EP0035106B1 - Verfahren zum Herstellen eines mit einer kontrastmittelhaltigen Lackschicht und einer aluminiumhaltigen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträgers und dadurch hergestellte Aufzeichnungsträger - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines mit einer kontrastmittelhaltigen Lackschicht und einer aluminiumhaltigen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträgers und dadurch hergestellte Aufzeichnungsträger Download PDF

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EP0035106B1
EP0035106B1 EP19810100298 EP81100298A EP0035106B1 EP 0035106 B1 EP0035106 B1 EP 0035106B1 EP 19810100298 EP19810100298 EP 19810100298 EP 81100298 A EP81100298 A EP 81100298A EP 0035106 B1 EP0035106 B1 EP 0035106B1
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Marian Dipl.-Ing. Briska
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a recording medium coated with a lacquer layer containing a contrast agent and a metallic layer preferably consisting of aluminum or containing aluminum, in which the lacquer layer is pigmented with finely divided calcium carbonate grains which protrude beyond the lacquer layer surface.
  • a structure of a record carrier is described in GB-A-1 325 033 for improving legibility by increasing the contrast at the printing positions relative to the respective environment.
  • the writing electrodes When printing on paper coated with aluminum, as well as on paper or plastic films, which are provided with another metallic coating, the writing electrodes must be in constant contact with the metallic layer, i. H. they continuously grind on the record carrier.
  • the difficulties encountered so far and the solutions created by the invention are to be described in the following in connection with a recording medium coated with aluminum. Since the electrodes burn out the aluminum mostly with their front edges in the writing direction when grinding on the record carrier, they run in the burned-out areas on the underlying layer, usually black or dark colored.
  • diatomaceous earth that the abrasion properties change so drastically after a single stroke that uneven wear occurs when electrodes overlap results from their electrode diameter, so that they are no longer able to write with their entire surface.
  • diatomaceous earth still shows an abrasion that is up to 10 times greater than that of pure carbon pigmentation.
  • the invention solves the problem of reliably avoiding the formation of such tough and hard residues.
  • a precipitated calcium carbonate with a narrow grain size distribution is preferably used.
  • a heat-resistant lacquer one of the esters of acetyl cellulose can be used with particular success. It is particularly favorable if a lacquer containing cellulose acetobutyrate is used.
  • the coloring will be matched to the color of the lacquer, ie in the case of a carbon-containing lacquer layer, the calcium carbonate will be colored dark. This dark color can be achieved, for example, by diffusion with heavy metals.
  • the coloring of the calcium carbonate by joint precipitation with a colored heavy metal ion, such as e.g. B. a color cation containing iron carbonates or z. B. Mn 4+ . It is very important that the calcium carbonar be prepared for itself with the desired, narrowly limited particle size distribution before it is added to the lacquer.
  • plastic films can in principle be used as the base material, it is particularly advantageous here if paper is used as the base material.
  • the lacquer layer consists of a heat-resistant lacquer which contains about 0.5 to 5 percent by weight of finely divided, fine-grained calcium carbonate contains a grain size of about 2 11m to 10 1 1m and preferably as the paint layer contains about 2000 to 5000 CaC0 3 grains per mm 2 and the finely divided, fine-grained calcium carbonate material is colored dark.
  • the heat-resistant lacquer for which an ester of acetyl cellulose could be used, but for which a lacquer consisting essentially of cellulose acetobutyrate and containing carbon as a pigment is preferably used, is now prepared as follows.
  • the calcium carbonate can be produced directly by precipitation with the desired narrow grain size distribution lying between about 2 11 m to about 10 11 m. This avoids the grinding process, which would certainly also produce grain sizes below 2 ⁇ m.
  • the paint components are prepared on their own and mixed with a solvent and a binder in the usual way. The calcium carbonate is then mixed into this liquid lacquer. Since calcium carbonate is known to be white, it must be colored to increase the contrast.
  • the calcium carbonate should be colored dark. This can preferably be achieved by diffusion with heavy metals, but in particular with great advantage by joint precipitation with colored heavy metal ions. It should be noted that calcium carbonate, like hardly any other material, can be produced in a precisely defined grain size if it is obtained by precipitation. The grain size distribution is hardly influenced by the proposed coloring.
  • a narrow grain size distribution is very important, because grains that are too small are ineffective as such, because they only fill the lacquer without, however, protruding over the lacquer surface and also take away the space necessary for the contrast. If the grain size is too large, the electrodes lift too far from the aluminum surface, making the writing process unnecessarily difficult.
  • a temperature-resistant or heat-resistant paint such as. B. cellulose acetate butyrate is due to the fact that the pigments must not be removed from the lacquer film, because otherwise they move loosely between the electrode face and paper surface, so that the electrodes run like balls and interfere with the writing process. This means, for example, that nitrocellulose is completely unsuitable as a lacquer film.
