DE2539187A1

DE2539187A1 - Druckempfindliches uebertragungselement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2539187A1
Application number: DE19752539187
Authority: DE
Inventors: Albert Edward Brown; Douglas Alexander Newman; Allan Thomas Schlotzhauer
Original assignee: Columbia Ribbon and Carbon Manufacturing Co Inc
Current assignee: Datadyne Et Vaduz Li
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1975-09-03
Publication date: 1976-05-06
Also published as: BR7506289A; CA1052637A; ZA755285B; GB1458780A; JPS5152016A; JPS54683B2; US3904803A; FR2289356A1; FR2289356B1; AU8415775A

Description

PATENTANWÄLTE 2θϋθΊθ/

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 3-9.75 Lo/Cv- G 362?

COLUMBIA RIBBON AND CARBON MANUFACTURING CO., INC.

527 Herbhill Road, Glen Cove, N.Y., USA

Druckempfindliches Übertragungs element und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft wiederverwendbare, druckempfindliche Übertragungselemente und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Wiederverwendbare Übertragungselemente vom "Auspresstyp" sind auf dem Gebiet der Kohlepapiere und Kohlebänder an sich bekannt. Solche Übertragungselemente besitzen eine mikroporöse, skelettartige Harzstruktur, die unter dem Einfluß des eine Abbildung erzeugenden Druckes praktisch nicht übertragbar ist, welche jedoch eine ölige Farbe bzw. Druckfarbe innerhalb ihrer Poren enthält, die unter einem solchen Druck übertragbar ist. Falls die mikroporöse Harzstruktur nicht angemessen auf ihrer Unterlage befestigt ist, bricht sie zusammen und zerbricht und überträgt sich auf das Kopieblatt in Form von Flecken bzw. Punkten, so daß das Übertragungselement nicht mehr länger zur Herstellung von guten, gleichförmigen Kopien wiederverwendbar ist.

DU. C. MANlTZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD ifl WlV-TTN'GT W.Mj 4 J? I»? K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN KONTO-NUMMER 72 7O

TEL. (OS9) 2242 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 6! POSTSCHECK; MÖNCHEN 77062-805

— P —

Aus der US-Patentschrift 3 Ο37 879 ist es bereits bekannt, eine harzartige Bindemittelschicht zwischen einer flexiblen Unterlage und einer mikroporösen, wiederverwendbaren Übertragungsschicht anzuordnen, wobei letztere an der Bindeschicht oder Haftschicht mittels eines Lösungsmittels befestigt ist, um die Übertragung der mikroporösen, harzartigen Struktur während des Gebrauchs zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, daß die harzartige Druckfarbenschicht unter Verwendung eines flüchtigen, organischen Lösungsmittels aufgebracht wird, wobei dieses ein Lösungsmittel für das Harz der Bindeschicht bzw. Haftschicht ist und die Oberfläche der letztgenannten auflöst, so daß eine Einheit mit der mikroporösen Harzstruktur der Druckfarbenschicht hergestellt werden kann.

Weiterhin ist es aus der US-Patentschrift 5 314· 814 bekannt, mikroporöse, harzartige Druckfarbenschichten vom Auspresstyp aus wässrigen Lösungsmittelsystemen unter Verwendung von filmbildenden Materialien wie Polyvinylalkohol, welche in Wasser oder Mischungen von Wasser und Alkohol löslich sind, herzustellen. Wässrige Zusammensetzungen besitzen jedoch die Neigung, von den Harzoberflächen wie Kunststoff-Folien oder mit Harz beschichteten Folien und Papieren zurückgewiesen zu werden, jedoch verbessert der Einschluß eines Lösungsmittels in Form eines aliphatischen Alkoholes die Affinität der wässrigen Zusammensetzungen für solche Oberflächen. Jedoch ist die erhaltene Bindung nicht so fest wie eine Lösungsmittelbindung, und solche Übertragungselemente sind gegenüber einem Zusammenbrechen bei wiederholter Verwendung nicht so widerstandsfähig wie erwünscht. Versuche zur Überwindung dieses Problems durch Verwendung einer Bindemittelschicht, die auf einem wasserlöslichen Bindemittelmaterial wie Polyvinylalkohol oder einem mit Wasser emulgierbaren Bindemittelmaterial wie Polyvinylacetatlatex beruht, haben keinen Erfolg gebracht. Eine Polyvinylalkohol-Bindemittelschicht bewirkt, daß die flexible Unter-

