DE3510233A1 - Wachs- und farbmasse fuer die thermische farbuebertragung - Google Patents
Wachs- und farbmasse fuer die thermische farbuebertragungInfo
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Description
Wachs- und Farbmasse für die thermische Farbübertragung
Die Erfindung betrifft ein Wachs für die thermische Farbübertragung sowie eine Farbmasse, die ein derartiges
Wachs und ein färbendes Material umfaßt.
In jüngster Zeit hat bei Druckern oder Faksimilegeräten, die nach dem Prinzip des Wärmekopierverfahrens mit thermischer
Farbübertragung arbeiten, eine bemerkenswerte Entwicklung stattgefunden, und zwar dank der Vorzüge derartiger
Verfahren hinsichtlich einfacher Handhabung und geringer Kosten. Bei derartigen Druckern oder Faksimilegeräten
wird gewöhnlich ein Aufzeichnungsmedium vom thermischen Farbübertragungstyp in Form eines Bandes oder eines
Blattes eingesetzt. Dieses umfaßt ein Substrat und eine darauf aufgebrachte Farbmasse für die thermische
Übertragung, welche im wesentlichen aus einem Wachs und einem farbgebenden Mittel besteht.
Das Aufzeichnungsmedium vom thermischen Farbübertragungstyp
ist so ausgebildet, daß bei Beaufschlagung desselben mit einem Heizelement, wie einem Thermokopf, die Farb
schicht für die thermische Farbübertragung aufgeschmolzen und in dem Muster einer hitze- und druckbeaufschlagten
Abbildung auf ein Papierblatt übertragen wird, wobei eine Aufzeichnung entsteht. Die Eigenschaften der Farbmasse
für die thermische Farbübertragung (im folgenden auch "Wärmekopier-Farbmasse11 genannt), insbesondere die
Eigenschaften des Wachses, das eine wesentliche Komponente der Farbmasse darstellt, beeinflussen somit die Leistungsfähigkeit
des Aufzeichnungssystems in großem Maße.
Als Wachse hat man bisher natürliche Wachse verwendet, z.B. Carnaubawachs, Montanwachs, Japanwachs, Bienenwachs,
Ceresinwachs und Spermazeti, sowie synthetische Wachse, wie Petroleumwachs, niedermolekulargewichtiges
Polyethylen und oxidiertes Wachs.
Bei den herkömmlichen Wärmekopier-Farbmassen, bei denen
diese Wachse eingesetzt sind, ist jedoch die Dispergierbarkeit des Pigments unzureichend. Ferner bestehen Nachteile
dahingehend, daß die Schmelzwärme hoch ist, und zwar mindestens etwa 40 cal/g beträgt, und die thermische
Schrumpfung relativ groß ist. Das führte dazu, daß die Druckbilder nicht die erforderliche Klarheit aufwiesen
und die Druckgeschwindigkeit gering war, da eine wesentliche Energiemenge zum Aufschmelzen der Farbschicht
erforderlich war.
Von den Erfindern wurden umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, ein Wachs zu entwickeln, das
für das thermische Farbübertragungsverfahren geeignet ist. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde die vorliegende
Erfindung gemacht.
ORivi:·;.--"^ ii-iSFCCTED
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Farbmasse für das Wärmekopierverfahren, welche brauch
bar ist für Aufzeichnungsmaterialien vom Typ der thermischen
Farbübertragung. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Wachs zu schaffen, welches insbesondere brauchbar
ist für eine Farbmasse für das Wärmekopierverfahren.
Erfindungsgemäß wird ein Wachs für das Wärmekopierverfahren
geschaffen, welches im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt eines cc-Olöfins mit einer durchschnittlichen
Kohlenstoffanzahl von 16 bis 100 mit Maleinsäureanhydrid
besteht, wobei das Reaktionsprodukt ein Ge- . wichtsmittel des Polymerisationsgrades von 1 bis 100
aufweist und eine Schmelzwärme von nicht mehr als 40 cal/ g hat.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Farbmasse für das Wärmekopierverfahren
geschaffen, welche einen Farbstoff und das oben definierte Wachs umfaßt.
Ferner wird ein Aufzeichnungsmaterial vom thermischen Farbübertragungstyp geschaffen, welches aufgebaut ist
aus einer Kombination der obigen Farbmasse mit einem zweckentsprechenden Substrat.
Das erfindungsgemäße Wachs für das Wärmekopierverfahren
(thermische Farbübertragungsverfahren) besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt eines cc-Olefins mit
einer durchschnittlichen Kohlenstoffanzahl von 16 bis
100 mit Maleinsäureanhydrid. Dieses Reaktionsprodukt hat ein Gewichtsmittel des Polymerisationsgrades von 1 bis
100 und eine Schmelzwärme von nicht über 40 cal/g. Als cc-Olefin können beispielsweise Olefine eingesetzt werden
mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffzahl von 16 bis
100 mit einer Doppelbindung in α-Position. Bei dem a-Olefin
kann es sich um eine einzelne Substanz handeln oder um ein Gemisch einer Vielzahl von oc-Olefinen mit
unterschiedlicher Kohlenstoffzahl.
