DE3836660C2

DE3836660C2 -

Info

Publication number: DE3836660C2
Application number: DE3836660A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Kobe Jp Matsumoto; Masaaki . Takami, (Verstorben), Jp
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1991-08-01
Also published as: US5068133A; JPH01113280A; DE3836660A1; JP2528905B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials mit einer Farbentwicklungsschicht bzw. einer darauf ausgebildeten Schutzschicht, die eine ausgezeichnete Glätte, Gleichmäßigkeit und Stabilität aufweisen, und wobei das Aufzeichnungsmaterial ausgezeichnet in Aufzeichnungsvorrichtungen, wie Faksimile-Vorrichtungen, geeignet ist.

Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial aus einem Träger mit einer darauf ausgebildeten Farbentwicklungsschicht aus einem Farbbildner und einem Farbentwickler entwickelt die Farbe durch die Umsetzung des Farbentwicklers beim Erwärmen. Ein solches Material ist preiswert und wird deshalb in großem Maße als Aufzeichnungsmaterial in Aufzeichnungsvorrichtungen, wie Faksimile-Vorrichtungen und Druckern, die kompakt ausgebildet sind und leicht betrieben werden können, verwendet. Mit der in der jüngeren Zeit erfolgten Verkleinerung und der Erhöhung der Geschwindigkeit bei Faksimile-Vorrichungen besteht ein Bedürfnis nach einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial, welches es ermöglicht, eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit niedriger Energie zu erzielen.

Um dieses Bedürfnis zu erfüllen, hat man schon wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterialien aus einem Träger und einer darauf ausgebildeten Farbentwicklungsschicht mit einer Oberflächenrauheit von Ra kleiner als 1,2 µm und einem Glanz kleiner als 25% DE-OS 30 19 591 hergestellt. Dabei wird die Farbentwicklungsschicht auf dem Grundpapier durch Rakelbeschichtung durchgeführt oder genauer gesagt unter Anwendung eines Rakelbeschichters vom Bügeltyp. Bei der Rakelbeschichtungsmethode besteht der Vorteil, daß man in einem gewissen Ausmaß eine Beschichtungslösung mit einer höheren Konzentration anwenden kann, wobei jedoch der Nachteil vorliegt, daß dabei eine Streifenbildung aufgrund der hohen Scherkraft des Rakels bei einem Rakelbeschichter auftritt. Insbesondere bei einem Bügelrakelbeschichter ist es zur Vermeidung der Streifen bildung erforderlich, niedrigkonzentrierte Lösungen zu verwenden. Verwendet man aber Lösungen mit niedriger Konzentration, dann wird die für das Trocknen erforderliche Leistung erhöht und dabei entstehen dann leicht Nebel durch Wärme oder Druck.

Aus Pulp and Paper Canada, Vol. 76, No. 10/Oktober 1975, Seiten 80 bis 84 sind verschiedene Typen von Rakelbeschichtungsvorrichtungen bekannt. Dort wird auch auf die Vorteile eines Walzenrakels hingewiesen, wobei aber die Betonung auf der Beschichtung von Pappe liegt, also kein Hinweis auf die Herstellung eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials erfolgt. Zwar erfolgt dort auch der Hinweis einer streifenfreien Beschichtung bei Verwendung eines Walzenrakelbeschichtungsverfahrens gegenüber einem Rakelbeschichtungsverfahren vom Bügeltyp, wobei die Aussagen in dieser Druckschrift im Gegensatz zu der Aussage in der DE-OS 30 19 591 stehen, denn in DE-OS 30 19 591 wird ausdrücklich die Verwendung eines Rakelbeschichtungsverfahrens empfohlen.

Hinsichtlich der Anwendbarkeit in einer Aufzeichnungsvorrichtung wird zur Verbesserung der Haftung zwischen einem Thermokopf und der Oberfläche eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials die Oberfläche der Farbentwicklungsschicht im allgemeinen einer Glättebehandlung mittels eines Kalanders, wie einem Superkalander oder Glanzkalander unterworfen. Aber, auch wenn man die Glätte der Oberfläche der Farbbeschichtungsschicht durch Behandeln mit einem Superkalander erhöht, ist es unmöglich, eine befriedigende dynamische Empfindlichkeit zu erzielen, und es bilden sich weiterhin eine Nebelbildung und ein Kleben aufgrund des Kalanderdruckes aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials, welches die vorerwähnten Nachteile vermeidet, zu zeigen, und welches verbesserte Farbentwicklungseigenschaften aufweist und eine ausgeglichene Qualität hat sowie eine gleichmäßige und stabile Beschichtungsschichtstruktur und eine ausgezeichnete Glätte selbst dann, wenn man eine geringe Kalanderbehandlung vornimmt, und das weiterhin in einer Aufzeichnungsvorrichtung besonders gut verarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 8 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

Fig. 1 ist ein Fließbild und zeigt ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.

Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Bügelrakelbeschichtungsvorrichtung und

Fig. 3 ist ein Querschnitt einer Walzenrakelbeschichtungsvorrichtung.

