EP0037477B1 - Durchschreibesysteme und Verfahren zu deren Herstellung, sowie geeignete Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarben - Google Patents

Durchschreibesysteme und Verfahren zu deren Herstellung, sowie geeignete Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarben Download PDF

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EP0037477B1
EP0037477B1 EP19810101875 EP81101875A EP0037477B1 EP 0037477 B1 EP0037477 B1 EP 0037477B1 EP 19810101875 EP19810101875 EP 19810101875 EP 81101875 A EP81101875 A EP 81101875A EP 0037477 B1 EP0037477 B1 EP 0037477B1
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EP
European Patent Office
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printing
offset
microcapsules
paper
letterpress
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EP0037477A2 (de
EP0037477A3 (en
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Gert Dr. Jabs
Manfred Dr. Dahm
Artur Dr. Haus
Ulrich Dr. Nehen
Klaus Dipl.- Vw Rath
Norbert Dr. Weimann
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Bayer AG
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    • Y10T428/249997—Encapsulated liquid

Definitions

  • Reaction carbon papers preferably consist of two or more sheets of paper laid loosely on top of one another, the upper one on the back containing a donor layer and the lower one on the front containing a receiver layer.
  • a donor layer and a receiver layer are in contact with each other.
  • the donor layer contains microcapsules, the core material of which is a solution of a color former in an organic solvent, and the receiver layer contains a material which develops the dye former into a dye.
  • the receiver layer usually contains binders and pigments, e.g. active absorbents such as kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, acidic bleaching earth or phenolic resins. You can e.g. Use acid-activated dyes on the donor layer and acid-reacting components in the receiver layer.
  • active absorbents such as kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, acidic bleaching earth or phenolic resins.
  • reaction carbonless papers are the “one-component” carbonless carbonless papers.
  • one side of a single sheet of paper carries the dye precursor, generally in the form of microcapsules, and at the same time the color developer. If pressure is now applied, e.g. using a typewriter or other writing tool, the capsule containing the color precursor is torn open and the color precursor reacts with the color developer surrounding it (see US Pat. No. 2,730,456).
  • the coating of the paper substrate for the production of carbon-free copying systems is generally carried out over the entire area with an aqueous coating composition, such as e.g. in German Offenlegungsschriften 1 934 457 and 1 955 542.
  • aqueous or solvent-based coatings can be partially applied to a paper carrier by means of gravure printing or flexographic printing (see, for example, DE-OS 2 541 001, US Patents 3016308 and 3914 511). These processes also have the disadvantage of having to dry the coatings subsequently. For these reasons, it has been proposed, for example, in US Pat. Nos. 3,016,308, 3,079,351 and 3,684,549, as well as in German Offenlegungsschriften 2719914 and 2719935, to take up the microcapsules in waxes and to coat the paper carrier with such hot-melt systems.
  • the melting systems are applied to hot carbon printing machines which, although they allow printing, coating with wax materials and finishing to be combined in an online system, always require a separate system for each process step.
  • the invention accordingly relates to a process for the production of pressure-sensitive, carbon-free copying systems, which is characterized in that a non-aqueous, essentially solvent-free coating composition based on a surface of the paper substrate using the technique of wet or dry offset printing or letterpress on part or all of the surface Reaction resin is applied, which contains dye precursors containing microcapsules.
  • the invention further relates to the copying systems produced by the process according to the invention.
  • This invention is also based on the finding that a coating composition composed of reactive resins, dye capsules containing microcapsules and spacers, and, if appropriate, further auxiliaries and additives can be applied to a paper web using offset printing machines or letterpress machines.
  • the invention accordingly also relates to an offset printing or letterpress ink which consists of reactive resins (preferably 90-20% by weight of the ink), microcapsules containing dye precursors (preferably 10-40% by weight of the ink), spacers (preferably 2- 20 wt .-% of the color), and other auxiliaries and additives (up to 50 wt .-% of the color).
  • the invention further relates to the use of these printing inks for the production of pressure-sensitive, carbon-free copy systems on offset printing or letterpress machines.
  • microcapsules to be used for carrying out the process according to the invention and processes for their production are known.
  • the long-known microcapsules can be used, which can be produced by coacervation or complex coacervation from gelatin and acacia, as well as gelatin and other inorganic and organic polyanions.
  • Various such methods have become known, inter alia, in M. Gutcho, Capsule Technology and Microencapsulation, Noyes Data Corporation 1972.
  • microcapsules are used in the method according to the invention, the walls of which consist of polymers, polycondensation and polyaddition products.
  • Microcapsules with walls made of special polyacrylates such as e.g. described in DE-OS 2 237 545 and DE-OS 2 119 933 can be used.
  • phenol or urea-formaldehyde condensates can be used as wall material, optionally also in combination with the capsule wall polymers mentioned above.
  • Microcapsules are preferably used in the process according to the invention, the shells of which consist of polyadducts of polyisocyanates and polyamines.
  • Isocyanates to be used for the production of such microcapsules are diisocyanates such as xylylene-1,4-diisocyanate, xylene-1,3-diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate-propylene-1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, Ethylidene diisocyanate, cyclo-hexyl-1,2-diisocyanate, cyclohexyl-1,4-diisocyanate, polyisocyanate prepolymers, e.g.
  • modified aliphatic isocyanates are those based on hexamethylene-1,6-diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane or isophorone diisocyanate, which have at least two functional isocyanate groups per molecule.
  • Suitable compounds are polyisocyanates based on derivatives of hexamethylene-1,6-diisocyanate with a biuret structure, the preparation of which can be found in DE-AS 11 01 394 and 15 43 178 and in DE-OS 15 68 017 and 19 31 055.
  • the polyisocyanates that can be used can additionally be modified before use for microencapsulation by reaction with di- and trifunctional chain extenders, e.g. Water, with polyfunctional alcohols such as ethanediol, glycerol or trimethylolpropane or carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid in proportions of 0.01 to 0.5 mol per equivalent of isocyanate.
  • di- and trifunctional chain extenders e.g. Water
  • polyfunctional alcohols such as ethanediol, glycerol or trimethylolpropane
  • carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid in proportions of 0.01 to 0.5 mol per equivalent of isocyanate.
  • carbodiimide, uretdione, uretonimine, uretidinedione diimine, 4-imino-oxazolinidinone (2), ⁇ -alkylene-propiolactone or cyclobutanedione (1,3) groups can also be used as reactive groups to be available.
  • polyisocyanato-polyuretonimines such as those formed by carbodiimidization of hexamethylene-1,6-diisocyanate containing biuret groups with phosphorus-organic catalysts, can be used by further reaction of primarily formed carbodiimide groups with isocyanate groups to form uretonimine groups.
  • isocyanates can be used in a mixture with one another and other aliphatic and aromatic isocyanates.
  • the resulting modified polyisocyanate can contain considerable proportions of oxadiazinetrione, triisocyanurate or sym. Triazinedioneimine as a structural element. Such products are also suitable as shell formers.
  • color formers examples include triphenylmethane compounds, diphenylmethane compounds, xanthene compounds, thiazine compounds, spiropyran compounds or the like.
  • Examples of a diphenylmethane compound are 4,4'-bisdimethylaminobenzhydrylbenzylether, N-halophenylleucolamine, N- ⁇ -naphthylleucolamine, N-2,4,5-trichlorophenylleucolamine, N-2,4-dichlorophenylleucolamine or the like.
  • Examples of a xanthene compound are rhodamine- ⁇ -anilinolactam, rhodamine- ⁇ (p-nitro-aniline) lactam, rhodamine- ⁇ - (p-chloroaniline) lactam, 7-dimethylamine-2-methoxyfluorane, 7-diethylamine- 3-methoxyfluorane, 7-diethylamine-3-methylfluorane, 7-diethylamine-3-chlorofluorane, 7-diethylamine-3-chloro-2-methylfluorane, 7-diethylamine-2,4-dimethylfluorane, 7-diethylamine-2,3- dimethylfluorane, 7-diethylamine- (3-acetylmethylamine) -fluorane, 7-diethylamine-3-methylfluoroane, 3,7-diethylaminefluoroane, 7-diethylamine-3- (di
  • Examples of a thiazine compound are N-benzoylleucomethylene blue, o-chlorobenzylleucomethylene blue, p-nitrolbenzoylleucomethylene blue or the like.