Falls ein cc-Olefin mit einer durchschnittlichen Kohlenstoff
zahl von weniger als 16 eingesetzt wird, so neigt das resultierende Produkt dazu, schlechte Eigenschaften
als Wachs aufzuweisen. Falls andererseits die durchschnittliche Kohlenstoffzahl 100 übersteigt, so wird die
Schmelzwärme des resultierenden Produkts zu hoch. In beiden Fällen ist das resultierende Produkt nicht als Wachs
für eine Farbmasse für das Wärmekopierverfahren geeignet.
Als Reaktionsprodukt des cc-Olefins mit Maleinsäureanhydrid
sei erwähnt ein Copolymerisat des a-01efins mit Maleinsäureanhydrid, ein 1:1-Addukt des a-01efins mit
Maleinsäureanhydrid und ein Gemisch derselben.
Im Falle eines Copolymeren hat das cc-Olefin vorzugsweise
eine Kohlenstoffzahl von 16 bis 60, insbesondere bevorzugt
von 22 bis 60, innerhalb des oben erwähnten Bereiches der durchschnittlichen Kohlenstoffzahl von 16 bis
100. Falls die durchschnittliche Kohlenstoffzahl 60 übersteigt, wird der Schmelzpunkt zu hoch.
Die Copolymerisations-Reaktion des a-01efins mit Maleinsäureanhydrid
kann auf herkömmliche Weise durchgeführt werden, und zwar beispielsweise als Lösungs-Polymerisation
oder als lösungsmittelfreie (Massen)Polymerisation in Gegenwart eines radikalischen Katalysators.
Bei der Lösungs-Polymerisation werden Xylol, Toluol, Benzol oder dergl. als Lösungsmittel verwendet. Die Poly-
merisation wird im allgemeinen bei einer Temperatur von
60 bis 14O0C während 3 bis 8 Stunden durchgeführt. Nach
Beendigung der Polymerisations-Reaktion wird das Lösungsmittel, nichtreagiertes cc-Olefin und Maleinsäureanhydrid
von dem Reaktionsgemisch durch Destillation getrennt. Auf diese Weise kann das angestrebte Copolymere leicht erhalten
werden.
Zur Steigerung der Produktivität kann man andererseits vorteilhafterweise ein lösungsmittelfreies Copolymerisations-Verfahren
anwenden. In diesem Falle ist es jedoch erforderlich, den Polymerisationsgrad durch Verwendung
eines zweckentsprechenden Radikal-Transfermittels oder durch Steigerung der Polymerisationstemperatur in geeigneter
Weise einzustellen. Als geeignete Radikal-Transfermittel seien erwähnt Laurylmercaptan, Stearylmercaptan
oder p-tert.-Butylphenol. Ein derartiges Radikal-Transfermittel
wird im allgemeinen in einer Menge von 1/100 bis 1/10 Mol/Mol Maleinsäureanhydrid zugesetzt. Alternativ
kann man ohne Verwendung eines Radikal-Transfermittels ein Copolymeres mit einem zweckentsprechenden
Polymerisationsgrad erhalten, indem man einfach die Polymerisationstemperatur auf ein Niveau von 160 bis 2000C
steigert. In diesem Fall hat es sich zur Erzielung eines Copolymeren mit einem guten Farbton als wirksam erwiesen,
ein Verfahren anzuwenden, bei dem Maleinsäureanhydrid im Verlauf der Copolymerisations-Reaktion kontinuierlich in
das a-01efin eingespeist wird.
Nach Beendigung der Reaktion werden nichtreagiertes cc-Olefin
und Maleinsäureanhydrid durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Auf diese Weise wird das angestrebte
Copolymere leicht erhalten.
3 51 η 2 ~ Ί
Das Wachs für das Wärmekopierverfahren, das somit im wesentlichen
aus einem Copolymeren des oc-Olefins und Maleinsäureanhydrid
besteht, gewährleistet eine gute Dispergierbarkeit für Pigmente und hat einen ausgezeichneten
Farbton. Die Schmelzwärme ist gering und die thermische Schrumpfung minimal. Es hat somit ausgezeichnete Basiseigenschaften
als Wachs für Wärmekopier-Farbmassen.
Das 1:1-Addukt eines a-Olefins mit Maleinsäureanhydrid
entspricht einem Reaktionsprodukt des a-01efins mit Maleinsäureanhydrid,
bei dem ein Gewichtsmittel des Polymerisationsgrades von 1 vorliegt. (Das Gewichtsmittel des
Polymerisationsgrades wird weiter unten noch definiert.) In diesem Fall hat das cc-Olefin eine durchschnittliche
Kohlenstoff zahl von 16 bis 100, vorzugsweise von 16 bis 60 und insbesondere von 22 bis 60. Ein derartiges Addukt
kann erhalten werden auf herkömmliche Weise, indem man ein oc-Olefin und Maleinsäureanhydrid bei einer Temperatur
von 160 bis 2600C, vorzugsweise von 180 bis 2500C und
insbesondere von 190 bis 2300C, in Abwesenheit eines Lösungsmittels
erhitzt.
Nach Beendigung der Reaktion wird das nichtreagierte a-Olefin
und Maleinsäureanhydrid durch Destillation unter verringertem Druck entfernt, wobei man das angestrebte
Addukt erhält.
Das 1:1 thermische Additions-Reaktionsprodukt des cc-Olefins
mit Maleinsäureanhydrid, d.h. ein Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid, hat eine geringere Schmelzviskosität als
das oben erwähnte Copolymere. Folglich kann man hinsichtlich der Arbeitseffizienz beim Aufschmelzen des Wachses
oder hinsichtlich der Beschichtungseigenschaften der Farbmasse auf das Substrat eine weitere Verbesserung errei-
ORtCiNAL INSPECTED
' AO-
chen, indem man dieses Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid der Wachskomponente einverleibt.