Die Überflächenrauheit Ra der Farbentwicklungsschicht und der darauf ausgebildeten Schutzschicht wird gemäß JIS B 0601 gemessen. Ra bedeutet eine mittlere Rauheit und ist wie folgt definiert:

worin L eine Probelänge, gemessen in einer Richtung längs der Zentrallinie der charakteristischen Kurve der Oberflächenrauheit ist, die ausgedrückt wird durch

y = f(x).

Um den Meßfehler gering zu halten, wird ein Rau heitsanalysator, der eine dreidimensionale Oberflächenrauheit mittels eines Kontaktfühlers mißt, für die Messung der Oberflächenrauheit Ra verwendet.

Wenn die Oberflächenrauheit Ra der Farbentwicklungsschicht und der darauf ausgebildeten Schutzschicht größer als 1,2 bis 1,4 µm ist, kann man keine befriedigende dynamische Empfindlichkeit erhalten, selbst wenn man den Druck einer Platte, welche das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial an den Thermokopf preßt, entsprechend einstellt. Deshalb muß die Oberflächenrauheit Ra der Farbentwicklungsschicht 1,1 µm oder weniger und vorzugsweise 0,6 bis 0,9 µm betragen.

Hinsichtlich der dynamischen Empfindlichkeit scheint es wünschenswert zu sein, die Oberflächenrauheit Ra der Farbentwicklungsschicht oder der Schutzschicht klein zu halten. Aber die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß dann, wenn die Oberflächenrauheit zu klein ist, sich am Thermokopf Abfälle ansammeln und dadurch ein Kleben verursachen, und dadurch wird die Anwendbarkeit der Aufzeichnungsvorrichtung und auch die dynamische Empfindlichkeit verringert.

Weiterhin wurde festgestellt, daß die Druckglätte Rp der Oberfläche der Farbentwicklungsschicht ein wesentlicher Faktor ist, um eine ausgeglichene hohe Qualität im Hin blick auf die dynamische Empfindlichkeit und die Anwendbarkeit der Aufzeichnungsvorrichtung zu erzielen, und zwar neben der Oberflächenrauheit Ra. Wenn die Druckglätte Rp bei einem Oberflächendruck von 5 bar der Farbentwicklungsschicht größer als 7,8 µm ist, dann wird das Qualitätsgleichgewicht gestört, selbst wenn die Oberflächenrauheit Ra 1,0 µm oder weniger beträgt, und es ist dann unmöglich, ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial, das sowohl eine gute dynamische Empfindlichkeit als auch eine gute Anwendbarkeit in einer Aufzeichnungsvorrichtung hat, zu erhalten.

Es ist somit erforderlich, die Druckglätte Rp der Farbentwicklungsschicht auf 7,8 µm oder weniger und vorzugsweise 4 bis 6 µm bei einem Oberflächendruck von 5 bar einzustellen und zusätzlich die Oberflächenrauheit Ra auf 1,1 µm oder weniger einzustellen.

Die Druckglätte Rp der Farbentwicklungsschicht kann man mittels eines Druckglättetesters messen (einer optischen Vorrichtung, welche die Kontaktrate mißt, z. B. ein Mikrophotograph. Rp gibt eine Menge proportional zur Durchschnittstiefe einer Vertiefung auf einer kontaktierten Probeoberfläche, die zu einer Standardebene gebogen ist (Prisma) an. Dies wird ausführlicher in "Japanese Printing Society Articles, Band 17, Nr. 3 (1978), insbesondere 60. Frühjahrstagung der Japanese Printing Society", angegeben. Man erhält die Rp-Zahlen wie folgt:

Das Verhältnis einer durchgelassenen Lichtmenge zu der einfallenden Lichtmenge bei einer Veränderung der Wellenlänge wird festgestellt, d. h. daß man die individuellen Werte für die optischen Kontaktverhältnisse [F(λ)] feststellt, und die Werte für Fo und k stellt man mittels einer Fehlerquadratmethode fest, indem man sie in die nachfolgende angenäherte Exponentialfunktionsgleichung einsetzt:

F(λ) = Fo + (1 - Fo) · (1 - e^-k ^λ) (1)

Darin bedeutet Fo den Anteil einer Fläche des Papiers, welches physikalisch mit einem Prisma kontaktiert ist, und k ist eine Konstante, welche die Formverteilung des Papiers betrifft. Die Rp-Zahl erhält man aus der folgenden Gleichung:

Rp = {1 - F(λ)}dλ (2)

Durch Einsetzen der Gleichung (1) in die Gleichung (2) wird Rp:

Rp = (1 - Fo)/k

Schließlich kann man die Rp-Zahl aus den zuvor erhaltenen Fo- und k-Zahlen erhalten.

Die Farbentwicklungsschicht und die Schutzschicht mit einer solchen Oberflächenrauheit Ra und einer solchen Druckglätte Rp (im Falle der Farbentwicklungsschicht) wird mittels der Walzenrakelbeschichtungsmethode ausgebildet, bei welcher eine Beschichtungslösung in einer hohen Konzentration auf einen Träger oder eine Unterbeschichtungsschicht, die auf dem Träger ausgebildet ist, im Falle der Farbentwicklungsschicht aufgebracht wird, oder auf der Farbentwicklungsschicht im Falle des Schutzfilms, wobei keine Streifen und Absorptionsungleichheiten des Binders in der Beschichtungslösung erzeugt werden.

