DE2735093A1 - COLOR DEVELOPING SHEETS FOR PRESSURE SENSITIVE OR HEAT SENSITIVE COPY PAPERS - Google Patents
COLOR DEVELOPING SHEETS FOR PRESSURE SENSITIVE OR HEAT SENSITIVE COPY PAPERSInfo
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Description
Farbentwickelnde Blätter für druckempfindliche oder wärmeempfindliche Kopierpapiere Color developing sheets for pressure-sensitive or heat- sensitive copier papers
Diese Erfindung betrifft farbentwickelnde Blätter für druckempfindliche oder wärmeempfindliche Kopierpapiere von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, bei der bevorzugt als Farbentwickler ein Salicylsäurederivat, ein Hydroxynaphthoe1säurederivat oder eines ihrer Salze mit mehrwertigen Metallen verwendet wird und bei der als Bindemittel im wesentlichen ein mit Carboxylgruppen modifizierter Latex dient.This invention relates to color developing sheets for pressure sensitive ones or heat-sensitive copier papers of high economic importance, preferred as a color developer a salicylic acid derivative, a hydroxynaphthoic acid derivative or one of their salts with polyvalent metals is used and essentially as a binder a latex modified with carboxyl groups is used.
Farbentwickelnde Blätter für druckempfindliche oder wärmeempfindliche Kopierpapiere sind bekannt, bei denen ein Salicylsäurederivat oder ein ähnliches Produkt als Farbentwickler benutzt wird und ein mit Carboxylgruppen modifizierter Latex als Bindemittel benutzt wird, um den Farbentwickler fest an das Basisblatt zu binden. Als Beispiele von geeigneten carboxylierten Latices seien solche von mit Carboxylgruppen modifizierten Styrol-Butadiencopolymeren, Methylmethacrylat-Butadiencopolymeren und Vinylacetatpolymeren oder -copolymeren genannt.Color developing sheets for pressure sensitive or heat sensitive Copy papers are known in which a salicylic acid derivative or a similar product is used as a color developer is used and a latex modified with carboxyl groups is used as a binder to make the color developer to bind tightly to the base sheet. Examples of suitable carboxylated latices are those with carboxyl groups modified styrene-butadiene copolymers, methyl methacrylate-butadiene copolymers and vinyl acetate polymers or copolymers called.
Bei einer derartigen Kombination des Farbentwicklers mit dem Bindemittel kann der Farbentwickler im Inneren oder an der Oberfläche des Basteblattes gebunden werden. Z.B. ist es möglich, das Bindemittel in einer Lösung der Aufschlämmung des Papierbreis zusammen mit dem festen feinkörnigen oder emulgierten Farbentwickler gleichzeitig mit dem Beginn der Papierherstellung zuzusetzen. Die Körner des Farbentwicklers werden dabei schnell in der Schicht des Basisblattes zurückgehalten, oder das Bindemittel wird in Wasser zusammen mit dem körnigen Farbentwickler dispergiert und durch Imprägnierung aufgetragen oder in einer gewöhnlichen Leimpresse oder einer ähnlichen Beschickungseinrichtung aufgebracht,With such a combination of the color developer and the binder, the color developer can be bound inside or on the surface of the bast sheet. For example, it is possible to add the binder in a solution to the pulp slurry together with the solid fine-grained or emulsified color developer at the same time as the start of papermaking. The grains of the color developer are quickly retained in the layer of the base sheet, or the binder is dispersed in water together with the grainy color developer and applied by impregnation or applied in an ordinary size press or similar feeder,
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um den körnigen Entwickler im Inneren oder an der Oberfläche zu fixieren. Bei diesen Arbeitsweisen ist jedoch keine gleichförmige Verteilung des Farbentwicklers in dem wäßrigen Medium möglich und in Abhängigkeit von den Umständen wird die Stabilität der wäßrigen Lösung beeinträchtigt, die Viskosität der Beschichtungslösung vermindert, wodurch die Eignung als Überzugsmittel herabgesetzt wird, mit dem Ergebnis, daß die farbentwickelnden Blätter, in denen der feinkörnige Farbentwickler verteilt ist, in ihrem Inneren oder an der Oberfläche des Basisblattes nicht gleichförmig sind. Diese Mängel sind in der Technik gut bekannt.to fix the granular developer inside or on the surface. In these modes of operation, however, there is no uniform one Distribution of the color developer in the aqueous medium becomes possible and, depending on the circumstances, the stability becomes the aqueous solution adversely affected, the viscosity of the coating solution decreased, making the suitability as a coating agent is decreased, with the result that the color-developing sheets in which the fine-grain color developer is distributed, are not uniform in their interior or on the surface of the base sheet. These shortcomings are in the Technique well known.
Man hat deshalb zur Lösung dieses Problems schon vorgeschlagen, eine wasserlösliche Substanz, wie Kasein, Stärke oder Dextrin (japanische Offenlegungsschrift 51716/1973, japanische Offenlegungsschrift 37711/1974) zu verwenden und dem Farbentwickler ein oberflächenaktives Mittel zuzusetzen.It has therefore been proposed to solve this problem, a water-soluble substance such as casein, starch or Dextrin (Japanese laid-open specification 51716/1973, Japanese laid-open specification 37711/1974) to use and the Add a surfactant to color developer.
Es wurde jedoch festgestellt, daß bei der großtechnischen Herstellung von farbentwickelnden Blättern für druckempfindliche Papiere über einen längeren Zeitraum die bekannten Maßnahmen nicht zur Überwindung solcher Schwierigkeiten geeignet waren, selbst dann nicht, wenn gut bekannte carboxylgruppenhaltige modifizierte Latices benutzt werden.However, it has been found that in the large-scale manufacture of color developing sheets for pressure sensitive Papers over a long period of time the known measures are not suitable for overcoming such difficulties were not even if well known carboxyl group-containing modified latices can be used.
