DE2435871A1 - Temperaturempfindliches aufzeichnungsmaterial zur verwendung in thermographischen aufzeichnungs- und wiedergabesystemen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

fer körner &. Qtfey

BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

Ing. C. Olivetti & C,-

'&' * . BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

•Berlin, den 23. Juli 1974 25 655

Temperaturempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung in thermographischen Aufzeichnungsund Wiedergabesystemen

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich, auf ein temperaturempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung in thermograph.isch.en Aufzeichnungs- und Wiedergabe systemen, insbesondere in Daten-Aufzeichnungssystemen, in denen aufgeheizte Metallstifte, Thermoköpfe oder dgl. Vorrichtungen verwendet werden, die zur Übertragung thermischer Energie geeignet sind.

Es ist grundsätzlich bekannt, daß farblose chromogenische Basisverbindungen im allgemeinen die Leuko-Verbindüngen von Triphenylmethan und Fluoren-Farbstoffe mit Lakton- oder Laktam-Struktur in der Lage sind, auf Kontakt mit einem sauren oder ionisierten Medium zu reagieren und dadurch eine farbige Markierung hervorzurufen. Darüber hinaus ist in thermographischen Wiedergabesystemen die Verwendung von Schichten bekannt, die als Säure verbin dung das ^,^'-Isopropyliden-Diphenol (Bisphenol A) enthalten. Thermographische

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Papiere dieser Art färben sich bei Erhitzung auf etwa 150⁰C 160 C, nämlich bei Schmelztemperatur des Bisphenol A.

Trotzdem zeigen die temperaturempfindlich en Elemente dieser .-Art die Tendenz, Farbe auch bei einer Arbeitstemperatur zu entwickeln, die niedriger ist als .die vorerwähnte; diese Farbe verschwindet jedoch schnell durch Licht und Feuchtigkeit. Eine gute Widerstandskraft der Farbe kann tatsächlich nur erreicht werden, wenn die Gesamtheit des Bisphenol A reagiert, nämlich dann, wenn die Farbe bei der Schmelztemperatur des Bisphenol A entwickelt wird.

Durch Datenaufzeichnung auf thermographischem Papier und Handhabung bei verhältnismäßig gleichen Bedingungen in bezug auf den Wärmeaustausch zwischen den Thermoköpfen und den Papieren wurde festgestellt, daß das Systemverhalten wesentlich beeinträchtigt wird durch die Art des verwendeten thermographischen Papiers, genauer gesagt:

(a) je niedriger die Temperatur ist, bei der das thermographische Papier die Daten aufzeichnet, desto niedriger ist die von dem Thermokopf zur Aufzeichnung verlangte Energie,

(b) durch Verringerung der erforderlichen Energie für den Kopf zur Aufzeichnung steigt die Lebensdauer des Kopfes aufgrund der Verringerung der thermischen Belastung, die durch die Aufheizungs- und Abkühlungszyklen der Köpfe entsteht,

(c) je geringer die Temperatur ist, bei der die Daten auf das thermographische Papier aufgezeichnet werden, desto kürzer ist die erforderliche Kontaktzeit (bei gleichen Wärmeaustauschbedingungen) der aufgeheizten heißen Stellen auf dem Papier und desto höher ist das Aufzeichnungstempo.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein temperaturempfindlich es Material zu schaffen, das auf der Verwendung farbloser chromogenischer Grundverbindungen und Bisphenol A beruht, wobei die Farbentwicklung bei einer Temperatur erreicht wird, die niedriger als die Schmelztemperatur des Bisphenol A liegt, d.h. zwischen 90⁰G und HO⁰C, und wobei die erhaltene Farbe eine gute Widerstandskraft gegen Licht und hohe Feucbtigkeitsraten hat. Thermographisches Papier, das auf den genannten grundlegenden Verbindungen zum Gebrauch in Datenaufzexchnungssystemen beruht, hat den Vorteil, daß Thermoköpfe mit einem hohen Aufzeichnungstempo verwendet werden können, die nur eine geringe Aufzeichnungsenergie erfordern .