Die Walzenrakelbeschichtungsmethode wird auch als Stabbeschichtungsmethode bezeichnet. Die Menge der Beschichtung und die Glattheit kann mittels eines Stabes eingestellt werden. Es ist möglich, drei Arten von Stäben zu verwenden, nämlich einen glatten runden Stab (eine glatte Walze), einen Stab, der mit Draht umwickelt ist und einen Stab, in dem Kerben sind, wobei diese Stäbe je nach dem Anwendungszweck ausgewählt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine glatte Walze verwendet, durch welche man einen ausgezeichneten Glättungseffekt erzielt. Ein Beispiel für einen Walzenrakelbeschichter wird in Fig. 3 gezeigt, bei dem die Bezugszahl (11) eine Gegendruckwalze, die Bezugszahl (14) Druck, die Bezugszahl (15) Papier, die Bezugszahl (16) eine Beschichtungsfarbe, die Bezugszahl (18) die Zuführung einer Beschichtungsmasse und die Bezugszahl (19) einen Walzenrakel bedeuten.

Gemäß der Walzenrakelbeschichtungsmethode kann man gegenüber der Bügelrakelbeschichtungsmethode, wie sie in US-PS 44 14 259 beschrieben wird, folgende Vorteile erzielen: Es werden keine Streifen ausgebildet, selbst wenn man eine Beschichtungslösung mit hoher Konzentration anwendet im Gegensatz zu der Bügelrakelmethode, bei welcher eine Streifenbildung nur dann vermieden werden kann, wenn man eine Beschichtungslösung mit niedriger Konzentration aufträgt. Durch die Anwendung einer hochkonzentrierten Beschichtungslösung kann man die Wanderung des Binders in die untere Schicht (den Träger oder eine Unterbeschichtungsschicht) verringern. Weiterhin kann man eine stabile Beschichtungsschichtstruktur, eine Verbesserung der Oberflächenfestigkeit, ein gutes Profil, eine Verbesserung der Maschinenverträglichkeit, eine Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Abscheidungen und Ankleben, eine Verbesserung der Farbentwicklungseigenschaften erzielen, wobei man die Überzugsmenge erniedrigen kann und auch die für das Trocknen benötigte Energie verringert, und man das Verfahren schneller ablaufen lassen kann. Eine Nebelbildung durch Wärme wird verringert, und die Umdrehungszahl des Stabes wird erhöht; ebenso findet eine Verbesserung der Bildqualität statt, und ein Austausch des Rakels ist nicht erforderlich (während man ein Rakel im Falle einer Bügelrakelbeschichtungsmethode aufgrund des Abriebs auswechseln muß). Insgesamt findet deshalb eine Verbesserung der Betriebseffizienz statt.

Ein Beispiel für einen Bügelrakelbeschichter wird in Fig. 2 gezeigt, in welcher die Bezugsziffer (11) eine Gegendruckwalze, die Bezugsziffer (12) einen Bügelrakel, die Bezugsziffer (13) einen Druckschlauch, die Bezugsziffer (14) Druck, Bezugsziffer (15) Papier, Bezugsziffer (16) eine Beschichtungsfarbe und Bezugsziffer (17) eine Auftragswalze bedeuten.

Es ist außerordentlich überraschend, daß man die vorher angegebenen Vorteile einfach dadurch erhält, daß man die Bügelrakelbeschichtungsmethode durch die Walzenrakelbeschichtungsmethode ersetzt.

Ein Verfahren zum Auftragen einer Überzugslösung aus einer Farbentwicklungszusammensetzung aus einem Farbbildner und einem Farbentwickler auf einen Träger wird in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 bedeutet die Bezugsziffer (1) eine Abwickelvorrichtung für den Träger, Bezugsziffer (2) den Kopfteil einer Beschichtungsvorrichtung, Bezugsziffer (3) eine Auftragsvorrichtung, Bezugsziffer (4) einen Walzenrakelbeschichter, Bezugsziffer (5) einen Trockner, Bezugsziffer (6) einen Kalander und Bezugsziffer (7) einen Aufwickelteil zum Aufwickeln des erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials. In dem Beschichtungskopfteil (2) wird die Entfernung von dem Kontaktpunkt mit der Auftragsvorrichtung (3) und dem Kontaktpunkt mit dem Walzenrakelbeschichter (4) als "Verweillänge" bezeichnet, die wesentlich ist für die Bestimmung der "Verweilzeit".

In Fig. 1 wird ein Träger von der Abwickelwalze (1) zur Verfügung gestellt und passiert eine Anzahl von Transportwalzen und die Auftragsvorrichtung (3). Aus der Auftragsvorrichtung (3) wird eine Beschichtungslösung aus einer Farbentwicklungszusammensetzung abgegeben und auf den Träger aufgebracht. Die Farbentwicklungszusammensetzungslösung dringt in den Träger ein bis zu einem Zeitpunkt, an dem sie den Walzenrakelbeschichter (4) kontaktiert (Verweilzeit). Überschüssige Beschichtungslösung wird durch den Walzenrakelbeschichter (4) entfernt. Dann passiert der Träger den Trocknerteil (5) und den Kalanderteil (6), und man erhält das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial mit einer Farbentwicklungsschicht auf dem Träger.