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lage, gleichgültig ob es sich um Papier oder um eine Kunststoff-Folie handelt, sich aufwickelt und stark aufrollt, so daß die entstandenen Übertragungselemente als Handelsprodukte nicht verwendbar sind. Eine Polyvinylacetat-Bindemittelschicht wird während des Trocknens unlöslich und ermöglicht nicht das Auftreten einer Lösungsmittelbindung mit der Druckfarbens chicht-Zus ammens et zung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine harzartige Bindemittelschicht zu schaffen, die auf eine flexible Unterlage mittels eines wässrigen Lösungsmittels aufgetragen werden kann, ohne daß ein schädliches Aufwickeln oder Aufrollen hervorgerufen wird, und die eine starke Bindung mit einer mikroporösen, harzartigen Druckfarbenschicht und insbesondere mit einer solchen Druckfarbenschicht, die mittels eines wässrigen Lösungsmittels aufgetragen wurde, liefert. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Zusammensetzung auf Wasserbasis zu schaffen, die auf eine Unterlage, insbesondere Papier, unter Schaffung einer Bindemittelschicht aufgetragen werden kann, wobei diese ausgezeichnete Bindeeigenschaften bzw. Hafteigenschaften füt mikroporöse Druckfarbenschichten, die entweder aus Wasser oder aus organischen Lösungsmittelträgern aufgetragen werden, besitzt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Zugabe einer wesentlichen Gewichtsmenge eines wasserunlöslichen, in Wasser dispergierbaren, harzartigen Materials, wie Polyvinylacetat oder eines acrylartigen Polymeren zu einem wasserlöslichen, harzartigen Material wie Polyvinylalkohol oder Polyäthylenoxid eine wässrige Zusammensetzung ergibt, die auf eine flexible Unterlage aufgeschichtet und durch Verdampfung des Wassers ohne Erzeugung eines schädlichen Aufwickeins der Unterlage getrocknet werden kann. Weiterhin wurde gefunden, daß solche

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Beschichtungen ausgezeichnete Bindeeigenschaften bzw. Hafteigenschaften für aus Wasser aufgetragene, mikroporöse Druckfarbenschichten besitzen, offensichtlich als Folge eines Erweichens des wasserlöslichen, harzartigen Materials, wodurch das Auftreten einer Lösungsmittelbindung ermöglicht wird. Weiterhin wurde überraschenderweise gefunden, daß solche Überzüge außerdem ausgezeichnete Bindeeigenschaften bzw. Hafteigenschaften für aus organischen Lösungsmitteln aifgetragene, mikroporöse Druckfarbenschichten besitzen, wahrscheinlich als Folge der Löslichkeit des in Wasser unlöslichen Bindemittelmaterials in organischen Lösungsmitteln und insbesondere aliphatischen Lösungsmitteln einschließlich Ketonen wie Methyläthylketon und Estern wie Äthylacetat.

Es wurde gefunden, daß wässrige Zusammensetzungen, welche von etwa 20 bis 60 Gew.-Teile eines wasserlöslichen, filmbildenden Bindemittelmaterials und von etwa 80 bis 40 Gew.-Teile eines in Wasser unlöslichen, in Wasser dispergierbaren, synthetischen, harzartigen Bindemittelmaterials besitzen und die einen Feststoffgehalt von etwa 20 bis 40 % aufweisen, ausgezeichnete Ergebnisse im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Aufwickeln und im Hinblick auf Bindefestigkeit besitzen, gleichgültig ob sie auf Papier oder auf Kunststoff-Folie aufgetragen sind.

Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung "wasserlösliches, harzartiges Material" wird zur Bezeichnung von harzartigen Materialien verwendet, die nicht nur in Wasser löslich sind, sondern die auch wasserlösliche Filme bzw. Folien bilden, wenn sie aus einem wässrigen Lösungsmittel abgeschieden und getrocknet wurden. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck "wasserunlösliches, harzartiges Material" bezeichnet harzartige Materialien, die in Wasser als Lösung, Emulsionen oder Kolloide dispergierbar sind, die jedoch in Wasser unlösliche Filme bzw. Folien bilden, wenn sie aus Wasser abgeschieden und getrocknet werden.

