DE2847855A1

DE2847855A1 - Waermeempfindliches aufzeichnungsmaterial und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2847855A1
Application number: DE19782847855
Authority: DE
Inventors: Philip Richard Bartels; Duane Edwin Hanson
Original assignee: Appleton Papers Inc
Current assignee: Oldapco Inc
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DK491278A; CA1118205A; IE47473B1; BR7807182A; JPS5474763A; ZA786137B; AU516603B2; FI783341A; GB2007858B; DK144463B; NO783701L; FR2407824B1; SE444142B; GB2007858A; IE782141L; FI63895C; FI63895B; NL7810952A; AT373211B; BE871761A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Difl.-Piiys. Dn. K. Eincke

D1PL.-ING. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA ' . ' 284*7855

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

"APPLETON PAPERS INC.
Appleton, Wisconsin, USA

825 East Wisconsin Avenue

" Wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung "

Wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterialien sind bekannt; " vgl. z.B. US-PSen 3 445 261, 3 5.39 375 und 3 674 535. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Schichtträger, gewöhnlich einem Papierblatt, das mit einer Masse beschichtet ist, die einen im wesentlichen farblosen Farbbildner und ein phenolisches Coreagens in einer Bindemittelmatrix dispergiert enthält.. Mit Hilfe geeigneter Abbildungswerkzeuge, z.B. eines Druckkopfes oder -Stabes, kann der überzug auf normale thermographische Temperaturen erhitzt werden, wobei sich das Coreagens verflüssigt und/oder ver- . dampft und dann mit dem Farbbildner unter Erzeugung einer gefärbten Markierung oder eines Farbbildes reagiert.

In verschiedenen Anwendungsgebieten, z.B. bei Schreibern, bleibt das Abbildungswerkzeug während des gesamten Abbildungsverfahren in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmaterial. Aufgrund der Abriebeigenschaften der .bisher verwendeten Substratbeschichtungen hat dies jedoch zu einem beträchtlichen Verschleiß des Abbildungswerkzeuges geführt.

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um die Intensität der mit bekannten Materialien erzielten Farbentwickiung zu verbessern, kann man das Überzugsgewicht oder den Anteil des Farbbildners bzw. seines Coreagens in der Beschichtungsmasse erhöhen. Eine Verbesserung wird auch dadurch erzielt, daß man der Beschichtungsmasse ein Wachsmodifikationsmittel- zusetzt oder die thermographische Entwicklungstemperatur des Abildungswerkzeuges erhöht. All diese Maßnahmen haben jedoch zur Folge, daß die Schärfe des erhaltenen Bildes beeinträchtigt wird ( "Bluten") und/oder das Abbildungswerkzeug' vermehrt dazu neigt, am Überzug haften oder kleben zu bleiben. Diese Nachteile führen zu einer verringerten Lebenszeit des Abbildungswerkzeuges und ergeben auch ein schlecht ablesbares Bild.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beheben oder zumindest auf ein verträgliches Maß zu reduzieren.

Gegenstand der Erfindung ist ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtträger., der mit einer Masse beschichtet ist, die einen im wesentlichen farblosen Farbbildner, ein phenolisches Coreagens und ein thermographisch verträgliches Bindemittel dafür enthält, wobei in der Masse ein im wesentlichen wasserunlösliches vernetztes agglomeriertes Hamstof f-Formaldehydharz-Pigment in Teilchenform dispergiert ist. . " ~

Erfindungsgemäß verwendbare Harnstoff-Formaldehyd-Pigmente sind in der US-PS 3 988 522 beschrieben. Die Innenstruktur dieser Pigmente ist stark vernetzt, so daß sie im wesentlichen unschmelzbar und wasserunlöslich sind. Sie unterscheiden sich daher von gewöhnlichen schmelzbaren und/oder was^ seriösliehen Harnstoff-Formaldehyd-Polykondensaten. Sie eignen sich ferner vor allem deshalb, weil sie im Gegensatz zu den meisten Pigmenten, wie Titandioxid, Tonerde, Calciumcarbonat oder Talkum, aus kleinen Primärteilchen bestehen, die zu Agglomeraten von bestimmter Größe vereinigt sind.

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Der mittlere Agglomeratdurchmesser derartiger Pigmente beträgt üblicherweise etwa 2 bis 10 μΐη, vorzugsweise 3 bis 9 μΐη, während die spezifische Oberfläche (BET) gewöhnlich etwa 40 bis 75 m²/g beträgt.