Ist die Verweilzeit länger, dann dringt die Beschichtungslösung in die untere Schicht ausreichend ein und ergibt eine glatte Oberfläche, so daß man die Nebelbildung durch Druck bei der Kalanderbildung in der späteren Stufe vermeiden kann, jedoch ist dies hinsichtlich der Betriebseffizienz nicht bevorzugt. Andererseits wird einer kürzeren Verweilzeit die Betriebseffizienz verbessert, jedoch ist die Eindringung der Überzugslösung in den Träger nicht ausreichend gut, und dadurch verschlechtert sich die Oberflächenqualität (z. B. die Glattheit) und man erhält schlechte Bilder. Deshalb wird die Verweilzeit auf 0,04 bis 0,2 s eingestellt. Auf diese Weise wird die Glattheit und die Bildqualität verbessert und die Nebelbildung durch Druck verringert. Um die Verweilzeit auf 0,04 bis 0,2 s einzustellen, ist es vorteilhaft, die Konzentration der Farbentwicklungszusammensetzungslösung auf 30 bis 40 Gew.-% einzustellen.

Als Auftragsvorrichtung (3) kann man einen Walzenapplikator oder eine Sprühverteilvorrichtung verwenden. Eine Sprühverteilvorrichtung wird für das Auftragen bevorzugt.

Die obige Erklärung erfolgt, um die Ausbildung der Farbentwicklungsschicht zu erklären. Diese Methode kann man aber auch anwenden, um eine Schutzschicht auf der Farbentwicklungsschicht auszubilden. Die Überzugslösung für die Schutzschicht wird dann anstelle der Farbentwicklungszusammensetzungslösung verwendet. In diesem Fall kann man die Farbentwicklungsschicht ausbilden, ohne die vorerwähnte Walzenrakelbeschichtungsmethode anzuwenden. Das heißt mit anderen Worten, daß man die Farbentwicklungsschicht nach einer üblichen Beschichtungsmethode auftragen kann, und im Anschluß daran dann die Schutzschicht nach der Walzenrakelbeschichtungsmethode aufträgt.

Wird die Schutzschicht durch einen zweimaligen Überzug ausgebildet, dann werden die Überzugseigenschaften im Vergleich zu einer einmaligen Überzugsschicht verbessert, und weiterhin wird auch die Lagerfähigkeit und die Beständigkeit gegenüber Weichmacher verbessert.

Als Farbbildner in der Farbentwicklungsschicht kann man sogenannte Leukofarben einschließlich Triphenylmethanverbindungen und Fluoranlactonverbindungen verwenden. Beispiele für Triphenylmethanverbindungen sind 3,3-Bis(p-dimethylaminophenyl)-6-dimethylaminophthalid, 3,3-Bis(p-dimethylaminophenyl)phthalid, 3-(p-Dimethylaminophenyl)-3-(1,2-diaminoindol-3-yl) phthalid etc. Beispiele für Fluoranverbindungen sind 2-Anilino-3-methyl-6-dimethylaminofluoran, 2-Anilino-3-methyl-6-(methylcyclohexylamino)fluoran, 2-Anilino-3-methyl-6-(ethylisobenzylamino)fluoran, 2-(p-Chloranilino)-3-methyl-6-diethylaminofluoran, 2-(p-Fluoroanilino)-3-methyl-6-diethylaminofluoran und 2-Anilino-3-methyl-6-(p-toluidinoethylamino)fluoran. Diese Verbindungen kann man allein oder in Mischung verwenden.

Als Farbentwickler, der mit dem Farbbildner beim Erhitzen unter Ausbildung einer Farbe reagiert, kann man p-Octylphenol, p-tert.-Butylphenol,
1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(p-hydroxyphenyl) propan, 1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)cyclohexan,
4,4′-Thiobisphenol, 4,4′-Sulfonyldiphenol,
Bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)sulfon, Phenolharze vom Novolaktyp, p-Hydroxybenzoesäureester,
Dimethyl-4-hydroxyphthalat, Ethyl-5-hydroxyisophthalat,
3,5-Di-tert.-butylsalicylsäure und Metallsalze davon sowie
3,5-Di-α-methylbenzylsalicylsäure und deren Metallsalze verwenden.

Als Binder zum Binden und Befestigen der Farbbildner und der Farbentwickler kann man wasserlösliche hochpolymere Verbindungen wie Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, carboxymodifizierten Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Stärke und Derivate davon, Kasein, Gelatine, Alkalisalze von Styrol-Maleinsäureanhydrid- Copolymeren und wäßrige Emulsionen der vorerwähnten wasserunlöslichen Harze verwenden.

Die Lösung zur Ausbildung der Farbentwicklungsschicht kann weiterhin noch eines oder mehrere Mittel zur Verbesserung der Empfindlichkeit, Füllstoffe und andere üblicherweise verwendete Additive verwenden.

Als Empfindlichkeitsverbesserungsmittel kann man höhere Fettsäureamide wie Stearinsäureamid, Benzyl-p-benzyloxybenzoat, Dibenzylterephthalat, Diphenylsulfon oder 2-Benzyloxynaphthalin verwenden.

