DE69612357T2

DE69612357T2 - Bildempfangsblatt

Info

Publication number: DE69612357T2
Application number: DE69612357T
Authority: DE
Inventors: John Joseph Chernovitz; David Habib
Original assignee: Oce USA Inc
Current assignee: Oce USA Inc
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2016-12-07
Also published as: US5837351A; EP0778156A2; DE69612357D1; EP0778156B1; EP0778156A3; CA2192293A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft ein Vielzweck-Bildempfangsblatt, das für Handzeichnungen, elektronisches Flotten und elektrofotografische Druck- und Kopieranwendungen benutzbar ist und einen Basisträger sowie eine Oberflächenbeschichtung aufweist, die ein quervernetztes Polymer und ein Pigment enthält, und die eine Bildempfangsmatrix mit physikalischen und elektrischen Eigenschaften ergibt, die das Aufzeichnen und Korrigieren von Bildern ermöglichen.

Hintergrund der Erfindung

Pergament, Folie und opakes Papier sind seit langem als Bildempfangsmedien für Handzeichnungen verfügbar. In jüngerer Zeit sind diese Produkte auch in weitem Umfang in mit und ohne Druckausübung arbeitenden Bildgebungsanwendungen wie etwa elektrofotografischem Kopieren und Drucken, elektronischem Flotten unter Verwendung von Feder, Bleistift oder Kugelschreiber als Marker und in anderen Bildgebungsverfahren verwendet worden. Mit der Zeit hat sich eine große Anzahl unterschiedlicher spezialisierter Produkte entwickelt, um den diversen Anforderungen der verschiedenen Bildgebungssysteme zu entsprechen. So ist die Herstellung, Lagerhaltung, Verteilung und Verwendung der Vielfalt dieser spezialisierten Produkte umständlich und kostspielig geworden. Die Entwicklung einer Vielzweck-Bildempfangsmatrix, die für eine Vielzahl von Substraten und Anwendungen geeignet ist, würde deshalb signifikante wirtschaftliche Vorteile gegenüber den vielen bisher erhältlichen spezialisierten Produkten bieten.
Historisch ist die Technik der Bildempfangsmedien reich an Formulierungen, die im Hinblick auf die Optimierung jedes Produkttyps für eine spezielle Verwendung entwickelt worden sind. Allgemein benutzt jede Formulierung speziell Polymere oder Polymertypen, Pigmente und Additive zur Erzeugung eines Produktes, das einen begrenzten spezialisierten Anwendungsbereich hat. Dieser Ansatz erfordert es, daß der Hersteller viele verschiedene Produkte herstellt, bereithält und verteilt. Außerdem erfordern einige der Produkte mehrfache Beschichtungsoperationen, was ihre Kosten weiter erhöht. Im Gegensatz dazu sind die Vielzweckprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung weniger komplex in der Herstellung, und sie können in verschiedenen Anwendungen benutzt werden, so daß sich die Anzahl der Produkte und die damit zusammenhängenden Kosten reduzieren. Darüber hinaus funktionieren diese Vielzweckprodukte gut auf einem breiten Spektrum von Bilderzeugungsausrüstungen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Vielzweck-Bildempfangsblattes ergeben sich aus der kombinierten Verwendung verschiedener Konzepte, einschließlich der folgenden: (1) anstelle von Formulierungen auf Lösungsmittelbasis werden wäßrige Formulierungen benutzt, die Ersparnisse hinsichtlich der Kosten und des damit zusammenhängenden Einschlusses von organischen Lösungsmitteln bieten, (2) es können Büdempfangs-Beschichtungsformulierungen benutzt werden, die für Pergament, Folie und opakes Papier im wesentlichen dieselben sind, so daß die Kosten für die Mischungszubereitung und den Produktwechsel während der Herstellung reduziert werden, und (3) ein einziger Produkttyp (z. B. Pergament, Folie oder opakes Papier) kann zum Handzeichnen, zum Flotten mit einem Schreiber und für elektrofotografische Kopier- und Druckanwendungen benutzt werden. Es ist hervorzuheben, daß diese Ausgestaltung nicht nur die erforderliche Anzahl von Produkten und ihre Lagerhaltung beträchtlich reduziert, sondern auch größere Bequemlichkeit sowohl für den Produkthersteller als auch für den Endanwender bietet. Zusammen ergeben diese Vorteile deutlich geringere Kosten für den Hersteller und wettbewerbsfähigere Produkte am Markt.
DE 41 25 590 beschreibt eine Zeichenfolie, die einen Folienträger und eine darauf befindliche Oberflächenschicht aufweist, die Pigment und als Bindemittel ein quervernetztes Copolymer aus 70-90 Gewichtsprozent Vinylchlorid und 30 - 10 Gewichtsprozent Hydroxyalkylmethacrylat enthält. Die Formulierung der Oberflächenschicht hat den Nachteil, daß sie aus organischer Lösung aufbeschichtet werden muß.
WO 94/02325 beschreibt ein impaktfreies Druckelement mit einem abmessungsstabilen Träger und einer aus einer wäßrigen Beschichtungsformulierung aufbeschichteten Oberflächenschicht, die als Bindemittel 10-25% Gelatine und 90 - 75% wasserlösliches Acrylpolymer enthält und weiterhin ein Weißpigment in hinreichender Menge enthält, um ein Element mit einer optischen Dichte von 0,2 oder mehr zu bilden. Die Bindemittel können quervernetzt sein. Die beschriebenen Druckelemente sind nicht dazu geeignet, mit relativ harten Bleistiften beschrieben zu werden, und die Radierbarkeit von Bleistiftmarkierungen ist unzureichend.
US 5 102 730 beschreibt ein bebilderbares Vielzweckpapier mit einer Beschichtung, die als wesentliche Zutaten Alkylketondimer, Hydrocolloid, ausgewählt aus Stärken, Dextrinen, Gummi arabicum, Laginaten, Alginatestern, Tragant, Kaseiinaten, Pflanzenproteinen, Gelatine, Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylalkohol, und einen die Aufnahmefähigkeit für Toner und Bleistift beeinflussenden Anteil eines Pigments enthält.

Kurzdarstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Vielzweck-Bildempfangsblatt zu schaffen, das für Handzeichnungen, elektronisches Flotten und elektrofotografisches Drucken und Kopieren verwendbar ist und eine radierbare und korrigierbare Matrix auf verschiedenartigen Substraten benutzt. Um Produkte zu schaffen, deren Eigenschaften für diese vielfältigen Anwendungen geeignet sind, ist es erforderlich, in das Produktdesign eine Anzahl spezieller physikalischer und elektrischer Eigenschaften einzubeziehen. Zum Beispiel ist es beim Handzeichnen wichtig, eine gute Haftfähigkeit für Bleistift, Tintenaufnahmefähigkeit und Korrigierbarkeit zu erreichen, wobei diese letzte Qualität durch gute Mehrfach-Radier- und Wiederbeschriftungseigenschaften erreicht wird. Elektronisches Stiftplotten erfordert ähnliche Leistungseigenschaften, jedoch mit wesentlich strengeren Markierungsanforderungen, wegen der wesentlich schnelleren Computer generierten Aufzeichnungsgeschwindigkeiten. Elektrofotografische Bildgebung erfordert zusätzlich gute Tonerhaftung und Bildauflösung in einem Weitenbereich von relativen Feuchten in der Umgebung.
In Übereinstimmung mit diesen Zielsetzungen benutzt die vorliegende Erfindung Pergament, Folie oder opakes Papier als Basisträger und eine neue diskrete Schicht oder Matrix als Oberflächenbeschichtung. Die erfindungsgemäj3e Oberflächenbeschichtung umfaßt eine für Bleistift, Tinte und Toner aufnahmefähige quervernetzte Polymermatrix die wahlweise beständig ist gegenüber Migration einer transparenzerzeugenden Flüssigkeit und Eigenschaften verwirklicht, die ihre Oberfläche als einen Rezeptor für eine Vielzahl verschiedenartiger Bilderzeugungsmittel geeignet machen.
Die Oberflächenbeschichtung wird vorzugsweise dadurch gebildet, daß als Bindemittel eine wäßrige Dispersion eines quervernetzbaren Polymers oder Copolymers benutzt wird. Bevorzugt ist das quervernetzbare Polymer oder Copolymer ein quervernetzbares Copolymer von Diglycidylethern von Bisphenol oder ein quervernetzbares Urethan modifiziertes Bisphenol-Epoxidharz (z. B. Bisphenol A- oder F-Epoxidharz) oder ein quervernetzbares modifiziertes Acrylharz. Die Oberflächenbeschichtung oder Matrix enthält auch ein Pigment zur Erzeugung von Zähnen oder Abrasivität. Eine Kombination von Pigmenten ist bevorzugt, insbesondere kristallines und amorphes Silika.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Allgemeine Anforderungen

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, vielfältig anwendbare Produkte auf Pergament, Folie und opakem Papier zu schaffen, die dazu geeignet sind, ein Bild mit Hilfe sowohl manueller als auch elektronischer Bildgebungssysteme aufzunehmen. Die Oberflächenbeschichtung oder Matrix auf den verschiedenen Basisträgern oder Substraten ist im wesentlichen dieselbe und bietet geeignete Aufnahmefähigkeit für Bleistift-, Tinte- und Tonermarkierungen sowie Radier- und Wiederbeschriftungsfähigkeit. Jedoch hat jeder Basisträgertyp seine eigenen Vorbereitungsanforderungen vor dem Auftragen der Vielzweck-Matrix.
Die zur Zubereitung der Oberflächenbeschichtungen benutzten quervernetzbaren Polymere und Copolymere sind Bindemittel auf wäßriger Basis. Sie haben die Vorteile geringer Kosten, leichterer Korrigierbarkeit der Oberflächenschicht, erhöhter Aufnahmefähigkeit der Oberflächenschicht für Tintenlinien und Toner und Abwesenheit von Rückständen organischer Lösungsmittel im Endprodukt. Diese letzte Eigenschaft ist wichtig, weil Rückstände von Lösungsmitteln während der Verarbeitung in bestimmten Bilderzeugungseinrichtungen, in denen Bilder durch Wärme fixiert werden, fotoleitende Bänder schädigen und schädliche Lösungsmitteldämpfe freisetzen können.

