JPS6040994B2 - プラスチゾルマトリクスタイプのインキ放出部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、複写およびいわゆる「カーボン紙」の用途
に適した改良プラスチゾル・マトリクスインキ放出部材
に関する。

先行技術の説明 過去数年間にわたり、複写および複製技術では、全体転
写タイプの「カーボン紙」からインキ放出タイプへと大
きく変化してきている。

全体複写タイプの「カーボン紙」では、カーボン粒子は
紙サブストレート上に支持されているヮック媒体に懸濁
されている。紙サブストレートに接触した原紙への書込
みまたは衝撃圧力により、書込みまたはタイプ面に対応
するワックス層部分が、ワックス表面に当穣するコピー
シートへ全体的に転写する。ワックス層が軟らかいので
、この紙ではかなり書込みにくく、かつ紙に何らかの印
を付けてしまいがちである。また、この複製紙は、ワッ
クスコーティングの部分が全体的に転写することにより
機能するものであるため、紙の有効寿命が短くなりがち
でもあった。上述の問題を克服するために、インキ放出
タイプの複製すなわち「カーボン紙」が開発された。

このインキ放出タイプのカーボン紙は、まず、合成有機
樹脂、該樹脂用可塑剤、該樹脂用の可塑剤でもある液体
インキ用展色剤および着色剤材料からなる溶液または分
散を用いて準備する。次に、該溶液または分散を適当な
サブストレート上に塗布し、かつ乾燥することにより、
溶媒を蒸発させ、あるいは液体インキを含む核合成樹脂
マトリクスを形成すべくプラスチゾルを形成する。この
液体インキは、マトリクス内に保持されているいるので
、複製シートの表面に接触したとしても該表面を清いま
まとする。液体インキは選択的に圧力を印加することに
より、該マトリクスから取出され得る。マトリクス内に
においてこのように部分的に空となった部分には、他の
領域からインキが移動することにより再蓄積され、した
がって複写シートの有効寿命が長くなる。溶液から作成
した複製シートは、１９６位王７月５日に発行されたア
メリカ合衆国特許第２，９４４，０３７号においてＲａ
ｌｐｈ日．ＣＩａｒＮこよって開示されており、該特許
は本件出願の譲受人に対して譲渡されている。

プラスチゾルを形成する分散から作成した複写シートは
、１９６１年６月２０日に発行されたアメリカ合衆国特
許第２，９８９，４９３号において同じくＲａｌｐｈ日
．ＣＩａｒｋにより開示されている。この特許もまた、
本件出願の譲受人に対して譲渡されている。本願発明の
インキ放出部材は、このアメリカ合衆国特許第２，９８
９，４９３号に開示されているプラスチゾルマトリクス
ィンキ転写組成物に対する改良であり、この先行特許は
本明細書において援用される。

アメリカ合衆国特許第２，９８９，４９３号に開示され
ているインキ転写組成物は、色素を含む液体有機展色剤
に分散されている微細分割ポリ塩化ビニル樹脂粒子から
作成されていた。

この液体有機展色剤は、以下の構成要素からなる。すな
わち、融解温度まで加熱することによりポリ塩化ビニル
樹脂粒子を溶媒化するように作用する可塑剤と、融解の
間にポリ塩化ビニル樹脂を混和するための熱重合し得る
樹脂と、実質的に不乾性であり通常室温で実質的に不揮
発性である有機液体との混合物である。前記有機液体は
、圧力が加わったときに移動させるのに、なちびにつぶ
された樹脂から取出のに十分な非付着性および十分な量
だけ存在する。なお、この組成物は、少量の触媒、安定
剤および充填剤を含む。このインキ転写組成物から良好
な書込強度と妥当な寿命とを得るべく、着色材料を支持
するために大量の有機液体展色剤を用いる。

適切な書込強度を得るには、２５重量％〜３の重量％の
油が必要である。しかしながら、このように多量の油が
存在すると融解工程が困難となることがわかった。プラ
スチゾルを融解または硬化するためには、１７５℃〜２
０５℃の範囲の温度が必要である。この温度では、多重
のオイルが放出し、コーティング表面から離れ、空気を
汚染し、したがって空気からオイルを除去するために高
価な装置が必要となる。その結果、浪費されたオイルの
費用、なちびに該オイルをコントロールするのに必要な
装置の費用が、インキ−転写部材の生産コストに実質的
に付加することなる。発明の概要 それゆえに、この発明の目的は上述の問題を解消したイ
ンキ転写部材を提供することにある。

