NO832335L - Registreringsmateriale. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et registreringsmateriale

hvor man bruker organiske fargefremkallende sammensetninger, da spesielt fenoliske harpikssammensetninger. Registreringsmaterialet kan f.eks. være et trykkfølsomt registreringsmateriale.

Trykkfølsomme registreringsmaterialer består vanligvis av

et øvre ark som på undersiden er belagt med mikrokapsler inneholdende en oljeholdig oppløsning av minst en fargeløs fargedannende forbindelse (dette ark er i det etterfølgende betegnet som et CB-ark) og et nedre ark som på sin overside er belagt med et fargefremkallende sam-reagerende materiale (dette ark er i det etterfølgende betegnet som et CF-ark). Hvis det er ønskelig med mer enn en kopi, kan man bruke

et eller flere mellomark som på sin underside er belagt med mikrokapsler og på sin overside er belagt med nevnte fargefremkallende sam-reagerende materiale (denne type ark er i det etterfølgende betegnet som et CFB-ark). Et trykk som utøves på arkene ved hjelp av skriving av en eller annen type, vil bryte mikrokapslene hvorved man frigjør den fargedannende oppløsningen som kommer i kontakt med det fargefremkallende sam-reagerende materiale og gir opphav til kjemiske reaksjoner som utvikler fargen, hvorved man får fremstilt et bilde. Et slikt registreringsmateriale som ofte betegnes overføringsregistreringsmateriale, og deres fremstilling er beskrevet i US patent nr. 2.730.456.

I en annen type trykkfølsomt registreringsmateriale, og

som ofte betegnes som et selvbærende trykkfølsomt registreringsmateriale, er både mikrokapslene inneholdende den fargedannende forbindelsen og fargefremkalleren belagt på samme side av arket, vanligvis i separate lag..Selvbærende trykkfølsomt registreringsmateriale er f.eks. beskrevet i US patent nr. 4.197.346 og UK patent nr. 1.215.618.

Blant de fargefremkallende sam-reagerende materialer som

har hatt en vid anvendelse ved fremstillingen av trykkfølsomt registreringsmateriale, kan nevnes fenoliske harpikser,

da spesielt visse oljeoppløselige fenol-formaldehyd-novolakkharpikser.

Slike harpikser og deres fremstilling og anvendelse er blant annet beskrevet i ett eller flere av US patentene nr. 3.672.935, 3.455.721, 3.617.410 og 3.663.256. Bruken og fremstillingen av visse oljeoppløselige metallsalter av fenol-formaldehyd-novolakkharpikser som fargefremkallere i trykkfølsomt registreringsmateriale er videre beskrevet i ett eller flere av US patentene nr. 3.732.120, 3.737.410, 4.165.102 , 4 .165.103 , • 4.166.644 og 4.188.456. I foreliggende beskrivelse vil begrepet "fenolisk harpiks" også innbefatte metallharpikssalter av den type som det er refe-rert til ovenfor. Bruken av oljeoppløselige novolakkharpikser som innbefatter vann eller oljeoppløselige metallsalter er beskrevet i US patentene nr. 3.516.845 og 3.723.156 henholdsvis.

Flerarksformularer eller blanketter hvor man bruker trykk-følsomt registreringsmateriale har vid anvendelse. Meste-parten av disse blankettene eller formularene fremstilles ved fremgangsmåter hvor man bruker vanlig trykketeknikk.

For visse formål skjer imidlertid fremstillingen ved hjelp av fotokopiering eller ved hjelp av en lasetrykker. Noen av de grunner som gjør en fremstilling av blanketter, ved hjelp av fotokopiering eller laserteknikk mer tiltrekkende, er ofte at produksjonen er kortvarig, det oppstår et hur-tig behov, man ønsker en individualisert form eller lignende. Når trykkfølsomt registreringsmateriale fremstilles ved

en fotokopieringsteknikk, så bruker man ofte kopieringsmaskiner med høy hastighet, f.eks. Xerox 9200, Kodak Ekta-print 150 og IBM serien III-modell 20 eller lasertrykkere

-såsom f.eks. IBM 3800. Under slik trykking av trykkfølsomt registreringsmateriale som innbefatter oljeløselige fenol-formaldehyd-novolakkharpikser som fargefremkallere, f.eks. av den type som er beskrevet i US patentene nr. 3.455.721

og 4.166.644, så vil CF-beleggende komponenter akkumulere

seg på den oppvarmede varmevalsen i kopieringsmaskinen eller på lasertrykkemaskinen, antagelig fordi harpiksene er termoplastiske, dvs. at de mykner;ved oppvarming. Etterhvert blir nevnte akkumulering klebrig og blander

seg med fargede tonepartikler som fprurenser varmevalsen. Denne akkumulerende forurensning på varmevalsen kan så resultere i driftsproblemer og dårlig kopieringskvalitet.