Als Füllstoff kann man feine Pulver von anorganischen Verbindungen wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titanoxid, Zinkoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumhydroxid, Zinkhydroxid, Bariumsulfat, Tone, Talkum, oberflächenbehandeltes Kalziumcarbonat oder Siliziumdioxid verwenden, und als feine Pulver von organischen Materialien kann man Harnstoff-Formaldehydharz oder ein Polystyrolharz verwenden.

Als weitere Additive kann man auch Schmiermittel wie Zinkstearat, Calciumstearat, verschiedene oberflächenaktive Mittel und Antischaummittel, je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck, verwenden.

Als Träger zur Ausbildung der wärmeempfindlichen Farbentwicklungsschicht kann man Papier, synthetisches Papier oder Filme verwenden. Dabei werden solche, die eine sehr gute Glätte haben, bevorzugt. Erforderlichenfalls kann man einen Träger verwenden, der eine Unterbeschichtungsschicht aufweist, die man dadurch erhält, indem man einen Füllstoff mit einer großen Ölabsorptionsfähigkeit wie calciniertes Kaolin oder Siliziumdioxid mit einem Binder wie Styrolbutadiencopolymerlatex, Stärke oder Polyvinylalkohol aufbringt.

Die für die Ausbildung der Farbentwicklungsschicht verwendete Überzugsmenge der Lösung auf dem Träger ist nicht besonders begrenzt und liegt im allgemeinen im Bereich von vorzugsweise 0,5 bis 15 g/m² und noch bevorzugter 3 bis 12 g/m², auf Trockenbasis.

Die ausgebildete Farbentwicklungsschicht wird in üblicher Weise getrocknet und kann dann einer Kalanderbehandlung unterworfen werden unter Verwendung beispielsweise eines Superkalanders.

Bei einer Unterbeschichtungsschicht, die ein oder mehrere Pigmente oder Bindemittel enthält und die zwischen der Farbentwicklungsschicht und dem Träger aufgebracht ist, kann man die Farbentwicklungseigenschaften und die Oberflächenglätte besonders gut verbessern. Eine solche Unterbeschichtungsschicht kann in üblicher Weise ausgebildet werden. Als Pigmente und Bindemittel kann man die vorher erwähnten verwenden.

Falls man eine Schutzschicht auf der Farbentwicklungsschicht ausbildet, dann kann man die nachfolgenden Materialien für diese Schutzschicht verwenden: Cellulosederivate wie Methoxycellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Ethylcellulose; wasserlösliche hochmolekulare Verbindungen wie das Natriumsalz von Polyacrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Acrylamid-Acrylat- Copolymere, Acrylamid-Acrylat-Methacrylsäureterpolymere, Polyacrylamidderivate, Stärken, Gelatine, Gummiarabikum, Kasein, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymerhydrolysate, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymerhalbesterhydrolysate, Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymerhydrolysate, Polyvinylalkohol, siliziumdioxidmodifizierter Polyvinylalkohol, carboxymodifizierter Polyvinylalkohol, Natriumpolystyrolsulfonat, Natriumalginat; wasserunlösliche Polymere wie Styrol-Butadien-Kautschuklatex, Acrylnitril-Butadien-Kautschuklatex, Methylacrylat- Butadien-Kautschuklatex oder Vinylacetatemulsion. Diese Polymere können allein oder als Mischung verwendet werden.

Um wasserlösliche Hochpolymere wasserfest zu machen, kann man beispielsweise Formaldehyd, Glyoxal, Chromalaun, Melamin, ein Melaminformaldehydharz, ein Polyamidharz oder ein Polyamid-Epichlorhydrinharz verwenden.

Eine Lösung zur Ausbildung einer Schutzschicht kann man herstellen, indem man die vorerwähnten Materialien in geeigneten Konzentrationen (vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt) verwendet und geeignete Viskositäten (vorzugsweise 50 bis 500 mPa · s) einstellt. Wird ein Mittel zur Verbesserung der Wasserfestigkeit verwendet, dann hat dieses vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Überzugslösung für die Schutzschicht.

Falls man eine Schutzschicht aufbringt, dann bildet man zunächst die Farbentwicklungsschicht auf einem Träger in einer Menge von vorzugsweise 0,5 bis 15 g/m² und noch bevorzugter 3 bis 12 g/m², auf Trockenbasis, nach einer üblichen Überzugsmethode aus, und dann wird die Schutzschicht mittels eines Applikators aufgebracht, und die überschüssige Lösung für die Schutzschicht wird mittels eines Walzenrakelbeschichtungsverfahrens entfernt, und dann trocknet man und führt eine Kalanderbehandlung durch, bis die Oberflächenrauheit Ra 1,1 µm oder weniger beträgt.

Durch Ausbildung der Schutzschicht kann man ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einer gleichmäßigen stabilen Überzugsstruktur erhalten, das ganz besonders gute Glätte und eine besonders gute Lagerfähigkeit sowie eine gute Farbentwicklungsfähigkeit und Verträglichkeit in Aufzeichnungsvorrichtungen aufweist.