Pergamentpapiere

Für die gebräuchlichen pergamentartigen Papierprodukte ist die Nichtverschmutzung der Fotorezeptor-Oberflächen während des Bilderzeugungsprozesses eine weitere wichtige Anforderung für einige elektrofotografische Geräte wie beispielsweise die Geräte OCE 7500, 9400, 9700 und 9800 und das Gerät XEROX 2500. Wenn solche Geräte benutzt werden, so werden die auf der Oberfläche des Pergaments vorhandenen transparenzerzeugenden Polymere auf die Oberfläche des Fotorezeptors des Gerätes übertragen und verursachen dadurch eine gestörte Bilderzeugung. Solche Verunreinigung der Fotorezeptor-Oberfläche tritt bei flüssigen Transparenzerzeugem mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auf. Somit ist es ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Oberflächenschicht auf dem Papier zu schaffen, die nicht nur die geforderten Bilderzeugungs- und Korrekturfähigkeiten besitzt, sondern auch die Diffusion des flüssigen Transparenzerzeugers zu einer freiliegenden Oberfläche der Oberflächenbeschichtung auf dem Pergamentprodukt verhindert. Die am meisten verwendeten Pergamente sind zu 100% aus Altstoffen hergestellt, obgleich auch Papiere mit einem Altstoffgehalt von 0 bis 100% in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Transparenzerzeugung

Die meisten Pergamente werden für reprographische Anwendungen vertrieben und sind transparent gemacht. Typischerweise wird ein Papier allgemein mit einem in einem Lösungsmittel aufgenommenen festen und flüssigen Tranzparenzerzeuger getränkt, indem der Transparenzerzeuger in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird, die Lösung auf die Oberfläche des Papiers aufgetragen wird, das beschichtete Papier zu einer Rolle aufgewickelt wird und man die mit Lösungsmittel beladene Rolle für mehrere Tage stehen läßt, üblicherweise ein bis drei Tage, so daß der Transparenzerzeuger durch die Grenzflächen des Papiers hindurch diffundieren kann. Die Rolle wird dann durch einen Trocknungsofen bearbeitet, um das als Träger dienende Lösungsmittel zu entfernen.
Typische feste Transparenzerzeuger, die in der vorliegenden Erfindung dazu benutzt werden können, den Basisträger transparent zu machen, umfassen Alpha- Methylpolystyrol, Polypropylen und dergleichen, die in einem Lösungsmittelgemisch gelöst sind, etwa einem Gemisch aus einem polaren und einem unpolaren Lösungsmittel (z. B. Azeton und Heptan).
Die Verwendung eines lösungsmittelfreien Transparenzerzeugungsmittels bietet Kostenersparnisse bei der Herstellung der erfindungsgemäjSen transparenten Bildempfangspapiere durch Beseitigung eines Trocknungsschrittes. Darüber hinaus vermeidet die Verwendung lösungsmittelfreier Beschichtungen das Zurückbleiben unangenehmer Gerüche während der Benutzung des Produkts und die Schädigung von einigen elektrofotografischen lichtempfindlichen Bändern während des Bilderzeugungsprozesses. Mineralöl, ein Petroleumdestillat und gemeinhin gebräuchliche flüssige transparenzerzeugende Polymere, die zum Gebrauch ohne Lösungsmittel geeignet sind, sind bevorzugte Transparenzerzeuger. Jedoch umfassen andere akzeptable flüssige Transparenzerzeuger auch Polybuten und Glycolester von hydrierten Harzen mit geeigneter Viskosität und geeignetem Brechungsindex.
Das lösungsmittelfreie Transparenzerzeugungsmittel ist besonders bevorzugt ein im wesentlichen farbloses hochsiedendes flüssiges Polymer mit einem Brechungsindex innerhalb von 0,06 Brechungsindex-Einheiten des Basispapiers und besonders bevorzugt innerhalb des Brechungsindex-Bereiches von 1,460 bis 1,488 bei 25ºC.
Um Pergamente transparent zu machen, werden allgemein zahlreiche Auftrag- und Rakeltechniken eingesetzt. Auftragtechniken umfassen die Verwendung von Flotten- und Walzenapplikatoren, während Rakeltechniken unter anderem erreicht werden durch direkte oder Umkehr-Walzbeschichtung, Abstreifstab oder Meyerstab. Diese Techniken werden bei der Transparenzerzeugung sowohl mit Flüssigkeiten als auch mit Feststoffen in Lösungsmitteln eingesetzt.
Anders als herkömmliche Transparenzerzeugungsverfahren wird bei den Pergamenten gemäß dieser Erfindung vorzugsweise kein organisches Lösungsmittel als Träger eingesetzt. Das bevorzugte Verfahren zum Auftragen des Transparenzerzeugers ist Tiefdruck-Walzen, mit dem die genaue Menge des flüssigen Transparenzerzeugers aufgetragen werden kann, ohne daß irgendein Abrakeln des Transparenzerzeugers oder nachfolgendes Trocknen des Pergaments erforderlich ist. Nach dem Auftragen wird das Papier zu einer Rolle gewickelt und stehengelassen, so daß der Transparenzerzeuger durch das gesamte Papier diffundieren kann. Nachdem der Transparenzerzeugungsprozeß einmal abgeschlossen ist, wird dann eine gegenüber dem transparenzerzeugenden flüssigen Polymer diffusionsfeste bildempfangsfähige, korrigierbare Oberflächenbeschichtung auf eine oder beide Oberflächen (d. h. Seiten) des Papiers aufgetragen. Die diskrete Oberflächenschicht schränkt die transparenzerzeugende Flüssigkeit auf ausschließlich den Bereich zwischen den Grenzflächen des Papiers ein und ergibt dabei eine bildempfangsfähige Oberfläche, die geeignete Bebilderungs- und Korrekturfähigkeit (d. h. Radieren und Wiederbeschriften) aufweist, wenn sie durch Handzeichnen, Stiftplotten und, unter anderem, durch elektrofotografische Einrichtungen mit einem Bild versehen wird.
Demgemäß umfaßt das transparent gemachte Pergament gemäß der Erfindung eine diskrete Oberflächenschicht auf einer transparent gemachten Papierbasis, wobei die Oberflächenschicht eine pigmentierte und quervemetzte Polymermatrixschicht ist, durch welche die transparenzerzeugende Flüssigkeit des Papiers nicht hindurch diffundieren kann. In einigen Anwendungen ist die genannte Diffusionsbeständigkeit gegenüber Flüssigkeiten wesentlich, um die Übertragung der transparenzerzeugenden Flüssigkeit auf das Bildverarbeitungsgerät zu vermeiden. Dies verhindert eine mögliche Verunreinigung von elektrofotografischen Fotorezeptorbändem oder anderen Geräteteilen in einem Kopierer oder Drucker, die durch die transparenzerzeugende Flüssigkeit ungünstig beeinflußt würden.