Das unter dem Handelsnamen "Cab-O-Lite" von der Cabot Corporation, U.S.A., vertriebene Harnstoff-Formaldehyd-Pigment eignet sich besonders gut für die Zwecke der Erfindung. Die Primärteilchen dieses Pigments·haben einen mittleren Durchmesser von etwa 0,15 μπι, während der mittlere Agglomeratdurchmesser von 7 bis 9 μπι bis zu etwa 10 μΐη variiert.

Der Pigmentanteil der Beschichtungsmasse beträgt bis zu etwa 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise bis zu etwa 30 Gewichtsprozent; Vorzugsweise ist der Mengenanteil größer als "5 und insbesondere größer als 10 Gewichtsprozent.

Die Harnstoff-Formaldehyd-Pigmente werden dadurch herge-■ stellt, daß man Harnstoff und Formaldehyd in einem Mo!verhältnis von z.B. 1 : 1,3 bis 1 :1,8in wäßriger Lösung umsetzt, wobei der Wassergehalt der Reaktionslösung zumindest dem Gesamtgewicht der darin enthaltenen organischen Reaktanten entspricht. Die Temperatur liegt gewöhnlich im Bereich von etwa Raumtemperatur bis zu etwa 100⁰C, vorzugsweise etwa 40 bis 85⁰C. Vorzugsweise rührt oder bewegt man das Reaktionsmedium, insbesondere während der Bildung der unlöslichen vernetzten Pigmente. .

Als Vernatzungskatalysatoren eignen sich relativ starke anorganische und/oder organische Säuren mit einer Ionisations-

-4

konstanten von mehr als 10 _r z.B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Sulfaminsäure oder Chloressigsäure. Besonders bevorzugte Katalysatoren sind Sulfaminsäure und/oder wasserlösliche saure Ammoniumsulfatsalze, wie. Ammoniumbisulfat.

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Das erhaltene unlösliche Pigment wird aus der wäßrigen Flüssigkeit auf übliche Weise abgetrennt, z.B. durch Filtrieren, Zentrifugieren oder Trocknen. Das Pigment ist mehr oder weniger zu verschiedenen Aggregaten und gelartigen Körnern agglomeriert. Gegebenenfalls kann man das Pigment durch Mahlen zerkleinern, um eine geeignete Teilchengröße zu erhalten.

Neben der Behebung oder zumindest Verringerung der mit bekannten wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien verbundenen Nachteile hat die Verwendung der speziellen erfindungsgemäßen Harnstoff-Formaldehyd-Pigmente eine Anzahl -unerwarteter Vorteile. Beispielsweise ergeben die Pigmente eine hohe Lichtstreuung, die dem Aufzeichnungsmaterial einen verbesserten Bild-Hintergrund-Kontrast verleiht. Auch wird die Reaktion, zwischen dem Farbbildner und seinem Coreagens durch die Anwesenheit des Harnstoff-Formaldehyd-Pigments gefördert. Ferner haben die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen im allgemeinen eine weit niedrigere Viskosität als bekannte Massen. Dies ermöglicht die Anwendung eines höheren Feststoffgehaltes, was wiederum zur Folge hat, daß das beschichtete Substrat einen niedrigeren Luftrakeldruck und weniger Trocknung erfordert.

Als Farbbildner werden erfindungsgemäß eine oder mehrere chromogene Verbindungen verwendet, vorzugsweise Phthalid- oder Fluoranverbindungen oder deren Kombination. Bevorzugte Beispiele sind Kristallviolettlacton (CVL), 2'-Anilino^3'-methyl-6'-diäthylaminofluoran (N-102-T) , Malachitgrünlac.ton, 3,3-Bis-(p-dimethylaminophenyl)-6-aminophthalid, 3,3-Bis-(p-dimethylaminophenyl)-6-(p-toluolsulfonamid)-phthalid, 3-Diäthylamino-7-diberizylaminof luoran; 3-Diäthylamino-7- (N-methylanilino)-fluoran; S-Diäthylamino-?- (N-methyl-ptoluidino)-fluoran; 3-Dimethylamino-6-methoxyfluoran; 3-Diäthylamino-6-methyl-7-chlorfluoran; 3-Dibutylamino-6-methyl-7-chlorfluoran; 3-Diäthylamino-7-phenylfluoran und 3-Morpholino-5,6-benzofluoran.

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Der Anteil des Farbbildners in der Beschichtungsmasse beträgt 1 bis 10, vorzugsweise 3 bis 7 Gewichtsprozent.

