DE2434105A1 - Elektrosensitiver aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

• Anlage zur Patent- Elektrosensitiver Aufzeichnungsträger Die Erfindung betrifft einen elektrosensitiven Aufzeichnungsträger mit einem vorzugsweise aus Papier bestehenden, eingefärbten oder mit einer Farbschicht versehenen Träger und mit einer ausbrennbaren Metallschicht, vorzugsweise mit einer aufgedampften Aluminiumschicht Die Vortelle der Registrierung auf elektrosensitivem Papier, nämlich Geräuschlosigkeit, Geschwindigkeit des Schreibvorganges Einfachheit der Elektrode und der Mechanik fUhren zu einer wachsenden Verwendung des Verfahrens in Kurvenschreibern, Datenausgabe- und Faksimilegeräten. Am gebräuchlichsten sind hierbei sogenannte Registriermetallpapiere mit einer ausbrennbaren Metalischicht. Der hieran häufig als störend empfundene metallische Glanz kann zwar durch die Verwendung rauher Unterlagen herabgesetzt werden, eine völlige Ausschaltung des Glanzeffektes ist jedoch nicht möglich.
• Die metallische Oberfläche derartiger Aufzeichnungsträger stellt in vielen Fällen ein Hindernis für die Benutzung dar; ferner wird ein Aufzeichnungsträger mit einer metallisch glänzenden Oberfläch@ - mitunter aus rein ästhetischen Gründen abgelehnt.
• Es sind bereits Aufzeichnungsträger mit einer weißen Deckschicht auf einer darunterliegenden leitfähigen Schicht bekannt, wobei die weiße Deckschicht u. a. als Zinkoxidschicht ausgebildet ist. Die darunterliegende, elektrisch leitfähige Schicht besteht dabei in der Regel aus einer durch-Graphiteinlagerungen leitfähig gemachten Kontrastschicht.
• Bei einem ersten bekannten Aufzeichnungsträger ist auf einen nichtleitenden oder auf einen leitenden Träger eine leitfähige Schicht aufgebracht; auf der leitfähigen Schicht sitzt eine erste regelmäßige Registrierschicht und hierauf eine unterbrochene, unregelmäßige Registrierschicht. Die leitfähige Schicht besteht dabei aus Kohlenstoff wie Graphit oder Ruß und ist mit Bindemitteln versetzt. Über der leitfähigen Schicht liegen dann noch eine oder auch zwei Registrierschichten und gegebenenfalls eine Zwischenschicht, die aus aufgedampften I{etall bestehen kann. - Die Registrierschicht zeichnet sich hierbei dadurch aus, daß Stellen geringer Schichtdicke und geringer elektrischer Durchschlagfestigkeit und Stellen größerer Schichtdicke und größerer Durchschlagfestigkeit in so engen Abstand aufeinanderfolgen, daß die Oberfläche homogen erscheint.
• Bei einem anderen bekannten Aufzeichnungsträger ist es bekannt, auf einen mit einer leitfähigen Substanz durchsetzten Papierträger, welcher als leitfähige Schicht dient, eine Deckschicht mit farblichem Kontrast aufzubringen. In dieser Deckschicht wird durch Stromdurchgang eine Farbänderung erzeugt und auf diese Weise eine Schreibspur gebildet.
• Weiterhin ist es bekannt, auf eine Trägerschicht aus Papier eine erste, leitfähige Schicht aus mit Binde mittel versetztem Kohlepulver, hierauf eine zweite leitfähige Schicht mit geringerer Leitfähigkeit und hierauf eine kontrastfähige Schicht aufzubringen. Die Deckschicht kann dabei als weiße Schicht ausgebildet sein, beispielsweise als Zinksulfidschicht. Anstelle einer gut leitfähigen Schicht aus Kohlepulver und Bindemittel kann auch eine Metallfolie eingefügt sein, auf welche eine schlecht leitfäige, Kohle enthaltende Schicht aufgebracht ist, welche wiederum die Deckschicht trägt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger für elektrosensitive Aufzeichnungsgeräte zu schaffen, der eine diffus reflektierende Deckschicht besitzt, und-mit einer niedrigen Schreibspannung, d.h. mit einer Schreib spannung in der Größenordnung, wie sie für normales Registriermetallpapier erforderlich ist, beschreibbar ist.