Die Fig. A, B und C zeigen die Kurven der optischen Dichte ■gegenüber der Temperatur in Grad Celsius für drei verschiedene Typen von thermographischem Papier entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß die Verwendung einiger Stoffe, die in der Lage sind, den Schmelzpunkt der genannten chromogenischen Verbindung zu senken, die Erzeugung von thermographischen Papieren ermöglicht j die völlig den Anforderungen der oben genannten Aufgabe genügen, jedoch ohne die Nachteile zu haben, die mit der Konservierung der erhaltenen Farbe und mit der Konservierung des sauberen Hintergrundes in bezug auf Licht und Feuchtigkeit verbunden sind.

Im einzelnen handelt es sich bei den Verbindungen, die sich für den Gegenstand der Erfindung eignen, um Amid-Wachse entsprechend der Klassifikation von A.H. Warth (The Chemistry and technology of Waxes; New York, Reinhold, 1956), nämlich: - Wachsartige Amide aliphatischer Säuren, nämlich langkettige Fettsäure - Amide, bei denen die -OH-Gruppe der Fettsäuren er-

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setzt worden ist durch eine -NHp-Gruppe (Stearinsäure-Amid, Palmitinsäure-Amid, Arachidonsäure-Amid etc.); - aliphatische und aromatische Derivate des Amid, nämlich aliphatische Derivate von Amiden wie Methylen-bis-Stearinsäure-Amid, Ätbylen-bis-Stea'rinsäure-Amid etc; und Anilide wie Stearinsäure-Anilid etc.

Die temperaturempfindlichen Dispersionen entsprechend der Erfindung umfassen neben der farblosen chromogenischen Grundverbindung, dem Bisphenol A und dem Amid-rWachs ein Bindemittel, vorzugsweise einen nicht-ionischen Zellulose-Äther oder eine Mischung dieses mit Stärke; Polyvinylalkohol, ein Latex, nämlich eine wässrige kolloidale Dispersion von Polymeren und/ oder synthetischen Copolymeren bei Vorhandensein oder Fehlen von nicht-ionischem Zellulose-Ä'ther.

Zusätzlich zu diesen Dispersionen werden als Hilfssubstanzen verwendet: Ein Schmiermittel wie Metallstearat, vorzugsweise von Calcium, Magnesium, Silber, Lithium oder Aluminium; absorbierende Pigmente wie Lehm, Kaolin, Kiesel, Talk etc.; optische Weißmacher, wie z.B. Stilben und Cumarin-Derivate. Erfindungsgemäß wird so ein verbessertes temperaturempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung in thermographischen Aufzeicbnungs- und Wiedergabegeräten geschaffen, das aus einem Auflageblatt mit einer einzigen Schicht aus einer temperaturempfindlichen Verbindung besteht, und zwar einer Mischung, die erhalten wird durch Dispersion einer farberzeugenden Grundverbindung und 4,4-'-Isopropylen-Diphenol in einem Bindemittel wie nicht-ionischem Zellulose-Äther oder Latex, wobei das temperaturempfindlich^ Material in der Lage ist, aufgrund eines Amid-Wachses als wesentlichem Bestandteil auf Arbeitstemperaturen zu reagieren, die zwischen 90°C und 110⁰C liegen.

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Die Schleif- und Dispersionstechniken der Bestandteile der temperaturempfindlichen Verbindung sind bereits in der DT-OS 2 259 018 angegeben worden. In den Beispielen werden daher nur die wesentlichen Angaben hinsichtlich des Gewichtsanteils der verwendeten Verbindungen gemacht werden.

Die folgenden Beispiele zeigen einige Ausführungeformen der Erfindung, ohne eine Beschränkung dieser darzustellen.

Beispiel 1

Die Dispersionen (A) und (B) werden entsprechend den folgenden Anteilen an Gewicht durch Dispersion und Schleifen in einem Porzellan-Aufreiber erzeugt:

Kristall-Violett-Lactone (CVL)

Armid HT (eingetragenes Warenzeichen für ein Stearinsäure-Palmitinsäure-Amid, hergestellt von der Firma Italcolloid)

Methocel MC 15 cps (eingetragenes Warenzeichen für ein Methylzellulose-Präparat mit einem Substitionsgrad von 27»5 his 31*5 in Methoxyl, hergestellt von der Firma Dow Chemical Co.) 0,4

4-,4-'-Isopropylendiphenol (Bisphenol A)

Methocel MC 15 cps 0,2

Die Dispersionen (A) und (B) werden vermischt, und ihnen wird Methocel MC 15 cps zugeführt, so daß der Gewichtsanteil des letzten 2,2 in bezug auf die übrigen Komponenten beträgt.