Erforderlichenfalls kann man auf eine Seite des Trägers gegenüber der Farbentwicklungsschicht oder der Schutzschicht eine Rückseitenbeschichtung vornehmen. Die Ausbildung einer Rückseitenbeschichtung ist dann besonders vorteilhaft, wenn man das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung für Etiketten, insbesondere ablösbare Etiketten, verwendet, weil eine Rückseitenbeschichtung das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial daran hindert, daß unerwünschte Einflüsse von Weichmachern, die auf einem mit dem Etikett zu versehenden Blatt vorhanden sind, einwirken, oder ein unerwünschtes Anhaften aufgrund der statischen Ladung in einer automatischen Maschine mit automatischer Papierzufuhr eintritt.

Als Material zur Ausbildung einer Rückseitenbeschichtung kann man die gleichen wasserlöslichen Hochpolymere und wasserunlöslichen Polymere verwenden, die zur Herstellung der vorerwähnten Schutzschicht genannt wurden. Weiterhin kann die Rückseitenbeschichtung ein oder mehrere Pigmente, wie kolloidales Siliziumdioxid und wachsartige Materialien enthalten.

Die Rückseitenbeschichtung kann man durch übliche Beschichtungsmethode, z. B. mittels eines Luftmessers, eines Rakels oder eines Walzenrakels in einer üblichen Mengen ausbilden.

Die Rückseitenbeschichtung kann vor der Ausbildung der Unterbeschichtungsschicht oder der Farbentwicklungsschicht oder nach der Ausbildung der Farbentwicklungsschicht und der Schutzschicht oder zu jeder Zeit während der Ausbildung des wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials ausgebildet werden.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert. Alle Teile und Prozente sind, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Es wurden die Flüssigkeiten A, Flüssigkeiten B und Flüssigkeiten C durch Sandvermahlen hergestellt. Die Zusammensetzungen wurden auf eine Teilchengröße von 2 µm oder weniger dispergiert.

Eine wärmeempfindliche Farbentwicklungsüberzugslösung wurde hergestellt durch Vermischen von 6 Teilen der Flüssigkeit A, 20 Teilen der Flüssigkeit B, 20 Teilen der Flüssigkeit C, 30 Teilen eines 35%igen wasserlöslichen Bindemittels auf Acrylatbasis und 25 Teilen einer 20%igen Stearinsäureamidemulsion, wobei man zur Herstellung der Lösung rührt. Die Überzugslösung hatte einen Feststoffgehalt von 33% und eine Viskosität von 280 mPa · s.

Weiterhin wurde eine Unterbeschichtungsschicht auf feinem Papier mit einem Grundgewicht von 50 g/m² ausgebildet, indem man eine Lösung aus 100 Teilen kalziniertem Kaolin und 10 Teilen Styrol-Butadienlatex in einer Menge von 8 g/m² auf Trockenbasis aufbrachte. Die vorerwähnte Beschichtungslösung wurde auf die Unterbeschichtungsschicht nach einer Walzenrakelbeschichtungsmethode aufgetragen (eine glatte Walze mit einem Durchmesser von 10 mm und 300 Upm) mit einer Beschichtungsrate von 500 m/min (Verweilzeit 0,08 s) und in einer Menge von 5 g/m² (auf Trockenbasis). Anschließend wurde getrocknet. Die erhaltene Farbentwicklungsschicht hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 0,86 µm, eine Druckglätte Rp von 7,69 µm bei einem Oberflächendruck von 5 bar und eine Bekk-Oberflächenglätte von 200 s.

Beim Verwenden des erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials in einer Faksimile-Vorrichtung betrug die erhaltene Druckdichte (D) 1,24. Es wurde kein Anhaften festgestellt.

Beispiel 2

Das in Beispiel 1 erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer schwachen Kalanderbehandlung mit einem linearen Druck von 40 kg/cm unterworfen, wobei man ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einer Bekk-Oberflächenglätte von 400 s erhielt. Die erhaltene Farbentwicklungsschicht hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 0,64 µm und eine Druckglätte von Rp gleich 4,91 µm bei einem Oberflächendruck von 5 bar. Es wurde kaum eine Nebelbildung durch Druck festgestellt.

Wurde das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial in der gleichen Faksimilevorrichtung wie im Beispiel 1 eingesetzt, dann erhielt man eine Druckdichte (D) von 1,29, und es wurde kein Anhaften festgestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Zu der gleichen Überzugslösung, die gemäß Beispiel 1 erhalten wurde, wurde Wasser zugegeben bis die Überzugslösung eine Konzentration von 18% und eine Viskosität von 100 mPa · s hatte.

Diese Überzugslösung wurde auf die gleiche Unterbeschichtungsschicht, die auf einem feinen Papier aufgebracht war, wie in Beispiel 1 aufgebracht, und zwar unter Verwendung eines Luftmesserbeschichters in einer Rate von 200 m/min und in einer Menge von 5 g/m² (auf Trockenbasis). Dann wurde getrocknet. Die erhaltene Farbentwicklungsschicht (die keiner Kalanderbehandlung unterworfen war) hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 1,38 µm und eine Druckglätte Rp von 17,63 µm bei einem Oberflächendruck von 5 bar und zeigte eine Bekk-Oberflächenglätte von 100 s.