Es erwies sich besonders als nachteilig, daß bei der Zugabe von wasserlöslichen hochmolekularen Substanzen zu Farbentwicklern eine beachtliche Zunahme der Viskosität der Überzugslösung festzustellen ist, wodurch es unmöglich wird, den Feststoffgehalt der Überzugslösung wesentlich zu steigern, wodurch die Produktivität wesentlich verringert wird. Andererseits nimmt die Schaumbildung der Überzugslösung im Fall der Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels stark zu, wodurch die Oberfläche des beschichteten Blattes und die Verteilung des Farbentwicklers auf der Oberfläche des Blattes unregelmäßig werden, so daß die bei der Kopierung er- It has been found to be particularly disadvantageous that when water-soluble high molecular substances are added to color developers, the viscosity of the coating solution increases significantly, making it impossible to substantially increase the solids content of the coating solution, thereby reducing productivity substantially. On the other hand, in the case of adding a surface active agent, the foaming of the coating solution greatly increases, whereby the surface of the coated sheet and the distribution of the color developer on the surface of the sheet become irregular , so that the copying
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haltenen Vervielfältigungen diskontinuierlich und unbefriedigend sind. Aus diesem Grund ist in solchen Fällen die Zugabe eines Entschäumers erforderlich. Da aber die Beschaffung eines wasserlöslichen Entschäumungsmittels gegenwärtig schwierig ist, benutzt man gelegentlich gewöhnliche Entschäumungsmittel vom Emulsionstyp oder feste Entschäumungsmittel, wodurch eine verstärkte Neigung zur Bildung von sogenannten Fischaugen auf dem beschichteten Blatt zu beobachten ist, und wodurch ebenfalls die Qualität der farbentwickelnden Blätter herabgesetzt wird.keep duplications are discontinuous and unsatisfactory. For this reason, the addition is in such cases a defoamer required. However, it is currently difficult to obtain a water-soluble defoaming agent ordinary emulsion type defoaming agents or solid defoaming agents are occasionally used, whereby an increased tendency to form so-called fish eyes can be observed on the coated sheet, and thereby also lowering the quality of the color developing sheets.
Es wurde nun gefunden, daß ein durch Carboxylgruppen modifizierter Latex von sehr spezieller Zusammensetzung geeignet ist, die geschilderten Schwierigkeiten bei farbentwickelnden Blättern zu überwinden. Bei Benutzung dieses Latex als Bindemittel für den Farbentwickler ist es nicht notwendig, eine wasserlösliche hochmolekulare Substanz oder ein oberflächenaktives Mittel zum Farbentwickler zuzugeben, da der Farbentwickler in Kombination mit diesem Latex sich in beständiger und gleichförmiger Dispersion in wäßrigem Medium befindet und die Überzugszusammensetzung eine ausgezeichnete Viskositätsstabilität und eine niedrige Viskosität besitzt.It has now been found that a modified by carboxyl groups Latex of a very special composition is suitable for the described difficulties with color-developing Overcome scrolling. When using this latex as a binder for the color developer, it is not necessary to use a to add a water-soluble high molecular substance or a surface active agent to the color developer as the color developer in combination with this latex it is in constant and uniform dispersion in an aqueous medium and the coating composition has excellent viscosity stability and low viscosity.
Gegenstand der Erfindung sind deshalb farbentwickelnde Blätter für druckempfindliche oder wärmeempfindliche Kopierpapiere, bei denen als Bindemittel für den Entwickler ein Latex eines mit Carboxylgruppen modifizierten Copolymeren verwendet wird, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Latexcopolymere erstens 30 bis 55 Gew.% Butadien-1,3, zweitens 0,5 bis 10 Gew.So einer äthylenisch ungesättigten Monocarbonsäure oder Dicarbonsäure und drittens 35 bis 69,5 Gew.% eines anderen monoolefinischen Monomeren enthält, wobei der in Benzol unlösliche Anteil (Gelgehalt) des Copolymeren im Bereich von 91 bis 99,5 Gew.% liegt.The invention therefore relates to color-developing sheets for pressure-sensitive or heat-sensitive copier papers, in which a latex of a copolymer modified with carboxyl groups is used as a binder for the developer , the invention being characterized in that the latex copolymer is firstly 30 to 55% by weight of 1,3-butadiene, secondly, 0.5 to 10% by weight of an ethylenically unsaturated one Contains monocarboxylic acid or dicarboxylic acid and thirdly 35 to 69.5% by weight of another monoolefinic monomer, the proportion (gel content) of the copolymer which is insoluble in benzene is in the range from 91 to 99.5% by weight.
Die bei der Erfindung bevorzugten Entwickler sind die SaIicylsäurederivate, Salze der Salicylsäurederivate mit einemThe developers preferred in the invention are the salicylic acid derivatives , salts of the salicylic acid derivatives with a
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mehrwertigen Metall, die Hydroxynaphthoesäurederivate und Salze der Hydroxynaphthoesäure mit mehrwertigem Metall. Die Farbentwickler können im Inneren des Basisblattes oder auf seiner Oberfläche mit Hilfe des bei der Erfindung benutzten besonderen carboxylierten Latex gebunden werden.polyvalent metal, the hydroxynaphthoic acid derivatives and salts of hydroxynaphthoic acid with polyvalent metal. the Color developers can be used in the interior of the base sheet or on its surface with the aid of the invention special carboxylated latex.