Lignende problemer oppstår med selvbærende'..registreringsmateriale. Således beskriver britisk påtenk nr. 1.215.618 et selvbærende registreringsmateriale med et første belegg av mikrokapsler inneholdende en oppløsning av kromogent materiale og et topplag bestående av en blanding av kaolinleire og en oljeløselig fenol-formaldehyd-novolakkharpiks. Slike selvbærende registreringsark vil gi de samme forurens-ningsproblemer på varmevalsene som de forannevnte beskrevne CF-arkene når de brukes for trykking i kopieringsmaskiner med høy hastighet eller i lasertrykkere.

For å unngå problemet med forurensning av varmevalsen har det vært foreslått å bruke et CF-ark. som er sensitivert

med et fenolisk polymerisk filmmateriale, f.eks. slik det er beskrevet i US patent nr. 3.466.184. Skjønt bruken av et slik ark nedsetter til et minimum forurensningsproblemet, så resulterer det på den annen side i et trykkfølsomt registreringsmateriale som har meget langsom fremkallingshastig-het (trykkehastighet).

Man har nå funnet at de ovennevnte ulemper gir registreringsmateriale hvor man anvender en fenolisk harpiksfargefremkallende sammensetning kan unngås eller nedsettes til et minimum hvis man bruker en i alt vesentlig ikke-reaktiv pigmentholdig topplagssammensetning over det fargefremkallende laget.

Overraskende, har man funnet at mens det ikke-reaktive topplaget eliminerer akkumuleringen av forurensninger på varmevalsen, så opprettholder man reaktiviteten på det fenolisk- harpiksholdige underlaget, noe som kan klart påvises ved den intensitet, og den trykkehastighet man kan anvende,

mer enn å bli maskert, noe man ellers kunne forvente.

Skjønt den forangående beskrivelse er basert på erfaring

med fenoliske harpiksfargefremkallere, så angår problemet og dets løsning i prinsipp også registreringsmateriale hvor man bruker andre termoplastiske organiske fargefremkaller-sammensetninger.\

r

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringar derfor et registreringsmateriale som består av et underlag hvor det på overflaten er en termoplastisk organisk fargefremkallende sammensetning,karakterisert vedat topplagssammensetning i alt vesentlig består av et ikke-reaktivt pigmentmateriale som er tilfestet overflaten av den termoplastiske organiske fargefremkallersammensetningen.

Typisk vil underlaget eller substratet være et papir.

I denne sammenheng vil et i alt vesentlig ikke-reaktivt pigmentmateriale være definert som et materiale, som når det kommer i kontakt med en oppløsning av et basis homogent materiale, i alt vesentlig ikke gi noen fargereaksjon.

Sammensetningen på. topplaget ifølge foreliggende oppfinnelse består i alt vesentlig av et ikke-reaktivt pigmentmateriale og ett eller flere bindemidler. Blant de foretrukne i alt vesentlig ikke-reaktive pigmenter er kaolinleire, kalsiumkarbonat og kalsinert kaolinleire. Mest foretrukket blant nevnte ikke-reaktive pigmenter er en blanding av kaolinleire og et ytterligere i alt vesentlig, ikke-reaktivt pigment valgt fra gruppen bestående av kalsiumkarbonat og kalsinert kaolinleire. Mest foretrukket blant de ikke-reaktive pigmenter er en blanding av kaolinleire og kalsiumkarbonat.

Den termoplastiske organiske fargefremkallende sammensetningen er fortrinnsvis en fenolisk harpiksfargefrentallende sammen setning av den som er beskrevet i enhver av de forannevnte patenter, da spesielt en oljeoppløselig, fenol-formaldehyd-novolakkharpiks-fargefremkallende sammensetning. Fenol-gruppen i den fenoliske harpiksen kan være substituert,

f.eks. kan den være p-oktylfenol, p-fenylfenol eller p-tert-butylfenol.