  • spiro compound examples include 3-methyl-2,2'-spirobis (benzo (f) chromium) or the like.
  • Solvents that dissolve these color formers are e.g. chlorinated diphenyl, chlorinated paraffin, cottonseed oil, peanut oil, silicone oil, phthalate ester, phosphate ester, sulfonate ester, monochlorobenzene, furthermore partially hydrogenated terphenyls, alkylated diphenyls, alkylated naphthalenes, aryl ethers, aryl alkyl ethers, higher alkylated benzene and others which can be used alone or in combination.
  • Diluents are often added to the solvents, e.g. Kerosene, n-paraffins, isoparaffins.
  • the colorants and the isocyanate are first dissolved in the solvents mentioned and this organic phase is emulsified in the continuous aqueous phase, which may contain protective colloid and, if appropriate, emulsifiers.
  • An aqueous polyamine solution is added to the emulsion in a stoichiometric amount to the polyisocyanate in the organic phase.
  • Protective colloids and emulsifying aids are added to the aqueous phase to emulsify and stabilize the emulsion formed.
  • Examples of such products acting as protective colloids are carboxymethyl cellulose, gelatin and polyvinyl alcohol.
  • emulsifiers are ethoxylated 3-benzylhydroxybiphenyl, reaction products of nonylphenol with different amounts of ethylene oxide and sorbitan fatty acid ester.
  • the microcapsules can be produced continuously or batchwise. Dispersing devices which generate a shear gradient are generally used. Examples include blade, basket, high-speed stirrers, colloid mills, homogenizers, ultrasonic dispersers, nozzles, steel nozzles, and Supraton machines.
  • the strength of the turbulence during mixing is primarily decisive for the diameter of the microcapsules obtained. Capsules from 1 to 2000 ⁇ m in size can be produced. Capsules with diameters of 2 to 20 j.1m are preferred.
  • the capsules do not agglomerate and have a narrow particle size distribution.
  • the weight ratio of core material to shell material is 50-90 to 50-10.
  • microcapsules are taken up in suitable resinous binders for application to the paper support by the process according to the invention and formulated into a printing ink suitable for wet or dry offset printing or for letterpress printing.
  • the procedure can be such that the aqueous microcapsule dispersions are stirred into the binder and the water is then drawn off in vacuo.
  • Such processes have also become known for incorporating pigments into printing inks as the so-called flush process.
  • Another method consists, for example, in that the aqueous capsule dispersions are spray-dried and converted into agglomerate-free capsule powder and then incorporated into the printing inks by known methods.
  • Spray drying microcapsules is already known in the art. Other known drying techniques can also be used to manufacture the capsule powder.
  • microcapsule powders are invented according to the Process according to the invention incorporated into binders which are used according to the known prior art for producing a printing ink which can be processed in wet or dry offset printing or letterpress printing.
  • Offset printing inks and letterpress inks are known.They contain a reaction resin, i.e. an organic resin, which can be hardened by a chemical reaction (e.g. with atmospheric oxygen or peroxide, or UV radiation or electron radiation).
  • a reaction resin i.e. an organic resin, which can be hardened by a chemical reaction (e.g. with atmospheric oxygen or peroxide, or UV radiation or electron radiation).
  • Combinations of different viscous stand oils with air-drying alkyd resins, hard resins or resin varnishes are primarily used as binders for book and offset printing inks. The latter are made by dissolving natural or synthetic resins in mineral oil.
  • binders include in the "Lackrohstoffabellen” by E. Karsten 6th edition 1976, Curt R. Vincentz Verlag Hannover and in “Printing and Litho Inks” by Herbert Jay Wolfe, 6th edition 1967 McNair Donald Company, New York City.
  • vinyl group-containing monomers or also acrylates and methacrylates can be added to the binders that may be used, in particular also radiation-curing resins.
  • Book and offset printing inks also contain - in small quantities - various auxiliaries, e.g. Desiccants and skin contraceptives, as well as printing oils and printing pastes (cf. W. Wacenski in "Der Polygraph” Issue 12, 1980, pp. 1016-1021).
  • auxiliaries e.g. Desiccants and skin contraceptives
  • printing oils and printing pastes cf. W. Wacenski in "Der Polygraph” Issue 12, 1980, pp. 1016-1021.
  • Desiccants are oil and gasoline-soluble metal compounds predominantly of cobalt, lead and manganese with organic acids such as fatty, resin or naphthenic acid.
  • siccative Depending on the content of drying components in the printing ink (oils, alkyd resins, desmalkyd types), small amounts of siccative (by 2%) can be used in order to shorten the drying time of the printing ink. Too large quantities can cause the ink to dry too hard (there are numerous difficulties, especially when printing several colors together) or even delay drying.
  • Skin contraceptives are intended to prevent the drying of the book and offset printing inks in the can or the drying on the rollers of the printing machine - possibly with a temporary machine standstill.
  • Skin contraceptives are volatile (oximic) or non-volatile (phenolic) in nature. Their effect is opposite to that of siccatives. They are also added to the printing ink in only small amounts (1-5%).
  • Printing aids such as printing oils or printing pastes allow the capsule-containing coating composition to be further adapted to the prevailing processing conditions.
  • Pressure oil a mixture of spindle oil (mineral oil) and linseed oil, reduces the consistency of the composition and improves its striking away.
  • Printing pastes make the color "shorter”; these pastes are usually obtained by melting waxes, petroleum jelly or wool fat in mineral oils. They have no drying properties and are strictly different from dry pastes (siccatives).
  • dispersing aids preferably from the group of the cationic surfactants, can be added to the printing ink.
  • spacers are added to the printing ink in amounts of 10-30% by weight, based on the amount of microcapsules.
  • these spacers are also used in the production of the conventional carbonless carbonless papers.
  • they can consist of cellulose fiber particles or starch granules, the diameter of which is usually 1.5-2 times the microcapsule diameter.
  • Pigments and auxiliaries which have a favorable effect on the opacity of the coating can be added as further additives.
  • the amount of microcapsules that is incorporated into the binding formulation depends on the requirements that must be placed on the finished printing ink.
  • the amount of capsules is set according to the method according to the invention as high as is reasonable taking into account the rheology and "speed" of the finished printing ink, on the other hand to apply an optimal amount of microcapsules with the lowest possible coating weight.
  • the binder formulation can be presented and the dry capsules and other additives can be introduced using a planetary mixer.
  • the binding formulation thus produced is then rubbed in several passages on the three-roll mill.
  • the binder formulation thus produced can be printed on commercially available offset printing machines using the wet or dry offset process.
  • offset printing - or more often just referred to as offset printing - is the classic flat printing process, in which printing and non-printing areas are on almost one level. Printing is made possible by the mutual repulsion of fat and water. The printing areas are prepared so that they repel water and thereby take on the oleophilic printing ink, while the non-printing areas are hydrophilic and repel printing ink.
  • Offset machines therefore have ink and dampening roller systems that wet the printing plate on a plate cylinder and place the print image on the paper web via a rubber cylinder.
  • Offset printing is therefore part of the long-known state of the art, and suitable printing presses with which the method according to the invention can be carried out are therefore commercially available.
  • Printing is preferably carried out in succession in a web offset printing press with a plurality of printing units.
  • Such printing machines are already commercially available for multi-color offset printing.
  • the binding formulation can also be printed on commercially available letterpress machines.
  • a particular advantage of the method according to the invention is that no special requirements are imposed on the paper carrier.
  • commercially available CF papers can be used as paper supports, the front of which are already coated with a color developer and which can be printed on the back with the printing inks according to the invention.
  • the color-developing substances can be incorporated directly into the microcapsule-containing printing inks.