Geeignete phenolische Coreagentien, d.h. Phenolverbindungen, die befähigt sind, bei üblichen thermographischen Temperaturen sich zu verflüssigen und/oder zu verdampfen und dann mit dem im wesentlichen farblosen Farbbildner unter Erzeugung eines Farbbildes zu reagieren, sind Diphenole oder Triphenole. Spezielle Beispiele sind 4,4'-Isopropylidendiphenol (Bisphenol A), 4-tert.-Buty!phenol, if-Naphthol, 4-tert.-Octylbrenzkatechin und 4,4'-Isopropyliden-bis-(2,6-dichlorphenolL

Der Anteil des phenolischen Coreagens in der Beschichtungsmasse beträgt gewöhnlich 5 bis 50,, vorzugsweise 15 bis 40 Gewichtsprozent'.

Als thermographisch verträgliche Bindemittel eignen sich erfindungsgemäß beliebige Verbindungen, die in wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien verwendet v/erden können und die Fähigkeit besitzen, den Farbbildner und das phenolische Coreagens auf dem Substrat zu halten. Spezielle Bindemittel sind wasserlösliche Verbindungen, Stärke, Hydroxymethyl- * cellulose, Methy!cellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und vorzugsweise Polyvinylalkohol. Ein besonders bevorzugtes Bindemittel ist ein zu 99 % hydrolysierter Polyvinylalkohol von mittlerer Viskosität·, z.B. "Elvanole" (Dupont) und ""Vinole" (Air Products).

Der Anteil des Bindemittels in der Beschichtungsmasse beträgt üblicherweise 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 45 Gewichts-' prozent.

Neben den genannten Bestandteilen kann die Beschichtungsmasse auch z.B. ein Gleitmittel und ein Trennmittel enthalten.

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Die Gleitmittel erhöhen im allgemeinen die Bleichbeständigkeit zusätzlich zu ihrar. Gleitwirkung. Spezielle Beispiele sind Zinkstearate und andere wasserunlösliche Stearate von Calcium, Eisen, Kobalt, Nickel, Aluminium, Mangan, Blei, Lithium und dergleichen. Der Anteil des Gleitmittels in der Masse beträgt normalerweise nicht mehr als 15 %, vorzugsweise 1 bis 10 %. Das Trennmittel, das auch als Empfindlichkeitsregler dienen kann, sollte einen ausreichend hohen Schmelz- punkt aufweisen, daß es unter normalen Lagerungsbedingungen nicht schmilzt und mit dem Überzug reagiert. Wachse sind als Trennmittel besonders geeignet, z.B. Fettamide und ^diamide, wie Stearamid, Behenamid, Öleamid, sowie hochmolekulare Ketone, wie Lauron und Stearon, hochmolekulare Alkohole, wie Behenylalkohol und Arachidylalkohol, sowie Paraffine, wie mikrokristalline Wachse und dergleichen. Der Anteil des Trennmittels in der Masse beträgt üblicherweise nicht mehr als 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 25 Gewichtsprozent.

Als Substrat verwendet man vorzugsweise ein Papierblatt, jedoch können auch andere Schichtträger verwendet werden, z.B. Polymerfolien, Gewebe und Schichtstoffe.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(a) eine wäßrige Dispersion eines im wesentlichen farblosen Farbbildners und eines thermographisch verträglichen Bindemittels ,

(b) eine wäßrige Dispersion eines phenolischen Coreagens und eines thermographisch verträglichen Bindemittels und'

(c) eine wäßrige Dispersion eines im wesentlichen wasserunlöslichen, vernetzten agglomerierten Harnstoff-Formaldehydharz-Pigments in Teilchenform herstellt, die Dispersionen miteinander vermischt und die erhaltene Masse auf einen Schichtträger aufbringt.

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Die Herstellung getrennter Dispersionen für den Farbbildner und das phenolische Coreagens hat den Vorteil, daß eine übermäßige Verfärbung der feuchten Farbe vermieden wird. Eine weitere Verringerung der Verfärbung wird dadurch erzielt, daß man die Dispersionen des Farbbildners und des Coreagens vor dem Vermischen 8 bis 24 Stunden stehenläßt.

Im Verfahren der Erfindung können auch ein Netzmittel und ein Entschäumer verwendet werden. Diese werden vorzugsweise der Dispersion des Farbbildners und der Dispersion des phenolischen Coreagens vor dem Vermischen zugesetzt. Im allgemeinen werden nur geringe Mengen Netzmittel und Entschäumer verwendet, z.B. weniger als 1 Gewichtsprozent.