この発明のインキ放出部材は、前述したアメリカ合衆国
特許第２，９８９，４９３号に開示されており、かつ特
許請求の範囲に記載されているインキ転写部材の改良で
ある。本願発明によれば、用いられてきた従釆の放出オ
イル量を低減することにより空気の汚染を低減し、ある
いは実質的に解消することができ、かつオイルを、実質
的に水に不溶性のかつ非吸湿性のポリグリコールに置き
換えることができ、該ポリグリコールは室温または周囲
温度では低粘性であり、かつ１７５℃〜２０５ｏｏのプ
ラスチゾル融解温度において低蒸気圧を有し、さらに着
色材料を溶解または分散させることができる。好ましい
ポリグリコールは、約１０００〜５０００の分子量を有
するポリプロピレンである。

１０００以下の分子量を有する化合物は水溶性を示しが
ちであり、他方分子量５０００以上の化合物は固体にな
りがちだからである。

混合ポリグリコールすなわち１種以上のポリグリコール
からなるポリグリコールなどの他のポリグリコールもま
た、これらが実質的非水熔一性かつ非吸湿性であるとい
う基本的要求に合致しており、室温で粘度が低く、プラ
スチゾル融解温度で低蒸気圧を示し、かつ着色材料を溶
解または分散する能力がある限り用いることができる。
プラスチゾル組成物においては、ポリグリコールはすべ
てのオイル展色剤に置き換わってもよい。

該組成物は、約１５重量％のポリグリコールを含んでい
てよく、好ましくは約５重量％〜８重量％のポリグリコ
ールを含む。ポリグリコールは実質的には従来のオイル
展色剤よりも高価であるので、好ましくは空気汚染およ
び適切な誓込強度の要求に合致するのに十分な量だけを
用いるべきである。したがって、液体インキ用展色剤の
最大１５重量％までを、ポリグリコールとしてポリプロ
ピレングリコールを用い、残りの部分については、動物
油、植物油、鉱油、海産物油または合成油としてもよく
、好ましくは５〜８重量％をポリプロピレングリコール
で構成し、残りを動物油、植物油、鉱油、海産物油また
は合成油で構成することができる。

また、液体用インキ用展色剤の最大１５％までは少くと
も１種のポリグリコールと、油とからなる混合物を用い
、該油として動物油、植物油、鉱油、海産物油または合
成油を用いることもできる。この発明のインキ放出部材
はプラスチゾルタィプのものであり、有機合成樹脂は液
体可塑剤内に分散されている。

この液体可塑剤は、室温で樹脂を溶媒化しない。しかし
ながら、１７５００〜２０５００の融解温度まで加熱す
ることにより樹脂を溶媒化することができる。樹脂およ
び可塑剤の分散に非相溶性オイルを加えた。この非相溶
性オイルは、染料、顔料および染料と顔料との混合物の
ような着色材料用の液体展色剤と同様に、樹脂の非溶媒
性可塑剤として機能する。また、熱重合可能な樹脂を、
溶融されたブラスチゾルの物理的特性を変えるために付
加する。なお、安定剤、充填剤および触媒のような他の
付随的薬剤を加えてもよい。インキ放出部材をより完全
に記述するために、本件出願人は、アメリカ合衆国特許
第，９８９，４９３号を参照する。インキ転写組成物を
準備し、コ−ティングしかつ仕上げを行なうための各工
程とともに、この先行特許に開示されている樹脂、可塑
剤、オイル、染料、顔料および付随的な添加剤が、本願
発明のインキ放出部材に用いるのに適している。アメリ
カ合衆国特許第２，職９，４９３号のインキ転写部材の
作成では、かなりの発煙およびくん煙がプラスチゾルの
融解の間に発生する。

〈ん煙および発煙は、この組成物内の非相溶性オイル可
塑剤により発生するものである。実験からわかったこと
は、コーティングに妥当な有効寿命を与えるために、な
らびに転写されたインキに十分な色調度を与えるために
は、この過剰の油状材料が必要であることである。この
過剰のオイルは、溶融工程の駆動停止を補償するために
用いられる。油状材料により生じる空気汚染を解消し、
または少なくとも実質的に低減するために、出願人は、
プラスチゾルィンキ解放組成物中の多数の液体材料を試
験した。この実験により、オイル展色剤は用いることが
できないということがわかった。様々な有機化学属の多
数の化合物を試験した結果、或る種のポリグリコール材
料がインキ放出部村用オイル着色展色剤に代わり用い得
ることが導き出された。実験から、ポリグリコールがオ
イルの有効な置換物質であるための１組の判定基準が導
き出された。