Typische Beispiele der bevorzugten Farbentwickler sind dieTypical examples of the preferred color developers are
folgenden Verbindungen:following connections:
6-Phenylsalicylsäure,6-phenylsalicylic acid,
5-Benzylsalicylsäure,5-benzylsalicylic acid,
5-(4-Hydroxyphenyl)salicylat, 4,4·-Dihydroxy-3,3'-dicarboxydiphenylmethan, 3-Methyl-5-phenylsalicylat,5- (4-hydroxyphenyl) salicylate, 4,4 · -dihydroxy-3,3'-dicarboxydiphenylmethane, 3-methyl-5-phenyl salicylate,
4-(2'-p-Chlorphenyl)isopropyl-S-cyclohexylsalicylat,4- (2'-p-chlorophenyl) isopropyl-S-cyclohexyl salicylate,
5-(p-Nitrophenyl)salicylat,5- (p-nitrophenyl) salicylate,
4-(p-Nitrophenyl)salicylat,4- (p-nitrophenyl) salicylate,
1,4-Dihydroxy-2,3-dicarboxynaphthalin, 2-Hydroxy-5-methyl-l-naphthoesäure, l-Hydroxy^-dicarboxymethyl^-naphthoesäure,1,4-dihydroxy-2,3-dicarboxynaphthalene, 2-hydroxy-5-methyl-l-naphthoic acid, l-hydroxy ^ -dicarboxymethyl ^ -naphthoic acid,
2-Hydroxy-5-(p-tertiär-butyl)phenyl-l-naphthoesäure,2-hydroxy-5- (p-tertiary-butyl) phenyl-1-naphthoic acid,
2-Hydroxy-5-cyclohexyl-l-naphthoesäure,2-hydroxy-5-cyclohexyl-1-naphthoic acid,
2-Hydroxy-4-(4'-carboxy-3-hydroxyphenyl)-1-naphthoesäure,2-hydroxy-4- (4'-carboxy-3-hydroxyphenyl) -1-naphthoic acid,
5-(5-Carboxynaphthyl)-2-hydroxy-l-naphthoesäure, 1,4-Dihydroxy-3-benzoyl-2-naphthoesäure, l-Hydroxy-o-brom^-naphthoesäure, 1,4-Dinitro-3-hydroxy-2-naphthoesäure, 3-Hydroxy-4-allyl-2-naphthoesäure, 3-Benzoyl-4-phenylsalicylat, p-(3'-Carboxy-4-hydroxyphenyl)benzolsulfonat,5- (5-carboxynaphthyl) -2-hydroxy-1-naphthoic acid, 1,4-dihydroxy-3-benzoyl-2-naphthoic acid, l-hydroxy-o-bromo ^ -naphthoic acid, 1,4-dinitro-3-hydroxy-2-naphthoic acid, 3-hydroxy-4-allyl-2-naphthoic acid, 3-benzoyl-4-phenylsalicylate, p- (3'-carboxy-4-hydroxyphenyl) benzenesulfonate,
4,4'-Dihydroxy-3,3'-dicarboxy-5-5!-dimethyldiphenyl,4,4'-dihydroxy-3,3'-dicarboxy-5-5 ! -dimethyldiphenyl,
4-Acetoxy-4·-hydroxy-3,3'-dicarboxydiphenyl, 5-(p-Aminobenzyl)salicylat,4-acetoxy-4-hydroxy-3,3'-dicarboxydiphenyl, 5- (p-aminobenzyl) salicylate,
S-Benzyl-e-aminosalicylat,S-benzyl-e-aminosalicylate,
3-(p-Methyl)phenyl-4-(4-methyl)cyclohexylsalicylat, 5- f(4-Äthoxycarbonyl)phenyiJ salicylat,3- (p-methyl) phenyl 4- (4-methyl) cyclohexyl salicylate, 5- f (4-ethoxycarbonyl) phenyl salicylate,
4-(2-Phenyl)isopropyl-5-tetrahydroxynaphthylsalicylat,4- (2-phenyl) isopropyl-5-tetrahydroxynaphthyl salicylate,
4-(5-Methylnaphthyl)salicylat,4- (5-methylnaphthyl) salicylate,
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3-(2-Hydroxy-l-naphthyl)methylat, 2-Hydroxy-l-benzyl-3-naphthoesäure und 313'-Dicarboxy-2,2'-dihydroxy-1,1'-dinaphthylmethan.3- (2-hydroxy-1-naphthyl) methylate, 2-hydroxy-1-benzyl-3-naphthoic acid and 313'-dicarboxy-2,2'-dihydroxy-1,1'-dinaphthylmethane.
Als Salze von mehrwertigen Metallen kommen insbesondere diejenige dieser organischen Säuren mit Metallen wie Zink, Magnesium, Aluminium, Cadmium, Blei, Titan, Calcium, Cobalt, Nickel und Mangan in Betracht.As salts of polyvalent metals come in particular those these organic acids with metals such as zinc, magnesium, aluminum, cadmium, lead, titanium, calcium, cobalt, Nickel and manganese into consideration.