Folien und opakes Papier

Anders als Pergamente sind Foliensubstrate nicht absorptiv, und sie erfordern deshalb nicht die speziellen Vorbereitungen, die bei Pergamenten erforderlich sind. Die glatte, nichtabsorbierende Oberfläche von Folien bietet ein ideales Substrat für das Auftragen der erfindungsgemäßen Matrix. Die Auswahl des Foliensubstrats ist von den Präferenzen des Benutzers abhängig und variiert in der Foliendicke, Lichttransmission und Oberflächenbeschaffenheit. Die hauptsächlichen Produktanwendungen für Folien sind ähnlich denjenigen der Pergamente und umfassen Handzeichnen, Tintenzeichnen, Stiftplotten und elektrofotografisches Kopieren und Drucken. Weniger häufige Anwendungen von Folien umfassen Offsetdrucken und Thermotransfer. Geeignete Folien für diese Anwendungen umfassen Polyester, Zelluloseazetat und, unter anderem, Polyolefine, in klarer, transluzenter und opaker Form. Das am meisten bevorzugte Foliensubstrat ist Polyethylenterephthalat, das von den meisten Herstellern in geeignet vorbehandelter Form erhältlich ist, so daß es gut an den wäßrigen Beschichtungen haftet.
Die Vorbereitung von opaken Papiersubstraten erfordert es, daß die aufgetragene erfindungsgemäße Matrix eine diskrete Oberflächenbeschichtung bildet. Geeignete Papiere haben eine innere und Oberflächen-Körnung, die ein ungleichmäßiges und übermäßiges Eindringen der Beschichtungsformulierung verhindert. Nicht transparent gemachte pergamentartige Papiere sind wegen ihrer Haltbarkeit und Festigkeit gegenüber herkömmlich gebundenen Papieren bevorzugt und sind mit einem Altstoffgehalt von 100% bis 0% erhältlich. Wegen seiner Schmutzfestigkeit und Haltbarkeit ist das erfindungsgemäjSe opake Papierprodukt ideal für die Verwendung in Werkstätten, wo es gegenüber herkömmlich gebundenen Papieren bevorzugt ist, und es ist wesentlich kostengünstiger und zweckmäßiger als Folie.

Bindemittel für die Matrix

Das in der Matrix auf den verschiedenen Substraten benutzte Bindemittel besteht in der Hauptsache aus einem quervernetzten Polymer und wird in Kombination mit einem Pigment und Additiven nach Bedarf verwendet. Die Einzigartigkeit der Matrix besteht in der physikalischen, elektrischen und chemischen Ausgewogenheit von Eigenschaften, die sie dem Bildempfangsblatt verleiht. Die verwendeten Matrix-Bindemittel sind vorzugsweise in Wasser dispergierte Polymere oder Copolymere, die koaleszieren und sich quervernetzen, um eine harte diskrete Oberflächenschicht zu bilden, die mit Tinte benetzbar ist und eine kontrollierte Oberflächenbeständigkeit aufweist. Typische Bindemittel, die quervernetzbar und als wäßrige Dispersionen erhältlich sind oder als solche zubereitet werden können, umfassen: Copolymere von Diglycidylethern von Bisphenol; Urethan modifizierte Bisphenol-Epoxidharze (z. B. Bisphenol A- oder F-Epoxidharze); und modifizierte Acrylharze (z. B. ein Copolymer aus Methacrylsäure und Methylmethacrylat, quervernetzt mit einem polyfunktionalen Aziridin (z. B. CX - 100 erhältlich von Zeneca)). Beispielhafte Bindemittel umfassen die folgenden, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt:
In ähnlicher Weise umfassen geeignete Quervernetzungsmittel, die in Kombination mit den hier beschriebenen Bindemitteln (d. h. quervemetzbaren Polymeren) benutzt werden können, die folgenden, doch sind sie nicht darauf beschränkt:

Pigmente

In der Oberflächenbeschichtungslage ist ein geeignetes Pigment erforderlich, um die Zähne zu bilden, d. h. die Abrasivität und Rauhigkeit, die für die Beschriftbarkeit mit Bleistift erforderlich ist, um den Oberflächenglanz zu senken und den Transport durch die Bilderzeugungsvorrichtung zu unterstützen. Geeignete Pigmente sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus kristallinem und amorphen Silika, Aluminiumsilikat und, unter anderem, Kalziumcarbonat. Diese Pigmente können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die Pigmenthärte liegt normalerweise im Bereich von etwa 4 bis etwa 7 Mohs. Geeignete Partikelgrößen für das Pigment liegen im allgemeinen zwischen etwa 1 und etwa 15 um. Eine bevorzugte Kombination aus Pigmenten ist kristallines und amorphes Silika, und ein bevorzugtes Verhältnis zwischen quervemetzbarem Bindemittel und Pigment in der Oberflächenbeschichtung liegt im Bereich von etwa 100 : 2 bis 100 : 12 und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 100 : 4 bis 100 : 8, auf der Basis von Gewichtsverhältnissen. Beschriftungseigenschaften werden bestimmt nach Standardprozeduren, wie sie in Federal Specification UU P-561 beschrieben werden.

Additive

Auch Additive wie etwa Flußmittel, Entschäumungsmittel und, unter anderem, Tenside können in den Oberflächenbeschichtungsformulierungen verwendet werden, um die Beschichtungs- und Auszeichnungseigenschaften einzustellen. Schaum, ein vorherrschendes Problem bei der Beschichtung, kann mit Additiven kontrolliert werden wie etwa Alkylalkoholen oder Tensiden wie etwa 2,4,7,9- Tetramethyl-5-Decin-4,7-Diol. Die verwendeten Konzentrationen liegen zwischen 0,5 und 10 Prozent des gesamten Lösungsgewichtes. Um die Benetzung der Basis zu verbessern, kann die Oberflächenspannung mit einer großen Bandbreite von Mitteln gesenkt werden, einschließlich nichtionischen Tensiden wie etwa Alkylphenyl-Polyether-Alkoholen, fluoroaliphatischen Polymerestern und Alkylglykolen, und anionischen Tensiden wie etwa Natrium- und Ammoniumsulfat und Polymersalzen.

Diffusionswiderstand

Für Pergamente muß die quervernetzte Oberflächenbeschichtung der Diffusion des flüssigen Transparenterzeugers an die Oberfläche des Papiers im wesentlichen vollständig widerstehen. Der Diffusionswiderstand der Oberflächenbeschichtungen von Pergamenten gegenüber dem flüssigen Transparenzerzeuger wird bestimmt durch die Menge der transparenzerzeugenden Flüssigkeit (z. B. Mineralöl), die zur Oberfläche der Oberflächenbeschichtung ausschwitzt. Die Menge an flüssigen Transparenzerzeugern auf der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung soll nicht größer sein als etwa 0,8 g/m (0,05 Gramm pro 100 Quadratzoll) und vorzugsweise nicht größer als etwa 0,016 g/m (0,001 Gramm), wenn die folgende Testprozedur benutzt wird.
Die Testprobe wird in fünf 10,16 · 10,16 cm (4 · 4 Zoll) Quadrate geschnitten. Dann werden 5 · 5 Zoll Quadrate von Filterpapierbögen (Eaton-Dikerson Co., Lab Filter Paper grade 617, 25 cm breit) und 3 mil Polyesterbögen (ICI grade 505) vorbereitet. Jede Testprobe wird sandwichartig in der Mitte zwischen zwei Quadraten aus Filterpapier angeordnet, und die Sandwichs werden gestapelt, mit einem Quadrat aus Polyester zwischen jedem Sandwich. Der Stapel wird zwischen zwei 12,7 · 12,7 cm (5 · 5 Zoll) Platten aus Glas angeordnet und diese Anordnung wird in einen Ofen unter eine Masse von 2500 g gebracht und 16 Stunden lang auf 100ºC erhitzt. Die Proben werden dann aus dem Ofen entnommen und abkühlen gelassen. Die Diffusion der transparenzerzeugenden Flüssigkeit aus dem transparent gemachten Papier durch die Oberflächenbeschichtung hindurch in das Filterpapier wird dann wie folgt bestimmt. Die Quadrate aus Filterpapier, die mit den Testbeschichtungen in Kontakt sind, werden in kleine Stücke geschnitten und mit 75 ml Tetrahydrofuran (THF) 30 Minuten lang extrahiert. Der Extrakt wird in einen volumetrischen Kolben gegossen, und THF wird bis auf 100 ml zugegeben.
Die Probe wird in einem UV-Spektrophotometer mit THF im Referenzstrahl gescannt und die Menge an transparenzerzeugender Flüssigkeit (z. B. Mineralöl) wird gegen einen Standard (z. B. 0,125 g Mineralöl gelöst in 100 ml THF) gemessen. Die Menge an extrahierter transparenzerzeugender Flüssigkeit wird in Gramm pro 100 Quadratzoll ausgedrückt.