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Die bevorzugten, wasserlöslichen, filmbildenden Materialien sind Polyäthylenoxid und Polyvinylalkohol, jedoch sind andere Materialien ebenfalls geeignet, einschließlich Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, Athylhydroxyäthylcellulose, oxidierter Stärke, Kasein und dergleichen.

Die bevorzugten, in Wasser unlöslichen, harzartigen Materialien sind Polyvinylacetatlatices und Dispersionen von acrylartigen Polymeren, jedoch sind andere in Wasser dispergierbare Materialien ebenfalls geeignet, einschließlich PoIyvinylidenchloridlatices, Polystyrol, Butadien-Styrolcopolymerisatlatices und dergleichen. Einige dieser Materialien und insbesondere einige der Dispersionen von acrylartigen Polymeren werden von ihren Herstellern als wässrige Lösungen bezeichnet, sie besitzen eine schwachmilchige Färbung und trocknen als praktisch klare Überzüge. Jedoch erzeugen sie in Wasser unlösliche Überzüge beim Trocknen, und daher sind sie gemäß der obigen Definition als in Wasser unlösliche Materialien zu bezeichnen. In Wasser dispergierbare, acrylartige Polymere umfassen Polymere von Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Acrylamid, Acrylnitril, Acrylsäure und Copolymere hiervon untereinander. Die Bezeichnung "in Wasser dispergierbar" umfaßt auch wasserlösliche Materialien und in Wasser unlösliche Materialien, die stabile Suspensionen in einem wässrigen Träger für längere Zeitspannen zu bilden vermögen.

Zusätzlich zu dem aus einer Mischung bestehenden Bindemittelmaterial umfaßt der Zwischenüberzug vorzugsweise eine kleine Menge, bis zu etwa 5 Gew.-# der Gesamtfeststoffe, an konventionellen emulgierenden und vernetzenden Mitteln, z.B. einem anionischen Material, und eine kleine Gewichtsmenge eines Pigmentes oder Farbstoffes, um die Zusammensetzung zu färben, so daß die Anwesenheit und die Gleichförmigkeit der getrock-

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neten Zwischenschicht auf der flexiblen Unterlage visuell feststellbar ist.

Im folgenden werden Beispiele für geeignete Zwischenbeschichtungszusammensetzungen gegeben.

Beispiel 1 Bestandteile Gew.-Teile

Polyvinylalkohol 10,0

Polyvinylacetat 10,0

Anionisches, emulgierendes Mittel 0,001

Wasser 40,0

Der Polyvinylalkohol wird vorzugsweise in Form einer 8,0 #igen wässrigen Lösung zugegeben, welche im Handel erhältlich ist, z.B. unter der Warenbezeichnung Elvanol 71-30, wobei es sich um ein zu 98 % hydrolysiertes Polyvinylacetat handelt. Das Polyvinylacetat wird vorzugsweise in Form einer 55 #igen wässrigen Emulsion' eingegeben, welche im Handel erhältlich ist, z.B. unter der Warenbezeichnung Vinac. Die Bestandteile werden gleichförmig miteinander vermischt und auf eine dünne, flexible Unterlage aus Papier als gleichförmiger, fortlaufender Überzug, der ein Gewicht von etwa 227 bis 1360 g (0,5 bis 3 lbs) pro Ries (3Ο7 m = 3300 square feet) besitzt, aufgetragen, und durch Verdampfen des Wassers getrocknet.

Beispiel 2 Bestandteile Gew.-Teile

Polyäthylenoxid 12,0 Acrylartiges Polymeres 8,0

Anionisches, emulgierendes Mittel 0,001

Wasser 35,0

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— ι —

Das Polyäthylenoxid umfaßt eine 10 #ige wässrige, handelsübliche Lösung (Warenbezeichnung Polyox). Das acrylartige Polymere umfaßt eine 35 #ige wässrige Lösung von acrylartigen Polymeren und Polyäthylenwachs, die im Handel unter der Warenbezeichnung Versacryl 763 erhältlich ist und die zu einem in Wasser unlöslichen Film trocknet. Die Bestandteile werden miteinander vermischt und auf eine Kunststoff-Folie aus Polyäthylenterephthalat mit einer Stärke von 12,7 Ά (0,5 mil) aufgetragen und in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise getrocknet.