Die oben erwähnte Reaktion zur Bildung des Copolymeren des oc-Olefins mit Maleinsäureanhydrid wird durch die nachfolgende
Formel I veranschaulicht. Dabei bedeutet R eine Alkylgruppe mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffzahl
von 13 bis 97 und m ist ^ 1.
η R-CH2-CH=CH2 + mn CH=CH
C C
PU.PH I PH-PH -
ι 2T ι ι ,
CH_ ^CC'
R 0 0 0
"Ί
(I)
Die Reaktion zur Ausbildung des 1:1-Adduktes des a-01efins
mit Maleinsäureanhydrid, d.h. zur Bildung des Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrids,
entsprechend dem Gewichtsmittel des Polymerisationsgrades von 1, wird durch die
folgende Formel II erläutert, wobei R die oben angegebene
Bedeutung hat.
R-CH,,-CH=CH _ + CH=CH
2 2II
R-CH=CH-CH0-CH-CH0 (ID
2 , , 2
Wie oben erwähnt, wird das Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid erhalten, indem man ein oc-Olefin und Maleinsäureanhydrid
einer thermischen Additionsreaktion unterwirft. In dem
Reaktionsprodukt der thermischen Addition bleiben jedoch Maleinsäureanhydrid und a-01efin als nichtreagierte Materialien
zurück. Es besteht daher die Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des restlichen MaleinsS ureanhydrids eine
thermische Zersetzung erleidet oder Nebenprodukte bildet, wodurch sich das Produkt verfärbt oder die Qualität des
Produktes beeinträchtigt wird.
Zur Vermeidung solcher Nachteile wird vorteilhafterweise ein Reaktionsprodukt des cc-Olefins mit Maleinsäureanhydrid
verwendet, das erhalten wurde durch Umsetzung des a-01efins und Maleinsäureanhydrid in einer thermischen
Additionsreaktion, gefolgt von einer radikalischen Reaktion unter Zugabe eines Peroxids, wobei das nichtreagierte
Olefin und Maleinsäureanhydrid umgesetzt werden. Das so erhaltene Reaktionsprodukt stellt ein Gemisch dar, welches
das Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid und das a-01efin-Maleinsäureanhydrid-Copolymere
als Hauptkomponenten umfaßt. Dabei bleiben die gewünschten Eigenschaften des Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrids unverändert erhalten und
der Gehalt an restlichem Maleinsäureanhydrid wird dennoch wesentlich verringert. Falls man dieses Produkt als Wachskomponente
verwendet, sind der Farbton und die Qualität des Wachsproduktes verbessert und die Beschichtungseigenschaft
der Farbmasse auf das Substrat ist ebenfalls verbessert. Selbst falls das Substrat, z.B. ein Blatt, zur
Verbesserung der Übertragungseffizienz sehr dünn ausgebildet wird, kommt es nach dem Beschichten kaum zur Ausbildung
von Unebenheiten, Falten oder Verkrümmungen.
.Das a-01efin hat in diesem Fall eine durchschnittliche
Kohlenstoff zahl von 16 bis 100, vorzugsweise von 16 bis
60, insbesondere bevorzugt von 22 bis 60. Speziell bevorzugt ist ein Gemisch von a-01efinen mit 16 und
18 Kohlenstoffatomen, ein Gemisch von a-Olefinen mit 20
bis 28 Kohlenstoffatomen oder ein Gemisch von (!-Olefinen mit 30 bis 60 Kohlenstoffatomen, das durch Polymerisation
von Ethylen erhalten wurde.
Die thermische Additionsreaktion wird im allgemeinen durchgeführt bei einer Temperatur von 160 bis 2600C, vorzugsweise
von 180 bis 25O0C, insbesondere bevorzugt von
190 bis 2300C. Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen
30 Minuten bis 24 Stunden, vorzugsweise 2 bis 12 Stunden. Das Molverhältnis des oc-Olefins zu dem eingesetzten Maleinsäureanhydrid
beträgt im allgemeinen 1:0,5 bis 1:2, vorzugsweise 1:1 bis 1:2. Die Reaktion wird im allgemeinen
in Abwesenheit eines Lösungsmittels so lange durchgeführt, bis nicht mehr als 95 Mol-%, vorzugsweise
30 bis 95 Mol-%, insbesondere bevorzugt 60 bis 90 Mol-%,
des Maleinsäureanhydrids umgesetzt sind. Anschließend wird das Reaktionssystem gekühlt, um die thermische Additionsreaktion
zu beenden.
Daraufhin wird ein Peroxid zugesetzt, wobei das nichtreagierte Maleinsäureanhydrid einer Radikalreaktion unterliegt.
Das dem thermischen Additionsreaktionsprodukt zuzusetzende Peroxid kann ein beliebiges, Radikale bildendes
Mittel sein. Beispielsweise kommen in Frage Di-tert.-butylperoxid, t-Buty!hydroperoxid oder dergl., die in einer
Menge von 0,001 bis 0,1 Mol-%, bezogen auf das anfänglich
eingesetzte a-01efin, zugegeben werden.
