fläche des unteren Blattes wurde wärenddessen eine feste Säure, wie saurer Ton oder
eine Phenolverbindung, aufgetragen.
Bei Durchführen des Kopierens mit dem druckempfindlichen Kopierpapier, das aus dem so hergestellten
oberen und unteren Blatt bestand, wurde unmittelbar ein grüner Abdruck mit ausgezeichneter Lichtbeständigkeit
entwickelt.
Druckempfindliches Kopierpapier unter Verwendung eines in Beispiel 2 erhaltenen Farbbildners
Durch Auflösen von 4 g 3-Diäthylamino-7-di(3'-methylbenzyl)aminofluoran
in 120 g Diphenylchlorid und Behandeln in der in Beispiel 7 beschriebenen Weise wurde eine wäßrige Lösung erhalten, in der winzige
Kapseln dispergiert waren. Die Dispersion wurde durch Versprühen zu einem Staub aus winzigen Kapseln
getrocknet und dieser dann in eine 4%ige Xylollösung von p-Phenylphenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt
eingemischt und darin dispergiert. Diese Dispersion-Lösung wurde auf ein Papierblatt aufgetragen und
getrocknet, um ein druckempfindliches Kopierpapier herzustellen. Wurde örtlicher Druck auf dieses beschichtete
Papier ausgeübt, so entwickelte es unmittelbar ein grünes Bild mit ausgezeichneter Lichtbeständigkeit.
Druckempfindliches Kopierpapier unter Verwendung eines in Beispiel 3 erhaltenen Farbbildners
Durch Auflösen von 4 g 3-DiäthyIamino-7-bis(2',4'-dimethylbenzyl)aminofluoran
in 120 g Diphenylchlorid und Behandeln in der in Beispiel 7 beschriebenen Weise wurde eine wäßrige Lösung erhalten, in der winzige
Kapseln dispergiert waren. Diese wurde mit 8 g p-Phenylphenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt
in Form eines feinteiligen Staubes vermischt und dispergiert und es wurden außerdem 40 g Pulpe
zugesetzt. Nachdem mit Wasser verdünnt worden war, so daß ein endgültiger Feststoffgehalt von 0,5% erzielt
wurde, wurde die Masse über das Sieb einer Fourdrinier-Maschine geleitet, wobei ein Blatt eines
druckempfindlichen Kopierpapiers ausgebildet wurde. Wenn auf dieses Blatt örtlicher Druck ausgeübt wurde,
so entwickelte es sofort ein grünes Bild mit ausgezeichneter Lichtbeständigkeit.
Claims (9)
1. Druckempfindliches Kopierpapier, gekennzeichnet durch ein Papierblatt, das mindestens ein Dibenzylaminofluoranderivat
der allgemeinen Formel
aufweist, in der Ri Wasserstoff, Halogen oder eine
Methylgruppe, R2 Wasserstoff oder Halogen, R3
Wasserstoff, Halogen oder eine niedere Alkylgruppe, R4 und R5 unabhängig voneinander Methyl- oder
Äthyl-Gruppen und η eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeuten, wobei jedoch dann, wenn R2 Wasserstoff
bedeutet, R, ebenfalls Wasserstoff darstellt und R3
nicht Wasserstoff bedeutet.
2. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein oberes
Blatt, auf welches das Dibenzylaminofluoranderivat in Form einer von winzigen Kapseln umhüllten
Lösung in einem schwerflüchtigen Lösungsmittel aufgetragen ist, und ein mit einer festen Säure
beschichtetes unteres Blatt umfaßt.
3. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einem
einzigen Papierblatt das Dibenzylaminofluoranderivat in Form einer von winzigen Kapseln umhüllten
Lösung in einem schwerflüchtigen Lösungsmittel und eine feste Säure enthält.
4. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat 3-Diäthylamino-7-di(p-chlorbenzyl)-aminofluoran enthält.
5. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat 3-Diäthylamino-7-di(3'-methylbenzyl)aminofluoran enthält.
6. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat 3-Diäthylamino-7-bis(2',4'-dimethylbenzyl)aminofluoran enthält.
7. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat' 3-Diäthylamino-7-bis(2',5'-dimethylbenzyl)aminofluoran
enthält.
8. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat 3-Diäthylamino-7-bis(gemischt-dimethylbenzyl)aminofluoran enthält.
9. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Fluoranderivat 3-Diäthylamino-6-chlor-7-dibenzylaminofluoran enthält.
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