すなわち、まず、ポリグリコールは実質的に非水溶性で
あり、かつ実質的に非吸湿性を有するものでなければな
らない。水に対する低い親和力は、インキ放出部材の表
面清浄を維持するために、かつ表皮上の水分が液体イン
キを吸い上げるのを防止するために、極めて重要なもの
である。また、吸湿性ポリグリコールであると、空気か
ら水分を吸収し、これによりプラスチゾル内に含まれる
液体インキがマトリクスから広がりかつ膨張し、実質的
にインキ転写部材の有効性を損なうことになる。２５ｑ
ｏの温度で水１００グラムに対し約３グラムの溶解度を
有するポリグリコールが適している。

しかしながら、ポリグリコールは、水に不溶であるか、
もしくは少なくとも極めてわずかしか溶けないものであ
ることが好ましい。また、ポリグリコールは、室温また
は周囲温度にて低い粘性を有するものであることが必要
であり、それによって圧力を加えるとプラスチゾルマト
リクスから容易に取出され得ることになる。

仮に材料があまりにも高い粘度を有するとすれば、マト
リクスからの流れが防害され、かつインキ放出部材の書
込強度が順次減少することになる。７７ｏ Ｆ（２５ｏ
ｏ）において、約７０〜７００センチストークスの範囲
の粘度が通しており、７７ｏ Ｆ（２６０）２００〜４
００センチストークスの範囲が好ましい。

さらに、特に１７５ｑｏなし、し２０５ｏｏの融解温度
範囲内においてポリグリコールの蒸気圧は非常に低くあ
るべきである。ポリグリコールがプラスチゾル熔融温度
で無視し得る蒸気圧した有しないならば、発煙およびく
ん煙が除去され、さらに溶融の間の損失を補償するため
に過剰のポＩＪグリコールを付加する必要もないであろ
う。適切なポリグリコールを選択するためのさらに重要
な判定基準の１つは、着色材料を溶解しかつ分散する機
能である。

選択したポリグリコールは、同様に選択した着色剤染料
および／または顔料とともに、液体インキを形成する機
能を有する。ポリグリコールが着色材料を分散すること
ができない場合には分離し、かつ透明なポリグリコール
または淡彩ポリグリコールのみが圧力の印加によりイン
キ放出層から取出されることになるであろう。破壊され
ないと、インキ放出層の書込強度は実質的に損なわれる
ことになる。選択判定基準に致達する際に、かつ好まし
い材料を決定するに至るに際し、多数の化合物を試験し
た。

たとえば、蒸気圧が低く、水に対して溶解せず、さらに
粘度の低い液体ハロカーボンが商業的に入手可能である
。このハロカーボンは、選択した着色剤を溶解し、かつ
分散する能力が不足している。トリエチレングリコール
のようなエチレングリコールならびにポリエチレングリ
コールについても試験した。これらのグリコールは、蒸
気圧が低く、粘度が低く、かつ選択した着色剤を溶解し
・分散する能力を有する。しかしながら、これらのグリ
コールは、水溶性かつ吸湿性を有し、したがってインキ
がマトリクスから流れ出し、かつ表面上で固定されない
ため、好ましくないインキ放出部材を構成した。好まし
いポリグリコールは、一般式日○ （Ｃ３ＫＯ）ｎＣ３日６０日で表わされ、１０００〜５
０００の範囲の分子量を有するポリプロピレングリコー
ルである。

このポリプロピレングリコールは、すべて上記選択判定
基準に合致することがわかり、かつこれは商業的にも入
手可能なものである。ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄ
ｏｗ ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）は平均分子量
を示す数字を組合わせてポリグリコールＰの表示の下に
一連のポリプロピレングリコールを製造している。たと
えば、好ましいポリプロピレングリコールは、ポリグリ
コールＰ２０００である。実質的に同一のポリプ。

ピレングリコールは、他の商業ソースからも入手可能で
ある。たとえば、プロピレングリコール２０２５は、ユ
ニオンカーバィド社（ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅＣｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手でき、かつポリグリコール
Ｐ２０００に相当するものである。選択判定基準に合致
し、かつ該基準で許容し得る他のポリグリコールもまた
存在することがわかった。

たとえば、約４５００の分子量を有するエチレンおよび
プロピレンオキシドから誘導されたトリオール（Ｔｒｉ
ｏｌ）は、ポリグリコール１１２−２の表示で、ダウ・
ケミカル・カンパニーにより販売されており、油状イン
キ展色剤に対する良い置換物質であることがわかってい
る。ポリグリコールが前述した選択判定基準に合致する
限り、特定の化学式を有することは限定的なものではな
いと考えられる。ポリグリコールは、インキ転写部材に
おける従来のオイル展色剤のすべてに置き換わるように
用いることができる。