Die Temperatur für die Radikalreaktion des restlichen Maleinsäureanhydrids nach Zugabe des Peroxids beträgt im
allgemeinen 100 bis 2600C, vorzugsweise 130 bis 2000C.
Das nichtreagierte Maleinsäureanhydrid wird im wesentlichen vollständig umgesetzt während 30 Minuten bis 10 Stunden.
Die auf diese Weise erhaltene Masse mit einem Gehalt des Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrids stellt ein Gemisch dar,
welches ein 1:1 Addukt des oc-Olefins mit Maleinsäureanhydrid
umfaßt sowie das Copolymere des cc-Olefins mit
Maleinsäureanhydrid. Das Verhältnis des 1:1 Addukts zu dem Copolymeren entspricht grob dem Verhältnis zwischen
der Rate der thermischen Additionsreaktion und der Rate der radikalischen Reaktion. Der Schmelzpunkt des Produkts
beträgt im allgemeinen 30 bis 950C und die Viskosität bei
1000C beträgt im allgemeinen 10 bis 1000 cP. Insbesondere,
wenn man ein geradkettiges a-01efin mit mindestens 28 Kohlenstoffatomen verwendet, liegt der Schmelzpunkt
im Bereich von 55 bis 950C und die Viskosität bei 1000C
beträgt 30 bis 150 cP. Das nichtreagierte Maleinsäureanhydrid, das in dem Reaktionsprodukt zurückbleibt, macht
im allgemeinen nicht mehr als 3% aus, bezogen auf die eingesetzte Menge. Falls man nur die thermische Additionsreaktion durchführt, bleiben wesentliche Mengen des nichtreagierten
Maleinsäureanhydrids zurück. Das führt zu Schwierigkeiten bei der Reinigung. Falls man andererseits
die Reaktion bei hoher Temperatur während einer längeren Zeitspanne durchführt, um die Menge des nichtreagierten
Maleinsäureanhydrids zu reduzieren, kommt es leicht zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des Produkts.
Durch die Kombination der thermischen Additionsreaktion mit der nachfolgenden radikalischen Reaktion wird demgegenüber
erreicht, daß keine wesentlichen Mengen des nichtreagierten Maleinsäureanhydrids zurückbleiben. Folglich
treten im Verlauf der Reinigungsoperation auch keine Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus sind der Farbton und
die Qualität des Produktes verbessert. Das Produkt erfüllt somit in befriedigender Weise die an ein Wachs für
eine Wärmeübertragungs-Farbmasse gestellten Anforderungen.
\„ ins
pected
Das Molverhältnis des α-Olefins zu dem Maleinsäureanhydrid
in dem Reaktionsprodukt, das mittels der verschiedenen, oben erwähnten Reaktionen von a-Olefin und Maleinsäureanhydrid
erhalten wurde, liegt im allgemeinen in einem Bereich von 1:1 bis 1:2.
Bei der vorliegenden Erfindung werden von den Reaktionsprodukten
der a-Olefine mit Maleinsäureanhydrid solche mit einem Gewichtsmittel des Polymerisationsgrades von 1
bis 100 eingesetzt. Das Gewichtsmittel des Polymerisations grades wird nach dem folgenden Verfahren bestimmt.
Verfahren zur Bestimmung eines mittleren Polymerisationsgrades (Gewichtsmittel) (P..)
Vf
Das Gewichtsmittel des Polymerisationsgrades wird nach der folgenden Gleichung berechnet, und zwar mittels einer
Eichkurve für Standard-Polystyrol, die durch GelpermeationsChromatographie
(GPC) erhalten wurde.
ρ _ Σ-NiPi2
rw " £ NiPi
Dabei bedeutet
Pw - mittlerer Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel)
Ni - Anzahl der Moleküle i
Pi - Polymerisationsgrad (n) der Moleküle i (Der Polymerisationsgrad entspricht dem Zahlenwert von η
in der vorstehenden Reaktionsgleichung I.)
Falls der mittlere Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel) zu hoch ist, wird die Schmelzviskosität zu hoch, um noch
befriedigende Druckeigenschaften zu erzielen. Somit liegt der mittlere Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel) im allgemeinen
in einem Bereich von 1 bis 100, vorzugsweise von 1 bis 40.
510
Unter den Reaktionsprodukten der cc-Olefine mit Maleinsäureanhydrid
werden ferner solche mit einer Schmelzwärme von nicht mehr als 40 cal/g verwendet, und zwar
unter dem Gesichtspunkt der Aufzeichnungsempfindlichkeit
und der Aufzeichnungsgeschwindigkeit der Wärmekopier-Aufzeichnungsmedien.
Das Reaktionsprodukt des a-01efins mit Maleinsäureanhydrid,
welches auf die oben beschriebene Weise erhalten wurde, kann als Wachs für das Wärmekopierverfahren (die
thermische Farbübertragung) auf die gleiche Weise verwendet werden wie das herkömmliche Wachs, d.h. es kann mit
einem Farbstoff vermischt werden sowie gegebenenfalls mit einem Weichmacher, um eine Wärmeübertragungs-Farbmasse
zu erhalten. Die Wärmeübertragungs-Farbmasse wird anschließend auf ein Substrat aufgetragen, um ein Aufzeichnungsmaterial
für das Wärmekopierverfahren zu erhalten.