Im allgemeinen hängen die Viskosität, die Viskositätsstabilität und die kolloidalen Eigenschaften der Beschichtungslösung von der Art und der Menge des für die Latexherstellung verwendeten Emulgators ab. Im Falle der Latices von mit Carboxylgruppen modifizierten Polymeren ist es gut bekannt, daß diese Eigenschaften von der Art und der Menge der verwendeten äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren abhängen. Außerdem hat aber auch der in Benzol unlösliche Anteil (Gelgehalt) des carboxylierten Latex einen Einfluß auf die Viskosität der Beschichtungslösung und ihre Beständigkeit. Bei einem Gelgehalt des Copolymeren im Bereich von 91 bis 99»5 besitzt der Latex außer einem guten Bindevermögen und Zurückhaltevermögen für den Farbentwickler im Inneren oder an der Oberfläche des Papiers eine niedrige Viskosität, und die Beständigkeit der Viskosität ist ausgezeichnet. Es ist ferner überraschend, daß Kopien, die mit Hilfe dieser farbentwickelnden Blätter auf druckempfindlichem Kopierpapier hergestellt werden, kontinuierlich und farbkräftig sind und die Alterungseigenschaften solcher Kopien auch hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht, Feuchtigkeit und Wärme wesentlich verbessert sind. In den Copolymerlatices gemäß der Erfindung kommt das Butadien in Mengen von 30 bis 55 Gew.%, bevorzugt 35 bis 50 Gew.% vor. Wenn weniger als 30 Gew.% dieses Monomeren verwendet wird, entsteht ein hartes, sprödes und nichtfilmbildendes Copolymere^, das nur eine schlechte Bindefestigkeit besitzt. Wenn andererseits mehr als 55 Gev.% Butadien verwendet werden, sind die Copolymeren kautschukartige Stoffe,In general, the viscosity, the viscosity stability and the colloidal properties of the coating solution depend on the type and amount of the emulsifier used for latex production. In the case of the latices of polymers modified with carboxyl groups, it is well known that these properties depend on the type and amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acids used. In addition, the benzene-insoluble fraction (gel content) of the carboxylated latex also has an influence on the viscosity of the coating solution and its stability. When the gel content of the copolymer is in the range of 91 to 99 »5, the latex has low viscosity in addition to good binding ability and retention for the color developer inside or on the surface of the paper, and the viscosity stability is excellent. It is also surprising that copies made with the aid of these color-developing sheets on pressure-sensitive copier paper are continuous and brightly colored and that the aging properties of such copies are also significantly improved in terms of resistance to sunlight, moisture and heat. In the copolymer latices according to the invention, the butadiene is present in amounts of 30 to 55 wt.%, Preferably 35 to 50 wt.% Before. If less than 30% by weight of this monomer is used, a hard, brittle and non-film-forming copolymer results, which has only poor bond strength. On the other hand, if more than 55 % by weight of butadiene is used, the copolymers are rubbery materials,
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die für den hier in Betracht kommenden Zweck zu weich sind und dazu neigen, bei der Walzenbehandlung der beschichteten Papiere an der Walze zu haften. Außerdem besitzen sie eine schlechtere Wasserfestigkeit. Ferner ist schon bei Gehalten von höher als 50 Gew.% Butadien zu beobachten, daß die Zeit zur Farbentwicklung nach der Anwendung des Drucks langer wird. Der bei der Erfindung verwendete Gehalt an Butadien stellt infolge dessen das Optimum hinsichtlich der Farbentwicklung und der sonstigen Kopiereigenschaften bei druckempfindlichen Kopierpapieren dar.which are too soft for the purpose under consideration here and tend to stick to the roller when the coated papers are roller-treated. They also have one poor water resistance. Furthermore, even at contents of more than 50% by weight of butadiene, it can be observed that the time for color development becomes longer after the application of pressure. The butadiene content used in the invention consequently represents the optimum in terms of color development and other copying properties for pressure-sensitive ones Copy papers.
Beispiele für geeignete äthylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren, die allein oder in Mischung benutzt werden können, sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und Zimtsäure. Diese Komponente des Copolymeren wird in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.%, bezogen auf die polymerisierbaren Monomeren, verwendet. Ein Latexcopolymeres, das mehr als 10 Gew.% dieser Säuren enthält, führt zu einer unerwünschten Zunahme der Viskosität. Umgekehrt ist die Verwendung eines Copolymeren mit weniger als 0,5 Gew.% der Säurekomponente damit verbunden, daß es Schwierigkeiten bereitet, die gewünschte Viskosität, Pigmentstabilität und mechanische Stabilität zu erreichen, und daß die Bindefestigkeit des damit hergestellten beschichteten Papiers schlecht ist, so daß beim Schreiben oder Drucken Rupferseheinungen auftreten können. Examples of suitable ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids, which are used alone or as a mixture are acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and cinnamic acid. This component of the copolymer is used in amounts of 0.5 to 10% by weight, based on the polymerizable monomers. A latex copolymer, which contains more than 10% by weight of these acids leads to an undesirable increase in viscosity. The opposite is the case of a copolymer with less than 0.5% by weight of the acid component associated with the fact that it presents difficulties to achieve the desired viscosity, pigment stability and mechanical stability, and that the bond strength of the with it produced coated paper is poor, so that pluckers may occur when writing or printing.
Die anderen monoolefinischen Monomeren, die bei der Erfindung verwendet werden, schließen vinylaromatische Monomere ein, wie Styrol, alpha-Methylstyrol und Vinyltoluol, ferner Alkylester von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren, wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat und 2-Hydroxyäthylacrylat. Diese Monomeren sind mit Butadien und den olefinisch ungesättigten Carbonsäuren mischpolymerisierbar und werden in Mengen von 35 bis 69,5 Gew.j6, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, benutzt. Unter diesen Monomeren sind beson-The other monoolefinic monomers used in the invention include vinyl aromatic monomers such as styrene, alpha-methyl styrene and vinyl toluene, also alkyl esters of olefinically unsaturated carboxylic acids such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate and 2-hydroxyethyl acrylate. These monomers can be copolymerized with butadiene and the olefinically unsaturated carboxylic acids and are used in amounts of 35 to 69.5% by weight, based on the total weight of the monomers. Among these monomers are particularly
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ders solche bevorzugt, die carboxylierte Styrol-Butadienpolymere, Methylmethacrylat-Butadiencopolymere oder Styrolmethylmethacrylat-Butadiencopolymere bilden.those preferred, the carboxylated styrene-butadiene polymers, Methyl methacrylate-butadiene copolymers or styrene methyl methacrylate-butadiene copolymers form.