Die erfindungsgemäßen Zwischenbeschichtungszusammensetzungen liefern aufrollfeste Beschichtungen mit ausgezeichneten Bindeeigenschaften bzw. Hafteigenschaften hinsichtlich Papier- und Kunststoff-Folien-Unterlagen und ebenfalls hinsichtlich zu den harzartigen Druckfarbenschichten vom Auspresstyp, die aus entweder Wasser oder flüchtigen, organischen Lösungsmittelträgern aufgetragen wurden. Die Zwischenbeschiehtung kann in geeigneter Weise auf Papierunterlagen in der Papierfabrik während der Papierherstellung aufgetragen werden. Geeignete Kunststoff-Folien-Unterlagen umfassen Polyäthylenterephthalat, Polypropylen, chlorierten Kautschuk, Celluloseacetat und dergleichen.

Geeignete Zusammensetzungen auf Wasserbasis zum Auftrag der harzartigen Druckfarbenschicht vom Auspresstyp über den erfindungsgemäß hergestellten Bindeschichten bzw. Haftschichten sind in der US-Patentschrift 3 314 814 beschrieben, insbesondere solche, welche Polyvinylalkohol als harzartiges Bindemittelmaterial, das mit öl und farbgebendem Material unverträglich ist, enthalten. Geeignete Zusammensetzungen auf Basis von organischen Lösungsmitteln umfassen diejenigen, die in den US-Patentschriftan 3 Ο37 879 und 3 467 539 beschrieben sind, insbesondere die Zusammensetzungen, welche Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat als harzartiges

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Bindemittelmaterial, das mit öl und farbgebendem Material unverträglich ist, und Methyläthylketon und/oder Äthylacetat als organisches Lösungsmittel enthalten.

Die erfindungsgemäßen Zwischenbeschichtungen oder Bindeschichten arbeiten gut mit Druckfarbenzusammensetzungen zusammen, die aus entweder Wasser oder organischen Lösungsmitteln aufgetragen werden, augenscheinlich, da sie sowohl hinsichtlich solcher Flüssigkeiten aufnahmefähig als auch beständig gegenüber einer übermäßigen Auflösung hierdurch sind. Im FsLl von Zusammensetzungen in Form von wässrigen Druckfarben wird das wasserlösliche Bindemittel des Zwischenüberzuges an der Oberfläche der Bindeschicht bzw. Haftschicht durch den wässrigen Träger erweicht und/oder aufgelöst, während das in Wasser unlösliche Bindemittel des Zwischenüberzuges wasserbeständig ist und verhindert, daß der Zwischenüberzug übermäßig weich gemacht oder aufgelöst wird. Ein übermäßiges Weichmachen oder Auflösen kann die Entfernung des Zwischenüberzuges von Teilen der Unterlage und übermäßige Ablagerungen des Zwischenüberzuges auf anderen Bereichen der Unterlage hervorrufen, so daß sich ein nicht gleichmäßiges Verhalten des Übertragungselementes ergibt. Weiterhin ist es schwierig, Lösungsmittel, das in den Zwischenüberzug nach dem Auftrag der Druckfarbenschicht hierüber eingedrungen ist, vollständig zu entfernen, und ein löslicher Zwischenüberzug absorbiert mehr Lösungsmittel als ein unlöslicher Zwischenüberzug, der nur einen Teil von löslichem Material enthält.

Im Fall von aus organischen Lösungsmitteln aufgetragenen Druckfarbenzusammensetzungen besitzt der Zwischenüberzug oder die Barriereschicht eine starke Affinität hierzu als Folge der Löslichkeit oder Erweichbarkeit des in Wasser unlöslichen Bindemittels in einer Anzahl von organischen Lösungsmitteln einschließlich niederen, aliphatischen Ketonen

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und niederen, aliphatischen Estern, die jeweils 1 bis 4-Kohlenstoffatome in dem aliphatischen Rest aufweisen.

In jede» der oben geschilderten Fälle wird die wiederverwendbare Druckfarbenschicht mit Hilfe des Lösungsmittels mit der Bindeschicht bzw. Haftschicht verbunden, wodurch die mikroporöse Struktur des filmbildenden Bindemittelmaterials der Druckfarbenschicht mit den aufgelösten Teilen der Oberfläche der Bindeschicht bzw. Haftschicht durch das Lösungsmittel zu einer Einheit verbunden wird und als nicht durch Druck übertragbarer, poröser Schwamm trocknet, der innerhalb seiner Poren das nicht verträgliche öl und das nicht verträgliche farbgebende Material als durch Druck auspressbare Druckfarbe enthält.