Falls ein Gleitmittel oder ein Trennmittel verwendet werden, werden diese vorzugsweise nur der Dispersion des phenolischen Coreagens zugesetzt.

Die Dispersionen des Farbbildners und des phenolischen Coreagens weisen üblicherweise einen Feststoffgehalt von etwa 15 bis 40 %, z.B. 20 bis 30 %, in Wasser auf. Dies bedeutet, daß 100 g Dispersion 20 bis 30 g trockene Feststoffe und 80 bis 70 g Wasser enthalten.

Die Dispersion des Härnstoff-Formaldehyd-Pigments enthält üblicherweise etw.a 5 bis 50 % Feststoffe in Wasser.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Es wird eine Farbbildrierdispersion folgender Zusammensetzung hergestellt:

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'- 13 -

(3,3-Bis-(4-dimethylaminopheny1) ■ 6-dimethylaminophenylphthalid)

N-102-T

(2'-Anilino-3'-methyl-6'-diäthylaminofluoran)

Vinol 325
(Polyvinylalkohol)

Nopco NDW (Entschäumer) (sulfoniertes Ricinusöl

Surfynol 104 (Netzmittel)

(di-tert.-acetylenisches Glykol der Air Products Chemical Co.)

Gewichtsprozent (Trockenbasis)

37,25

37,25-

25,00 0,10 0,40

insgesamt

100,00

Eine lOprozentige Lösung von Vinol 325 wird zusammen mit den anderen'genannten Komponenten in Sζegvari-Zerkleinerer (von der union Process Co.) eingebracht, worauf man das Gemisch solange mahlt, bis die Teilchengröße des Farbbildners, d.h. CVL und N-102-T, 1 bis 6 μπι beträgt. Hierauf gibt man Wasser bis zu einem Feststoffgehalt von 20 bis 30 % zu.

Eine Dispersion des phenolischen Coreagens Bisphenol A mit folgender Zusammensetzung wird hergestellt:

	insgesamt	Gewichtsprozent (Trockenbasis)
Bisphenol A	' 48,00
(4,4'-IsopropylidendiphenoI)
Acrawax C*	42,00
Vinol 325	9,50
Nopco NDW	0,10
Surfynol 104	0,40
100,00

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*) Wachs, das das Reaktionsprodukt von hydriertem Ricinusöl und Xthanolamin darstellt, in siedendem Wasser unlöslich ist, einen Schmelzpunkt von 140 bis 143⁰C, einen Flammpunkt von 285⁰C (offener Becher) und"ein spezifisches Gewicht von 0,97 bei 25⁰C aufweist (Handelsprodukt der_. Glyco Chemicals, Inc., New YorkL

Der Zerkleinerer wird mit einer lOprozentigen Lösung von Vinol 325 und den anderen genannten Materialien beschickt. Wasser wird bis zu einem festen Mahlgutgehalt von 20 bis 35 % zugegeben, worauf man die Materialien solange mahlt, bis die Teilchengröße des Bisphenols 2 bis 8 pm beträgt.

Hierauf wird eine Bisphenolmischung der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsprozent (Trockenbasis)

Bisphenoldispersion 44,15

(wie vorstehend hergestellt

Penford Gum 260 26,50

(modifizierte Maisstärke)

Cab-O-Lite 29,35 (Harnstoff-Formaldehydharz-Pigment)

insgesamt 100,00

Eine Kady-Mühle wird mit der Bisphenoldispersion beschickt, worauf man die Penford Gum 260-Lösung in einer Menge von 12 % und wasserfreies Cab-O-Lite zugibt. Die Beschickung wird bis zur vollständigen Dispersion der Materialien gemischt. Dann wird mit Wasser ein Feststoffgehalt von etwa 20 % eingestellt. ' - -

Die fertige Beschichtungsmasse wird schließlich durch Vermischen der folgenden Komponenten hergestellt:

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Gewichtsprozent (Trockenbasis)

Bisphenolmischung 94,15

(wie -vorstehend hergestellt)

Farbbildnerdispersion . 5,35

(wie vorstehend hergestellt)

Arktis-papierweiss ' 0,50

(optischer Aufheller, der das Reaktionsprodukt von Diaminostilben, SuIfon— säure und.Cyanurchlorid darstellt) '

insgesamt 100,00

Die erhaltene Masse enthält die folgenden Bestandteile":

Gewichtsprozent (Trockenbasis)

CVL

N-102-T

Vinol 325 Penford Gum 260 Acrawax C Cab-O-Lite Bisphenol A Nopco NDW Surfynol 104 Arktis-Papierweiß

	2,00
	2,00
	4,75
	25,00
	17,75'
	27,50
	20,00
	0,10
	0,40
	O,5O
insgesamt	100,00

Ein thermographisches Blatt (Blatt A) wird dadurch hergestellt, daß man die erhaltene Masse mit einem Trockenüberzugsgewicht von etwa 4,5 g/m² auf einen 50 g/m² Papierschichtträger aufbringt.