Anwendungen

Geeignet vorbereitete Pergamente, Folien und opake Bögen gemäß dieser Erfindung werden jeweils dazu benutzt, ein Bild durch manuelle, Plotter- und elektrofotografische Bildaufzeichnungsmittel aufzunehmen. Somit hat jeder Basistyp eine Vielzweck-Verwendung. Bei Handzeichnungen und elektronischen Stiftplotter-Anwendungen mit Schreibstift nimmt die Oberfläche des Bogens die weithin gebräuchliche Higgins Black Magie Ink oder ein Äquivalent dazu auf, so daß man gut definierte und leicht lesbare Bilder erhält. Die Benetzbarkeit der Oberfläche des Bogens durch die Tinte ist eine Voraussetzung für gute Bildaufzeichnung und ist meßbar anhand des Kontaktwinkels zwischen der Tinte und der Oberfläche des Bogens. Der Kontaktwinkel für diese Anwendungen liegt vorzugsweise zwischen 30º und 80º und wenigstens zwischen 27º und 120º. Tintenlinien auf der Matrixoberfläche sind mit Hilfe eines Stadtler Mars Plastic Eraser 526 50 oder einem Äquivalent dazu, der in Wasser eingetaucht wurde, sauber entfembar, und nachdem die Matrix einmal radiert und trocknen gelassen wurde, akzeptiert sie wieder Tintenlinien, die gleichförmig scharf und durchgehend sind. Der Bildaufzeichnungsbogen erfüllt die U. S. Federal Government Specification UU-P-561 für die Beschriftung mit Tinte, das Radieren und die Wiederbeschriftung. In Handzeichnungs- und elektronischen Plotteranwendungen mit Schreibstift ist die OberflächenabrasMtät derart, daß die Linien von Blei- und Polymerschreibstiften wie etwa Pentel P1 und Pentel HB gleichförmig dicht sind und die Linien-Radierbarkeit sauber und einfach ist. Diese Linien sind ohne verschmieren und Geisterbildung entfembar, wenn sie mit dem Stadtler Mars-Plastik 526 50 Radierer oder einem Äquivalent dazu radiert werden. Das Bildempfangsblatt erfüllt die U. S. Federal Government Specification UU-P-561 für Bleistiftzeichnungen, Radieren und Wiederbeschriftung.
In elektrofotografischen Anwendungen ergibt das Blatt Tonerbilder, die dicht und scharf und ohne übermäßigen Hintergrund sind. Der Oberflächenwiderstand liegt vorzugsweise zwischen 1 · 10&sup9; und 1 · 10¹² Ohm pro Quadrat und wenigstens zwischen 1 · 10&sup8; und 1 · 10¹&sup5; Ohm pro Quadrat. Bildlinien sind dicht, scharf und durchgehend mit guter Tonerhaftung an der Oberfläche, so daß das Bild bei normalem Gebrauch nicht abblättert oder sich abreibt. Ebenso ist das Bild sauber radierbar mit einem elektrischen Radierer mit mäßiger bis hoher Abrasivität, und, nachdem er einmal radiert wurde, ist der bebilderte Bogen in der Lage, ein Nachzeichnen mit Bleistift oder Tinte zu akzeptieren.
Toner-Adhäsionstests werden auf einem Oce 9800 Kopierer, der eine Fixiertemperatur von 135ºC aufweist, oder mit einem äquivalenten Kopierer ausgeführt. Eine Testvorlage mit einem vollständig opaken 5,08 · 10,16 cm (2 Zoll · 4 Zoll) schwarz gefärbten Rechteck wird mit dem Kopierer kopiert, um einen Testbogen zu erhalten. Der Testbogen wird längs der Mittellinie der 5,08 · 10,16 cm (2 · 4 Zoll) Füllfläche doppelt gefaltet. Die Falte wird mit einer 10 Kilogramm-Walze gefalzt, die einmal längs der Faltlinie über die Falte geführt wird. Der Bogen wird aufgefaltet, und etwaiger Toner, der an der Falzung abgeblättert ist, wird mit einem Baumwolltuch abgewischt. Die Falte wird mit einem 100-fach-Mikroskop mit einem Meßgitter im Okular untersucht, und die Messungen der Spaltbreiten rechtwinklig zur Falzung werden an den fünf größten Spalten vorgenommen. Die Messung an der bebilderten Fläche längs der Falzung sollte keine Diskontinuitäten zeigen die insgesamt 0,75 mm übersteigen.

Physikalische und elektrische Eigenschaften der Matrix

Damit die erfindungsgemäßen Produkte als Vielzweck-Bildempfangsblätter dienen können, ist es wesentlich, daß die Matrix die folgenden speziellen physikalischen und elektrischen Eigenschaften hat.

Härte

Die Matrixschicht soll hart genug sein, damit sie dem Verkratzen durch normalerweise benutzte Bleistifte widersteht und damit das Ausradieren von Bleistift- und Tintenlinien erleichtert wird. Diese Eigenschaft wird gemessen mit einem Gardner Hardness Tester nach dem ASTM-Testverfahren D3363. Die Härte soll vorzugsweise zwischen 2B und 7H betragen und soll wenigstens 4B bis 9H betragen.