Die bei der Erfindung verwendeten Latices von carboxylierten Copolymeren lassen sich durch bekannte Verfahren für die Emulsionspolymerisation herstellen. Bevorzugte Emulgatoren sind anionische Emulgatoren, wie Estersalze von Umsetzungsprodukten aus Schwefelsäure und höheren Alkoholen, Alkylallylsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate und Derivate davon. Diese anionischen Emulgatoren lassen sich auch in Kombination mit nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln benutzen, wie z.B. Polyoxyäthylenalkyläthern und Polyoxyäthylenalkylphenoläthern, Als Beispiele für Polymerisationsinitiatoren seien anorganische Peroxide genannt, wie z.B. Wasserstoffperoxid und Persulfate, oder organische Peroxide, wie Laurylperoxid, Diisobutylbenzoylperoxid und Cumolhydroperoxid, ferner die sog. Redoxkatalysatoren, bei denen ein oxidierender Katalysator in Kombination mit einem Reduktionsmittel verwendet wird, wie Natriumdisulfit, Sulfonate oder Formaldehyd. Bei der Polymerisation können auch typische Kettenübertragungsmittel verwendet werden, wie Mercaptane, z.B. n-Dodecylmercaptan, t-Dodecylmercaptan und t-Hexadecylmercaptan, Chloride, wie Tetrachlorkohlenstoff oder Methy]enchlorid, Bromide, wie Tetrabromkohlenstoff und Äthylenbromid und Kohlenwasserstoffe, wie Pentaphenyläthan. Die Polymerisation kann diskontinuierlich, halbkontinuierlich und kontinuierlich erfolgen. Die bevorzugten Polymerisationstemperaturen liegen im Bereich von 50 bis 100° C.The latices of carboxylated copolymers used in the invention can be prepared for emulsion polymerization by known methods produce. Preferred emulsifiers are anionic emulsifiers, such as ester salts of reaction products from sulfuric acid and higher alcohols, alkyl allyl sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates and derivatives thereof. These anionic emulsifiers can also be used in combination with non-ionic surfactants, e.g. Polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl phenol ethers. Examples of polymerization initiators are inorganic ones Called peroxides, such as hydrogen peroxide and persulfates, or organic peroxides, such as lauryl peroxide, diisobutylbenzoyl peroxide and cumene hydroperoxide, also the so-called redox catalysts, in which an oxidizing catalyst used in combination with a reducing agent such as sodium disulfite, sulfonates or formaldehyde. In the Polymerization, typical chain transfer agents can also be used, such as mercaptans, e.g. n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan and t-hexadecyl mercaptan, chlorides, such as carbon tetrachloride or methylene chloride, bromides, such as carbon tetrabromide and ethylene bromide and hydrocarbons such as pentaphenylethane. The polymerization can be discontinuous, be carried out semi-continuously and continuously. The preferred polymerization temperatures are in the range from 50 to 100 ° C.
Der Gelgehalt, bzw. der Gehalt des in Benzol Unlöslichen, kann durch die Ausbeute, die Polymerisationstemperatur, die Art und die Menge des Kettenübertragungsmittels und durch die Zusammensetzung des carboxylierten Latexcopolymeren beeinflußt werden. The gel content, or the content of the insoluble in benzene, can be influenced by the yield, the polymerization temperature, the type and amount of chain transfer agent and by the composition of the carboxylated latex copolymer .
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Wie bereits festgestellt wurde, entfaltet das carboxylierte Latexpolymere seine beste Wirkung in farbentwickelnden Blättern, wenn es mit mindestens einem der genannten Farbentwickler aus der Gruppe der Salicylsäurederivate, der Salze von mehrwertigen Metallen mit den Salicylsäurederivaten, der Hydroxynaphthoesäurederivate und der Salze von mehrwertigen Metallen mit der Hydroxynaphthoesäure zusammen verwendet wird. Es ist selbstverständlich auch möglich, das carboxylierte Latexcopolymere in Kombination mit anderen bekannten Farbentwicklern, z.B. aktiviertem Ton oder Phenolharzen zu verwenden.As already stated, the carboxylated latex polymer works best in color-developing sheets, if it is with at least one of the named color developer from the group of the salicylic acid derivatives, the salts of polyvalent metals with the salicylic acid derivatives, the hydroxynaphthoic acid derivatives and the polyvalent metal salts are used together with the hydroxynaphthoic acid. It is of course also possible to use the carboxylated latex copolymer to be used in combination with other known color developers, e.g. activated clay or phenolic resins.
Die farbentwickelnden Blätter gemäß der Erfindung sind zwar in erster Linie für druckempfindliche Kopierpapiere von Interesse, doch können sie auch bei bekannten wärmeempfindlichen Kopierpapieren benutzt werden, z.B. von solchen gemäß der japanischen Patentveröffentlichung 14039/1970.Although the color-developing sheets according to the invention are primarily of interest for pressure-sensitive copier papers, however, they can also be used in known heat-sensitive copier papers, for example those according to FIG Japanese Patent Publication 14039/1970.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen und Vergleichsversuchen noch näher erläutert. Für die Messung der physikalischen Eigenschaften wurden folgende Methoden verwendet: 1. Messung des Gelgehaltes bzw. der unlöslichen Anteile inThe invention is explained in more detail in the following examples and comparative experiments. For measuring the physical Properties, the following methods were used: 1. Measurement of the gel content or the insoluble fractions in
Benzolbenzene
Ein Latexfilm wird auf eine Glasplatte aufgebracht und bei Raumtemperatur einen ganzen Tag und über Nacht trocknen gelassen. Danach wird er in einem Vakuumtrockner bei einem verminderten Druck von 700 mm Hg bei einer Temperatur von 50° C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet (üblicherweise 2 bis 3 Stunden).A latex film is applied to a glass plate and allowed to dry at room temperature for a full day and overnight. After that, it is placed in a vacuum dryer at a reduced pressure of 700 mm Hg at a temperature of 50 ° C dried to constant weight (usually 2 to 3 hours).
0,25 bis 0,30 g des getrockneten Films werden genau gewogen (A (g)) in einer 300 ml dreieckigen-Flasche und es werden 100 ml Benzol hinzugegeben. Die Flasche wird dicht verschlossen und ihr Inhalt wird langsam 24 Stunden gerührt.Weigh 0.25-0.30 g of the dried film precisely (A (g)) in a 300 ml triangular bottle and it will 100 ml of benzene are added. The bottle is tightly closed and its contents are slowly stirred for 24 hours.
