DE3826053A1 - Verfahren zur herstellung eines schreibmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für den Mehrfachgebrauch bestimmten Schreibmaterials in Blatt- oder Bandform mit einem Träger und einer darauf ausgebildeten kunststoffgebundenen, farbabgebenden Beschichtung poröser Struktur.

Schreibmaterialien der oben beschriebenen Art sind als Mehrfach-Kohle­ papiere und Multicarbonbänder bekannt. Hierunter versteht man auch solche Bänder, die in der farbabgebenden Beschichtung anstelle von Ruß andersfarbige geeignete Pigmente enthalten. Derartige Schreibmaterialien weisen die farbabgebende Beschichtung auf unterschiedlichsten Trägern auf, so beispielsweise auf Papier oder auf Kunststoffolien, wie Polyester­ folien. Beim Schreibvorgang tritt aus der farbabgebenden Beschichtung eine färbende Flüssigkeit aus. Im Stand der Technik besteht bereits die Möglichkeit, ein derartiges Schreibmaterial mehrfach zu verwenden. Man spricht auch von einem "Multiuse". Um diesen Multiuse zu erzielen, ist es bisher nötig gewesen, der farbabgebenden Beschichtung eine bestimmte Struktur zu vermitteln, so beispielsweise eine schwammähnliche Struktur. Um diese Struktur aufzubauen, wird eine Beschichtungsflüssigkeit auf den Träger aufgetragen, die neben dem thermoplastischen Kunststoff, dem Pigment und dem üblichen Öl sowie eventuellen weiteren Additiven ein organisches Lösungsmittel enthält. In diesem organischen Lösungsmittel liegt der thermoplastische Kunststoff gelöst vor. Als organische Lösungsmittel für die eingesetzten Kunststoffe können beispielsweise Ketone, Ester und ähnliche Löser herangezogen werden, wobei auch Ver­ schnittmittel, wie Toluol oder Benzin, beigegeben werden können. Nach Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit dieser Art auf den Träger müssen die Lösungsmittel in industriellen Anlagen herkömmlicher Art, jedoch wegen der Besonderheit der eingesetzten organischen Lösungsmittel in explosionsgeschützter Bauart, wieder abgedampft werden, um die ge­ wünschte farbabgebende Beschichtung auszubilden. Die Lösungsmittel werden dabei entweder zurückgewonnen, über eine Nachverbrennung entsorgt oder einfach abgeblasen. Das letztere Vorgehen bedeutet eine beträchtliche Umweltbelastung.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß die oben angesprochenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, insbesondere dieses Verfahren mit apparatetechnischem Vorteil einfach und ohne Umweltbelastung durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine wäßrige Beschichtungsflüssigkeit mit einem Gehalt an einem darin dispergierten thermoplastischen Kunststoff, einem Pigment, einem Dispergierhilfs­ mittel, einem Öl und einem Treibmittel in üblicher Weise auf den Träger aufgetragen und der wäßrige Anteil bei erhöhter Temperatur unter Zer­ setzung des Treibmittels abgedampft wird.

Der entscheidende Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem oben geschilderten Stand der Technik besteht darin, daß eine wäßrige Beschichtungsflüssigkeit aufgetragen wird und die mit organischen Lösungsmitteln verbundenen Nachteile ausgeschlossen sind. Die disperse Phase der Beschichtungsflüssigkeit enthält vorzugsweise allein Wasser. Dem Wasser können andere mehr oder weniger umwelt­ verträgliche hydrophile Lösungsmittel, wie beispielsweise Isopropanol und/oder Ethanol, in geeigneten Mischungsverhältnissen beigegeben werden, die die Funktion eines Verdunstungsbeschleunigers ausüben können. Es ist jedoch anzustreben, daß vorwiegend Wasser vorliegt, da hier die Umweltfreundlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders in Erscheinung tritt. Wird ein Wasser-Ethanol-Gemisch einge­ setzt, dann sollte der Wasseranteil in diesem Gemisch mindestens etwa 70 Gew.-%, insbesondere mindestens etwa 85 Gew.-% ausmachen.