Mest foretrukket består den fargefremkallende sammensetningen av et oljeoppløselig metallsalt, fortrinnsvis et sinksalt,

av en fenol-formaldehyd-novolakkharpiks-fargefremkallende sammensetning.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen og alle prosent-satser og deler er pr. vekt, hvis intet annet er angitt.

Eksempel 1

En blanding som angitt i tabell 1 bestående av et sinkmodifisert p-oktylfenol-formaldehydharpiks av den type som er beskrevet i US patent nr. 3.737.410, ble malt i en mølle til et innhold av 54%'faste stoffer.

<*>Natriumsalt av en karboksylatpolyelektrolytt.

Denne oppmalte harpiksen ble så brukt i en CF-beleggende sammensetning slik det er vist nedenfor.

De ovennevnte ingredienser ble blandet, påført et basis papirark med en vekt på 70 g/m<2>, hvoretter belegget ble tørket, og man fikk et CF-ark med en tørrbeleggsvekt på 2 , 2 g/m2 .

Man fremstilte så et topplag på følgende måte:

De. ovennevnte ingredienser ble blandet, pålagt det ovenfor angitte CF-arket, og det resulterende belegg ble tørket, hvorved man fikk en tørr topplagsvekt på 6,5 g/m2 .

Eksemplene 2- 4

På lignende måte som angitt i eksempel 1, ble det fremstilt CF-beleggende sammensetninger bestående av harpiksblandingen fra tabell 1, det heie ble blandet, pålagt og tørket på samme måte som angitt i eksempel 1. På lignende måte ble topplagsblandinger fremstilt, påført de respektive CF^-lagene og tørket. De ingredienser som er angitt i tabell 2 på prosent tørrvektsbasis ble anvendt i disse lagene: Topplagskomponenter

Topplaget fra eksempel 2 ble påført i to forskjellige vekter, hvorved man fikk to prøver A og B.

Det toppbelagte CF-arket fra eksempel 3 ble ytterligere modifisert ved å pålegge den sammensetning som er angitt i tabell 3 på den ubelagte siden og deretter tørke dette laget, hvorved man fikk et CFB-lag med en total CB-lagsvekt på 5 , 3 g/m2 .

i

De ovennevnte mikrokapsler inneholdt en fargedannende opp- løsning inne i de ureaformaldehydkapselvegger som var fremstilt ved de polymeriseringsmetoder som generelt er beskrevet i US patent nr. 4.001.140..

Eksemplene 5- 8

På lignende måte som beskrevet i eksempel 1 ble det fremstilt fire ytterligere eksempeler av tolags-CF-ark som var belagt med et underlag som beskrevet i eksempel 2 med en beleggs-vekt på 3,7 g/m<2>og et topplag som henholdsvis er angitt i tabell 4 hvor lagene veide 5,9 g/m2 .

Eksempel 9 (kontroll)

På lignende måte som angitt i eksempel 1 ble det fremstilt et tolags-CF-ark bestående av et oljeabsorberende uorganisk materiale i et underlag for å bestemme effekten på det resulterende CF-arket i en kopieringsmaskin.

Eksemplene 10- 12

CF-topplagets sammensetning er i alt vesentlig det samme som i prøve A, tabell VI, US patent nr. 4.166.644.

Tre sammenlignende CF-eksempler ble fremstilt for prøving i en kopieringsmaskin og/eller en lasertrykker. De første to av disse er beskrevet i US patent nr. 3.732.120 og mer spesielt i US patent nr. 4.166.644. De komponenter som er angitt i tabell 5 ble brukt for CF-laget, og de ble pålagt en tørrlagsvekt på ca. 7,4 g/m<2>..

CF-arket fra eksempel 10 ble ytterligere modifisert ved pålegging av den blanding som er angitt i tabell 6A på den ubelagte siden, hvoretter man tørket belegget og man fikk et CFB-ark med en total CB-lagsvekt på 5,3 g/m2 .