• Die Schadstoffemission soll beim Ausbrennen der Aufzeichnungsspur gering gehalten werden und die Oberfläche des Aufzeichnungsträers soll ein papierähnliches Aussehen besitzen; neben der Emission an Schadstoffen soll auch die Geruchsbildung beim Aufzeichnen gering sein. Die Deckschicht soll weiterhin eine hohe Abriebsfestigkeit und Haftfestigkeit besitzen, ohne daß die Qualität der Schreib spur gegenüber einer metallischen Oberfläche beeinträchtigt wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Metallschicht eine diffus reflektierende Deckschicht aufgebracht ist, welche im wesentlichen aus mit Bindemitteln vermischtem Zinkoxid besteht. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Schichtaufbau sogar eine Verbesserung des Kontrastes erzielt wird, weil Metallrückstände in ender Schreibspur nicht mehr auftreten. Dieser Effekt läßt sich damit erklären, daß der Ausbrennvorgang durch den Sauerstoffgehalt des in der DeCkschicht enthaltenen Zinkoxids begünstigt wird.
• Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die der Deckschicht zugekehrte Oberfläche des beschichteten Trägers rauh ist. Diese Rauheit ist von grundlegender Bedeutung für die Haftung der Deckschicht auf er Unterlage.
• Um guthaftende Schichten zu-erzeugen ist es erforderlich, daß die Rauhtiefe der zu beschichtenden Oberfläche des Trägers ca. 4 bis 20/um, vorzugsweise 4 bis lOam beträgt.
• FUr die Haftfestigkeit hat in erster Linie die feinstrukturierte Oberflächenrauheit eine Bedeutung, weniger die Welligkeit der Oberfläche. Die Rauheit muß so-groß sein, daß sie durch- Zwischenschichten zwischen Träger und Deckschicht nicht EeglEttet wird sondern zur Sicherstellung der Haftung der Deckschicht an der Grenze zur Deckschicht in ausreichendem Maße bestehenbleibt. Insbesondere im Fall der Verwendung einer Kunststoffolie als Träger kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Rauheit der mit der Deckschicht zu versehenden Oberfläche wenigstens teilweise durch Einlagerungen in der Kontrast-Farbschicht gebildet wird. Eine Kunststoffoberfläche ist in der Regel relativ glatt, so daß zusitzliche Maßnahmen zur Erzielung der notwendigen Rauheit erforderlich sein können.
• Eine andere wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Zinkoxid für die Deckschicht stäbchen- oder nadelförmige Gestalt hat, vorzugsweise mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 3 µm und einer Teilchenlänge von 0,4 bis 6tm. Durch die Verwendung von Zinkoxid mit ausgeprägter Stäbchenform erreicht man eine wesentliche Verbesserung der Schreibeigenschaften. Bei der Verarbeitung muß deshalb darauf geachtet werden, daß die Stäbchenform des Zinkoxids möglichst vollständig erhalten bleibt. Die Rührbedingungen beim Ansatz der Deckschicht sind deshalb so zu wählen, daß die Stäbchenfprm der ZnO-Teilchen nicht zerstört wird.
• Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind anhand der Abbildung in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
• Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers.
• In der Zeichnung ist mit lo ein Aufzeichnungsträger für -elektrosensitive Aufzeichungsgeräte bezeichnet. Als eigentlicher Träger dient eine Papierfolie mit einer Dicke von 20 bis 100 µm, welche selbstverständlich jedoch auch durch ein anderes, für die spezielle Verwendung geeignetes Trägermaterial, beispielsweise durch Kunststoff ersetzt werden kann. Auf den Träger 11 ist als Xontrastschicht zur Sichtbarmachung der Schreibspur eine Lack-oder Farbschicht 12 mit einer Dicke von 0,5 bis 3 µm aufgetragen. Auf die Lack- oder Farbschicht 12 wiederum ist eine Aluminiumschicht aufgedampft in einer Dicke von 0,02 bis 0,1 µm, die gleichzeitig als leitfähige Schicht und als ausbrennbare Schicht, d.h. als Refistrierschicht dient. Auf der aufgedampften Aluminiumschicht sitt eine diffus reflektierende Schicht aus Zinkoxid in einer Dicke von 0,3 bis 3 µm, welche beim Aufzeichnungsvorgang zusammen mit der Aluminiumschicht ausgebrannt wird.