Tintenqualitäten

Die Oberfläche der Matrix soll wasserlösliche Tinten akzeptieren und gleichförmig dichte, scharfe durchgehende Linien ergeben, wenn die Tinte entweder manuell oder mit einem Stiftplotter aufgetragen wird. Diese Tintenakzeptanzqualität wird quantifiziert durch Messen des Kontaktwinkels unter Verwendung einer Tinte auf Wasserbasis wie etwa Higgins Black Magie Ink oder einem Äquivalent dazu und mit einer Tantec Kontaktmeßeinrichtung. Der Kontaktwinkel soll vorzugsweise zwischen 40º und 80º und wenigstens zwischen 27º und 120º liegen.

Oberflächenwiderstand

Die Matrixoberfläche soll einen Widerstandsbereich von vorzugsweise 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹² Ohm pro Quadrat haben, wenigstens jedoch zwischen 1 · 10&sup8; und 1 · 10¹&sup5; Ohm pro Quadrat, gemessen mit einem Keithly 602 Elektrometer.

Bleistiftabrasivität

Die Oberflächenabrasivität soll vorzugsweise zwischen 0,0015 und 0,008 Gramm betragen, wenigstens jedoch zwischen 0,001 und 0,010 Gramm, um die Bleistiftrauhigkeit zu erzielen, die für eine geeignete Bleistift-Beschriftbarkeit, Radierbarkeit und Wiederbeschriftbarkeit erforderlich ist. Messungen der Bleistiftabrasivität werden durchgeführt mit einem Hewlett Packard 7580A Plotter mit einem Bleistiftmarkierer. Ein Pentel HIPOWER SUPER 0,5mm HB Bleistift wird in den Halter eingesetzt, und der Bleistift und der Halter werden gewogen. Ein 60,96 · 91,44 cm (24 · 36 Zoll) Bogen eines Probenmediums wird in den Plotter eingelegt, und der Markierer wird in den Plotter eingesetzt. Es wird ein Linienplot erzeugt, um vierundachtzig 45,72 cm (18 Zoll) Linien zu erzeugen, gezeichnet mit einer Markierer-Geschwindigkeit von 20 cm/s mit einer Kraft von 42 Gramm. Nach Beendigung des Plots wird der Marklerer erneut gewogen, um die Menge des Bleistiftabriebs, ausgedrückt in Gramm, zu bestimmen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen als Hilfe für diejenigen, die die vorliegende Erfindung auszuführen wünschen, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel werden Zusätze wie etwa Chempol 20-4301 (eine Acrylemulsion), Chempol 20-1642 (eine Epoxid-Emulsion), RP-4 (eine Acrylemulsion), R-972 (eine Urethan-Dispersion), CX-100 (ein Aziridin-Quervernetzungsmittel) und andere in einigen der Beschichtungsformulierungen auf wäßriger Basis in den folgenden Beispielen eingesetzt.

Beispiel 1

Auf einem Bogen aus einem 100% Altstoff-Pergament werden mit einem Meyerstab etwa 3,5 Gramm pro Quadratmeter eines farblosen Mineralöls (Arco Corporation) aufgetragen, das einen Brechungsindex innerhalb 0,06 Brechungsindex- Einheiten des Altstoffpapiers hat. Der Altstoffpapierbogen wird auf einen Kern aufgewickelt, und das Mineralöl kann sich in etwa 16 Stunden gleichmäßig in dem gesamten Papier verteilen, so daß man einen transparent gemachten Papierbogen erhält. Mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer wird das folgende Oberflächenbeschichtungsgemisch zubereitet:
Das zubereitete Beschichtungsgemisch wird mit einem Meyerstab auf den transparenten Papierbogen aufgetragen, um eine Oberflächenbeschichtung mit einem Trockengewicht von etwa 13-14 g/m² zu bilden. Die Oberflächenbeschichtungschicht wird getrocknet und ausgehärtet, d. h. quervernetzt, durch Erhitzen des beschichteten Bogens auf wenigstens 100ºC für 4 Minuten.

Beispiel 2

Der zum Transparentmachen ausgewählte Basisträger ist ein 25% Altstoff-Pergament und wird nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren transparent gemacht. Zusätzlich wird das folgende Beschichtungsgemisch mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeitsrührers zubereitet und auf die Oberfläche des transparent gemachten Substrats aufgetragen, wie in Beispiel 1 beschrieben wurde.

Beispiel 3A

Das folgende Beschichtungsgemisch wird mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer zubereitet und auf die Oberfläche des in Beispiel 1 beschriebenen transparent gemachten Substrats aufgetragen.

Beispiel 3B

Das folgende Beschichtungsgemisch wird mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer zubereitet und auf die Oberfläche des in Beispiel 1 beschriebenen transparentgemachten Substrats (100% Altstoff-Pergament) aufgetragen.

Beispiel 3C

Das folgende Beschichtungsgemisch wird mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer zubereitet und dann auf die Oberfläche eines altstoffreien, nicht transparent gemachten pergamentartigen Papiers aufgetragen, wie in Beispiel 1 beschrieben wurde.