  • So-called one-component reaction papers can be produced by printing printing inks, which also contain microcapsules containing dye precursors and color developers, on the top of the paper carrier web.
  • Color developing substances are known. They are usually acidic clays, such as montmorillonites, bentonites and smectites or phenolic compounds.
  • the mixture was rubbed 5 times on a three-roll mill.
  • the coating composition formulated in this way was used as dry offset printing with an offset printing machine (Heidelberg offset printing press factory, format 64 x 46) on paper with a basis weight of 40g / m 2 .
  • the application weight of the coating was 4.2 g / m 2 .
  • the paper was then placed with the printed side on a commercially available CF paper, which was coated with color-developing substances. When using a normal writing printer, legible copies could be obtained on the CF sheet.
  • the 8th copy appearing on the CF paper was examined with a reflectance measuring device (Elrephomat from Zeiss) for the loss of reflection compared to unlabelled paper and the corresponding value was determined.
  • Example 2 The procedure was as described in Example 1, with the difference that a coating weight of 9 g / m 2 was applied to the paper.
  • a 30% aqueous microcapsule dispersion was produced, the microcapsule walls of which consisted of a polyaddition product of the oxadiazinetrione of hexamethylene diisocyanate and a polyamine.
  • the capsule contents were a solution of 2.7% crystal violet lactone and 0.9% benzoyl leukomethylene blue in di-isopropyl diphenyl.
  • the core / wall ratio of the microcapsules was 83:17.
  • the 30% capsule dispersion was converted into a largely agglomerate-free capsule powder by spray drying.
  • the mean capsule diameter was found to be 7.3 pm.
  • urethane-modified alkyd resin (Desmalkyd L 181 from Bayer AG) were placed in a planetary mixer and 125 parts by weight of the microcapsule powder prepared were stirred in. 75 parts by weight of linseed oil-stand oil were added.
  • the mixture thus mixed was rubbed three times on a three-roll mill and the paint thus pasted was deaerated in a vacuum chamber.
  • the printing ink produced in this way containing 25% by weight of microcapsules, was squared with a web offset machine with a Dahlgren dampening system (manufacturer: Muller Martini) using a wet offset process onto the back of a commercially available CF paper (Jeset - from Feldmühle) a square with a side length of 5 cm printed on.
  • the application weight of the coating was 5.5 g / m 2 and after drying a spot-coated carbonless carbonless paper was obtained.
  • the following example describes the production of the printing ink according to the invention by the flush process known in the printing ink industry.
  • urethane-modified alkyd resin (Desmalkyd L 181 from Bayer AG) and 75 parts by weight of linseed oil-base oil were placed in a vacuum kneader. 125 parts by weight of a 30% strength microcapsule dispersion, prepared in accordance with Example 3, were slowly added with constant stirring. The vacuum kneader was evacuated with continued stirring and heated to a temperature of about 60 ° C until all the water had evaporated.
  • a printing ink containing 25% of microcapsules was obtained, which was printed with a sheet-fed offset printing machine (Heidelberger Offsetdruckmaschinenfabrik) on the front of a commercially available CF paper (Giroset CF from Feldmühle) in the form of a square with a side length of 5 cm.
  • the coating weight was 5 g / m 2 and a spot-coated one-component reaction paper was produced by the process described, which gave good copy results when superimposed within the square-shaped imprint.
  • a 30% aqueous microcapsule dispersion was produced, the microcapsule walls of which consisted of a polyaddition product of the oxadiazinetrione of hexamethylene diisocyanate and a polyamine.
  • the capsule contents were a solution of 2.7% crystal violet lactone and 0.9% benzoyl leukomethylene blue in di-isopropyl diphenyl.
  • the core / wall ratio of the microcapsules was 83:17.
  • the 30% capsule dispersion was converted into a largely agglomerate-free capsule powder by spray drying, the mean capsule diameter of which was determined to be 7.3 gm.
  • urethane-modified alkyd resin (Desmalkyd ( R ) L 181 from Bayer AG) were placed in a planetary mixer and 125 parts by weight of the microcapsule powder prepared were stirred in. 75 parts by weight of linseed oil stand oil were added.
  • the mixture thus mixed was rubbed three times on a three-roll mill and the paint thus pasted was deaerated in a vacuum chamber.
  • the printing ink containing 25% by weight of microcapsules produced in this way was printed with a letterpress machine (manufacturer: Heidelberger Maschinenfabrik) using the letterpress method on the back of a commercially available CF paper (Jeset-CF from Feldmühle) with the capital letter W in a size of 10 cm.
  • the application weight of the coating was 5.5 g / m 2 and after drying a spot-coated, carbon-free carbonless paper was obtained.
  • the mixture was rubbed 5 times on a three-roll mill.
  • the coating composition thus formulated was applied as letterpress using a letterpress machine (Heidelberger Maschinenfabrik) to paper with a basis weight of 40 g / m 2 .
  • the application weight of the coating was 5.5 g / m 2 .
  • the paper was then placed with the printed side on a commercially available CF paper, which was coated with color-developing substances. When using a normal writing print, easily legible copies could be achieved.

Landscapes

  • Color Printing (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft
    • - ein Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichen, kohlefreien Durchschreibesystemen, bei welchem auf einer Oberfläche des Papiersubstrates partiell oder vollflächig mit der Technik des Nass- oder Trockenoffsetdruckes oder des Buchdruckes eine Beschichtungskomposition aufgebracht wird, die Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokaspeln enthält;
    • - die nach diesem Verfahren hergestellten Durchschreibesysteme;
    • - eine Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarbe, die aus Reaktionsharzen, Farbstoffvorläufer enthaltenden Mikrokapseln, Abstandhaltern, sowie weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen besteht;
    • - die Verwendung dieser Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarben zur Herstellung druckempfindlicher, kohlefreier Durchschreibesysteme auf Offsetdruck- bzw. Buchdruckmaschinen.
  • Reaktionsdurchschreibepapiere sind bekannt (vergl. M. Gutcho, Capsule Technology and Microencapsulation, Noyes Data Corporation, 1972, Seiten 242-277; G. Baxter in Microencapsulation, Processes and Applications, herausgegeben von J.E. Vandegaer, Plenum Press, New York, London, Seiten 127-143).
  • Reaktionsdurchschreibepapiere bestehen vorzugsweise aus zwei oder mehreren lose aufeinandergelegten Papierblättern, wobei das jeweils obere auf der Rückseite eine Geberschicht und das jeweils untere auf der Vorderseite eine Nehmerschicht enthält. Es ist also jeweils eine Geberschicht und eine Nehmerschicht miteinander in Kontakt. Die Geberschicht enthält Mikrokapseln, deren Kernmaterial eine Lösung eines Farbbildners in einem organischen Lösungsmittel ist, und die Nehmerschicht enthält ein Material, das den Farbstoffbildner zum Farbstoff entwickelt. Beim Beschreiben werden die Kapseln unter dem hohen Druck des Schreibgerätes zerstört und das auslaufende Kernmaterial trifft auf die Nehmerschicht, so dass eine Durchschrift entsteht.
  • Die Nehmerschicht enthält in der Regel Bindemittel und Pigmente, z.B. aktive Absorbentien, wie Kaolin, Attapulgit, Montmorillonit, Bentonit, saure Bleicherde oder Phenolharze. Man kann z.B. auf der Geberschicht säureaktivierbare Farbstoffe und in der Nehmerschicht sauer reagierende Komponenten einsetzen.
  • Eine Fortentwicklung dieser Reaktionsdurchschreibepapiere sind die «Einkomponenten»-Reaktionsdurchschreibepapiere. In diesen trägt eine Seite eines einzelnen Papierblattes den Farbstoffvorläufer, im allgemeinen in Form von Mikrokapsein und gleichzeitig den Farbentwickler. Wenn nun Druck ausgeübt wird, z.B. durch eine Schreibmaschine oder ein anderes Schreibwerkzeug, wird die den Farbvorläufer enthaltende Kapsel aufgerissen, und der Farbvorläufer reagiert mit dem ihn umgebenden Farbentwickler (vergl. US-PS 2 730 456).