Auf dieselbe Weise wird ein thermographisches Vergleichsblatt (Blatt B) hergestellt, wobei man Kaolin, anstelle des

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Harnstoff-Formaldehydharz-Pigmentes und folgende Beschichtungsmasse verwendet:

	insgesamt	Gewichtsprozent (Trockenbasis)
CVL	3,00
N-102-T	3,00
Vinol 325	29,20
Acrawax C	2,0
Bisphenol A	30,00
Nopco NDW	0,10
Sur-fynol 104	0,40
Arktis-Papierweiß	. 0,30
Kaolin	30,00'
Zinkstearat	2,00
	100,00

Die erhaltenen thermographischen Blätter werden dann den
folgenden Tests unterworfen:
Farbentwicklung

Die Intensität (Reflexion) des bei 150⁰C entwickelten Bildbereichs wird mit einem Bausch & Lomb-Trübungsmesser gemessen. Die Hintergrundsreflexion wird im nicht entwickelten
Bereich gemessen.

Abriebbeständigkeit

Ein Kontrolltest für die Abriebbeständigkeit ist nicht erforderlich, da die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen
von sich aus nur geringen Abrieb und Verschleiß aufweisen. Die relative Abriebbeständigkeit verschiedener Beschichtungs-" massen wird jedoch unter Verwendung eines Sargent
Modell SLR -Schreibers ermittelt, der mit einem Hewlett
Packard Modell 2O3A Variable Phase Function Generator verbunden ist. Die Schfeibeinrichtung ist ersetzt durch eine speziell gefertigte Einrichtung, die einen kleinen Abschnitt eines Standard 3B-Bleistifts von 2 mm Durchmesser senkrecht

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zur Blattoberfläche hält. Eine nicht- kalandrierte Testprobe von mindestens 20 χ 30 cm Strichlänge wird mit der beschichteten Seite nach oben eingespannt. Unter Anwendung einer· Rechteckschwingung von 0,6 Hz und einer Amplitude von 16 cm sowie einer auf den Schreibstift ausgeübten Kraft-, von 2,0 Newton läßt man den Bleistift genau 8 Minuten und 41 Sekunden bei einer Blattgeschwindigkeit von 2,54 cm/min in Kontakt mit dem Papier oszillieren. Der Gewichtsverlust auf die nächsten 0,1 mg des Schreibstiftes über die Spur Gesamtlänge.von 100 m wird als Abriebwert der Beschichtung genommen.

Kleben .. "

Das Ausmaß, in dem ein Druckkopf an der thermographischen Beschichtungsmasse haften bleibt, wird durch direkte Messung der Drehkraft bestimmt, die zum Freisetzen des Papiers aus dem Druckkopf 0,5 Sekunden nach dem Abbilden erforderlich ist.

Der statische Klebetest wird an einem modifizierten Zeilendrucker durchgeführt, in dem das Papier mit einer Gummistützwalze oder -platte gegen einen thermischen Druckkopf gepreßt wird. Der Druckkopf besteht aus einer horizontalen Zeile von 400 elektrisch beheizten Punkten, die durch Drücken eines Knopfes gleichzeitig aktiviert werden. Die Stützwalze, die auch zum Transport des Papiers dient, ist an einem Ende mit einem Sechskant versehen, der die Stützwalze dreht, wenn man'einen Sechskantschlüssel einführt und dreht. Der Sechskantschlüssel ist in die Spannvorrichtung einer Drehmomentmeßeinrichtung eingespannt (Modell 940-2 der Waters Manufacturing Inc.), die eine direkte Ablesung des Drehmoments in inch-ounces ermöglicht. Die Ab-

lesung wird mit 7,.06 χ 10 multipliziert, um das Drehmoment in dyn-cm umzuwandeln. Eine geeignete Testanprdnung sieht vor, daß die Längsachsen der Drehmomentmeßeinrichtung, des ·Sechskantschlüssels, des Sechskantzapfens und der Stützwalze in einer geraden horizontalen Linie liegen.■