Wurde das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial in der gleichen Faksimile-Vorrichtung wie in Beispiel 1 eingesetzt, so erhielt man eine Druckdichte (D) von 1,01. Es wurden Druckungleichmäßigkeiten, die vermutlich auf eine ungleichmäßige Absorption der Überzugslösung in den bedruckten Teilen zurückzuführen ist, festgestellt. Außerdem wurde auch ein Anhaften festgestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Das gemäß Vergleichsbeispiel 1 erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer Kalanderbehandlung unterworfen, wobei man ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einer Bekk-Oberflächenglätte von 420 s erhielt. Die Farbentwicklungsschicht des erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials zeigte eine Oberflächenrauheit Ra von 0,74 µm und eine Druckglätte Rp von 5,23 µm bei einem Druck von 5 bar. Gleichzeitig stellte man eine erhebliche Nebelbildung fest.

Bei Verwendung des erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials in der gleichen Faksimile-Vorrichtung wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, erzielte man eine Druckdichte (D) von 1,24. Es lagen Druckungleichmäßigkeiten, die vermutlich auf eine ungleichmäßige Absorption der Überzugslösung in den bedruckten Teilen zurückzuführen waren, vor. Gleichzeitig trat ein Anhaften ein.

Beispiel 3 (Ausbildung der Farbentwicklungsschicht)

Flüssigkeit A, Flüssigkeit B und Flüssigkeit C wurden durch Sandvermahlen von Mischungen der nachfolgenden Zusammensetzungen bis zu einer Dispersion mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 µm oder weniger hergestellt.

Eine wärmeempfindliche Farbentwicklungsbeschichtungslösung wurde hergestellt durch Vermischen von 6 Teilen der Flüssigkeit A, 20 Teilen der Flüssigkeit B, 30 Teilen der Flüssigkeit C, 70 Teilen einer 10%igen wäßrigen Polyvinylalkohollösung und 25 Teilen einer 20%igen Stearinsäureamidemulsion, wobei man rührte. Die Überzugslösung hatte einen Feststoffgehalt von 21% und eine Viskosität von 50 mPa · s. Die Überzugslösung wurde auf ein feines Papier mit einem Basisgewicht von 60 g/m² in einer Menge von 6 g/m², auf Trockenbasis, mittels eines Luftmessers aufgetragen und dann getrocknet, wobei man eine wärmeempfindliche Farbentwicklungsschicht erhielt.

(Entwicklung der Schutzschicht)

Eine Lösung zur Herstellung einer Schutzschicht wurde hergestellt durch Zugabe eines Wasserdichtmachungsmittels auf Basis eines Amins zu einer Flüssigkeit, die als wirksame Komponente eine Pfropfcopolymeremulsion enthielt, die erhalten worden war durch Polymerisieren von Methylmethacrylat, einem Niedrighydroxyalkylacrylat und Methacrylsäure in einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung zusammen mit einem Dispergiermittel. Die Lösung hatte einen Feststoffgehalt von 20% und eine Viskosität von 300 mPa · s. Die erhaltene Lösung wurde auf die Farbentwicklungsschicht, erhalten nach einer Walzenrakelbeschichtungsmethode (eine glatte Walze mit einem Durchmesser von 10 mm, 140 Upm) mit einer Beschichtungsrate von 300 m/min (Verweilzeit 0,14 s) in einer Menge von 4 g/m² auf Trockenbasis aufgetragen. Dann wurde getrocknet. Die erhaltene Schutzschicht zeigte eine Oberflächenrauheit Ra von 1,06 µm und eine Bekk-Oberflächenglätte von 300 s. Das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer Kalanderbehandlung unterworfen unter Erhalt einer Bekk-Oberflächenglätte der Schutzschicht von 500 bis 600 s.

Die Lagerstabilität und die Farbentwicklungseigenschaften wurden geprüft und werden in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 4

Die gleiche Lösung zur Ausbildung der Schutzschicht wie sie in Beispiel 3 verwendet wurde, wurde auf die gleiche Entwicklungsschicht wie sie in Beispiel 3 beschrieben wurde mittels der gleichen Walzenrakelbeschichtungsmethode wie in Beispiel 3 mit einer Rate von 300 m/min zweimal aufgebracht, so daß die Gesamtbeschichtungsmenge 3 g/m² nach dem Trocknen betrug. Die erhaltene Schutzschicht hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 0,98 µm und eine Bekk-Oberflächenglätte von 280 s. Das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer Kalanderbehandlung unterworfen, wobei man eine Bekk-Oberflächenglätte der Schutzschicht von 500 bis 600 s erhielt.

Die Lagerfähigkeit und die Farbentwicklungsfähigkeit wurde geprüft und wird in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 3

Die Lösung zur Ausbildung der Schutzschicht, erhalten gemäß Beispiel 3, wurde auf einer Farbentwicklungsschicht in gleicher Weise wie in Beispiel 3 aufgebracht mit der Ausnahme, daß man einen spitzen Rakelbeschichter verwendete. Die Beschichtungsrate betrug 300 m/min und die Menge 4 g/m² nach dem Trocknen. Die erhaltene Schutzschicht hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 1,12 µm und eine Bekk-Oberflächenglätte von 120 s, zeigte jedoch eine unerwünschte Anzahl von Streifen auf der beschichteten Oberfläche. Das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer Kalanderbehandlung unterworfen, wobei man eine Bekk-Oberflächenglätte der Schutzschicht von 500 bis 600 s erhielt.