  • Calcium carbonate is also soft per se and has so little sharp edges that the electrode wear is only about twice as high as with pure carbon pigmentation, but hard enough so that the pigmentation particles are not destroyed by the electrodes. Calcium carbonate is also extremely cheap and can also be easily added to the paint.
  • the method according to the invention has created a recording medium which, even with very fine electrode tips and at very high writing speeds, completely eliminates the difficulties which have hitherto been caused by the "baking" of the dusty writing residues.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer kontrastmittelhaltigen Lackschicht und einer vorzugsweise als Aluminium bestehenden oder Aluminium enthaltenden metallischen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträgers, bei dem die Lackschicht mit feinverteilten, über die Lackschichtoberfläche hinausragenden Calciumcarbonatkörnern pigmentiert ist. Ein derartiger Aufbau eines Aufzeichnungsträgers ist in der GB-A-1 325 033 zur Lesbarkeitsverbesserung durch Kontrasterhöhung an den Druckpositionen relativ zur jeweiligen Umgebung beschrieben.
  • Beim Drucken auf mit Aluminium beschichtetem Papier, wie auch auf Papieren oder Kunststoffolien, die mit einem anderen metallischen Überzug versehen sind, müssen die Schreibelektroden ständigen Kontakt mit der metallischen Schicht aufweisen, d. h. sie schleifen dauernd auf dem Aufzeichnungsträger. Obgleich andere metallische Überzüge verwendet werden können, sollen im folgenden die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten und die durch die Erfindung geschaffenen Lösungen grundsätzlich im Zusammenhang mit einem mit Aluminium beschichteten Aufzeichnungsträger beschrieben werden. Da die Elektroden das Aluminium beim Schleifen auf dem Aufzeichnungsträger überwiegend mit ihren Vorderkanten in Schreibrichtung ausbrennen, laufen sie in den ausgebrannten Stellen auf der darunter liegenden, meist schwarz oder dunkel eingefärbten Lackschicht. Während des Ausbrennvorgangs erhitzen sie sich in ihrer Spitze, die in ihrem heißen Zustand den oberen Teil der Lackschicht zersetzt, wodurch unter anderem Dämpfe entstehen, die sich in den normalerweise staubförmigen Schreibrückständen um die Elektroden herum niederschlagen, d. h. kondensieren. Mit der Zeit bildet sich dort ein zäher bis harter Kuchen, der, sobald er die Elektroden vollständig einhüllt, den Schreibvorgang soweit stört, daß nicht mehr gedruckt werden kann. Ob bzw. wie schnell ein derartiges »Backen« auftritt, hängt unter anderem von der Schreibfrequenz, d. h. vom Schwarzanteil des Druckens ab.
  • Eine Möglichkeit, diese sehr störende Erscheinung zu verringern, bzw. überhaupt zu beseitigen, besteht darin, höher temperaturfeste Lacke zu verwenden. Bisher konnte allerdings eine vollständige Unterdrückung dieser Erscheinung auf diesem Wege nicht erreicht werden, da an den Elektrodenspitzen Temperaturen von mehr als 1000° C auftreten können.
  • Man könnte an sich daran denken, dem Lack hochtemperaturfeste Pigmente beizumischen, deren Korn größer als die Lacktrockenschichtdicke ist, so daß sie aus dem Lack teilweise herausragen. Wird ihre Dichte hoch genug erwählt, so kann erreicht werden, daß die Elektroden nur auf den Spitzen der Pigmente laufen und mit dem Lack gar nicht oder nur selten in Berührung kommen. Solche Pigmentbeimischungen sind bereits angewendet worden. Es wurden allerdings Stoffe gewählt, die entweder so hart sind, wie z. B. Siliciumdioxid, daß der Elektrodenabrieb unerträglich hoch wird, oder aber die in ihrer Struktur so empfindlich sind, wie zum Beispiel amorphes Si02: Diatomeenerde, daß sich die Abriebeigenschaften nach einmaligem Überstreichen so drastisch ändern, daß bei überlappt schreibenden Elektroden sich ein ungleichmäßiger Abrieb über deren Elektrodendurchmesser ergibt, so daß sie nicht mehr mit ihrer ganzen Fläche zu schreiben vermögen. Diatomeenerde zeigt aber selbst gegenüber reiner Kohlenstoffpigmentierung immer noch einen bis zu 10mal stärkeren Abrieb.
  • Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die Bildung derartiger zäher und harter Rückstände zuverlässig zu vermeiden.