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— ι ο —

Eine übliche Probegröße, ist 21 χ 28 cm, jedoch, ist ein Minimum von 21 χ 15 cm erforderlich. Die .Ergebnisse stellen den Mittelwert von zehn getrennten Ablesungen dar, die jeweils Ό,5 Sekunden nach der Punktaktivierung vorgenommen werden. ·

Blutungsbeständigkeit

Die Blutungsbeständigkeit wird bestimmt durch indirekte Messung des Bildhofes (mm) in einem Bereich der thermographischen Beschichtung, die 5 Sekunden unter einem Druck von etwa 2 Newton/m² mit einer rechteckigen Aluminiumplatte von 25,4 χ 101,6 mm, die auf.150 + 5°C erhitzt ist, mit einem Bild versehen wurde. Der Bildbereich wird dann zum nächsten mm in jeder Dimension gemessen. Die .Hälfte des Abstands zwischen der Bilddimension und der entsprechenden Plattendimension wird als Bildhof genommen.

In diesen Tests werden mit den vorstehend erhaltenen thermographischen Blättern die folgenden Ergebnisse erzielt:

Eigenschaft

Überzugsgewicht: Farbbildner, g/m² Bisphenol, g/m²

Farbentwicklung: Intensität (Reflexion) Hintergrundsreflexion

Äbriebbeständigkeit:
mg Verlust (3B Bleistift/lOOm Spur) O,6 . 51,0

Kleben: ■ '

Freisetzdrehmoment (dyn-cnil 2,Ο96 χ IO . 3,780 x 10 Blutungsbeständigkeitr
Bildhof (mm) 0,38 1,01

Blatt A	Blatt B
0,18	0,27
O,9O	1,35
6,2	8,5
85,7	82,5

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Die Ergebnisse zeigen, .daß die erfindungsgemäßen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien gegenüber wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien, die kein Harnstoff-Formaldehydharz-Pigment enthalten, wesentliche physikalische und funktionelle Vorteile besitzen.

Die Struktur und Eigenschaftskombination des Pigments ermöglicht die Herstellung von Aufzeichnungsmaterialien mit sehr günstigem Abrieb- und Verschleißverhalten, verbesserten Bild/Hijntergrundkontrast und geringerer Kleb- und Blutungsneigung. Außerdem scheint die Anwesenheit des Pig-" ments die Reaktion zwischen dem Farbbildner und dem Coreagens zu fördern. ■ ■

Beispiel 2

Es wird ein schwarzes, wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit folgender Trockenüberzugs-Zusammensetzung herge-· stellt:

Gewichtsprozent (Trockenbasis)

CVL	0,90
N-102-T	3,60·
Bisphenol A	22,50
Acrawax C	10,00
Zinkstearat	6,75
Cab-O-Lite	10,00
(Harnstoff-Formaldehydharz-Pigment)
Methocel A15 ·	9,75
(Methylcellulose)
Essex Gum 1390	15,00
(verätherte Kartoffelstärke von
Penick. & Ford)
Vinol 325	15,00
Glyoxal (40 % Lösung von Glyoxal
in Wasser).	5 ,00
Arktis-Papierweiß	0,50

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-	- 20 -	2847855	* *	0,10
		Gewichtsprozent (Trockengewicht)	0,25
Surfynol 104 H		0,65	100,OG
(25 % Äthylenglykol, 75 '% Surfynol 104)
Nopco NDW	-
Natriumcarbonat
	insgesamt

Die vorstehende Beschichtungsmasse wird in folgenden Einzelschritten hergestellt:

Farbbildner-Mahlformulierung

Gewichtsprozent (Trockengewicht)

Vinol 325 (10 % Lösung) 3,00

Nopco NDW . 0,10

Surfynol 104 H 0,40

CVL ■ 13,90

N-102-T 55,60

insgesamt 100,00

Diese Formulierung wird in einer Mühle bei einem Feststoffgehalt von 25 % gemahlen, bis die gewünschte Teilchengröße erreicht ist. Die Dispersion wird unter Wasserspülung in einen Lagerbehälter entleert, wobei ein Feststoffgehalt von 20 % erzielt wird.