Mit der derart erhaltenen Dispersion wird ein satiniertes

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Papier mit einem Gewicht von 55 g/^ beschichtet, wodurch

Trockenschichten mit einem Gewicht von 4 g/m erhalten werden.

Das derart erhaltene thermographische Papier entwickelt eine kobaltblaue Farbe bei 90⁰C bis 100⁰C.

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 werden Dispersionen (A) und (B) entsprechend den folgenden Gewichtsanteilen verwendet;

CVL 1

EDS Wachs (eingetragenes Warenzeichen für ein Athylen-bis-Stearinsäure-Amid, hergestellt von der Firma Italcolloid) 5

Lithiumstearat 1

Metbocel MC 15 cps 0,4

Bisphenol A 8

Lehm 8

Methocel MC 15 cps 0,3

Die Dispersionen (A) und (B) werden vermischt, und ihnen werden Methocel MC 15 cps und oxydierte Stärke zugeführt, so daß der Gewichtsanteil der letzteren 2,24 bzw. 3,36 beträgt im Verhältnis zu den anderen Komponenten.

Ein thermographisches Papier aus diser Verbindung entwickelt die klassische kobaltblaue Farbe bei 11O⁰C.

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Beispiel 3

Wie in Beispiel 1 werden Dispersionen (A) und (B) entsprechend den folgenden Gewichtsanteilen verwendet:

PSD-Vermillon (eingetragenes Warenzeichen für eine farblose chromogenische Basisverbindung, hergestellt von der Firma Nisso Kako Co.) 1

Armid C (eingetragenes Warenzeichen für ein Kokosnuß-Amid, hergestellt von der Firma Italcolloid) 3

Lithiumstearat 1

Methocel MC 15 cps 0,4

Bisphenol A 8

Aerosil 22 "(eingetragenes Warenzeichen für ein kolloidales Kieselgel, hergestellt von der Firma Degussa AG) M-

Methocel MC 15 cps 0,1

Die Dispersionen (A) und (B) werden vermischt, und ihnen werden Methocel MC 15 cps und oxydierte Stärke zugeführt, so daß das Gewichtsverhältnis der letzteren bei 2 bzw. 3i gegenüber den anderen Komponenten liegt.

Beispiel M-

Wie in Beispiel 1 werden die Dispersionen (A) und (B) ent sprechend den folgenden Gewichtsanteilen verwendet:

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T 121 (eingetragenes Warenzeichen für eine farblose chromogenische Basisverbindung, hergestellt von der Firma Nisso Kako Co.) 0,94-

PSD-Vermillon 0,06

Armid HT 3

Lithiumstearat 2

Methocel MC 15 cps 0,4-

Bisphenol A 10

Titandioxid 8

Methocel MC 15 cps 0,1

Die oxydierte Stärke wird der Mischung der Dispersionen (A) und (B) so zugefügt, daß ein Verhältnis von J zu 1 zwischen den Pe st sub st an ζ en und dem Bindemittel besteht.

Ein unter Verwendung dieser Mischung präpariertes chromogenisches Papier entwickelt bei 90°C eine schwarze Farbe auf weißem Grund, die gegen Licht widerstandsfähig ist.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt Dispersionen, bei denen der Gewichtsanteil der folgenden Komponenten wie folgt variiert:

Chromogenische Basissubstanz 1

Bisphenol A 5 "bis

Amid-Wachs . 1 bis 6

Lithiumstearat · 1 bis 3

Pigment 5 "bis 25,

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wobei das Bindemittel ein nicht-ionischer Zelluloseäther mit einer oxydierten Stärke im Verhältnis 20 zu 80 ist, wobei auch das Verhältnis Bindemittel: Feststoffen von 1 bis 2 zu 1 bis 8 variiert.

Bei allen thermographischen Papieren, die aus Dispersionen entsprechend den obigen Verhältnissen hergestellt werden, schwankt die für eine gute Farbentwicklung erforderliche Temperatur zwischen 90⁰C und 110⁰C.