  • Die Beschichtung des Papiersubstrates zur Herstellung der kohlefreien Durchschreibesysteme geschieht nach dem längst bekannten Stand der Technik im allgemeinen vollflächig mit einer wässrigen Beschichtungskomposition, wie z.B. in den deutschen Offenlegungsschriften 1 934 457 und 1 955 542 beschrieben.
  • Bei den beschriebenen Verfahren besteht der Nachteil, dass nach dem Auftrag der Beschichtungsmasse das Wasser verdampft, was einen beträchtlichen Aufwand an Energie erfordert. Die Notwendigkeit zu trocknen erfordert weiterhin die Verwendung einer komplexen und kostspieligen Apparatur, um kontinuierlich ein Substrat zu trocknen, das mit einer wässrigen Beschichtungsverbindung beschichtet worden ist. Ein anderes, aber damit zusammenhängendes Problem betrifft die Beseitigung des verschmutzten Wassers, das von der Herstellung und von der Reinigung der wässrigen Beschichtungskomposition herrührt.
  • Verwendet man bei der Herstellung der Beschichtungen flüchtige organische Lösungsmittel, so muss ebenfalls das überschüssige Lösungsmittel verdampft werden, um die Beschichtung zu trocknen. Auf diese Weise entstehen Lösungsmitteldämpfe, die besondere Gefahren darstellen.
  • Vollflächige Beschichtungen sind unrationell, weil in den meisten Fällen nur Teile des Durchschreibesystems ausgenutzt werden.
  • Es sind daher zahlreiche Verfahren bekannt geworden, Beschichtungskompositionen partiell auf ein Papiersubstrat aufzubringen. So können nach dem Stand der Technik wässrige oder lösungsmittelhaltige Beschichtungen mittels Tiefdruck oder Flexodruck partiell auf einen Papierträger aufgebracht werden (siehe z.B. DE-OS 2 541 001, US-Patente 3016308 und 3914 511). Auch bei diesen Verfahren besteht der Nachteil, die Beschichtungen nachträglich trocknen zu müssen. Aus diesen Gründen wurde beispielsweise in den US-Patentschriften 3 016 308, 3 079 351 und 3 684 549, sowie in den deutschen Offenlegungsschriften 2719914 und 2719935 vorgeschlagen, die Mikrokapseln in Wachse aufzunehmen und mit derartigen Heissschmelzsystemen Beschichtungen des Papierträgers vorzunehmen.
  • Diese vorgeschlagenen Massnahmen vermeiden zwar das Entfernen der Lösungsmittel, die wachsartige Beschichtung verändert aber den Papiercharakter, da relativ grosse Mengen der Wachse aufgebracht werden müssen.
  • Ausserdem werden die Schmelzsysteme auf Heisscarbondruckmaschinen appliziert, die zwar in einem On-Line-System das Drucken, Beschichten mit Wachsmassen, und Endbearbeitung zusammenzufassen gestattet, jedoch in jedem Fall für jeden Verfahrensschritt eine separate Anlage benötigt.
  • Verfahren, Mikrokapseln in Beschichtungsmassen auf Offsetdruckmaschinen oder gar Buchdruckmaschinen zu verdrucken, galten bei diesem Stand der Technik als nicht durchführbar, da allgemein angenommen wurde, dass sowohl bei der Herstellung der Druckfarbe als auch in den Verreiberwalzen der Druckmaschinen und während des Druckvorganges die Scher- und Druckkräfte die Mikrokapseln weitgehend zerstören würden. Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in Druckfarben eingearbeitete Mikrokapseln auf Offset- und Buchdruckmaschinen auf einen Papierträger weitgehend unbeschädigt aufgetragen werden können.
  • Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichen, kohlefreien Durchschreibesystemen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Oberfläche des Papiersubstrats partiell oder vollflächig mit der Technik des Nass- oder Trockenoffsetdruckes oder des Buchdruckes eine nicht wässrige, in wesentlichen lösungsmittelfreie Beschichtungskompositionen auf Basis Reaktionsharz aufgebracht wird, die Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokapseln enthält.
  • Gegenstand der Erfindung sind ferner die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Durchschreibesysteme.
  • Dieser Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass eine Beschichtungskomposition aus Reaktionsharzen, Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokapseln und Abstandshaltern, sowie gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen mit Offsetdruckmaschinen oder Buchdruckmaschinen auf eine Papierbahn aufgebracht werden können.
  • Gegenstand der Erfindung ist demnach auch eine Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarbe, die aus Reaktionsharzen (bevorzugt 90-20 Gew.-% der Farbe), Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokapseln (bevorzugt 10-40 Gew.-% der Farbe), Abstandshaltern (bevorzugt 2-20 Gew.-% der Farbe), sowie weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen (bis zu 50 Gew.-% der Farbe) besteht.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung dieser Druckfarben zur Herstellung druckempfindlicher, kohlefreier Durchschreibesysteme auf Offsetdruck- bzw. Buchdruckmaschinen.
  • Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens einzusetzenden Mikrokapseln und Verfahren zu deren Herstellung sind in grosser Zahl bekannt. So können die seit langem bekannten Mikrokapseln verwendet werden, die durch Koazervierung oder Komplexkoazervierung aus Gelatine und Gummi arabicum, sowie Gelatine und anderen anorganischen und organischen Polyanionen hergestellt werden können. Verschiedene derartige Verfahren sind unter anderem in M. Gutcho, Capsule Technology and Microencapsulation, Noyes Data Corporation 1972, bekanntgeworden.
  • Insbesondere werden beim erfindungsgemässen Verfahren Mikrokapseln verwendet, deren Wände aus Polymeren, Polykondensations- und Polyadditionsprodukten bestehen.
  • Die nachfolgende Übersicht ist G. Baxter, Microencapsulation, Processes and Applications, herausgegeben von J.E. Vandegaer, entnommen und zeigt eine Zusammenstellung der nach dem Stand der Technik bekannt gewordenen Kapselwandpolymeren.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
  • Es können für das erfindungsgemässe Verfahren auch Mikrokapseln mit Wänden aus speziellen Polyacrylaten, wie z.B. in DE-OS 2 237 545 und DE-OS 2 119 933 beschrieben, verwendet werden.
  • Ferner können Phenol- oder Harnstoff-Formaldehydkondensate als Wandmaterial eingesetzt werden, gegebenenfalls auch in Kombination mit den vorgenannten Kapselwandpolymeren.
  • Bevorzugt werden beim erfindungsgemässen Verfahren Mikrokapseln verwendet, deren Hüllen aus Polyadditionsprodukten aus Poly-Isocyanaten und Polyaminen bestehen.
  • Zur Herstellung derartiger Mikrokaspeln einzusetzende Isocyanate sind Diisocyanate, wie Xylylen-1 ,4-diisocyanat, Xyiyien-1,3-diisocyanat, Trimethylen-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat-Propylen-1,2-diisocyanat, Butylen-1,2-diisocyanat, Ethyliden-diisocyanat, Cyclo-hexyl-1,2-diisocyanat, Cyclohexyl-1,4-diisocyanat, Polyisocyanatvorpolymerisate, z.B. Anlagerungsprodukt von Hexamethylendiisocyanat und Hexantriol, Anlagerungsprodukt von 2,4-Toluylendiisocyanat mit Brenzkatechin, Anlagerungsprodukt von Toluylendiisocyanat mit Hexantriol, Anlagerungsprodukt von Toluylendiisocyanat mit Trimethylolpropan, Anlagerungsprodukt von Xylylendiisocyanat mit Trimethylolpropan oder geeignete Polyisocyanate, die den vorstehend angegebenen Verbindungen analog sind.
  • Weitere modifizierte aliphatische Isocyanate sind solche auf Basis von Hexamethylen-1,6-diisocyanat, m-Xylylendiisocyanat, 4,4'-Diisocyanato-dicyclohexyl-methan bzw. Isophorondiisocyanat, die pro Molekül mindestens zwei funktionelle Isocyanatgruppen besitzen.