Bisphenol-Mahlformulierung

	Lösung)	*	-	Gewichtsprozent (Trockengewicht)
Methocel A15 (5 %				15,00
Nopco NDW		insgesamt	0,20
Surfynol 104 H	909819/08S1	0,80
Zinkstearat	. 14,35
Acrawax C	21,27
Bisphenol A	47,85
Natriumcarbonat	0,53
	■ 100,00

Die Bestandteile werden in der Mühle bei einem Feststoffgehalt von 20 % gemahlen, bis die gewünschte Teilchengröße erreicht ist. Die Dispersion wird unter Spülen mit Wasser in einen getrennten Lagerbehälter entleert, wobei ein Feststoff gehalt von 17 % erzielt wird.

Cab-O-Lite-Dispersionsformulierung

'Gewichtsprozent (Trockengewicht)-

Essex Gum 1390 · · 39,22

(20 % Lösung)

Vinol 325 34,14

(10 % Lösung)

Surfynol 104 H " 0,50

Cab-0-Lite · 26,14

insgesamt 100,00

Die Materialien werden in einer Kady-Mühle bei einem Feststoff gehalt von 15 % dispergiert. Die erhaltene Dispersion wird in den Lagerbehälter entleert, der das gemahlene Bisphenol enthält.

Schwarze, wärmeempfindliche Beschichtungsmasse

Die Endmischung mit der nachstehenden Zusammensetzung wird in dem Lagerbehälter hergestellt, der das vereinigte Bisphenol-Mahlgut und die Cab-O-Lite-Dispersion enthält.

Gewichtsprozent ' (Trockengewicht)

Bisphenol-Mahlgut Cab-O-Lite-Dispersion Arktis-Papierweiß Glyoxal 40 Schwarz-Farbbildner-Mahlgut Methocel A 15 Surfynol 104 H

	47,03
	38,26
	. 0,50
	5,00
	6,48
	2,70
	0,03
insgesamt	100,00

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Die erhaltene, ein schwarzes Bild ergebende wärmeempfindliche Beschichtungsmasse weist bei einem Feststoffgehalt von 15,8 Gewichtsprozent eine lange Topfzeit auf. Die Untersuchung und Auswertung von Proben, die 1 Monat gelagert wurden, ergibt . "

(1) keinerlei Absetzung von festen Teilchen,

(2) eine ausgeprägte Trennung der flüssigen Phase in zwei Schichten, wobei der klare flüssige Überstand etwa 25 Volumenprozent ausmacht und bei leichtem Rühren wieder eine homogene Beschichtungsmasse ergibt,

(3) keine Verschlechterung der rheologischen Eigenschaften nach dem Lagern,

(4) keine Beeinträchtigung der Funktionalität und

(5) weniger als 5 % Verringerung der Hintergrundhelligkeit gegenüber dem VermischungsZeitpunkt.

Die Masse wird in einem Überzugsgewicht von 5 g/m² auf einen Papierschichtträger aufgebracht, wobei man ein herkömmliches Dreiwalzen-Umkehrauftragssystem anwendet, bei dem die Walzengeschwindigkeiten und Walzenspalte so optimiert sind, daß kein Schaum entsteht. Das beschichtete Papier wird dann getrocknet und kalandriert.

Das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial ergibt einen sehr geringen Abrieb bzw. Verschleiß, besitzt einen ausgezeichneten Hintergrund und ergibt bei der thermischen Abbildung eine gute Bilddichte. Es eignet sich daher zur Verwendung in thermographischen'Druckern oder Schreiber.

Beispiel 3

Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird gemäß Beispiel 2 hergestellt, jedoch verwendet man Stearamid (Armid HT) anstelle von Acrawax C.

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Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial ergibt sehr geringen Verschleiß bzw. Abrieb und einen ausgezeichneten Bild/Hintergrundskontrast bei der thermischen Abbildung.

Beispiel 4

Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird gemäß

Beispiel 2 hergestellt/ jedoch verwendet man Beheny!alkohol (Adol 60) anstelle von Acrawax C.

Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial ergibt sehr geringen Abrieb bzw. Verschleiß und einen ausgezeichneten Bild/ Hintergrundskontrast bei der thermischen Abbildung.

Beisp.iel 5

Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird gemäß Beispiel 2 hergestellt, jedoch verwendet man Stearon (ein Fettsäureketon) anstelle von Acrawax C.

Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial ergibt sehr geringen Abrieb bzw. Verschleiß und einen ausgezeichneten Bild-Hintergrundskontrast bei der thermischen Abbildung.