De mikrokapsler som ble anvendt, inneholdt en fargedannende oppløsning inne i urea-formaldehydkapselveggene, og de ble fremstilt ved de polymerisasjonsmetoder som generelt er beskrevet i US patent nr. 4.001.140.

Det tredje sammenlignende CF-eksempel ble fremstilt ved

å sensitivere et basisark med et fenolisk polymerisk filmmateriale av den type som er beskrevet i US patent nr. 3.466.184. De ingredienser som er angitt i tabell 6 ble brukt for å fremstille et sensitivert CF-ark under en såkalt graveringstrykking, noe som resulterte i en tørr-vekt på laget på ca. 1,3 g/m2 .

CF-arket fra eksempel 12 ble ytterligere modifisert ved en alternativ pålegning av to forskjellige sammensetninger på den ubelagte side og deretter tørket laget, noe som resulterte i to forskjellige CFB-ark identifisert som eksemplene 12-1 og 12-2. Eksempel 12-2 ble fremstilt ved hjelp av et lag hvis sammensetning var den samme som i tabell 6A med unntak av at kapselveggene besto av melamin-formaldehyd-harpikser fremstilt ved de polymerisasjonsmetoder hvor man bruker de kondensater som generelt er beskrevet i US patent nr. 4.100.103. Eksempel 12-1 ble.fremstilt ved å bruke et belegg hvis sammensetning i alt vesentlig var den samme som i tabell 6A, bortsett fra at kapselveggene inneholdt et gelatin koaservat og ble fremstilt ved de fremgangsmåter som generelt er beskrevet i US patent nr. 3.041.289.

Hver av CF-overflåtene i eksemplene 1 til og med 12 ble prøvet i en skrivemaskinsintensitetsprøve (TI) som var belagt med et lag av en sammensetning av den type som er 'angitt i tabell 7 i en vekt på 5,5. g/m2 .

De anvendte mikrokapsler inneholdt den fargedannende (basiske kromogene materiale) oppløsning fra tabell .8 inne i urea-formaldehydkapselveggene, og nevnte mikrokapsler var fremstilt ved de polymerisasjonsmetoder som generelt er beskrevet i US patent nr. 4.001.140.

I nevnte TI-prøve blir en standardtekst skrevet på CB-CF (eller CB-CFB) par. Refleksjonen av det skrevne området er et mål på fargefremkallingenpå CF-arket og angis som for-holdet (I/I ) mellom refleksjonen på det skrevne området (I) i forhold til bakgrunnsrefleksjonen på CF-papiret (IQ)#uttrykt som en prosent. En høy verdi indikerer en liten fargefremkalling og en lav verdi indikerer god fargefremkalling.

I tabell 9 er det angitt TI-data for CF-overflater på eksemplene 1-12 målt 20 minutter etter skriving.

Det fremgår fra tabell 9 at de eksempler som ga de minst intensive kopier var kontrollene 12-1 og 12-2, skjønt de inneholdt 1,7 til 2,0 ganger mer sinkmodifisert fenol-formaldehydharpiksfremkaller enn i eksemplene 11 og 10, henholdsvis.

Eksemplene 13- 24

I alt vesentlig som angitt i eksempel 8, ble det fremstilt ni forskjellige tolags CF-ark hvor ni forskjellige pigmenter ble bedømt i en topplagsblanding med kaolinleire. I tillegg til at hver av topplagsblandingene ble pålagt et CF-underlag som angitt i eksempel 8, så ble hver av topplagsblandingene også direkte pålagt et basispapir- med en vekt på 70 g/m2 , slik at man kunne måle reaktiviteten på topplagsblandingene. Det ble dessuten fremstilt to lignende ''eksempler (eksemplene 22 og 23) bortsett fra at man brukte 20% mer enn 40% av ytterligere pigment. Ytterligere kaolinleire ble brukt for å bringe det totale innhold av kaolinleire til 73%. Det ble tilslutt fremstilt et eksempel (eksempel 24) som var et duplikat av eksempel 5 og hvor man bare brukte 93% kaolinleire som eneste pigment i topp laget. Hver av topplagsblandingene fra eksemplene 22-24'ble også direkte pålagt basispapiret med en vekt på 70 g/m<2>. Hvert av de tolags CF-arkene og de tilsvarende arkene med bare topplag ble så bedømt og undersøkt for trykkintensitet i en TI-prøve av den type som tidligere er beskrevet. Resultatene er angitt i tabell 10.