  • Vorzugsweise wird dabei ein gefälltes Calciumcarbonat mit einer engen Korngrößenverteilung verwendet. Als hitzebeständiger Lack kann man mit besonderem Erfolg einen der Ester der Acetylcellulose einsetzen. Besonders günstig wird es, wenn man einen Celluloseacetobutyrat enthaltenden Lack verwendet.
  • Wenn man den Anteil von CaC03 über 5% hinaus auf beispielsweise 10% oder 15% erhöht, erzielt man damit keine spürbare weitere Verbesserung der durch die Erfindung gewonnenen Eigenschaften.
  • Da Calciumcarbonat von Natur aus weiß oder farblos ist, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Calciumcarbonat zur Erhöhung des Kontrastes einzufärben. Vorzugsweise wird man dabei die Einfärbung an die Färbung des Lackes angleichen, d. h. bei einer kohlenstoffhaltigen Lackschicht wird man das Calciumcarbonat dunkel einfärben. Diese dunkle Färbung kann man beispielsweise durch Eindiffusion mit Schwermetallen erreichen. Besonders vorteilhaft ist das Einfärben des Calciumcarbonats durch gemeinsames Ausfällen mit einem farbigen Schwermetallion, wie z. B. ein Farbkation enthaltende Eisencarbonate oder z. B. Mn4+. Dabei ist es ganz wesentlich, daß das Calciumcarbonar für sich vor der Beimischung zu dem Lack mit der gewünschten, eng begrenzten Korngrößenverteilung hergestellt wird.
  • Obwohl grundsätzlich Kunststoffolien als Grundmaterial verwendet werden können, ist es hier von besonderem Vorteil, wenn als Grundmaterial Papier verwendet wird.
  • Dadurch erhält man ein metallisiertes Aufzeichnungsträgermaterial mit einer Trägerschicht, einer dunklen Lackschicht und einer metallischen, vorzugsweise aluminiumhaltigen Deckschicht, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Lackschicht aus einem hitzebeständigen Lack besteht, der etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent an feinverteiltem, feinkörnigem Calciumcarbonat mit einer Korngröße von etwa 2 11m bis 10 11m enthält und wobei vorzugsweise die Lackschicht etwa 2000 bis 5000 CaC03 Körner je mm2 enthält und das feinverteilte, feinkörnige Calciumcarbonatmaterial dunkel eingefärbt ist.
  • Dieses neue Verfahren hat nun ganz außerordentliche Vorteile, wenn man sich an die angegebenen Verfahrensregeln hält. Der hitzebeständige Lack, für den ein Ester der Acetylcellulose verwendet werden könnte, für den aber vorzugsweise ein im wesentlichen aus Celluloseacetobutyrat bestehender Lack verwendet wird, der als Pigment Kohlenstoff enthält, wird nun wie folgt zubereitet. Das Calciumcarbonat läßt sich mit der gewünschten engen zwischen etwa 2 11m bis etwa 10 11m liegenden Korngrößenverteilung unmittelbar durch Ausfällen herstellen. Dadurch wird der Mahlvorgang, der mit Sicherheit auch Korngrößen unter 2 µm liefern würde, vermieden. Die Lackbestandteile werden für sich angesetzt und in üblicher Weise mit einem Lösungsmittel und einem Bindemittel versetzt. Diesem flüssigen Lack wird dann das Calciumcarbonat beigemischt. Da Calciumcarbonat bekanntlich weiß ist, muß es zur Erhöhung des Kontrastes eingefärbt werden. Wenn kohlenstoffhaltige Lacke verwendet werden, sollte das Calciumcarbonat entsprechend dunkel eingefärbt werden. Dies läßt sich vorzugsweise durch Eindiffusion mit Schwermetallen, insbesondere aber mit großem Vorteil durch gemeinsames Ausfällen mit farbigen Schwermetallionen erreichen. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß gerade Calciumcarbonat wie kaum ein anderes Material in genau definierter Korngröße hergestellt werden kann, wenn es durch Ausfällung gewonnen wird. Durch die vorgeschlagene Einfärbung wird die Korngrößenverteilung kaum beeinflußt.
  • Eine enge Korngrößenverteilung ist sehr wichtig, da zu kleine Körner als solche wirkungslos sind, weil sie nur den Lack ausfüllen, ohne jedoch über die Lackoberfläche herauszuragen und außerdem den für den Kontrast notwendigen Kohlenstoff den Platz wegnehmen. Ist die Körnung zu groß, dann heben die Elektroden zu weit von der Aluminiumoberfläche ab, wodurch der Schreibvorgang unnötig erschwert wird.