  • Weitere geeignete Verbindungen sind Polyisocyanate auf Grundlage von Derivaten des Hexamethylen-1,6-diisocyanats mit Biuretstruktur, deren Herstellung aus den DE-AS 11 01 394 und 15 43 178, sowie aus den DE-OS 15 68 017 und 19 31 055 hervorgeht.
  • Die verwendbaren Polyisocyanate können vor dem Einsatz zur Mikroverkapselung zusätzlich modifiziert werden durch Umsetzung mit di- und trifunktionellen Kettenverlängerern, z.B. Wasser, mit mehrfunktionellen Alkoholen wie Ethandiol, Glycerin oder Trimethylolpropan bzw. Carbonsäuren wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure in Anteilen von 0,01 bis 0,5 Mol pro Isocyanat-Aquivalent.
  • Anstelle der Isocyanatgruppen können als reaktive Gruppen auch Carbodiimid-, Uretdion-, Uretonimin-, Uretidindiondiimin-, 4-Imino-oxazoli- dinon-(2)-, β-Alkylen-propiolacton- bzw. Cyclobutandion- (1,3) -gruppen vorhanden sein.
  • So sind beispielsweise einsetzbar Polyisocyanato-polyuretonimine, wie sie durch Carbodiimidisierung von Biuretgruppen enthaltendem Hexamethylen-1 ,6-diisocyanat mit Phosphor-organischen Katalysatoren entstehen, durch weitere Umsetzung primär gebildeter Carbodiimidgruppen mit Isocyanatgruppen zu Uretonimingruppen. Weiterhin können diese Isocyanate in Mischung miteinander und anderen aliphatischen und aromatischen Isocyanaten verwendet werden.
  • Je nach Reaktionsbedingungen kann das resultierende modifizierte Polyisocyanat erhebliche Anteile an Oxadiazintrion, Triisocyanurat bzw. sym. Triazindionimin als Strukturelement enthalten. Auch solche Produkte eignen sich als Hüllenbildner.
  • Besonders geeignet sind Diisocyanate der Formel
    Figure imgb0003
  • Zur Umsetzung mit den genannten Isocyanaten geeignete Diamine sind aliphatische primäre oder sekundäre Di- und Polyamine, wie z.B.:
    • Ethylendiamin- (1,2), Bis- (3-aminopropyl)-amin, Hydrazin, Hydrazin-ethanol-(2), Bis-(2-methylaminoethyl) -methylamin, 1,4-Diaminocyclohexan, 3-Amino-1-methyl-aminopropan, N-Hydroxy-ethylethylendiamin, N-Methyl-bis-(3-aminopropyl)-amin, 1,4-Diamino-n-butan, 1,6-Diamino-n-hexan, Ethylen-(1,2)-diamin-N-Ethyl-sulfonsäure (als Alkalisalz), N-Aminoethylethylendiamin-(1,2) (Diethylentriamin), Bis-(N,N'-aminoethyl)-ethylendiamin-(1,2) (Triethylentetramin). Hydrazin und seine Salze werden im vorliegenden Zusammenhang ebenfalls als Diamine angesprochen.
  • Beispiele für die Farbbildner sind Triphenylmethanverbindungen, Diphenylmethanverbindungen, Xanthenverbindungen, Thiazinverbindungen, Spiropyranverbindungen oder dergleichen.
  • Beispiele für die vorstehend aufgeführten Gruppen sind die folgenden:
    • Beispiele für eine Triphenylmethanverbindung sind 3,3-Bis-(p-dimethylaminophenyl)-6-di- methylaminophthalid (nämlich Kristallviolettlacton, nachstehend als C.V.L. bezeichnet) und 3,3-Bis- (p-dimethylaminophenyl)- phthalid (nämlich Malachitgrünlacton).
  • Beispiele für eine Diphenylmethanverbindung sind 4,4'-bisdimethylaminobenzhydrylbenzylether, N-Halogenphenylleucolamin, N-ß-Naphthylleucolamin, N-2,4,5-Trichlorphenylleucol- amin, N-2,4-Dichlorphenylleucolamin oder dergl.
  • Beispiele für eine Xanthenverbindung sind Rhodamin-ß-anilinolactam, Rhodamin-ß(p-ni- troanilin)-lactam, Rhodamin-ß-(p-chloranilin)-lactam, 7-Dimethyl-amin-2-methoxyfluoran, 7-Diethylamin-3-methoxyfluoran, 7-Diethylamin-3-methylfluoran, 7-Diethylamin-3-chlorfluoran, 7-Diethylamin-3-chlor-2-methylfluoran, 7-Diethylamin-2,4-Dimethylfluoran, 7-Diethylamin-2,3-dimethylfluoran, 7-Diethylamin-(3- acetylmethylamin)-fluoran, 7-Diethyl-amin-3-methylfluoran, 3,7-Diethylaminfluoran, 7-Dieth- ylamino-3-(dibenzylamin)-fluoran, 7-Diethylamin-3(methylbenzylamin)-fluoran, 7-Diethylamin-3-(chlorethylmethylamino)-fluoran, 7-Di- ehtylamin-3-(dichlorethyl-amin)-fluoran, 7-Diethylamin-3(diethylamin) -fluoran oder dergl.
  • Beispiele für eine Thiazinverbindung sind N-Benzoylleucomethylenblau, o-Chlorbenzylleucomethylenblau, p-Nitrolbenzoylleucomethylenblau oder dergl.
  • Beispiele für eine Spiroverbindung sind 3-Methyl-2,2'-spirobis-(benzo(f)-chromen) oder dergl.
  • Lösungsmittel, die diese Farbbildner lösen, sind z.B. chloriertes Diphenyl, chloriertes Paraffin, Baumwollsamenöl, Erdnussöl, Silikonöl, Phtalatester, Phosphatester, Sulfonatester, Monochlorbenzol, ferner teilhydrierte Terphenyle, alkylierte Diphenyle, alkylierte Naphthaline, Arylether, Arylalkylether, höher alkyliertes Benzol und andere, die allein oder kombiniert eingesetzt werden können.
  • Häufig werden den Lösungsmitteln Verdünnungsmittel zugesetzt, wie z.B. Kerosin, n-Paraffine, Isoparaffine.
  • Zur Herstellung der Mikrokapseln nach dem Polyadditionsverfahren werden zunächst die Farbgeber und das Isocyanat in den genannten Lösungsmitteln gelöst und diese organische Phase in der kontinuierlichen wässrigen Phase, die Schutzkolloid und gegebenenfalls Emulgatoren enthalten kann, emulgiert. Zur Emulsion gibt man eine wässrige Polyaminlösung in stöchiometrischer Menge zum Polyisocyanat in der organischen Phase.
  • Zur Emulgierung und Stabilisierung der gebildeten Emulsion werden der wässrigen Phase Schutzkolloide und Emulgierhilfsmittel zugesetzt. Beispiele für solche, als Schutzkolloide wirkende Produkte sind Carboxymethylcellulose, Gelatine und Polyvinylalkohol.
  • Beispiele für Emulgatoren sind oxethyliertes 3-Benzylhydroxybiphenyl, Umsetzungsprodukte von Nonylphenol mit unterschiedlichen Mengen Ethylenoxid und Sorbitanfettsäureester.
  • Die Mikrokapseln können kontinuierlich oder diskontinuierlich hergestellt werden. Man verwendet im allgemeinen Dispergiergeräte, die ein Schergefälle erzeugen. Beispiele hierfür sind Blatt-, Korb-, Schnellrührer, Kolloidmühlen, Homogenisatoren, Ultraschalldispergatoren, Düsen, Stahldüsen, Supratonmaschinen. Die Stärke der Turbulenz beim Vermischen ist in erster Linie bestimmend für den Durchmesser der erhaltenen Mikrokapseln. Kapseln in der Grösse von 1 bis 2000 µm können hergestellt werden. Bevorzugt sind Kapseln mit Durchmessern von 2 bis 20 j.1m. Die Kapseln agglomerieren nicht und haben eine enge Teilchengrössenverteilung. Das Gewichtsverhältnis von Kernmaterial zu Hüllenmaterial ist 50-90zu 50-10.