De ovennevnte TI-data viser at alle de ovennevnte tolags CF-arkene funksjonerer bra som registreringsark i trykk-rølsomt registreringsmateriale, og at alle blandingene inneholdende bare topplaget er i alt vesentlig ikke reaktive med en oppløsning av det basiske kromogene materialet.

Eksemplene 1 til og med 4 og 9 til og med 12 ble brukt i kopieringsmaskiner og/eller i en lasertrykker for å sammen-ligne eksemplene ifølge foreliggende oppfinnelse med kon-troller. Resultatene er angitt i tabell-11.

I de tilfeller det var forurensning på varmevalsen, f.eks.

i eksemplene 10 og 11, så var oppbygningen av forurensningen kumulativ. Under de' første deler av. forsøket var det en betydelig mørkning av varmevalsen, men dette hadde ingen effekt på kopikvaliteten. Etter hvert som forsøket strakte seg ut, så ble akkumuleringen på varmevalsen økende og ble etterhvert klebrig og farget med toner. Man fikk en kraftig forurensning mellom 500 og 2000 kopier, og det var i dette intervall at man fikk skadelige effekter av varmevalse-forurensningen på kopikvaliteten.

Vanlig CF-papir bestående av et oljeoppløselig metallsalt av en fenol-formaldehyd-novolakkharpiks ga problemer med akkumulering og forurensning av varmevalsen i alle de kopieringsmaskiner og trykkmaskiner som er angitt ovenfor. Imidlertid vil menden av akkumulering variere med det spesifikke utstyr. Xerox 9200 maskinen synes mer resistent overfor nevnte akkumulering, og man må derfor utføre lengre forsøk for å kunne påvise de skadelige resultater av akkumuleringen, g.

Langvarige foréøk (10000 eller flere kopier) med papir fra eksemplene'12-1v , og 12-2 foråQrsaket en svak forurensning av varmevalsen, mefi akkumuleringen skadet ikke kopikvaliteten eller skapte driftsproblemer. Som nevnt tidligere i forbindelse med nevnte TI-data fra tabell 9, så er imidlertid kopieringsmaterialet fra eksemplene 12-1 og 12-2 relativt utilfredsstillende på grunn av dårlig fargeutvikling.

De ovennevnte data viser klart at et CF-ark som består av

et basislag inneholdende en oljeoppløselig fenol-formaldehyd-novolakkharpiks og et topplag bestående av et i alt vesentlig ikke-reaktivt pigment og et bindemateriale, men ingen fargefremkallende materialer, unngår.problemet med forurensning av varmevalsene i kopieringsmaskiner og laser-trykkemaskiner, samtidig som man får tilfredsstillende kopi-intensitet på det trykkfølsomme registreringsarket.

Claims (7)

1. Registreringsmateriale bestående av et substrat som på overflaten er tilfestet en termoplastisk organisk fargefremkallende sammensetning, karakterisert ved at en topplagsblanding bestående i alt vesentlig av et ikke-reaktivt pigmentmateriale tilfestes overflaten av nevnte termoplastiske, organiske fargefremkallende sammensetning.

2. Registreringsmateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte termoplastiske, organiske fargefremkallende sammensetning er en fenolisk harpiksfargefremkallende sammensetning.

3. Registreringsmateriale ifølge krav 2, karakterisert ved at den fenoliske harpiksfargefremkallende sammensetningen er en oljeoppløselig fenol-formaldehyd-novolakkharpiksfargefremkallende sammensetning.

4. Registreringsmateriale ifølge krav 2, karakterisert ved at den nevnte fenoliske harpiksfargefremkallende sammensetning er et oljeoppløselig metallsalt av en f enol-f ormaldehyd-novolakkharpiksf argef-remkallende sammensetning.

5. Registreringsmateriale ifølge krav 4, karakterisert ved at metallsaltet er et sinksalt.

6. Registreringsmateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at det i alt vesentlig ikke-reaktive pigmentmaterialet består av kaolinleire.

7. Registreringsmateriale ifølge krav.6, karakterisert ved at topplaget ytterligere inne-holder kalsinert kaolinleire og/eller*'kalsiumkarbonat.