Durch Verwendung eines Heißlufttrockners wird ein Filtrierpapier (JIS No. 1) bei 105° C 40 Minuten getrocknet und wird By using a hot air dryer, a filter paper (JIS No. 1) is dried at 105 ° C for 40 minutes and is
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273bü93273bü93
dann gekühlt und in einer Trockeneinrichtung genau gewogen (B (g))» wobei bestätigt wird, daß die Änderung im Gewicht des Filtrierpapiers 0,3 mg oder weniger ist.then refrigerated and accurately weighed in a dryer (B (g)) »confirming the change in weight of the filter paper is 0.3 mg or less.
Der in Benzol unlösliche Gelanteil wird durch dieses Filtrierpapier abgetrennt und mit einer kleinen Menge Benzol gemischt. Dieser unlösliche Teil wird in einem Heißluftofen, der eine Einrichtung zur Vermeidung von Explosionen besitzt, bei einer Temperatur von 130° C 40 Minuten getrocknet, abgekühlt und in einer Trockeneinrichtung genau gewogen (C (g)).The gel portion insoluble in benzene is passed through this filter paper separated and mixed with a small amount of benzene. This insoluble part is put in a hot air oven, the one Has a device to prevent explosions, dried at a temperature of 130 ° C for 40 minutes, cooled and in weighed exactly in a drying device (C (g)).
Der Gelgehalt wird nach folgender Formel berechnet: Gelgehalt (%) =The gel content is calculated using the following formula: Gel content (%) =
2. Messung der Viskosität der Beschichtungslösung2. Measurement of the viscosity of the coating solution
Die Viskosität der Beschichtungslösung wird durch ein BL-Typ Viscometer mit einem Nr. 2 Rotor bei 60 upm gemessen.The viscosity of the coating solution is measured by a BL-type viscometer with a No. 2 rotor at 60 rpm.
3. Viskositätsstabilität der Beschichtungslösung (gemessen mit einem Walzentester)3. Viscosity stability of the coating solution (measured with a roller tester)
Die Beschichtungslösung wird zirkuliert und für 1 Stunde in einen Walzentester (roll tester) geführt. Die erste Walze ist auf 500 upm und die zweite Walze auf 700 upm eingestellt« Der Durchmesser der ersten Walze beträgt 250 mm, derjenige der zweiten Walze 200 mm. Die Breite der ersten und der zweiten Walze beträgt 300 mm. Nach Verstreichen 1 Stunde wird der Haftungsgrad des Gels auf der Oberfläche der Walze beobachtet und die Viskosität der Lösung, ihre Temperatur und der Rückstand auf einem 200 Maschensieb gemessen. Durch Zusammenfassung dieser Ergebnisse wird die Viskositätsstabilität der Überzugslösung erfaßt.The coating solution is circulated and passed into a roll tester for 1 hour. The first roller is set to 500 rpm and the second roller to 700 rpm. «The diameter of the first roller is 250 mm, the one the second roller 200 mm. The width of the first and the second roller is 300 mm. After 1 hour has passed the degree of adhesion of the gel on the surface of the roller is observed and the viscosity of the solution, its temperature and the residue measured on a 200 mesh sieve. Summing up these results, the viscosity stability the coating solution detected.
4. Bewertung von druckempfindlichen Kopierpapieren: (a) Farbgebungseigenschaften:4. Evaluation of pressure-sensitive copier papers: (a) Coloring properties:
Bewertung der Farbkonzentration der Wiedergabe von Buchstaben von Schreibmaschinen (Beobachtung mit dem Auge)Evaluation of the color concentration of the reproduction of letters by typewriters (observation with the eye)
809807/0646809807/0646
~12' 2 7 3 b Ü 9 3~ 12 '2 7 3 b Ü 9 3
(b) Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht:(b) Resistance to sunlight:
Ermittelt durch den Grad der Abnahme an Konzentration von Buchstaben durch Beobachtung mit dem Auge nach direkter Einwirkung von Sonnenlicht für 4 Stunden.Determined by the degree of decrease in concentration of letters by direct observation with the eye Exposure to sunlight for 4 hours.
(c) Feuchtigkeitsbeständigkeit:(c) Moisture Resistance:
Geschätzt nach dem Grad des Abfallens der Farbkonzentration von Buchstaben, beobachtet mit dem Auge nach dem Stehen bei 50° C in einer 90 RH Atmosphäre.Estimated by the degree of decrease in the color concentration of letters observed with the eye after Stand at 50 ° C in a 90 RH atmosphere.
(d) Wärmebeständigkeit:(d) Heat resistance:
Geschätzt nach dem Grad des Abfallens der Farbkonzentration von Buchstaben, beobachtet mit dem Auge nach dem Stehen für 15 Stunden bei einer Temperatur von 100° C.Estimated by the degree of decrease in the color concentration of letters observed with the eye after Stand for 15 hours at a temperature of 100 ° C.
(e) Oberflächenfestigkeit:(e) Surface strength:
Hierunter wird die Rupffestigkeit der beschichteten Oberfläche, gemessen mit dem IGT-Tester verstanden. Angewandter Druck beim Bedrucken 35 kg, Feder M, schwarze Tinte von Dai Nihon Ink Co., Ltd., SSG 85; Temperatur 20° C, Feuchtigkeit 60%.This is understood to mean the pick resistance of the coated surface, measured with the IGT tester. Applied Printing pressure 35 kg, nib M, black ink from Dai Nihon Ink Co., Ltd., SSG 85; Temperature 20 ° C, humidity 60%.