Beispiel· 6

Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird gemäß Beispiel 2 hergestellt/ jedoch verwendet man Lithiumstearat als Gleitmittel anstelle von Zinkstearat.

Beispiel 7

. Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird gemäß Beispiel 2 hergestellt, jedoch verwendet man Natrosol 25OLR (Hydroxyäthylcellulose) anstelle von Methocel A15.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Di?l.-Phys, Dr-. K.Fincke

DiPL.-InG. F. A.WeICKMANN,

Dr. Ing. H.-Lis ja -

Ba/ht. ⁸⁰⁰° MÜNCHEN 86, DEN

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APPLETON PAPERS INC. Appleton, Wisconsin, USA 825 East Wisconsin Avenue ·

Wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung "

Patentansprüche

Wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial, gekennzeichnet durch einen Schichtträger, der mit einer Masse beschichtet ist, die einen im wesentlichen farblosen Farbbildner, ein phenolisches Coreagens und ein thermographisch verträgliches Bindemittel dafür enthält und in der ein im wesentlichen wasserunlösliches agglomeriertes vernetztes Harnstoff-Formaldehydharz-Pigment in Teilchenform dispergiert ist.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment einen mittl'eren Agglomeratdurchmesser von 2 bis 1O μπι aufweist.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser 3 bis 9 μΐη beträgt.

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4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Oberflä- · ehe (BET) 40 bis 75 m²/g beträgt.
5. Aufzeichnungsmaterial nach einem-der Ansprüche.1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd in dem Pigment 1 : 1,3 bis 1 :■ 1,8 beträgt .
6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 5 bis 50 Gewichtsprozent Pigment enthält.
7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigmentgehalt 10 bis 30 Gewichtsprozent beträgt. . "
8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbbilder eine Phthalid- oder Fluoranyerbindung oder deren Kombination ist.
9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbbildner Kristallviolettlacton ist.
10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbbildner 2'-Anilino-3'-methyl-6'-diäthylaminofluoran ist.
11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 1 bis 10 Gewichtsprozent Farbbildner enthält.
12. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1T, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbbildnergehalt 3 bis 7 Gewichtsprozent beträgt.

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13. Aufzexchnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das phenolische Coreagens Bisphenol A ist.
14. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 5 bis 50 Gewichtsprozent phenolisches Coreagens enthält.
15. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch .14, dadurch gekennzeichnet, daß der Coreagensgehalt 15 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.'
16. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis"'

15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyvinylalkohol, Stärke, Hydroxyäthylcellulose, Methylcellulose oder Hydroxypropylmethylcellulose ist.
17. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 10 bis 60 Gewichtsprozent Bindemittel enthält.
18. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelgehalt 15 bis 45 Gewichtsprozent beträgt.
19. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse außerdem ein Gleitmittel enthält.
20. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel Zinkstearat oder -Lithium- . stearat ist.
21. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 1 bis 10 Gewichtsprozent Gleitmittel enthält.

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22. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß die Masse außerdem ein Trenn- mittel enthält.
.23. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 22, dadurch-gekennzeichnet, daß das Trennmittel ein Fettsäureamid oder -diamid ist.
24. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel Stearamid, Behenamid oder Oleamid ist. .
25. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel Behenylalkohol, Arachidylalkohol, Lauron oder Stearon ist.
26. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

25, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse 1 bis 25 Gewichtsprozent Trennmittel enthält.
27. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis

26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger Papier ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen' Aufzeichnungsmaterials, ..dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine wäßrige Dispersion eines im wesentlichen farblosen Farbbildners und eines thermographisch verträglichen .. Bindemittels,

(b) eine wäßrige Dispersion eines phenolischen Coreagens und eines thermographisch verträglichen Bindemittels, und

(c) eine wäßrige Dispersion eines im wesentlichen wasserunlöslichen agglomerierten vernetzten Harnstoff-Formaldehydharz -Pigments in Teilchenform herstellt, die Dis-

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persionen miteinander vermischt, und die erhaltene^ Masse auf einen Schichtträger aufbringt.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersionen des Farbbildners und des phenolischen Coreagens vor dem Vermischen 8 bis 24 Stunden stehenläßt.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dispersionen des Farbbildners und des phenolischen Coreagens ein Netzmittel und einen Entschäumer zusetzt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der Dispersionen des Farbbildners und des phenolischen Coreagens 15 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt 20 bis 30 Gewichtsprozent beträgt.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der Pigmentdispersion 5 bis 50 Gewichtsprozent beträgt.

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