Bezüglich der Auswahl des jeweiligen thermoplastischen Kunststoffs, der dispergiert in der Beschichtungsflüssigkeit enthalten ist, unterliegt die Erfindung keinerlei wesentlichen Beschränkungen. Im Rahmen der Erfindung lassen sich vielfältige thermoplastische Bindemittel einsetzen, wie insbesondere Polyvinylchlorid- und/oder (Meth) -Acrylat-Copolymere, insbesondere Polyvinylchloridterpolymere. Als PVC-Terpolymerisat kommt z.B. das Handelsprodukt Vinnapas CEF 10 der Wacker-Chemie und als Acrylat-Copolymer das Setalin AD 630 der Synthese B.V., jeweils in Dispersionsform, in Frage. Insbesondere sind auch Polystyrol, Polyvinyl­ acetat, Polyvinylacetal, Polyamid, Polyethylen, Copolymerisate aus Vinyl­ acetat und Vinylchlorid, Polyvinylether, Polyvinylproprionate, Ethylen- /Vinylacetat-Copolymere geeignet. Zur Steuerung der Härte der in der farbabgebenden Beschichtung des erfindungsgemäß erhaltenen Schreibmaterials eingeschlossenen thermoplastischen Kunststoffe können geeignete Weichmacher herangezogen werden, so z.B. Phthalsäureester, wie Di-2-ethylhexylphthalat, Di-isononylphthalat und Di-isodecylphthalat, aliphatische Dicarbonsäureester, wie die von Adipinsäure, insbesondere Di-2-ethylhexyladiphat, Fettsäureester und dergleichen.

Die Menge des in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen thermo­ plastischen Kunststoffs ist für die erfolgreiche Durchführung der Erfindung nicht kritisch. Sie steht bei einer optimalen Auslegung des Verfahrens in einer Beziehung zu der Menge der eingesetzten Pigmente und des Öls. Vorzugsweise entfallen in der Beschichtungsflüssigkeit auf 1 Gew.-Teil thermoplastischen Kunststoff etwa 0,3 bis 1,3 Gew.-Teile Pigment und etwa 0,3 bis 1,3 Gew.-Teile Öl. Um besonders vorteilhaft vorzugehen, wäre auch eine Beziehung zwischen der Menge des thermo­ plastischen Kunststoffs und der des bei Zersetzung des Treibmittels freigesetzten Gases zu beachten. So wird es bevorzugt, wenn das Treib­ mittel in einer solchen Menge eingesetzt wird, daß auf etwa 10 g thermo­ plastischen Kunststoff etwa 10 bis 100 ml durch die Zersetzung des Treib­ mittels entstehendes Gas entfallen.

In einzelnen Fällen kann es vorteilhaft sein, dem thermoplastischen Bindemittel Stabilisatoren einzuverleiben. Hier besteht grundsätzlich die Möglichkeit, daß die Weichmacher den erwähnten thermoplastischen Kunststoffen ursprünglich bereits einverleibt waren oder der Beschichtungsflüssigkeit beigegeben werden, so daß sie später nach Abdampfen des wäßrigen Anteils die Weichmacherfunktion ausüben können.

Zur Schaffung der gewünschten Farbigkeit der farbabgebenden Beschich­ tung werden geeignete Pigmente herangezogen, die dem Fachmann geläufig sind und auch nicht den Kern der Erfindung ausmachen. Als besonders geeignet hat sich hier im Hinblick auf die oben angesprochene Zielsetzung der Erfindung Ruß erwiesen. Grundsätzlich können auch limitierte Mengen an Farbstoffen mit herangezogen werden, wobei jedoch gewährleistet sein muß, daß sie bei einfacher Berührung nicht bereits einen verfärbenden Effekt auslösen.

Es hat sich gezeigt, daß die Pigmente bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Schreibmaterial in den Tröpf­ chen der üblichen Öle enthalten sind, wobei es sich insbesondere um pflanzliche Öle, wie Rizinusöl, handeln kann.

Zu den im Rahmen der Erfindung geeigneten Dispergierhilfsmitteln zählen handelsübliche Alkylolammoniumsalze polyfunktioneller Polymerer mit anionischem Charakter, wie insbesondere das Handelsprodukt Byk 151 der Firma Byk-Chemie GmbH, Lecithine, insbesondere Soja-Lecithin-Kon­ zentrate der Firma Lanco und ähnliche Verbindungen. Diese Verbindungen haben verschiedene Funktionen. Einerseits sollen sie die Pigmente benetzen und sind dann als Netzmittel anzusprechen, während sie andererseits die weiteren Bestandteile der wäßrigen Beschichtungs­ flüssigkeit in möglichst gleichmäßiger Dispersion vorliegen lassen. Besonders hervorzuhebende Eigenschaften bzw. Auswirkungen derartiger Dispergierhilfsmittel sind noch die bessere Benetzung der Pigmente, die Erhöhung der Pigmentvolumenkonzentration, das Vermindern des Absinkens und des harten Absitzens der Pigmente, die Verbesserung der Verstreichbarkeit und des Verlaufes und der Ausschluß von Aus­ schwemmerscheinungen. Die Menge des Dispergierhilfsmittels richtet sich nach seiner Art, aber auch danach, in welchem Verhältnis es zu der Menge des Pigments steht. Vorzugsweise entfallen auf etwa 1 Gew.-Teil Pigment etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile Dispergierhilfsmittel.