Selbstverständlich kann man auch ein herkömmliches Wachs in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Wachs zur Herstellung
einer Wärmeübertragungs-Farbmasse verwenden, und zwar in einem Ausmaß, daß durch das herkömmliche Wachs
die erwünschten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Wachses nicht beeinträchtigt werden. In einem solchen
Fall wird im allgemeinen das erfindungsgemäße Wachs in
einer Menge von mindestens 5 Gew.%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.^, insbesondere bevorzugt mindestens
20 Gew.96, bezogen auf die eingesetzten Wachskomponenten,
verwendet. Die Menge kann jedoch je nach dem speziellen
Zweck variieren.
Eine erfindungsgemäße Farbmasse für das Wärmekopierverfahren
umfaßt somit im allgemeinen 5 bis 30 Gew.%, vor-
35Ί0233
zugsweise 10 bis 20 Gew.%, färbendes Material, wie ein
Pigment oder einen Farbstoff, sowie 70 bis 95 Gew.%, vorzugsweise 80 bis 90 Gew.%, einer Wachskomponente. Die
Wachskomponente umfaßt dabei 5 bis 100 Gew.96, vorzugsweise
10 bis 100 Gew.%, insbesondere bevorzugt 20 bis
100 Gew. 96, erfindungsgemäßes Wachs und 0 bis 95 Gew.%,
vorzugsweise 0 bis 90 Gew.%, insbesondere bevorzugt 0 bis 80 Gew.9ό, eines herkömmlichen Wachses, z.B. eines
natürlichen Wachses, wie Paraffinwachs, Carnaubawachs,
Montantwachs, Japanwachs, Bienenwachs, Ceresinwachs,
Candelillawachs oder Spermaceti, oder eines synthetischen Wachses, wie Petroleumwachs, niedermolekulargewichtiges
Polyethylen oder oxidiertes Wachs. Ferner kann die Wachskomponente 0 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 0 bis 20 Gew. 96,
eines herkömmlicherweise eingesetzten Additivs, wie eines Weichmachers, enthalten.
Der Unterschied des erfindungsgemäßen Wachses gegenüber
den herkömmlichen Wachsen besteht darin, daß die herkömmlichen Wachse alle aus geradkettigen Molekülen aufgebaut
sind, wohingegen das erfindungsgemäße Wachs seitenständige
Alky!ketten aufweist, die, wie die Zähne eines Kammes,
an die Hauptkette angeknüpft sind, und ferner polare Gruppen aufweist, die aus den Resten des Maleinsäureanhydrids
bestehen. Das erfindungsgemäße Wachs hat somit eine vollständig neue Struktur. Dank seiner eigentümlichen
chemischen Struktur weist das erfindungsgemäße Wachs folgende äußerst brauchbare Eigenschaften auf,
durch die es als Wachs für die thermische Farbübertragung den herkömmlichen Wachsen überlegen ist: (1) die Dispergierbarkeit
von Pigmenten ist äußerst hoch; (2) Schmelzwärme und thermische Schrumpfung sind gering; und
(3) der Farbton ist gut.
Aufgrund der hohen Dispergierbarkeit von Pigmenten ist
es möglich, ein färbendes Material, wie Ruß, einförmig mit hoher Konzentration und bei äußerst stabilen Bedingungen
zu dispergieren und dennoch ein äußerst klares Druckbild zu erzielen. Da die Schmelzwärme im Vergleich
zu herkömmlichen Wachsen gering ist, kann ferner die Farbübertragung mit einem niedrigen Energieverbrauch
durchgeführt werden. Die Druckgeschwindigkeit kann gesteigert werden, und man kann ein Aufzeichnungsmedium
mit thermischer Farbübertragung erhalten, das eine hohe Empfindlichkeit aufweist. Da die Wärmeschrumpfung gering
ist, kann man ferner die Bildung von Verkrümmungen oder
Falten weitgehend verhindern, die durch thermische Schrumpfung der mit der Wärmeübertragungs-Farbmasse beschichteten
Bänder oder Blätter auftritt. Dadurch kann ein klares Druckbild erzielt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert, ohne daß dies eine Beschränkung bedeuten soll.
In den Beispielen wurde der mittlere Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel) unter folgenden Bedingungen bestimmt,
und zwar mittels einer Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitschromatographie-Apparatur
HLC-802 UR der Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd.
Lösungsmittel: Tetrahydrofuran (THF)
Säule: 4000, 3000, 2000 χ 2 (Säulen der Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd.)
Temperatur: 400C Strömungsrate: 1,2 ml/min.
(Herstellung eines a-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Copoly-
meren)
In einen Kolben gibt man 1200 g einer Mischung von cc-Olefinen,
die 30 bis 60 Kohlenstoffatome aufweisen [durchschnittliche
Kohlenstoffzahl 48; Dialen 30 (Warenzeichen) der Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.]. Nach gründlichem
Spülen mit Stickstoffgas wird auf 1850C erhitzt. Anschließend
gibt man 180 g Maleinsäureanhydrid und 4,55 g Di-t-butylperoxid gleichzeitig während eines Zeitraums
von 2 unter Rühren zu, wobei die Polymerisation stattfindet. Nach einer weiteren Stunde Alterung wird das Reaktionsgemisch
abgekühlt. Man erhält 1370 g eines a-01efin-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren
(Reaktionsprodukt I). Sein durchschnittliches Molekulargewicht beträgt 9260, bestimmt
nach dem GPC-Verfahren. Die Eigenschaften dieses Reaktionsprodukts sind in Tabelle 1 angegeben zusammen
mit den Eigenschaften von Carnaubawachs, Bienenwachs und Paraffinwachs.