  • Die Mikrokapseln werden zur Applikation auf dem Papierträger nach dem erfindungsgemässen Verfahren in geeignete harzartige Bindemittel aufgenommen und zu einer für den Nass- oder Trokkenoffsetdruck bzw. für den Buchdruck geeigneten Druckfarbe formuliert.
  • Hierzu kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass die wässrigen Mikrokapseldispersionen in das Bindemittel eingerührt werden, und das Wasser anschliessend im Vakuum abgezogen wird. Derartige Verfahren sind ebenfalls zur Einarbeitung von Pigmenten in Druckfarben als sogenanntes Flush-Verfahren bekannt geworden.
  • Ein anderes Verfahren besteht beispielsweise darin, dass man die wässrigen Kapseldispersionen durch Sprühtrocknung in agglomeratfreie Kapselpulver überführt und anschliessend nach bekannten Verfahren in die Druckfarben einarbeitet.
  • Die Sprühtrocknung von Mikrokapseln gehört bereits zum bekannten Stand der Technik. Andere bekannte Trocknungstechniken können ebenfalls zur Herstellung der Kapselpulver eingesetzt werden.
  • Die Mikrokapselpulver werden nach den erfindungsgemässen Verfahren in Bindemittel eingearbeitet, die nach bekanntem Stand der Technik zur Herstellung einer im Nass- oder Trockenoffsetdruck bzw. Buchdruck verarbeitbaren Druckfarbe verwendet werden.
  • Offsetdruckfarben und Buchdruckfarben sind bekannt, sie enthalten als Basis ein Reaktionsharz, also ein organisches Harz, das durch eine chemische Reaktion (z.B. mit Luftsauerstoff oder Peroxid, oder UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung) gehärtet werden kann.
  • Als Bindemittel für Buch- und Offsetdruckfarben verwendet man in erster Linie Kombinationen verschieden viskoser Standöle mit lufttrocknenden Alkydharzen, Hartharzen oder Harzfirnissen. Letztere werden durch Lösen von natürlichen oder synthetischen Harzen in Mineralöl hergestellt.
  • Weitere geeignete Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Bindemitteln werden u.a. in den «Lackrohstofftabellen» von E. Karsten 6. Auflage 1976, Curt R. Vincentz Verlag Hannover und in «Printing and Litho Inks» von Herbert Jay Wolfe, 6. Auflage 1967 McNair Donald Company, New York City, beschrieben.
  • Die an das Druckfarben-Bindemittel gestellten Anforderungen sind für das erfindungsgemässe Verfahren folgende:
    • 1. Ausreichende Verträglichkeit mit den üblichen Standölen und Mineralölen möglichst schon bei Raumtemperatur, sowie weitgehende Kombinierbarkeit mit anderen Bindemitteln, Hartharzen oder Harz-ÖI-Verkochungen.
    • 2. Gutes Benetzungsvermögen für die Mikrokapseln, um den Anreibeprozess zu vereinfachen.
    • 3. Hohe Aufnahmefähigkeit für die Mikrokapseln zur Erzielung farbstarker Durchschriften.
    • 4. Kurze Trocknungszeiten.
    • 5. Hohe Glanzgebung.
    • 6. Voll ausreichende Haft- und Scheuerfestigkeit auf Papier, Kunststoff- und Metallfolien.
    • 7. Gutes rheologisches Verhalten, das zusammen mit dem der Mikrokapseln den einwandfreien Transport der Druckfarbe innerhalb der Maschine gewährleistet und auch auf schnellaufenden Druckmaschinen kein Spritzen oder Rupfen der Druckfarbe verursacht.
  • Diese kurze Aufzählung lässt bereits erkennen, dass ein Bindemittel allein kaum alle gewünschten Eigenschaften in sich vereinigen kann, und man in der Regel mit Bindemittel-Kombinationen arbeitet.
  • Beispielsweise können Vinylgruppen-haltige Monomere oder auch Acrylate und Methacrylate den möglicherweise verwendeten Bindemitteln zugefügt werden, insbesondere auch strahlenhärtende Harze.
  • Buch- und Offsetdruckfarben enthalten ausserdem-in kleinen Mengen-verschiedene Hilfsmittel, z.B. Sikkative und Hautverhütungsmittel, sowie Drucköle und Druckpasten (vergl. W. Wacenski in «Der Polygraph» Heft 12, 1980, S. 1016-1021).
  • Sikkative (= Trocknungsbeschleuniger) sind Öl- und benzinlösliche Metallverbindungen vorwiegend von Kobalt, Blei und Mangan mit organischen Säuren wie Fett-, Harz- oder Naphthensäure.
  • Je nach Gehalt der Druckfarbe an trocknenden Bestandteilen (Ölen, Alkydharzen, Desmalkyd-Typen) kann man geringe Sikkativ-Mengen (um 2%) einsetzen, um die Trocknungszeit der Druckfarbe zu verkürzen. Zu grosse Mengen können ein zu hartes Auftrocknen der Druckfarbe bewirken (es treten besonders beim Aufeinanderdruck mehrerer Farben zahlreiche Schwierigkeiten auf) oder sogar die Trocknung verzögern.
  • Hautverhütungsmittel sollen das Eintrocknen der Buch- und Offsetdruckfarben in der Dose oder das Antrocknen auf den Walzen der Druckmaschine - evtl. bei vorübergehendem Maschinenstillstand - unterbinden. Hautverhütungsmittel sind flüchtiger (oximischer) oder nichtflüchtiger (phenolischer) Natur. Sie sind in ihrer Wirkung den Sikkativen entgegengesetzt. Auch sie werden der Druckfarbe in nur geringen Mengen (1 - 5%) zugesetzt. Druckhilfsmittel wie Drucköle oder Druckpasten gestatten es, die kapselhaltige Beschichtungskomposition den herrschenden Verarbeitungsbedingungen weiter anzupassen.
  • Drucköl, eine Mischung aus Spindelöl (Mineral-Öl) und Leinöl, setzt die Konsistenz der Komposition herab und verbessert deren Wegschlagen. Druckpasten machen die Farbe «kürzer»; diese Pasten werden gewöhnlich durch Schmelzen von Wachsen, Vaseline oder Wollfett in Mineralölen erhalten. Sie haben keine trocknenden Eigenschaften und sind von Trockenpasten (Sikkativen) streng zu unterscheiden.
  • Zur Verhinderung der Agglomeration der Mikrokapseln können der Druckfarbe Dispergierhilfsmittel, vorzugsweise aus der Gruppe der kationischen Tenside zugesetzt werden.
  • Um Zerstörungen der Mikrokapseln beim Anreiben der Druckfarbe und beim Druckvorgang selbst zu verhindern, werden in einer bevorzugten Ausführungsform sogenannte Abstandhalter in Mengen von 10-30 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Mikrokapseln, der Druckfarbe zugesetzt. Diese Abstandhalter werden nach bekanntem Stand der Technik auch bei der Herstellung der üblichen kohlefreien Durchschreibepapiere verwendet. Sie können beispielsweise aus Cellulosefaserpartikeln oder Stärkekörnern, deren Durchmesser in der Regel das 1,5-2-fache der Mikrokapseldurchmesser beträgt, bestehen.
  • Als weitere Zusatzmittel können beispielsweise Pigmente und Hilfsmittel, die die Opazität der Beschichtung günstig beeinflussen, zugesetzt werden.
  • Die Menge an Mikrokapseln, die in die Bindeformulierung eingearbeitet wird, richtet sich nach den Anforderungen, die an die fertige Druckfarbe gestellt werden muss. Die Menge an Kapseln wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren so hoch eingestellt, wie es unter Berücksichtigung der Rheologie und «Zügigkeit» der fertigen Druckfarbe vertretbar ist, um andererseits mit einem möglichst geringen Beschichtungsgewicht eine optimale Menge an Mikrokapseln aufzubringen.