しかしながら、これは、各材料のコストを考慮すれば、
所望のコースであるとは考えられない。ポリグリコール
は、従来のオイルに比べて実質的に高価であり、したが
って好ましくは所望の作用目標に適合し、あるいはそれ
を達成するのに必要な量のみを用いるべきである。下記
の材料が、インキ放出部材を作成するのに際し用いられ
る。これらの材料の多くは、アメリカ合衆国特許第２，
９８９，４９３号に開示されている材料と同一である。
１ ポリ塩化ビニール ゼオン１２１（Ｗｏｎビー・ェフ・グッドリッチ１２１
） （Ｂ．Ｆ．Ｗｏｄｒｉｃｈ）ゼ
オン１２８ ビー・エフ・グッドリッチゼオ
ン１３０×１７ ピー・エフ・グッドリッチＱＹ
ＮＶ ユニオン・カーバイド・コープ（ＵｎｉｏｎＣａ
ｒｂｉｄｅＣｏｒｐ．）マービノール ＶＲ ユニロー
ヤル コープ５０（Ｎ均ｒｖｉ−ｎｏ】ＶＲ５０）
（Ｕｎｉｒｏｙａ】Ｃｏｒｐ．）ＦＰＣ６５４ フ
アイヤストーン フ。

ラスチツクＣ（ＦｉｒｅｓｔｏｎｅＰｌａｓｔｉｃｓＣ
Ｏ．）２ 可塑化オイルフタル酸ジオクチル フタル酸ジブチル リン酸トリクレジル リン酸トリオクチル フレキソール紅日（Ｆｉｅｘｏｌ） （トリヱチレング
リコールジ−２エチルブチレート）ユニオン・カーノベ
イド・コープ３ オイル 鉱油 落花生油 マッコウ鯨油 オレィン酸 ヒマシ油 ４ 着色剤 アルカリブルーペースト （鍵油中に４の重量％の顔料） カーボンブラック ニグロシンブラツク （オレィン酸中に３丸亀量％の塩基） ミロＩＪブルー ５ 付随的な添加剤 白士 Ｖａｎｓｔｔａｙ６１７２（バリウム，カドミウムおよ
び亜鉛有機化合物ならびに複合作因の混合） Ｒ．Ｔ．
Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｎｏｒ ｗ
ａｌｋ，Ｃｏｎｎ．６ ポリグリコールポリグリコール
Ｐ１２００ ダウケミカルＣｏ．ポリグリコ
ールＰ２０００ ダウケミカルＣｏ．ポリグリ
コールＰ４０００ ダウケミカルＣｏ．ポリグ
リコールＰＩ１２−２ ダウケミカルＣｏ．プロ
ピレングリコール１０２５ユニオンカーバイドＣｏｒｐ プロピレングリコール２０２５ ユニオンカーバイドＣｏｒｐ 水に対して実質的に不溶性であり、実質的に非吸湿性で
あり、周囲温度において粘性が低く、ブラスチゾル溶融
温度では無視し得る程度の蒸気圧を示し、かつ染料およ
び顔料に対して良好な溶解性および分散力を有するとい
う、上記選択判定基準に合致する他のポリグリコールも
また用いることができる。

以下の実施例は、インキ放出部材を作成する際に用いら
れる組成物を例示するものである。

実施例 １重量％ ゼオン１２８ ５
０．０フタル酸ジオクチル ２
０．０リン酸トリオクチル ０
．５鉢油 ８．
ｏアルカリブルー顔料 ６．０ポ
リグリコールＰＩ１２−２ ８．
０白土 １．５このイ
ンキ転写組成物を作成するに際し、着色剤材料、白土、
滋油およびポリグリコールを、均一な混合物を得るまで
ロ−ラミルで予め混合する。

また、微細に分割された粒子の形態の塩化ピニルを、フ
タル酸ジオクチル、リン酸トリオクチルおよび溶媒型可
塑剤とともに、移動混合器内で予め混合する。この２つ
を結合し、かつ樹脂粒子が液体全体にわたり十分に分散
されるまで移動混合器内で混合する。混合後、組成物を
「カーボン紙」のようなインキ転写部材の作成に用いる
場合には、任意の適当なコーティング装置を用いること
により、この組成物を紙のようなフィルム状サブストレ
ートまたはマィラーのような合成樹脂フィルム上にコー
ティングする。逆ロールコーティング器または従刃コー
ティング装置が、該組成物をコーティングするのに適し
ている。溶媒型可塑剤が樹脂粒子を溶媒化するのに十分
な高い温度まで該組成物を加熱することにより、この組
成物はコーティングの後に溶融されることになる。溶融
は、約１７５ｏｏ〜２０５ｏｏにの温度に加熱されたロ
ール上に、コーティングを行なったサブストレートを通
過させることにより、あるいは赤外線ランプを用いるこ
とにより行なうことができる。融解工程の間、わずかに
少量の発煙またはくん煙が組成物中に含まれているわず
かな量の鉱油により生じる。