(Herstellung eines a-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Copoly-
meren)
In einen Kolben gibt man 650 g (1 Mol) eines Gemisches von a-01efinen mit 30 bis 60 Kohlenstoffatomen (Dialen
30) und 98 g (1 Mol) Maleinsäureanhydrid, spült dann gründlich mit Stickstoffgas und erhitzt auf 1800C. Anschließend
gibt man 8,76 g (0,06 Mol) Di-t-butylperoxid während 2 h zu, und zwar unter sorgfältiger Beobachtung
der Wärmeentwicklung. Auf diese Weise wird die radikalische Copolymerisation durchgeführt. Nach vollständiger
Zugabe wird das Reaktionssystem 1 h bei 1800C gehalten,
um die Reaktion zu vervollständigen. Man erhält ein a-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres
(Reaktionsprodukt II). Die Umwandlung des Maleinsäureanhydrids in diesem Reaktionsprodukt beträgt mindestens 98#. Der Farbton ist
gut und das Reaktionsprodukt ist als Endprodukt ohne
^- ~ ι η " τ
weitere Reinigung brauchbar. Die physikalischen Eigenschaften des Reaktionsproduktes sind in Tabelle 1 aufgeführt.
(Herstellung eines a-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Addukts)
In einen Kolben gibt man 600 g einer Mischung von a-01efinen
mit 20 bis 28 Kohlenstoffatomen [durchschnittliche Kohlenstoffzahl 23; Dialen 208 (Warenzeichen); Mitsubishi
Chemical Industries, Ltd.], 600 g einer Mischung von a-Olefinen mit 30 bis 60 Kohlenstoffatomen (das gleiche Gemisch
der oc-Olefine, wie es in Herstellungsbeispiel 1
verwendet wurde) und 311 g Maleinsäureanhydrid. Nach
gründlichem Spulen mit Stickstoffgas wird auf 2000C unter
Rühren erhitzt und 8 h bei der gleichen Temperatur unter Rühren umgesetzt. Dann wird unter allmählicher Druckverminderung
nichtreagiertes Maleinsäureanhydrid abdestilliert. Man erhält 1480 g eines 1:1-Addukts der oc-Olefine
mit Maleinsäureanhydrid (Reaktionsprodukt III). Die physikalischen Eigenschaften des Reaktionsproduktes sind
in Tabelle 1 aufgeführt.
(Herstellung eines a-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Addukts)
In einen Kolben gibt man 650 g (1 Mol) einer Mischung von a-Olefinen mit 30 bis 60 Kohlenstoffatomen (Dialen 30)
und 98 g (1 Mol) Maleinsäureanhydrid. Nach gründlichem Spülen mit Stickstoffgas wird die Umsetzung 6 h bei einer
Temperatur von 2000C und weitere 2 h bei einer Temperatur
von 22O0C durchgeführt. Die Umwandlung des Maleinsäureanhydrids
bei dieser Reaktion beträgt 85%. Anschließend
wurde versucht, Maleinsäureanhydrid unter verringertem Druck abzudestillieren. Dabei verstopfte die Destillatleitung
mit Maleinsäureanhydrid. Die Leitung wurde daher erhitzt und warmgehalten, während Maleinsäureanhydrid ab-
INSPECTED
destillierte. Man erhält auf diese Weise ein Alkenylbernsteinsäureanhydrid
(Reaktionsprodiakt IV). Das Produkt ist stark gefärbt und es haben sich unlösliche, gefärbte
Substanzen auf dem Reaktor abgeschieden. Ferner findet man derartige gefärbte Substanzen als Niederschlag
im unteren Bereich des Produktes. Die physikalischen
Eigenschaften des Reaktionsproduktes sind in Tabelle 1 aufgeführt.
In einen Kolben gibt man 65Og (1 Mol) einer Mischung aus
cc-Olefinen mit 30 bis 60 Kohlenstoffatomen [geradkettige
cc-01efine, erhalten durch die Polymerisationsreaktion von
Ethylen; Dialen 30 (Warenzeichen); Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.] und 98 g (1 Mol) Maleinsäureanhydrid.
Nach gründlichem Spülen mit Stickstoffgas wird das Ganze 4 h bei einer Temperatur von 2000C umgesetzt. Die Umwandlung
des Maleinsäureanhydrids bei dieser Reaktion beträgt 10%. Dann wird die Reaktionsmischung allmählich auf eine
Temperatur von 1700C abgekühlt und mit 1,46 g (0,01 Mol)
Di-t-butylperoxid versetzt. Die Mischung wird 1 h bei 17O0C gehalten und umgesetzt. Auf diese Weise wird eine
Masse mit einem Gehalt an Alkenyl-bernsteinsäureanhydrid erhalten (Reaktionsprodukt V). Die Umwandlung des Maleinsäureanhydrids
bei dieser Reaktion beträgt mindestens 99%. Man findet im wesentlichen keine gefärbten Nebenprodukte
und der Farbton ist ausgezeichnet. Das Reaktionsprodukt ist als Endprodukt ohne weitere Reinigung brauchbar.
Die physikalischen Eigenschaften des Reaktionsproduktes sind in Tabelle 1 angegeben.