Von besonderer Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung das Treibmittel, das die gewünschte porige Struktur der farbabgebenden Beschichtung bewirkt. Solche Treibmittel werden bevorzugt, die bei ihrer Zersetzung umweltfreundliche Gase entstehen lassen, so beispielsweise Stickstoff oder KohIendioxid. Es muß gewährleistet sein, daß das Treibmittel während des Vorganges des Abdampfens des wäßrigen Anteils den nötigen Zersetzungsmechanismen unterliegt und Treibgase freisetzen sollte. Die entstehenden Gase sollen geruchlos, die Zersetzungsprodukte nicht toxisch und die niedrige Zersetzungstemperatur ohne Beschleuniger erreichbar sein. Als Hydrazid kommt beispielsweise das Toluolsulfohydra­ zid und als Carbonat Ammoniumcarbonat in Frage.

Die wäßrige Beschichtungsdispersion, die vorzugsweise etwa 30 bis 60 Gew.-% Wasser enthält, kann in beliebiger Weise auf die Trägerfolie aufgetragen werden, so beispielsweise mit einer Rakel, einem Roll-Coater, einer Luftbürste und durch Flexodruck. Die Auftrags­ technologie ist nicht entscheidend. Die Beschichtungsflüssigkeit kann in beliebiger Weise nach dem Auftrag abgedampft bzw. eingeengt werden, z.B. durch Überleiten warmer Luft. Vorzugsweise sollte die Temperatur der aufgetragenen wäßrigen Beschichtungsdispersion beim Abdampfen bzw. Einengen des wäßrigen Anteils, gegebenenfalls mit einem Anteil an hydrophilem anderen umweltfreundlichen Lösungsmittel, nur so hoch gewählt werden, daß der Erweichungspunkt des darin enthaltenen thermo­ plastischen Bindemittels nicht überschritten wird. Nach dem Abdampfen bleibt die farbabgebende Beschichtung in der gewünschten Struktur zurück. Es empfiehlt sich jedoch, die Stärke, je nach Anwendungszweck, durch die Menge der Beschichtungsflüssigkeit zu definieren, die vorzugsweise etwa 25 bis 80 g/m² liegt. Gegebenenfalls kann zwischen der Farbschicht und dem Träger eine Haftvermittelungsschicht angeordnet sein, die beispielsweise eine Stärke von etwa 0,5 bis 2µm aufweisen kann. Diese haftvermittelnde Schicht kann aus einem thermoplastischen Bindemittel, das bereits Bestandteil der Gerüstsubstanz der ausgebildeten farbabgebenden Beschichtung ist, einem Polyester oder einem Polyamid bestehen.

Technologisch läßt sich die Erfindung wie folgt erläutern: Während des Abdampfens des Wassers führt die Zersetzung des Treibmittels zur Gas­ entwicklung und dieses zu einem aufschäumenden Effekt, wodurch er das eingesetzte thermoplastische Bindemittel eine Gerüst- oder Matrix­ substanz in der fertigen farbabgebenden Beschichtung ausbildet. In den Hohlräumen dieser Gerüstsubstanz befindet sich die Ölphase mit einver­ leibtem Pigment und den anderen erwähnten Bestandteilen, insbesondere einem feinteiligen Füllstoff, wie einem Aerosil. Der feinteilige Füllstoff kann einerseits durch seine große spezifische Oberfläche beim Schreibvorgang die anhaftende Schreibflüssigkeit mehr oder weniger zurückhalten, so daß hierdurch der Multiuse begünstigt wird, kann auch, was bevorzugt wird, offenporige Struktur haben, so daß in dem Füll­ stoff selbst die farbige Flüssigkeit aufgenommen ist und hierdurch ein Farbspeicher entsteht. Darüber hinaus wird die Gefahr des Ausölens vermieden, d.h. das Abfärben durch versehentliches Berühren. Eine weitere Bedeutung hat der Füllstoffanteil auch zur Einregulierung der gewünschten Viskosität der aufgetragenen wäßrigen Beschichtungs­ flüssigkeit. Die Teilchengröße des Füllstoffs beträgt im allgemeinen etwa 5 bis 12µm. Seine Menge wird auf den Pigmentanteil bezogen. Dabei wird es bevorzugt, daß auf 10 Gew.-Teile Pigment etwa 1 bis 5 Gew.-Teile Füllstoff entfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch vielfältige Vorteile aus: Zunächst vermeidet es die Notwendigkeit des Einsatzes umweltschäd­ licher organischer Lösungsmittel und die oben geschilderten Nachteile. Es lassen sich handelsübliche wäßrige Pigmentdispersionen unmittelbar einsetzen. Es braucht auch nicht aufwendig eine Lösung hergestellt zu werden. Es muß überraschen, daß aus einer wäßrigen Dispersion eine Struktur der farbabgebenden Beschichtung erzielt wird, die einen Multiuse zuläßt. Offenbar fügen sich die dispergierten Teilchen des thermoplastischen Kunststoffs der wäßrigen Beschichtungsdispersion unter Einwirkung des Treibmittels zu einer besonders vorteilhaften Ge­ rüststruktur zusammen. Die erfindungsgemäß erhaltenen Schreib­ materialien führen auch zu einer qualitativ hochwertigen Schrift, die besonders wischfest und urkundenecht ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Beispiels noch näher erläutert werden:

Beispiel

Es wurde eine Beschichtungsflüssigkeit gemäß folgender Rezeptur herge­ stellt:

Handelsübliches wäßriges Polyvinylchlorid-Copolymer (Vinnapas CEF 10) (50%ig)
8,0 Gew.-Teile
handelsübliches wäßriges Acrylat-Copolymer (Setalin AD 630) (40%ig)	10,0 Gew.-Teile
Wasser	25,0 Gew.-Teile
wäßrige Rußdispersion (50%ig)	30,0 Gew.-Teile
Lecithin	4,5 Gew.-Teile
Rizinusöl	13,0 Gew.-Teile
Aerosil (Füllstoff)	2,0 Gew.-Teile
Toluolsulfohydrazid (Treibmittel)	0,5 Gew.-Teile

Die auf diese Weise hergestellte wäßrige Beschichtungsflüssigkeit wurde mittels einer Rakel in einer Schichtstärke von etwa 55µm auf einen üblichen Polyesterträger aufgebracht. Durch Überleiten warmer Luft einer Temperatur von etwa 120°C wurde der wäßrige Anteil der aufge­ tragenen Beschichtungsflüssigkeit innerhalb weniger Minuten abgedampft. Das erhaltene Erzeugnis konnte unmittelbar als Schreibmaterial mit Multiuse verwendet werden.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines für den Mehrfachgebrauch be­ stimmten Schreibmaterials in Blatt- oder Bandform mit einem Träger und einer darauf ausgebildeten kunststoffgebundenen farbabgebenden Beschich­ tung poröser Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Beschichtungsflüssigkeit mit einem Gehalt an einem darin dispergierten thermoplastischen Kunststoff, einem Pigment, einem Dispergierhilfsmittel, einem Öl und einem Treibmittel in üblicher Weise auf den Träger aufgetragen und der wäßrige Anteil bei erhöhter Temperatur unter Zersetzung des Treibmittels abgedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Be­ schichtungsflüssigkeit auf 1 Gew.-Teil thermoplastischen Kunststoff etwa 0,3 bis 1,3 Gew.-Teile Pigment und etwa 0,3 bis 1,3 Gew.-Teile Öl entfallen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein inerte Gase freisetzendes Treibmittel verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Treib­ mittel ein Hydrazid und/oder eine Ammoniumcarbonatverbindung ver­ wendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in einer solchen Menge eingesetzt wird, daß auf etwa 10 g thermopIastischen Kunststoff etwa 10 bis 100 ml durch die Zersetzung des Treibmittels entstehendes Gas entfallen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff ein Polyvinylchlorid- und/oder Vinyl­ chlorid-(Meth-)Acrylat-Copolymer verwendet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispergierhilfsmittel Lecithine oder deren Derivate verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Öl ein fettes Öl, insbesondere Rizinusöl, verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf 1 Gew.-Teil Pigment etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile Dispergierhilfs­ mittel entfallen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Beschichtungsflüssigkeit etwa 30 bis 60 Gew.-% Wasser enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtungsflüssigkeit in einem Flächengewicht von etwa 25 bis 80 g/m² aufgetragen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Beschichtungsflüssigkeit ein feinteiliger Füllstoff einverleibt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der feinteilige Füllstoff porös ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf 10 Gew.-Teile Pigment etwa 1 bis 5 Gew.-Teile Füllstoff entfallen.