Procédé de copie thermographique par transfert à sec La présente invention a pour objet un procédé de copie thermographique par transfert à sec.
Dans le brevet principal suisse N 428804 on a décrit un tel procédé dans lequel on utilise un matériel thermo sensible comprenant une couche polymérique que l'on expose à une image thermique par contact avec un ori ginal à copier et les surfaces exposées deviennent collan tes et sont transférées par pression à une feuille récep trice. Ce procédé est caractérisé en ce que la couche polymérique contient soit un polymère cristallin soit un polymère amorphe mélangé à une substance cristalline non polymère, et en ce que, après ladite exposition, on sépare le matériel thermosensible de l'original, puis on le presse contre une feuille réceptrice sur laquelle les sur faces exposées collantes sont transférées au moins en partie.
Les surfaces d'image de la couche conservent leur propriété collante pendant un temps qui peut varier de quelques secondes à plusieurs heures, puis elles cristalli sent à nouveau. Il est préférable que ce temps de cristalli sation soit d'au moins 5 à 10 minutes, de façon qu'un certain nombre de copies du document original puissent être tirées avec une seule exposition. L'emploi d'une cou che présentant une vitesse de recristallisation élevée peut cependant se concevoir dans une simple machine à copier de bureau dans laquelle des stades d'exposition et de transfert sont assurés.
ll est préférable de recuire la couche thermosen sible avant usage et aussi de recouvrir cette couche d'une couche poreuse pour régler le transfert de l'image poly- mérique collante sur le support récepteur.
On a trouvé maintenant que le procédé et les maté riaux décrits dans ce brevet peuvent être adaptés à la préparation successive d'un certain nombre de copies différentes utilisant le même matériel thermosensible. Il est avantageux, afin de raccourcir le temps nécessaire pour tirer ces copies, d'employer des substances polymé- riques thermosensibles présentant un court temps de recristallisation.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention, selon la revendication du brevet principal, est caractérisé en ce que, après transfert, par pression, des surfaces devenues collantes sur la feuille réceptrice, on laisse la couche de la substance polymérique thermosensible recristalliser jusqu'à ce que le point de collage de la substance soit supérieure à la température de transfert utilisée, et on répète ensuite les stades d'exposition, de séparation et de transfert pour obtenir une seconde copie sur la même couche thermosensible en utilisant le même document ou un autre document.
Le point de collage de la couche est défini par une température telle qu'au-dessus de celle-ci la couche devient collante. Par collage on veut dire que la cou che ou une strate de celle-ci peut être transférée sur une feuille réceptrice. On a décrit dans le brevet cité de nom breuses substances polymériques thermosensibles pou vant être utilisées dans le procédé envisagé.
De préférence, le temps nécessaire à la couche col lante pour recristalliser à la température ambiante est compris entre 2 sec et 1 h, ou mieux entre 30 sec et 10 mn. Ainsi, la matière thermosensible a la propriété, après transition dans son état amorphe (collant), de recristalliser à la température ambiante (15 à 350 C) dans un état où elle présente un point de collage à une tempé rature notablement supérieure à la température à laquelle le transfert de la matière thermosensible à une surface réceptrice doit s'effectuer, mais en général, inférieure à celle du point de collage initial.
La longueur de cette période de recristallisation n'est pas critique, sauf qu'elle doit être suffisante pour laisser le temps de faire au moins une impression par transfert. Cependant, la matrice peut être utilisée à nouveau pour une autre opération d'exposition et de transfert seulement après que la matière précédemment activée a recristal lisé dans un état non transférable, et il est donc avanta geux que la période de recristallisation à la température ambiante soit brève. Pour l'usage dans une machine automatique pour copie rapide, on peut préférer utiliser une matrice présentant une période de recristallisation extrêmement courte à la température ambiante, de l'or dre de 2 à 10 sec.
Dans la mise en #uvre du procédé, une matrice du type décrit est activée seulement dans des surfaces d'image sélectionnées en chauffant préférentiellement seulement ces surfaces, par des moyens appropriés, à une température supérieure à celle du point de collage initial de la matière dans la couche thermosensible, et ensuite à une température de transfert choisie notable ment inférieure à celle du point de collage initial de cette matière mais supérieure à celle du point de collage de la matière activée dans les surfaces d'image,
et on presse la couche thermosensible contre une surface réceptrice avec une pression suffisante pour transférer la matière collante des surfaces d'image de la matrice et imprimer ainsi une image sur la surface réceptrice.