• Im Falle der Verwendung einer Papierschicht als Träger 11 wird mit Vorteil wegen der Maßhaltigkeit ein satiniertes Papier verwendet, wobei jedoch die Papieroberfläche durch die Satinage nicht zu stark geglättet werden darf, am die Haftfähigkeit der Kontrastschicht und anschließend der Deckschicht nicht zu beeinträchtigen. Beispielsweise ist es möglich, beim Herstellen des Papiers Walzen mit einer aufgerauhten Oberfläche zu benutzen. Die zuvorgenannte Papierdicke von 20 bis 100/um kann in Ausnahmefällen auch noch überschritten werden.
• Es können auch holzhaltige maschinenglatte Papiere verwendet werden.
• Die auf den Träger 11 aufgebrachte, als Kontrastschicht dienende Schicht 12 besteht aus Lack oder Druckfarbe. Sie hat keine oder nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.
• Die aus Aluminium bestehende Metallschicht 13 besitzt gegenüber der Lackschicht 12 eine gute elektrische Leitfähigkeit entsprechend der Schichtdicke. Der Quadratwiderstand dieser Schicht, d.h. der zwischen zwei Stirnflächen eines quadratischen Schicht ausschnittes mit einer Kantenlänge von 1 cm, liegt zwischen 1 und 12 Ohm. Die Angabe des Quadratwiderstandes der Metallschicht 13 ist in diesem Zusammenhang deshalb von Bedeutung, weil eine einwandfreie Dickenmessung aufgrund der vorhandenen Rauheit der Schicht nur sehr schwer möglich ist.
• Die Deckschicht 14 prägt das optische Erscheinungsbild des Aufzeichnungsträgers. Sie besteht im wesentlichen aus dem Pigment Zinkoxid, dem als Bindemittel vorzugsweise Acrylate, Vinylharze oder Celluloseverbindungen beigemischt sind. Durch den Zusatz von weiteren Far'bpigmenten oder Farbstoffen sowie von optischen Aufhellern kann das Erscheinungsbild des Aufzeichnungsträgrs verändert werden, ohne daß sich dieSchreibeigenschaften wesentlich ändern.
• Zur Erzielung einer leichten Grünfärbung ist es beispiels weise möglich, Chromoxid zuzusetzen. Die Metallschicht 13 hat gegenüber einer leitfähigen Graphitschicht in diesem Zusammenhang nicht nur den Vorteil des höheren elektrischen Leitfähigkeit, d.h. einer zum Ausbrennen benötigten niedrigeren Schreib spannung, sondern sie kann auch durch eine dünnere Deckschicht abgedeckt werden als eine grauschwarze bis schwarze Graphitschicht. Durch die geringere Dicke der Deckschicht werden die Schreibeigenschaften des erfindungsgemäßen Papiers weiter verbessert, insbesondere wiederum durch eine mögliche Reduzierung der Schreibspannung.
• Die Erfindung betrifft also einen elektrosensitiven Aufzeichnungsträger mit papierähnlicher, diffus reflektierender Oberfläche, welcher praktiseh unter den gleichen Bedingungen beschrieben werden kann wie die bekannten Registriermetailpapiere. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die Zusammensetzung und den Aufbau der Deckschicht in Verbindung mit dem Aufbau des eingefärbten und leitfähig gemachten Trägers. Von Bedeutung ist dabei nicht nur das Aussehen im beschriebenen Zustand, sondern vielmehr noch das Schreibverhalten, also Abrieb, HaftSestigkeitf Qualität der, Schreibspur und des gesamten Schriftbildes sowie Geruchsbildung und Emission von Schadstoffen. Durch die erfindungsgemäße Lehre sind Schichtzusammensetzungen angegeben die bei optimaler Haftung einen minimalen Abtrieb und minimale Schadstoffemission bieten. Das erfindungsgemäße Papier kann bei Schreibspannungen von 20 bis 45 Volt, also im gleichen Bereich-wie herkömmliches Registriermetallpapier beschrieben werden.
• Bei der Zusammensetzung der Deckschicht ist es wichtig, daß Auswahl und Dosierung des Bindemittels richtig getroffen werden. Der wesentliches vom Fachmann im Einzelfall zu berücksichtigende Gesichtspunkt, ist hierbei daß durch einen höheren Bindemittelanteil, die Haftung, Schadstoffemission und benötigte Schreibspannung zunehmen, während die Schriftqualität abnimmt. Wird eine besonders hohe Haftung verlangt, d.h. wird ein besonders hoher Bindemittelanteil ben8tigt, so kann der nachteilige Einfluß auf die Schriftqualität durch eine Verringerung der Dicke der Deckschicht wieder ausgeglichen werden und umgekehrt.
• Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß als Farbpigment für die Deckschicht stäbchen- oder nadelförmiges Zinkoxid verwendet wird.
• Durch Zinkoxidteilchen mit ausgeprägter Stäbchenform erreicht man eine wesentliche Verbesserung der Schreibeigenschaften. Außerdem wird durch die Nadelform der Weißgrad der Deckschicht erhöht. Hierbei hat sich eine Form der Stäbchen als besonders vorteilhaft herausgestellt mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 3 oum und einer Längenausdehnung von 0,4 bis 6µm. Bei der Verarbeitung ist darauf zu achten, daß die Form der Zinkoxidteilchen möglichst erhalten bieibt. Insbesondere müssen die Rührbedingungen beider Herstellung der Deckschicht so gewählt werden, daß die Stäbchenform nicht zerstört wird.
• Auch durch die Massenbelegung der Metallschicht 13 wird die Beschreibbarkeit des Aufzeichnungsträgers wesentlich mitbeeinflußt. Die Anwendungseigenschaften des Aufzeichnungsträgers ändern sich nämlich auch bei gleichbleibender .Zusammens.etzung der Deckschicht 14 mit der Massenbelegung. Die obere Grenze liegt bei ca. 10 g/m2, die untere Grenze bei ca 1 g/cm2. Je nach dem geforderten Schreibverhalten und Aussehen sind in Abhängigkeit von der Schichtzusammensetzung in diesem Bereich geeignete Massenbelegungswerte zu wählen. Die untere Grenze. von 1 g/m2 liegt dabei schon so niedrig, daß die-Deckschicht 14 die Metallschicht 13 nicht mehr vollständig bedeckt; diese Art der Beschichtung kann von Vorteil sein> wenn extrem haftfeste Schichten mit guten Schreibeigenschaften gefordert werden. Die Deckschicht kann durch ein geeignetes Verfahren, z.B. durch Tiefdruck- als feines Raster aufdie Metallschicht aufgebracht werden. Hierdurch ist es möglich eie Deckschicht herzustellen, die sehr haftfest-:ist, weil bei dieser Schicht der Bindemittelanteil auch weiter erhöht werden kann, ohne daß die Beschreibbarkeit leidet. Diese bleibt erhalten, weil die freiliegenden Stellen der Metallschicht für ausrerchenden elektrischen Kontakt sorgen.
• Im folgenden werden zwei Beispiele besonders vorteilhafter Zusammensetzungen für die Deckschicht 14 angegeben. Bei Einhaltung der zuvor angegebenen Grenzen für die Dicken der verschiedenen Schichten ist eine Schreibspannung von nur etwa 20 bis 35 Volt zum Beschreiben derartiger Aufzeichnungsträger erforderlich.
• Beispiel 1: Zur Herstellung der Deckschicht werden in Gewichtsteilen verwendet: 24 Teile thermoplastisches Acrylharz in 50% Äthylacetat, z.B. das Produkt NeoCryl V-731-50 der Fa. Polyvinyl Chemie) 73 Teile Pigment Zinkoxid mit ausgeprägter Stäbchenform, z.B. Rotsiegel 2011 3 Teile Weichmacher, z.B. CEL der Fa. Bayer,und 18o Teile Lösungsmittel Dichlormethan.
• Zur Herstellung des Deckschichtansatzes wird bei einer Gesamtmenge von etwa 10 kg 3 bis 5 Minuten gerührt, wobei darauf geachtet wird9 daß die Stäbchenform der Zinkoxidteilchen erhalten bleibt.
• Beispiel 2: Géwichtsantelie: 21>7 Teile Mischpolymerisat aus Polyvinylpropionat und Polyvinylchlorid in 50% Athylacetat, z.B.
• EUTOFAN 210 L der Fa. BASF, 74 Teile Zinkoxid mit ausgeprägter Stäbchenform, z-.B.
• ROTSIEGEL 2011 4,3 Teile Weichmacher CEL, und 130 Teile Lösungsmittel Dichlormethan.
• Die Verarbeitsbeidingungen sind die gleichen wie beim Beispiel 1.
• Für den Auftrag der Deckschicht 14 haben sich zwei Verfahren bewährt, nämlich das Tiefdruckverfahren und das Walzlackierverfahren,kombiniert mit einer beweglichen Rakelwalze. Das Tiefdruckverfahren hat den Vorteil, daß eine exaktere Dosierung der aufzutragenden Menge möglich ist und daß eine Rasterung und oder Markierung vorgenommen werden kann. Das Walzlackierverfahren erfordert den gerinweren fertigungstechnischen Aufwand. Ein besonders gleichmäßiger Schichtauftrag ergibt sich beim Walzlackierverfahren, wenn eine gerasterte Walze gegenläufig zum Papier bewegt wird.