- Patentansprüche -

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Claims

2 5 3 918 - ίο -

Patentansprüche

^ Druckempfindliches, wiederverwendbares Übertragungselement, das eine flexible Unterlage, eine Bindeschicht bzw. Haftschicht auf dieser Unterlage und eine aus einem flüchtigen Träger aufgetragene, mikroporöse, harzartige Druckfarbenschicht, die an dieser Bindeschicht bzw. Haftschicht anhaftet, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht bzw. Haftschicht ein Gemisch von etwa 20 bis 60 Gew.-Teilei eines wasserlöslichen, filmbildenden Bindemittelmaterials und von etwa 80 bis 4-0 Gew.-Teile eines in Wasser unlöslichen, in Wasser dispergierbaren, filmbildenden Bindern!ttelmaterials umfaßt.
2. Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aus einem flüchtigen Träger aufgetragene Druckfarbenschicht eine aus Wasser aufgetragene Zusammensetzung umfaßt, welche Polyvinylalkohol als harzartiges Bindemittelmaterial enthält.
3· Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aus einem flüchtigen Träger aufgetragene Druckfarbenschicht eine aus einem flüchtigen organischen Lösungsmittel aufgetragene Zusammensetzung umfaßt, die ein Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymeres als harzartiges Bindemittelmaterial und ein niederes, aliphatisches Lösungsmittel als organisches Lösungsmittel enthält.
4-. Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das wasserlösliche, filmbildende Bindemittelmaterial ein Polyäthylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, eine Methylcellulose, Ä'thylhydroxyäthylcellulose, oxidierte Stärke oder Kasein ist.

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5. Übertragungselementtnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche, filmbildende Bindemittelmaterial Polyvinylacetat, ein acrylartiges Polymeres, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol oder ein Butadien-Styrolcopolymeres ist.
6. Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Papier umfaßt.
7- Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichen, wiederverwendbaren Übertragungselementen, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

(a) Beschichten eines flexiblen Trägers bzw. einer flexiblen Unterlage mit einer kontinuierlichen, gleichförmigen Schicht einer wässrigen Zusammensetzung, welche von etwa 20 bis 60 Gew.-Teile eines wasserlöslichen, filmbildenden Bindemittelmaterials und von etwa 80 bis 40 Gew.-Teile eines in Wasser dispergierbaren, in Wasser unlöslichen, filmbildenden Bindemittelmaterials enthält;

(b) Trocknen der Schicht durch Verdampfen des Wassers unter Bildung einer dünnen Bindeschicht bzw. Haftschicht auf dieser Unterlage bzw. dem Träger;

(c) Beschichten der Oberfläche der Bindeschicht bzw. Haftschicht mit einer kontinuierlichen, gleichförmigen Schicht einer Druckfarbenbeschxchtungszusammensetzung, welche ein filmbildendes Bindemittelmaterial, ein unverträgliches öl, farbgebendes Material und einen flüchtigen Träger, der wenigstens ein partielles Lösungsmittel für entweder das wasserlösliche Bindemittelmaterial oder das in Wasser unlösliche Bindemittelmaterial der Bindeschicht bzw.

ist,
Haftschicht,/enthält; und

(d) Trocknen der Druckfarbenbeschichtung durch Verdampfen des flüchtigen Trägers unter Bildung einer mikroporösen Struk-

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tür des filmbildenden Bindemittelmaterials, wobei die Struktur an die Bindeschicht bzw. Haftschicht durch das Lösungsmittel gebunden wird und innerhalb der Poren hiervon das unverträgliche öl und das farbgebende Material als durch Druck auspressbare Druckfarbe enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flüchtige Träger der Druckfarbenbeschichtungszusammensetzung Wasser enthält, welches ein Lösungsmittel für das wasserlösliche Bindemittelmaterial der Bindeschicht bzw. Haftschicht ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der flüchtige Träger der Druckfarbenbeschichtungszusammensetzung ein niederes aüphatisches Lösungsmittel enthält, welches ein Lösungsmittel für das in Wasser unlösliche Bindeinittelmaterial der Bindeschicht bzw. Haftschicht ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als niederes, aüphatisches Lösungsmittel ein niederes, aüphatisches Keton oder ein niederer, aliphatischer Ester verwendet wird.

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