  • Zur Formulierung der Druckfarbe kann beispielsweise die Bindemittelformulierung vorgelegt und die Trockenkapseln und sonstige Additive mittels Planetenmischer eingebracht werden.
  • Die so hergestellte Bindeformulierung wird anschliessend auf dem Dreiwalzenstuhl in mehreren Passagen angerieben.
  • Es ist ebenfalls, wie bereits ausgeführt, ein zur Herstellung von Druckfarben längst bekanntes Verfahren, wässrige Kapsel-Dispersionen in die Bindemittelformulierung einzurühren und anschliessend das Wasser im Vakuum zu verdampfen (Flush-Verfahren).
  • Die so hergestellte Binderformulierung kann auf handelsüblichen Offsetdruckmaschinen im Nass- oder Trockenoffsetverfahren verdruckt werden.
  • Der Nassoffsetdruck - oder häufiger auch nur als Offsetdruck bezeichnet - ist das klassische Flachdruckverfahren, bei dem druckende und nicht-druckende Flächen sich auf nahezu einer Ebene befinden. Das Drucken wird ermöglicht durch das gegenseitige Abstossen von Fett und Wasser. Die druckenden Stellen sind so präpariert, dass sie Wasser abstossen und dadurch die oleophile Druckfarbe annehmen, während die nicht-druckenden Stellen hydrophil eingestellt sind und Druckfarbe abstossen.
  • Offsetmaschinen besitzen daher Farb- und Feucht-Walzensysteme, die die auf einem Plattenzylinder befindliche Druckplatte benetzen und das Druckbild über einen Gummizylinder auf die Papierbahn absetzen.
  • Beim «Trockenoffset» bedient man sich der gleichen Druckmaschine, arbeitet jedoch ohne Feuchtwerk. Dieses Druckverfahren wird daher auch häufiger als «indirekter Buchdruck» bezeichnet.
  • In der Arbeitsweise unterscheidet man noch zwischen Bogen- und Rollenoffset. Während beim Bogenoffset beschnittene Bogen bedruckt werden, wird im Rollenoffset auf eine Papierbahn gedruckt, die von Rollen abgewickelt wird.
  • Der Offsetdruck gehört daher zum längst bekannten Stand der Technik, und geeignete Druckmaschinen, mit denen das erfindungsgemässe-Verfahren ausgeübt werden kann, sind daher handelsüblich.
  • Vorzugsweise erfolgt das Verdrucken in einer Rollenoffsetdruckmaschine mit mehreren Druckwerken hintereinander. Derartige Druckmaschinen sind für den Mehrfarbenoffsetdruck bereits handelsüblich.
  • Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass mit derartigen Mehrfarbenoffsetdruckmaschinen in einem Arbeitsgang gedruckt und das erfindungsgemässe Durchschreibepapier hergestellt werden kann.
  • Die Bindeformulierung kann auch auf handelsüblichen Buchdruckmaschinen verdruckt werden.
  • Der Buchdruck gehört daher zum längst bekannten Stand der Technik, und geeignete Druckmaschinen, mit denen das erfindungsgemässe Verfahren ausgeübt werden kann, sind daher handelsüblich.
  • Es ist möglich, zur besseren und rascheren Trocknung der so gefertigten Papiere zusätzliche Vorrichtungen in die Druckmaschinen zu integrieren, beispielsweise Warmluftgebläse, die die Beschichtungen rasch abtrocknen oder bei Verwendung strahlenhärtbarer Bindemittel eine entsprechende Strahlenquelle anzubringen.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht ferner darin, dass an den Papierträger keinerlei besondere Anforderungen gestellt werden. Als Papierträger können beispielsweise handelsübliche CF-Papiere verwendet werden, deren Vorderseite bereits mit einem Farbentwickler beschichtet sind, und die auf der Rückseite mit den erfindungsgemässen Druckfarben bedruckt werden können.
  • Es können jedoch auch normale, unbeschichtete Papiere verwendet und die Entwicklerkomposition ebenfalls in der Druckmaschine aufgebracht werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können in die mikrokapselhaltigen Druckfarben die farbentwickelnden Substanzen gleich miteingearbeitet werden.
  • Durch Aufdrucken von Druckfarben, die gleichzeitig Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokapseln und Farbentwickler enthalten, auf die Oberseite der Papierträgerbahn können sogenannte Einkomponenten-Reaktionspapiere hergestellt werden.
  • Farbentwickelnde Substanzen sind bekannt. Es sind in der Regel saure Tone, wie Montmorillonite, Bentonite und Smectite oder Phenolverbindungen.
  • Weitere Erläuterungen können den nachfolgenden Beispielen entnommen werden.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine Offsetdruckfarbe wie folgt hergestellt:
    • In 440 g Drucklack (Brillantglanzüberdrucklack 10 754 der Druckfarbenfabrik Gebr. Schmidt GmbH, Frankfurt) wurden 200 g Mikrokapselpulver eingerührt. Das Mikrokapselpulver war weitgehend agglomeratfrei und bestand aus Kapseln der mittleren Korngrösse von 5 pm. Die Kapseln waren ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Wände aus einem Polyadditionsprodukt aus dem Oxadiazintrion von Hexamethylendiisocyanat und Diethylentriamin bestanden. Der Inhalt der Kapseln war eine 2,7%ige Lösung von Kristallviolettlacton in Diisopropylnaphtalin. Das Kern/ Wand-Verhältnis der Kapseln betrug 85:15.
  • Nach Einrühren der Mikrokapseln in den Drucklack wurden 55 g Cellulosekleinfasern einer mittleren Grössenfraktion von 50 pm zugegeben. Ferner wurden 85 g Drucköl (Drucköl Spezial der Druckfarbenfabrik Gebr. Schmidt GmbH, Frankfurt) zugefügt.
  • Die Mischung wurde 5mal über einen Dreiwalzenstuhl angerieben. Die derartig formulierte Beschichtungskomposition wurde als Trockenoffsetdruck mit einer Offsetdruckmaschine (Heidelberger Offsetdruckmaschinenfabrik, Format 64 x 46) auf ein Papier mit einem Flächengewicht von 40g/m2 aufgetragen.
  • Das Auftragsgewicht der Beschichtung betrug 4,2 g/m2. Das Papier wurde dann mit der bedruckten Seite auf ein handelsübliches CF-Papier, das mit farbentwickelnden Substanzen beschichtet war, aufgelegt. Bei Anwendung eines normalen Schreibdrucker konnten gut lesbare Kopien auf dem CF- Blatt erhalten werden.
  • In einem Test wurden ferner auf eine Kombination des bedruckten CB-Papiers und einem CF-Papier weitere 7 Rohpapiere aufgelegt, und mit einer Schreibmaschine bei konstanter Anschlagstärke mit dem Buchstaben klein «w» ein Quadrat der Fläche 4 x 4 cm so eng wie möglich beschriftet.
  • Die auf dem CF-Papier erscheinende 8. Durchschrift wurde mit einem Remissionsmessgerät (Elrephomat der Fa. Zeiss) auf den Verlust an Reflexion gegenüber nichtbeschriftetem Papier untersucht und der entsprechende Wert ermittelt.
  • Der Remissionswert ist definiert durch
    Figure imgb0004
    wobei
    • I = gemessener Remissionswert
    • 10 = Remisssionswert des unbeschrifteten Papiers.
  • Es wurde ein Remissionswert gemessen von 17,9%.
    • Beispiel 2
  • Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, verfahren, mit dem Unterschied, dass auf das Papier ein Beschichtungsgewicht von 9 g/m2 aufgetragen wird.
  • Bei der Remissionsmessung der 8. Durchschrift nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde ein Remissionswert von 33% gemessen.
    • Beispiel 3
  • Es wurde eine 30%ige wässrige Mikrokapseldispersion hergestellt, deren Mikrokapselwände aus einem Polyadditionsprodukt aus dem Oxadiazintrion von Hexamethylendiisocyanat und einem Polyamin bestanden. Der Kapselinhalt war eine Lösung von 2,7% Kristallviolettlacton und 0,9 % Benzoylleukomethylenblau in Di-Isopropyl-Diphenyl. Das Kern/Wandverhältnis der Mikrokapseln betrug 83:17.