Viskosität1 Farbe2 (cP.) (Gardner) |
160 | 2 | Nadelpene- Fp. tration5 (0C) (1/10 mm) |
74-76 | Schmelz wärme (cal/g) |
Schrumpfung (JO |
7 Dispergierbar-' keit des Pigments |
Reaktionsprodukt I |
200 | 2-3 | 74-76 | 20 | 12,0 | A | |
II | 36 | 7 | 3 | 56 | 20 | 12,0 | A |
III | 40 | 17-18 | - | 72-76 | 18 | 11,5 | A |
IV | 50 | 9-10 | 5 | 72-76 | 35 | 14,8 | A |
V | 30 | 7-8 | 2-3 | 80-86 | 33 | 14,5 | A |
Carnaubawachs | 9 | 1 | <1 | 62-65 | 48 | 19,5 | C |
Bienenwachs | 5 | <1 | 17 | 68-69 | 42 | 16,0 | B |
Paraffinwachs (155°F) |
11 | 60 | 20,0 | C |
U) Ol —\
CD N) ' O
(1) Viskosität: bestimmt bei 10O0C mittels eines
B-Modell Viskosimeter, hergestellt von Tokyo Keiki Seizosho K.K.
(2) Farbe: bestimmt bei 10O0C gemäß ASTM D-1544.
(3) Nadelpenetration: bestimmt bei 250C gemäß
ASTM D-1321-61T.
(4) Schmelzpunkt: bestimmt mittels einer automatischen Schmelzpunktbestimmungs-Vorrichtung (Mettler FP,
hergestellt von Mettler Instrumente AG).
(5) Schmelzwärme: bestimmt mittels eines Differential Scanning Calorimeters (DSC-20 Model, hergestellt
von Seiko Instruments & Electronics Ltd.).
(6) Schrumpfung: die Volumenschrumpfung beim Abkühlen von 125° auf 250C wird bestimmt.
(7) Dispergierbartkeit des Pigments: 2,5 g des Jeweiligen Wachses gibt man zu 19 g Spindelöl. Das Gemisch
wird in einen 500 ml Rundkolben eingefüllt, auf eine Temperatur von 95 bis 1000C erhitzt, gerührt und aufgelöst.
Dann werden 3,5 g Ruß und 20 g Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 3 mm zugesetzt. Das Gemisch wird 30 min
bei einer Temperatur von 95 bis 1000C gerührt, um eine Testfarbe (Tinte) zu erhalten. 1 Tropfen dieser Testfarbe
wird auf eine auf 950C erhitzte Glasplatte getropft und
nach dem Abdecken mit einem Deckglas durch ein Mikroskop mit 20Ofacher Vergrößerung beobachtet und bewertet. Die
Bewertungsstandards sind nachstehend angegeben.
A: man beobachtet keine Koagulation, selbst wenn man auf das Deckglas keinen Druck ausübt;
B: man beobachtet Koagulation, falls man auf das Deckglas keinen Druck ausübt, wenn auch die Koagulationen
verschwinden, falls man einen vorbestimmten Druck auf das Deckglas ausübt;
C: man beobachtet Koagulationen, selbst wenn man auf das Deckglas einen vorbestimmten Druck ausübt.
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen
Wachse äußerst brauchbare Eigenschaften für eine Farbmasse für die thermische Farbübertragung haben, d.h. eine
niedrige Schmelzwärme, eine geringe Schrumpfung sowie eine hohe Dispergierbarkeit des Pigments.
Es wird ferner deutlich, daß die Reaktionsprodukte, die bei den Herstellungsbeispielen 3 und 4 erhalten wurden,
hinsichtlich Schmelzviskosität bessere Eigenschaften aufweisen als die Reaktionsprodukte der Herstellungsbeispiele
1 und 2. Bei dem Reaktionsprodukt des Herstellungsbeispiels 5 ist die Viskosität sogar noch geringer und das
Produkt weist ausgezeichnete Eigenschaften als Wachs für eine thermische Übertragungsfarbe auch unter dem Gesichtspunkt
seines Farbtons auf.
Es wird eine Wärmeübertragungs-Farbmasse mit der in Tabelle
2 angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Die Farbmasse wird durch Aufbringen der heißen Schmelze auf eine
Polyesterfolie mit einer Dicke von 12/um aufgebracht,und
zwar in einer Dicke von 5/um. Auf diese Weise wird ein Aufzeichnungsblatt für die thermische Farbübertragung erhalten.
Jedes auf diese Weise erhaltene Blatt wird in ein herkömmliches, thermisches Faksimilegerät eingelegt und
die thermische Aufzeichnung auf einem gewöhnlichen Papier
(ein qualitativ hochwertiges Papier mit einem Gewicht von 50 g/m ) durchgeführt, wobei ein Thermokopf verwendet
wird. Man erhält in jedem Fall ein klares, zufriedenstellendes Druckbild.
INSPECTED
Es wird eine Farbmasse für das Wärmekopierverfahren mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung hergestellt.
Die Masse wird als heiße Schmelze auf eine 5/um dicke
Polyesterfolie in einer Dicke von 4/um aufgetragen. Man erhält auf diese Weise ein zufriedenstellendes Aufzeichnungsblatt
für die thermische Farbübertragung, das keine Verkrümmungen, Kräuselung oder Falten aufweist.