Claims (14)

Ansprüche

1. Elektrosensitiver Aufzeichnungsträger mit einem vorzugsweise aus Papier bestehenden, eingefärbten oder mit einer Farbschicht versehenen Träger und mit einer ausbrennbaren Metallschicht, vorzugsweise mit einer aufgedampften Aluminiumschicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Metallschicht (13) eine diffus reflektierende Deckschicht (14) aufgebracht ist, welche im wesentlichen aus mit Bindemittel vermischtem Zindoxid besteht.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Deckschicht (14) zugekehrte Oberfläche des beschichteten Trägers (11> 12, 13) rauh ist.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der zu beschichtenden Oberfläche des Trägers (11) ca. 4@ bis 20/um, vorzugsweise ca. 4 bis lovum beträgt.

4, Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheit der mit der Deckschicht (14) zu versehenden Oberfläche wenigstens teilweise durch Einlagerungen in der Kontrast-Farbschicht (12) gebildet ist.

5. Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer ca. 0,02 bis 0,1 /um dicken, aufgedampften Aluminiumschicht (13) eine Deckschicht (14) mit einer Dicke von ca. 0,3 bis 3 µm sitzt.

6@.Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für das Zinkoxid der Deckschicht (14) Acrylate, Vinylharze oder Celluloseverbindungen dienen.

7. - Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinkoxid für die Deckschicht (14) stäbchen- oder nadelförmige Gestalt hat, vorzugsweise mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 3 µm und einer Teilchenlänge von 0,4 bis 6 vum.

8. Aufzeichnungsträg'er nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckschicht (14) zusätzlich zum Zinkoxid wenigstens ein weiteres Farbpigment oder ein Farbstoff zugesetzt ist.

9. Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckschicht (i4) wenigstens ein optischer Aufheller zugesetzt ist.

10. Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenbelegung des Aufzeichnungsträgers (lo) mit der DecksJhicht (14) 1 bis 20 g/m2 beträgt.

11. Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnets daß die Deckschicht (14) unterbrochen ist, vorzugsweise in Form eines Rastermusterss und nur einen Teil der Metallschicht (13) bedeckt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeich-@@ net, daß die Deckschicht (14) im Tiefdruckverfahren. aufgebracht wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (14) im Walzlackierverfahren mit zusätzlich beweglicher Rakel aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzlackleren eine gerasterte Walze benutzt wird, die sich gegenläufig zum Papier bewegt.

L e e r s e i t e