I. Carboxylierte Latexpolymere:I. Carboxylated latex polymers:
In Beispiel 1 wurden 31 Gewichtsteile Butadien, 63 Gewichtsteile Styrol, 6,0 Gewichtsteile Acrylsäure, 0,01 Gewichtsteil t-Dodecylmercaptan, 0,9 Gewichtsteile Natriumhydrogencarbonat, 0,9 Gewichtsteile Kaliumpersulfat, 0,8 Gewichtsteile Natriumalkylbenzolsulfonat und 150 Gewichtsteile Wasser in einen 5-Liter-Autoklaven eingeführt und bei 65° C Stunden unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre umgesetzt. Die Umwandlung der Monomeren in das Copolymere betrug 99%.In Example 1, 31 parts by weight of butadiene, 63 parts by weight of styrene, 6.0 parts by weight of acrylic acid, 0.01 part by weight of t-dodecyl mercaptan, 0.9 part by weight of sodium hydrogen carbonate, 0.9 parts by weight of potassium persulfate, 0.8 parts by weight of sodium alkylbenzenesulfonate and 150 parts by weight of water placed in a 5 liter autoclave and kept at 65 ° C Reacted for hours with stirring in a nitrogen atmosphere. The conversion of the monomers to the copolymer was 99%.
Beim Vergleichsversuch 1 wurden 0,5 Gewichtsteile t-Dodecylmercaptan verwendet und die. anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1, wobei ein carboxyliertes Latexcopolymeres mit einem Gelgehalt von 69% erhalten wurde. In comparative experiment 1, 0.5 parts by weight of t-dodecyl mercaptan were used and the. other conditions were the same as in Example 1 to give a carboxylated latex copolymer having a gel content of 69%.
809807/0646809807/0646
" 15 ~ 2V3b0y3" 15 ~ 2V3b0y3
Für die anderen Beispiele und Vergleichsversuche sind die Ausgangsstoffe für die carboxylierten Latexcopolymeren in Tabellen I und II angegeben. Diese Ausgangsstoffe wurden unter ähnlichen Bedingungen polymerisiert wie in Beispiel Das Zeichen * in der Kolonne der vinylaromatischen Monomeren bedeutet Vinyltoluol.For the other examples and comparative experiments are the Starting materials for the carboxylated latex copolymers are given in Tables I and II. These raw materials were polymerized under conditions similar to those in Example The symbol * in the column of vinyl aromatic monomers means vinyl toluene.
Das pH der Latices wurde mit Natriumhydroxid auf 8 eingestellt, und die Latices wurden mit Dampf und Stickstoff durchblasen, um restliche Monomere zu entfernen. Der mittlere Korndurchmesser des Copolymeren betrug etwa 1900 Ä.The pH of the latexes was adjusted to 8 with sodium hydroxide and the latexes were with steam and nitrogen blow through to remove residual monomers. The mean grain diameter of the copolymer was about 1900 Å.
In den Tabellen I und II bedeutet in der Spalte für das Kettenübertragungsmittel t-DDN t-Dodecylmercaptan und n-DDM n-Dodecy!mercaptan.In Tables I and II, in the column for the chain transfer agent t-DDN t-dodecyl mercaptan and n-DDM n-dodecyl mercaptan.
809807/0646809807/0646
Tabelle I: Monomerzusammensetzung für Herstellung der carboxylierten Latexcopolymeren Table I: Monomer composition for making the carboxylated latex copolymers
Beispiel Butadien Vinylaromat. Methyl- 2-Hydroxy- Itacon- Fumar- Acryl- Kettenüber- Example butadiene vinyl aromatic. Methyl- 2-Hydroxy- Itacone- Fumar- Acryl- Chain Over-
Nr. Monomeres meth- äthyl- säure säure säure tragungsacrylat acrylat mittel No. Monomeric meth- ethyl-acid acid-carrying acrylate acrylate medium
αο ο coαο ο co
2525th
0,01t-DDM
0.01
0,02t-DDM
0.02
0,8CCl 4
0.8
0,05n-DDM
0.05
0,01t-DDM
0.01
O,33 CHBr,
O, 3 3
0,04n-DDM
0.04
Vergleichsversuch
Nr.Comparative experiment
No.
Tabelle II: Monomerzusamnensetzung für Herstellung der carboxyliert«! Latexcopolymeren Table II: Monomer composition for the preparation of the carboxylated «! Latex copolymers
Butadien Vinylaromat. Methylmeth- Itacon- Fumar- Acryl- Kettenüber-Butadiene vinyl aromatic. Methyl meth itacone fumar acrylic chain transfer
Monomeres acrylat säure säure säure tragungsmittelMonomeric Acrylate Acid Acid Acid Carrying Agent
1
2
3
h 1
2
3
H
5
65
6th
31 38 27 56 43 48 4331 38 27 56 43 48 43
6363
55,555.5
7070
40,540.5
52,552.5
2323
4646
3,5 3,03.5 3.0
2,52.5
3,03.0
0,50.5
MM.
ν.ην.η
II.
0,50.5
n-DDMn-DDM
0,050.05
0,60.6
-j-j
COCO
irir
OO
cccc
coco
0,010.01
2735Ü932735Ü93
II. Bewertung des carboxylierten Latexcopolymeren im farbentwickelnden Blatt für druckempfindliche Papiere 150 Teile Wasser und 16 Teile des carboxylierten Latex von Beispiel 1 wurden gemischt. Zu der Mischung wurden 25 Teile 4-Phenylsalicylat gegeben und darin unter Rühren gut dispergiert. Dann wurden 25 Teile Zinkoxid wieder unter Rühren hinzugefügt, wobei sich ein Beschichtungspigment bildete. Dieses Pigment wurde auf einer Oberfläche eines Basisblattes von einem Gewicht von 50 g/m in derartigen Mengen aufgetragen, daß das Basisblatt ein Trockengewicht von 5 g/m hatte. Dieses Basisblatt wurde zu einem Farbentwicklerblatt getrocknet.II. Evaluation of the carboxylated latex copolymer in the color developing Pressure sensitive paper sheet 150 parts of water and 16 parts of the carboxylated latex of Example 1 were mixed. To the mixture, 25 parts of 4-phenyl salicylate was added and well dispersed therein with stirring. Then 25 parts of zinc oxide were added again with stirring, a coating pigment being formed. This pigment was applied to a surface of a base sheet weighing 50 g / m 2 in such amounts as that the base sheet had a dry weight of 5 g / m 2. This base sheet became a color developing sheet dried.