Die Diagramme veranschaulichen die Kurven der optischen Dichte als Funktion im Verhältnis zur Temperatur für drei verschiedene Arten thermographischen Papiers, wobei

- die unterbrochene Linie 1 sich auf die optischen Dichte-Werte eines thermographischen Papiers, hergestellt nach der erwähnten DT-OS 2 259 018, bezieht ohne Zufügung von Amid-Vachsen zur Senkung der Aufzeichnungstemperatur entsprechend der vorliegenden Erfindung,

- die strichpunktierte Linie 2 sich auf ein thermographisches Papier entsprechend dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung bezieht unter Zufügung von EOS-Wachs,

- die durchgezogene Linie 5 sich auf ein thermographisches Papier entsprechend dem Beispiel 1 bezieht unter Zufügung von Armid HT-Wachs.

Die gezeigten Werte der optischen Dichte wurden unter Verwendung eines Densitometer-Modells "Quantalog RD 100" abgelesen, hergestellt von der Firma Macbeth Ltd, das mit einem Gelbfilter versehen wurde.

Fig. A zeigt die optischen Dichtewerte der thermographischen Papiere 1, 2, 3> kurz nachdem sie bei verschiedenen Temperaturen entwickelt wurden.

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Fig. B zeigt die optischen Dichtewerte der thermographischen Papiere 1, 2, 3> die bei verschiedenen Temperaturen entwickelt und bei 100% Feuchtigkeit 24 Stunden lang gehalten wurden.

Fig. C zeigt die optischen Dichtewerte der thermographischen Papiere 1, 2, 3> die "bei verschiedenen Temperaturen entwickelt und dann einer Sonnenlicht-Spektrallampe (Osram-Ultravitalux) bei einer Entfernung von 62 cm 44 Stunden lang ausgesetzt wurden, was einem Monat Raumlicht entspricht.

Der schraffierte Streifen in Fig. A zeigt das Feld der optischen Dichtewerte, bei dem die thermisch aufgezeichneten Markierungen noch deutlich lesbar sind, nachdem sie dem Licht und einer hohen Feuchtigkeitsrate ausgesetzt wurden.

Die Streifen in den Fig. B und C zeigen das Abklingen der Dichtewerte im Streifen der Fig. A aufgrund hoher Feuchtigkeitsrate bzw. Licht. Unterhalb der Streifen der Fig. B und G besteht unzureichender Kontrast zwischen den thermisch aufgezeichneten Markierungen und dem Papierhintergrund, und daher ist ein gutes Lesen nicht mehr möglich..

Es ist selbstverständlich, daß verschiedene Veränderungen am Gegenstand der Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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- 11

Claims (5)

1. - 11 Patentansprüche

   /iy Temperaturempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung in thermographischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten, das seine Farbe bei einer Erhitzung auf eine Grenztemperatur verändert, gekennzeichnet durch

   - ein Auflageblatt und

   - eine Mischung einer temperaturempfindlich.en Verbindung, die als einzige Schicht auf das Auflageblatt aufgebracht ist und eine Dispersion aus einer chromogenischen Basisverbindung und aus 4,4'-Isopropyliden in einem Bindemittel und ein Amid-

   . Wachs zum Herabsetzen der Grenztemperatur auf einen Wert zwischen 90⁰C und 110⁰C enthält.
2. 2. Aufzeichnungsmaterial entsprechend Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichn et, daß das Amid-Wachs ein •wachsartiges Amid von Fettsäuren ist.
3. 3- Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Amid-Wachs ein Stearinsäure-Amid, ein Palmitinsäure-Amid oder ein Aracbidonsäure-Amid ist.
4. 4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Amid-Wachs ein aliphatisches Amid-Derivativ ist.
5. 5. Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 1 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Amid-Wachs ein Methylen-bis-Stearinsäure-Amid oder Äthylen-bis-Stearinsäure-Amid ist.

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   «Λ.

   FIG. B

   J.
   JL

   160° 180° 200°C

   509811/0978 - " . . ^T

   _A Ing. C. Olivetti. & C, S.p.A.

   ORIGINAL INSPECTED