  • Die 30%ige Kapseldispersion wurde durch Sprühtrocknung in ein weitgehend agglomeratfreies Kapselpulver überführt. Der mittlere Kapseldurchmesser wurde zu 7,3 pm bestimmt.
  • In einem Planetenmischer wurden 300 Gewichtsteile urethanmodifiziertes Alkydharz (Desmalkyd L 181 der Fa. Bayer AG) vorgelegt und 125 Gewichtsteile des gefertigten Mikrokapselpulvers untergerührt. 75 Gewichtsteile Leinöl-Standöl wurden zugefügt.
  • Die so angerührte Mischung wurde dreimal über einen Dreiwalzenstuhl angerieben und die so angeteigte Farbe in einer Vakuumkammer entlüftet. Die so gefertigte, 25 Gew.-% Mikrokapseln enthaltende Druckfarbe wurde mit einer Rollenoffsetmaschine mit Dahlgren-Feuchtwerk (Hersteller: Müller Martini) im Nassoffsetverfahren auf die Rückseite eines handelsüblichen CF-Papiers (Giroset - der Fa. Feldmühle) ein Quadrat der Seitenlänge 5 cm aufgedruckt.
  • Das Auftragsgewicht der Beschichtung betrug 5,5 g/m2 und nach Trocknung wurde ein spotbeschichtetes kohlefreies Durchschreibepapier erhalten.
  • Bei der Beschriftung mehrerer übereinandergelegter, so hergestellter Papiere liess sich innerhalb der aufgedruckten Quadrate eine gut lesbare Durchschrift erzeugen.
  • Das nachfolgende Beispiel beschreibt die Herstellung der erfindungsgemässen Druckfarbe nach dem in der Druckfarbenindustrie bekannten, sogenannten Flush-Verfahren.
    • Beispiel 4
  • In einem Vakuumkneter wurden 300 Gewichtsteile urethanmodifiziertes Alkydharz (Desmalkyd L 181 der Fa. Bayer AG), sowie 75 Gewichtsteile Leinöl-Standöl vorgelegt. Unter ständigem Rühren wurden 125 Gewichtsteile einer 30%igen Mikrokapseldispersion, entsprechend Beispiel 3 hergestellt, langsam hinzugegeben. Der Vakuumkneter wurde unter weiterem ständigem Rühren evakuiert und auf eine Temperatur von etwa 60 °C erwärmt, bis alles Wasser verdampft war.
  • Man erhielt eine 25% Mikrokapseln enthaltende Druckfarbe, die mit einer Bogen-Offsetdruckmaschine (Heidelberger Offsetdruckmaschinenfabrik) auf die Vorderseite eines handelsüblichen CF-Papieres (Giroset CF der Fa. Feldmühle) in Form eines Quadrates der Seitenlänge 5 cm verdruckt wurde. Das Beschichtungsgewicht betrug 5 g/m2 und nach dem beschriebenen Verfahren wurde ein spotbeschichtetes Einkomponentenreaktionspapier hergestellt, das beim Übereinanderlegen innerhalb des quadratförmigen Aufdrucks gute Durchschreibergebnisse lieferte.
    • Beispiel 5
  • Es wurde eine 30%ige wässrige Mikrokapseldispersion hergestellt, deren Mikrokapselwände aus einem Polyadditionsprodukt aus dem Oxadiazintrion von Hexamethylendiisocyanat und einem Polyamin bestanden. Der Kapselinhalt war eine Lösung von 2,7% Kristallviolettlacton und 0,9% Benzoylleukomethylenblau in Di-Isopropyl-Diphenyl. Das Kern/Wand-Verhältnis der Mikrokapseln betrug 83:17.
  • Die 30%ige Kapseldispersion wurde durch Sprühtrocknung in ein weitgehend agglomeratfreies Kapselpulver überführt, deren mittlerer Kapseldurchmesser zu 7,3 gm bestimmt wurde.
  • In einem Planetenmischer wurden 30 Gew.-Teile urethan-modifiziertes Alkydharz (Desmalkyd (R) L 181 der Bayer AG) vorgelegt und 125 Gew.-Teile des gefertigten Mikrokapselpulvers untergerührt. 75 Gew.-Teile Leinöl-Standöl wurden zugefügt.
  • Die so angerührte Mischung wurde dreimal über einen Dreiwalzenstuhl angerieben und die so angeteigte Farbe in einer Vakuumkammer entlüftet. Die so gefertigte 25 Gew.-% Mikrokapseln enthaltende Druckfarbe wurde mit einer Buchdruckmaschine (Hersteller: Heidelberger Maschinenfabrik) im Buchdruckverfahren auf die Rückseite eines handelsüblichen CF-Papiers (Giroset-CF der Fa. Feldmühle) der Grossbuchstabe W in 10 cm Grösse aufgedruckt.
  • Das Auftragsgewicht der Beschichtung betrug 5,5 g/m2 und nach Trocknung wurde ein spotbeschichtetes, kohlefreies Durchschreibepapier erhalten.
  • Bei der Beschriftung mehrerer übereinandergelegter, so hergestellter Papiere liess sich innerhalb des aufgedruckten Buchstabens eine gut lesbare Durchschrift erzeugen.
    • Beispiel 6
  • Es wurde eine Buchdruckfarbe wie folgt hergestellt:
    • In 275 g Drucklack (Brillantglanzüberdrucklack 10 754 der Druckfarbenfabrik Gebr. Schmidt GmbH, Frankfurt/M.) wurden 200 g Mikrokapselpulver eingerührt. Das Mikrokapselpulver war weitgehend agglomeratfrei und bestand aus Kapseln der mittleren Korngrösse von 5 pm. Die Kapseln waren ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Wände aus einem Polyadditionsprodukt aus dem Oxadiazintrion von Hexamethylendiisocyanat und Diethylentriamin bestanden. Der Inhalt der Kapseln war eine 2,7%ige Lösung von Kristallviolettlacton in Diisopropylnaphtalin. Das Kern/Wand-Verhältnis der Kapseln betrug 85:15.
  • Die Mischung wurde 5mal über einen Dreiwalzenstuhl angerieben. Die derartig formulierte Beschichtungskomposition wurde als Buchdruck mit einer Buchdruckmaschine (Heidelberger Maschinenfabrik) auf ein Papier mit einem Flächengewicht von 40 g/m2 aufgetragen.
  • Das Auftragsgewicht der Beschichtung betrug 5,5 g/m2. Das Papier wurde dann mit der bedruckten Seite auf ein handelsübliches CF-Papier, das mit farbentwickelnden Substanzen beschichtet war, aufgelegt. Bei Anwendung eines normalen Schreibdruckes konnten gut lesbare Durchschriften erzielt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung druckempfindlicher, kohlefreier Übertragungssysteme, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens eine Oberfläche eines Papiersubstrats partiell oder vollflächig mit der Technik des Nass- oder Trockenoffsetdruckes oder des Buchdruckes eine nicht wässrige, im wesentlichen lösungsmittelfreie Beschichtung auf Basis Reaktionsharz aufgebracht wird, die Farbstoffvorläufer enthaltende Mikrokapseln enthält.
2. Druckempfindliche, kohlefreie Durchschreibesysteme, hergestellt nach Anspruch 1.
3. Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarbe, bestehend aus
1.) Reaktionsharzen,
2.) Farbstoffvorläufern enthaltenden Mikrokapseln,
3.) Abstandhaltern mit einer Korngrösse des 1,5- bis 5fachen des Mikrokapseldurchmessers,
4.) Hilfs- und Zusatzstoffen.
4. Verwendung der Offsetdruck- bzw. Buchdruckfarben nach Anspruch 3 zur Herstellung druckempfindlicher, kohlefreier Durchschreibesysteme auf Offset- bzw. Buchdruckmaschinen.
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