Dieses Blatt wird in ein herkömmliches Wärmekopiergerät (thermisches Faksimilegerät) eingelegt und die thermische
Aufzeichnung auf einem herkömmlichen Papier (qualitativ hochwertiges Papier, Gewicht: 50 g/m) durchgeführt,
wobei ein Thermokopf verwendet wird. Man erhält ein klares, zufriedenstellendes Druckbild.
Zusammensetzung (Gew.Teile)
Reaktionsprodukt I (Anwendungsbeispiel 1). Reaktionsprodukt III (Anwendungsbeispiel 2)
oder Reaktionsprodukt V (Anwendungsbeispiel 3) 45
Paraffinwachs (1550F) 45
Ruß 10
Es wird eine Farbmasse für die thermische Farbübertragung gemäß Anwendungsbeispiel 3 hergestellt. Dabei wird jedoch
die Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid enthaltende Masse (Reaktionsprodukt V), die in Herstellungsbeispiel 5
erhalten wurde, ersetzt durch das Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid (Reaktionsprodukt IV), das in Herstellungsbeispiel
4 erhalten wurde. Die Farbmasse wird durch Aufbringen der heißen Schmelze aufgetragen. Nach der Beschich-
tung werden keinerlei Falten oder Verkrümmungen auf dem Blatt beobachtet.
Es werden Alkenyl-Bernsteinsäureanhydrid enthaltende Massen (Reaktionsprodukte VI und VII) mit guten Farbtönen
gemäß Herstellungsbeispiel 5 hergestellt. Die Umwandlung des Maleinsäureanhydrids bei der thermischen
Additionsreaktion wird jedoch durch Einstellung der Reaktionstemperatur und der Reaktionszeit auf 60 bis
80% geändert. Die das Reaktionsprodukt VI enthaltende
Wärmekopierfarbe (Anwendungsbeispiel 5) bzw. die das Reaktionsprodukt VII enthaltende Wärmekopierfarbe (Anwendungsbeispiel
6) werden jeweils auf die gleiche Weise wie in Anwendungsbeispiel 3 hergestellt und appliziert, indem
man mit der heißen Schmelze Beschichtungen durchführt. Man erhält zufriedenstellende Aufzeichnungsblätter
für die thermische Farbübertragung, welche keine Verkrümmungen oder Falten aufweisen. Die Blätter werden jeweils
für die thermische Aufzeichnung auf gleiche Weise wie bei Anwendungsbeispiel 3 eingesetzt, wobei man in
jedem Falle zufriedenstellende Druckbilder erhält.
Claims (12)
1. Wachs für die thermische Farbübertragung, dadurch
gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt eines a-Olefins mit einer durchschnittlichen
Kohlenstoffanzahl von 16 bis 100 mit Maleinsäureanhydrid
besteht, wobei das Reaktionsprodukt einen mittleren Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel) von 1 bis 100
aufweist und eine Schmelzwärme von nicht über 40 cal/g.
2. Wachs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein Copolymeres
aus einem cc-Olefin mit einer durchschnittlichen Kohlenstoff
anzahl von 16 bis 60 mit Maleinsäureanhydrid handelt.
3. Wachs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein 1:1-Addukt
eines a-01efins mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffanzahl
von 16 bis 60 mit Maleinsäureanhydrid handelt.
4. Wachs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein solches handelt,
das erhalten wurde, indem man ein oc-Olefin mit einer
durchschnittlichen Kohlenstoff anzahl von 16 bis 100 und Maleinsäureanhydrid einer thermischen Additionsreaktion
unterwirft, gefolgt von einer radikalischen Reaktion unter Zusatz eines Peroxids.
5. Wachs gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Kohlenstoffanzahl des a-01efins
16 bis 60 beträgt.
6. Wachs gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Additionsreaktion durchgeführt wird,
3δ10233
bis 30 bis 95 Mol-% Maleinsäureanhydrid reagiert haben.
7. Verwendung des Wachses gemäß Anspruch 1. für die thermische Farbübertragung.
8. Farbmasse für die thermische Farbübertragung, umfassend ein färbendes Material und eine Wachskomponente,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wachskomponente ein Wachs enthält, das im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt
eines a-01efins mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffanzahl von 16 bis 100 mit Maleinsäureanhydrid besteht,
wobei das Reaktionsprodukt einen mittleren Polymerisationsgrad (Gewichtsmittel) von 1 bis 1CXD aufweist und eine
Schmelzwärme von nicht über 40 cal/g hat.
9. Farbmasse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein Copolymeres
aus einem a-01efin mit einer durchschnittlichen
Kohlenstoffanzahl von 16 bis 60 mit Maleinsäureanhydrid
handelt.
10. Farbmasse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein 1:1-Addukt eines a-01efins mit einer durchschnittlichen Kohlenstoff
anzahl von 16 bis 60 mit Maleinsäureanhydrid handelt.
11. Farbmasse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reaktionsprodukt um ein solches
handelt, welches erhalten wurde, indem man ein ct-Olefin
mit einer durchschnittlichen Kohlenstoffanzahl von 16 bis
100 und Maleinsäureanhydrid einer thermischen Additionsreaktion unterwirft, gefolgt von einer radikalischen Reaktion
unter Zusatz eines Peroxids.
12. Farbmasse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 30 Gew.96 eines färbenden Materials
und 70 bis 95 Gew.% einer Wachskomponente umfaßt, wobei das genannte Wachs mindestens 5 G&v.% der Wachskomponente
ausmacht.
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