融解の温度および時間をコントロールすることにより、
このわずかな量の発煙をさらに低減することができる。
ポリグリコールを付加することにより、空気汚染を解消
するとともに、書込強度の改善およびィンキ放出部材の
有効寿命の実質的な延長が果たされることがわかった。

ポリグリコールは、以前用いられていたオイルに比べて
良好な着色剤材料用展色剤であると考えられる。自動プ
リン外こおいて、ポリグリコールを含ませたものと含ま
せてないものとを用いてインキ放出部材の比較検査とし
たところ、ポリグリコール含有組成物がより長い有効寿
命の間、より黒っぽい書込みを与えることが確かめられ
た。次の記載は、インキ転写部材作成用組成物の他の実
施例である。

混合、コーティングおよび融解の方法は、実施例１にお
いて記述したものと同じである。実施例 ２ 重量％ ゼオン１２１樹脂 ４２．５
フタル酸ジフチル １０．６フ
レキソール３０日 ＩＯ．
６アルカリブルーペースト ２３．
０ポリグリコールＰ２０００
９．０Ｖａｎｓｔａｙ６１７２
２．０ニグロシンブラツク
３．０実施例 ３ゼオン１２１樹脂
４０．０フタル酸ジブチル
１５．０フレキソール３０日
５．０アルカリブルーペ
ースト ２０．０ポリグリコール
Ｐ２０００ ５０Ｖａ船ｔａｙ６
１７２ １，０ニ
グロシンブラツク ４．０
実施例２および実施例３においては、アルカリフルーペ
ースト中のブルー顔料に混合されるのが、加えた鍵油の
みであることを留意されたい。

この発明の組成物を、紙のような複製媒体に用いるコー
ティング組成物を作成する場合につき述べてきた。この
ような例は、この発明の非常に適切な用途であるが、こ
の発明の組成物は該用途に限定されるものではない。た
とえばインキパッドにおける自己支持固体粒子のような
、多くの他の形式のインキ転写組成物またはインキ放出
組成物を作成するに際し用いることができる。本明細書
において例示のために開示した組成物についての多数の
修正、変形および均等物は、合成樹脂技術分野の当業者
により容易に理解することができ、したがってこれらは
特許請求の範囲に含まれるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体インキがマトリクスの細孔内に懸濁されている
   プラスチゾルマトリクスタイプのインキ放出部材であつ
   て、プラスチゾルの融解温度では低蒸気圧であり、周囲
   温度では低粘性であり、水には実質的に不溶性であり、
   実質的に非吸湿性でありかつ着色剤材料用の分割剤とし
   て効果的である液体ポリグリコールが液体インキ用展色
   剤として用いられており、前記ポリグリコールは実質的
   に１０００〜５０００の範囲の分子量を有し、ポリプロ
   ピレングリコールと、エチレンおよびプロピレンオキシ
   ドから誘導されるトリオールとからなる群から選ばれた
   ものである、インキ放出部材。 ２ 液体インキ用展色剤は、分子量１０００〜５０００
   のポリプロピレングリコールである、特許請求の範囲第
   １項記載のインキ放出部材。 ３ 液体インキ用展色剤は、分子量１０００〜５０００
   のトリオールである、特許請求の範囲第１項記載のイン
   キ放出部材。 ４ 液体インキ用展色剤の最大１５重量％まではポリプ
   ロピレングリコールであり、残余は動物油、植物油、鉱
   油、海産物油または合成油である、特許請求の範囲第２
   項記載のインキ放出部材。 ５ 液体インキ用展色剤の５〜８重量％はポリプロピレ
   ングリコールであり、残余は動物油、植物油、鉱油、海
   産物油または合成油である、特許請求の範囲第２項記載
   のインキ放出部材。 ６ 液体インキ用展色剤の最大１５％までは、トリオー
   ルと油とからなる混合物であつて、前記油は動物油、植
   物油、鉱油、海産物湯または合成油である、特許請求の
   範囲第３項記載のインキ放出部材。