Vergleichsbeispiel 4

Die Lösung zur Ausbildung der Schutzschicht, erhalten gemäß Beispiel 3, wurde mit Wasser so verdünnt, daß man einen Feststoffgehalt von 16% und eine Viskosität von 230 cps erhielt.

Die erhaltene Lösung wurde auf die gleiche Farbentwicklungsschicht wie in Beispiel 3 mittels eines Luftmessers mit einer Beschichtungsrate von 200 m/min in einer Menge von 4 g/m² nach dem Trocknen aufgebracht. Die erhaltene Schutzschicht hatte eine Oberflächenrauheit Ra von 1,14 µm und eine Bekk-Oberflächenglätte von 160 s, aber hatte eine Anzahl von Oberflächenungleichmäßigkeiten, die vermutlich auf ungleichmäßige Absorption der Lösung auf der beschichteten Oberfläche zurückzuführen waren. Das erhaltene wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial wurde einer Kalanderbehandlung unterworfen, wobei man eine Bekk-Oberflächenglätte der Schutzschicht von 500 bis 600 s erhielt.

Tabelle 1

Vergleichsbeispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei man jedoch einen Bügelrakelbeschichter anstelle eines Walzenrakelbeschichters verwendete. Die erhaltene Farbentwicklungsschicht zeigte eine große Anzahl von Streifen, so daß sie für die Praxis ungeeignet war.

Vergleichsbeispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei man jedoch einen Bügelrakelbeschichter anstelle eines Walzenrakelbeschichters verwendete. Die erhaltene Schutzschicht zeigte eine große Menge von Streifen und war für die Praxis ungeeignet.

Aus den vorhergehenden Beispielen geht hervor, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien eine gleichmäßige und glatte Farbentwicklungsschicht oder Schutzschicht aufweisen, so daß dadurch eine ausgezeichnete dynamische Empfindlichkeit erzielt wird, und zwar auch nach einer geringen Kalanderbehandlung. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäß erhaltenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien ein gutes Gleichgewicht hinsichtlich der Qualität und der Anwendbarkeit in Aufzeichnungsvorrichtungen vor, wobei keine Streifen, Nebelbildung unter Druck oder Wärme erfolgt. Weiterhin werden die Eigenschaften und die Lagerfähigkeit durch eine gleichmäßige und glatte Schutzschicht verbessert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials aus einem Träger und einer darauf ausgebildeten Farbentwicklungsschicht mit einer Oberflächenrauheit Ra von 1,1 µm oder weniger und einer Druckglätte Rp von 7,8 µm oder weniger unter einem Druck von 5 bar, bei dem man eine Farbentwicklungszusammensetzungslösung aus einem Farbbildner und einem Farbentwickler auf einem Träger unter Anwendung einer Auftragsvorrichtung aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überschuß der Farbentwicklungszusammensetzungslösung mittels eines Walzenrakelbeschichtungsverfahrens mit einer Verweilzeit von 0,04 bis 0,2 Sekunden entfernt und den erhaltenen Träger trocknet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als weitere Stufe eine Kalanderbehandlung nach dem Trocknen durchführt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem eine Unterbeschichtungsschicht aus einem oder mehreren Pigmenten und einem Bindemittel auf dem Träger aufbringt, bevor man die Farbentwicklungszusammensetzungslösung aufbringt.

4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin eine Rückseitenbeschichtung auf einer Seite des Trägers gegenüber der Farbentwicklungsschicht vor oder nach der Ausbildung der Farbentwicklungsschicht ausbildet.

5. Verfahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials aus einem Träger und einer darauf ausgebildeten Farbentwicklungsschicht und einer darauf ausgebildeten Schutzschicht mit einer Oberflächenrauheit Ra von 1,1 µm oder weniger, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Farbentwicklungsschicht aus einem Farbbildner und einem Farbentwickler auf einen Träger ausbildet,
daß man eine Beschichtungslösung für eine Schutzschicht auf der Farbentwicklungsschicht mittels einer Auftragsvorrichtung aufbringt,
daß man die überschüssige Beschichtungslösung für die Schutzschicht mittels einer Walzenrakelbeschichtungsmethode mit einer Verweilzeit von 0,04 bis 0,2 Sekunden entfernt und
daß man den erhaltenen Träger trocknet.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin eine Kalanderbehandlung nach dem Trocknen durchführt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin eine Unterbeschichtungsschicht aus einem oder mehreren Pigmenten und einem Bindemittel auf dem Träger ausbildet, bevor man die Farbentwicklungsschicht bildet.

8. Verfahren gemäß Ansprüchen 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin eine Unterbeschichtungsschicht auf einer Seite des Trägers gegenüber der Schutzschicht vor oder nach der Ausbildung der Schutzschicht ausbildet.