In ähnlicher Weise wurden mit den carboxylierten Latices der Beispiele 2 -7 und der Vergleichsversuche 1-7 Farbentwicklerblätter hergestellt.Similarly, the carboxylated latices of Examples 2-7 and Comparative Experiments 1-7 were used to make color developer sheets manufactured.
Tabelle III zeigt die Ergebnisse der Messung der Viskositätsstabilität mit einem Walzentester bei diesen Beschichtungslösungen. Table III shows the results of measuring the viscosity stability with a roller tester on these coating solutions.
Getrennt wurde eine Beschichtungslösung hergestellt, die Mikrokapseln enthielt, in denen Krystallviolettlacton und Benzoylleukomethylenblau durch einen Lösungs- und KoazervierungsVorgang unter Verwendung von Gelatine und Gummi arabicum eingekapselt worden war. Diese Überzugslösung wurde auf ein 50 g/m Basisblatt aufgetragen und getrocknet. Die beschichteten Oberflächen der Farbentwicklerblätter gemäß den Beispielen 1-7 und der Vergleichsversuche 1-7 wurden in Gegenüberstellung mit den beschichteten Oberflächen, die die vorhin genannten Kapseln enthielten, gebracht und mit einer Schreibmaschine beschrieben. Die geschriebenen Buchstaben erschienen auf den Farbentwicklerblättern, und es wurde ihre Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht, ihre Feuchtigkeitsbeständigkeit, ihre'Wärmebeständigkeit und die Bindefestigkeit bzw. Oberflächenfestigkeit der Farbentwicklerblätter untersucht. Die Ergebnisse sind In Tabelle IV zusammengefaßt. Separately, a coating solution was prepared containing microcapsules in which crystal violet lactone and benzoyl leucomethylene blue had been encapsulated by a dissolution and coacervation process using gelatin and gum arabic. This coating solution was applied to a 50 g / m 2 base sheet and dried. The coated surfaces of the color developer sheets according to Examples 1-7 and Comparative Experiments 1-7 were compared with the coated surfaces containing the capsules mentioned above and written on with a typewriter. The written letters appeared on the color developing sheets, and their resistance to sunlight, moisture resistance, heat resistance and the bonding strength and surface strength of the color developing sheets were examined. The results are summarized in Table IV.
809807/0646809807/0646
Tabelle III: Viskosität der Uberzugslösung und ihre Viskositätsstabilität Table III: Viscosity of the coating solution and its Viscosity stability
Beispiel Viskosität der Überzugslösung (cp)Example viscosity of the coating solution (cp)
Viskositätsstabilität * Viscosity stability *
In Benzol unlösliches Gel (%)Gel insoluble in benzene (%)
OO
*»** »*
(Ö)(Ö)
94 92 93 95 97 96 9894 92 93 95 97 96 98
Tabelle III (Fortsetzung)Table III (continued)
Vergleichsversuch Comparative experiment
2 α»2 α »
° 3° 3
co J co J
o 4o 4
^ 5 ο^ 5 ο
σ» 6σ »6
zugslösungviscosity
train solution
(cp)the over-
(cp)
stabilität*Viscosity
stability*
Gel (%) Insoluble in benzene
Gel (%)
4327
43
Δ -χ 0
Δ -χ
7597
75
7 Nicht gemessen wegen des.Viskositätsanstiegs des Latex (mehr als 500 cp) '7 Not measured because of the increase in viscosity of the latex (more than 500 cp) '
* Zeichen für Viskositätsstabilität:* Symbol for viscosity stability:
g) gut O g) good O
χ schlechtχ bad
Tabelle IV: Bewertung der Latices in Farbentwicklerblättern für druckempfindliche Kopierpapiere Table IV: Evaluation of the latices in color developer sheets for pressure sensitive copier papers
Farbkraft der BuchstabenColor strength of the letters
Beständigkeit gegen Sonnenlicht Resistance to sunlight
Feuchtigkeitsbeständigkeit Moisture resistance
Wärmebeständig- Oberflächenkeit festigkeitHeat resistance - surface strength
5
6
75
6th
7th
5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5
4,54.5
4,54.5
4,54.5
5 5 5 5 5 5 45 5 5 5 5 5 4
5 5 5 5 5 5 55 5 5 5 5 5 5
4,54.5
4,54.5
Tabelle IV (Fortsetzung)Table IV (continued)
Vergleichs- Farbkraft der Beständigkeit Feuchtigkeits- wärmebeständig- Oberflächenversuch Buchstaben gegen Sonnen- beständigkeit keit festigkeitComparative color strength of the resistance, moisture-heat-resistant, surface test Letters against sun resistance
lichtlight
13 3 2 3413 3 2 34
2 3 3 2 342 3 3 2 34
3 3,5 3 3 3 2
oo3 3.5 3 3 3 2
oo
S 4 3 3 1,5 2 4,5S 4 3 3 1.5 2 4.5
S 5 3 2 2 3 4 -jS 5 3 2 2 3 4 -y
^ 6 3 2 2 24 c^ 6 3 2 2 24 c
* 7 Nicht gemessen wegen des Viskositätsanstiegs des Latex
~J (mehr als 500 cp)* 7 Not measured due to the increase in viscosity of the latex
~ J (more than 500 cp)
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