  • Die Forderung nach einem temperaturfesten oder hitzebeständigem Lack, wie z. B. Celluloseacetobutyrat ist darauf zurückzuführen, daß die Pigmente nicht aus dem Lackfilm herausgelöst werden dürfen, weil sie sich sonst lose zwischen Elektrodenstirnfläche und Papieroberfläche bewegen, so daß die Elektroden wie auf Kugeln laufen und den Schreibvorgang empfindlich stören. Dies heißt beispielsweise, daß Nitrocellulose als Lackfilm hier völlig ungeeignet ist.
  • Bei Verwendung von Calciumcarbonat gemäß der Erfindung spielen noch weitere Vorgänge eine Rolle. An den heißen Elektrodenspitzen zerfällt das Calciumcarbonat an der Oberfläche bei Berührung mit den Elektroden zu Calciumoxid und Kohlendioxid CaC03→ Ca0 + C02. Außerdem bildet sich in dem Lichtbogen an der Elektrodenspitze Calciumcarbid CaC2. Beide Stoffe gehören bekanntlich zu den stärksten hygroskopischen Materialien, die es gibt. Sie binden sofort das bei der Zersetzung von Nitraten und Acetaten freiwerdende Wasser, wirken somit als Trockenmittel und halten die gesamten Rückstände zwischen den Elektroden trocken, so daß kein »Backen« auftreten kann.
  • Ferner ist Calciumcarbonat an sich weich und so wenig scharfkantig, daß der Elektrodenabrieb nur etwa doppelt so hoch ist wie bei reiner Kohlenstoffpigmentierung, jedoch hart genug, damit die Pigmentierungsteilchen nicht durch die Elektroden zerstört werden. Ferner ist Calciumcarbonat äußerst billig und läßt sich zudem dem Lack leicht beimischen.
  • Man erkennt also, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Aufzeichnungsträgermaterial geschaffen worden ist, das auch bei sehr feinen Elektrodenspitzen und bei sehr hohen Schreibgeschwindigkeiten, die bisher durch das »Backen« der staubförmigen Schreibrückstände entstehenden Schwierigkeiten vollkommen beseitigt.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen eines mit einer kontrastmittelhaltigen Lackschicht und einer vorzugsweise aus Aluminium bestehenden oder Aluminium enthaltenden metallischen Schicht überzogenen Aufzeichnungsträgers, bei dem die Lackschicht mit feinverteilten, über die Lackschichtoberfläche hinausragenden Calciumcarbonatkörnern pigmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lackschicht aus hitzebeständigem Lack verwendet wird und das Calciumcarbonat mit einem Anteil von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent und mit einer Korngröße von etwa 2 11m bis etwa 10 gm in der Lackschicht vorliegt, so daß auf diese Weise unter der mit einem Schreibvorgang verbundenen Hitzeeinwirkung hygroskopisch wirkende Bestandteile der Calciumcarbonatkörner zur Bindung von gleichfalls bei dem Schreibvorgang aus der Lackschicht freiwerdenden feuchten Zersetzungsanteilen sowie zu deren Trocknung freigesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gefälltes Calciumcarbonat mit einer engen Korngrößenverteilung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hitzebeständiger Lack aus Estern der Acetylcellulose verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen Celluloseacetobutyrat enthaltender Lack verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat (CaCOs) zur Erhöhung des Kontrastes eingefärbt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat dunkel eingefärbt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat durch Eindiffusion mit Schwermetallen eingefärbt wird.
8, Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat durch gemeinsames Ausfällen mit einem farbigen Schwermetallion, wie z. B. Mn4+ , eingefärbt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat für sich vor der Beimischung zu dem Lack auf die gewünschte Korngröße zerkleinert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundmaterial Papier verwendet wird.
11. Metallisiertes Aufzeichnungsträgermaterial, hergestellt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 mit einer Trägerschicht, einer dunklen Lackschicht, die mit feinverteilten, über die Lackschichtoberfläche hinausragenden Calciumcarbonatkörnern pigmentiert ist, und einer metallischen, vorzugsweise aluminiumhaltigen Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht aus einem hitzebeständigen Lack besteht, der etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent des eine Korngröße von etwa 2 11m bis 10 11m aufweisenden Calciumcarbonats (CaC03) enthält, so daß unter der mit einem Schreibvorgang verbundenen Hitzeeinwirkung hygroskopisch wirkende Bestandteile der Calciumcarbonatkörner zur Bindung von gleichfalls bei dem Schreibvorgang aus der Lackschicht freiwerdenden feuchten Zersetzungsanteilen sowie zu deren Trocknung freigesetzt werden.
12. Aufzeichnungsträgermaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht etwa 2000 bis 5000 CaC03 Körner je mm2 enthält.
13. Aufzeichnungsträgermaterial nach den Ansprüchen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das feinverteilte, feinkörnige Calciumcarbonatmaterial dunkel eingefärbt ist.
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