Beispiel 4

Die folgenden Pigment-Dispersionen und Lackformulierungen werden jeweils getrennt hergestellt. Die Pigment-Dispersion wird zunächst eine Stunde lang in einer Kugelmühle gemahlen, und dann wird eine bestimmte Menge der Pigment- Dispersion langsam unter gutem Rühren zu dem Lack zugegeben. Dann werden 8,0 Gramm Trockengewicht pro Meter dieses gut dispergierten Gemisches mit Hilfe eines Meyerstabes auf einen vorbehandelten 76,2 Mikrometer (3 mil) Polyesterfilm des Typs ICI 505 aufgetragen, und der Bogen wird in einen Ofen gegeben und 4 Minuten lang bei 100ºC getrocknet und ausgehärtet.

Beispiel 5

Die unten angegebene Pigment-Dispersion und der Lack werden jeweils getrennt hergestellt. Die Pigment-Dispersion wird zunächst in einer Kugelmühle eine Stunde lang gemahlen, und dann wird eine bestimmte Menge langsam unter gutem Rühren zu dem Lack zugegeben. Dann werden 8,0 Gramm Trockengewicht pro Meter dieses gut dispergierten Gemisches mit einem Meyerstab auf einen vorbehandelten 76,2 Mikrometer (3 mil) Polyesterfilm des Typs ICI 505 aufgetragen, und der Bogen wird in einen Ofen gegeben und 4 Minuten lang bei 100ºC getrocknet und ausgehärtet.

Beispiel 6

Die unten angegebene Pigment-Dispersion und der Lack werden jeweils getrennt hergestellt. Die Pigment-Dispersion wird zunächst in einer Kugelmühle eine Stunde lang gemahlen, und dann wird eine bestimmte Menge langsam unter gutem Rühren zu dem Lack zugegeben. Dann werden 8,0 Gramm Trockengewicht pro Meter dieses gut dispergierten Gemisches mit einem Meyerstab auf einen vorbehandelten 76,2 Mikrometer (3 mil) Polyesterfilm des Typs ICI 505 aufgetragen, und der Bogen wird in einen Ofen gegeben und 4 Minuten lang bei 100ºC getrocknet und ausgehärtet.
Die nach den vorgenannten Beispielen hergestellten Bildempfangsblätter ergaben akzeptable Resultate, wenn sie mit Handzeichnung, Stiftplotter und elektrofotografischen Druck- und Kopieranwendungen getestet wurden.

Claims

1. Bildempfangsblatt mit:

einem Basisträger mit einer bildaufnahmefähigen Matrix-Oberflächenschicht auf wenigstens einer Seite,

wobei die Oberflächenschicht eine Matrixhärte von wenigstens 4B bis 9H, eine Bleistiftabrasivität von 0,001 bis 0,010 Gramm, einen Oberflächenwiderstand von 1 · 10 bis 1 · 10 Ohm pro Quadrat und einen Tinte-Kontaktwinkel von 27º bis 120º aufweist,

wobei die Oberflächenschicht zubereitet ist aus einer Beschichtungsformulierung auf wäßriger Basis, die (i) eine wäßrige Dispersion eines quervemetzbaren Polymers oder Copolymers und einem Quervernetzungsmittel dafür und (ii) ein Pigment enthält, und wobei

die Oberflächenschicht durch Auftragen der wäßrigen Beschichtungsformulierung auf wenigstens eine Seite des Basisträgers und Trocknen desselben gebildet ist.

2. Bildempfangsblatt nach Anspruch 1, bei dem der Basisträger ein Pergament ist.

3. Bildempfangsblatt nach Anspruch 1, bei dem der Basisträger ein opakes Papier ist.

4. Bildempfangsblatt nach Anspruch 1, bei dem der Basisträger ein Träger auf Pergamentbasis ist, der transparent gemacht wurde durch Imprägnieren eines Pergamentblattes mit einem Transparenzmittel, das einen Brechungsindex innerhalb 0,06 Brechungsindex-Einheiten des Pergamentblattes hat.

5. Bildempfangsblatt nach Anspruch 4, bei dem das Transparenzmittel eine von organischen Lösungsmitteln freie transparenzerzeugende Flüssigkeit mit einem Brechungsindex von 1, 460 bis 1, 488 bei 25ºC ist.

6. Bildempfangsblatt nach Anspruch 5, bei dem die transparenzerzeugende Flüssigkeit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, Polybuten und Glycolestern von hydrierten Harzen.

7. Bildempfangsblatt nach Anspruch 6, bei dem die transparenzerzeugende Flüssigkeit Mineralöl ist.

8. Bildempfangsblatt nach Anspruch 1, bei dem das quervernetzbare Polymer oder Copolymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:

einem quervemetzbaren Copolymer aus Diglycidylethern von Bisphenol,

einem quervemetzbaren Urethan modifizierten Bisphenol-Epoxidharz und

einem quervemetzbaren modifizierten Acrylharz.

9. Bildempfangsblatt nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis zwischen dem quervemetzbaren Polymer oder Copolymer und dem in der Beschichtungsschicht enthaltenen Pigment im Bereich von 100 : 2 bis 100 : 12 auf der Basis von Gewichtsverhältnissen beträgt.