Après que la matière activée dans les surfaces d'image de la couche thermo sensible a recristallisé à la température ambiante dans un état où elle présente un point de collage à une tem pérature notablement supérieure à la température utili sée pour faire les transferts successifs, cette température étant en général inférieure, mais, de préférence, presque égale à celle du point de collage initial, la matrice est à nouveau activée en chauffant sélectivement seulement les surfaces d'image sur cette couche (qui peuvent être et qui sont ordinairement différentes de l'image de la pre mière activation) à une température supérieure à celle correspondant au point de collage de la matière recris- tallisée,
et le stade de transfert est répété à une tempé rature de transfert supérieure à celle du point de collage de la matière nouvellement activée dans les surfaces d'image et inférieure à celle du point de collage de la matière recristallisée, mais non activée, de la couche thermosensible. On peut faire ainsi une série d'impres sions de transfert de différents documents avec une seule matrice. Ordinairement, il est avantageux que la tempé rature de transfert utilisée soit la même pour le premier transfert et tous les transferts successifs, bien que cela ne soit pas nécessaire.
Les éléments thermosensibles utilisés dans ce procédé peuvent être ceux décrits dans le brevet principal, mais les meilleurs résultats sont obtenus avec un temps de recristallisation compris entre 30 sec et 10 mn. Il est pré férable dans certains cas d'utiliser des couches polyméri- ques qui n'ont pas été recuites, c'est-à-dire maintenues à une température relativement élevée pendant une cer taine période, et d'employer aussi le polymère polyadi- pate de 1,4-cyclohexanediméthyle présentant une visco sité propre comprise entre 0,25 et 0,
6 et qui peut contenir jusqu'à 8 % de l'itaconate correspondant.
On rencontre d'autres polymères ou copolymères utiles parmi une grande variété de polymères thermo plastiques synthétiques, notamment les polysuccinates d'éthylène, les polyfumarates de tétraméthylène, les poly- fumarates d'hexaméthylène, les polybutène-1 et d'autres poly(a-oléfine). Le co-poly (fumarate-sébaçate de té- traméthylène) dans un rapport en poids de<B>70:
</B> 30 peut être utilisé avantageusement dans les couches thermo sensibles. On a trouvé que des additifs tels que des plastifiants, des colorants et des solides à grains fins, quand ils sont dispersés dans la matière thermoplastique de la couche thermosensible, peuvent dans certains cas modifier radi calement les propriétés de recristallisation de la matière.
Par exemple, en augmentant la concentration du colo rant Azo Oil Blue Black B de 3 à 6 % dans les revê tements de poly(adipate de 1,4-cyclohexanediméthylène) (viscosité propre 0,47), la période après activation pour la recristallisation de la matière à la température am biante dans un état où elle présente un point de collage à une température supérieure à 700 C, peut être étendue de 35 sec à environ 1,5 mn.
En choisissant l'additif plas tifiant, colorant ou autre qui doit être inclus dans la cou che thermosensible d'une matrice, il faut considérer son effet sur les propriétés de recristallisation aussi bien que sa compatibilité et son effet sur le point de collage.
On peut utiliser aussi pour former une matrice, une classe de matières thermosensibles qui comprend un polymère dans lequel est dispersé un composé cristallin qui fond à une température supérieure à 500 C et se mélange au polymère pour former un mélange amorphe présentant un point de collage à une température nota blement inférieure à celle du point de collage de la ma tière inactivée dans le revêtement.
Une matière de cette classe, pour être utile dans le procédé décrit, doit évi demment avoir en outre la propriété de recristalliser à la température ambiante, dans un temps raisonnablement court, pour prendre un état dans lequel elle présente un point de collage à une température supérieure à la tem pérature intervenant dans le stade de transfert et de pré férence proche de celle du point de collage initial.
Pour faire des copies imprimées de documents, la ma tière transférée doit évidemment être colorée. Le noir est la couleur préférée pour l'impression et il est avantageux d'utiliser un colorant qui soit compatible avec la matière thermoplastique et transparent à l'infrarouge.
Un mé lange noir de colorants particulièrement approprié com prend environ cinq parties en poids d'( < Azo Oil Blue Black B et deux parties en poids du colorant jaune 1,3- diphényl-4-(p-méthoxyphénylazo)-5-pyrazolone. D'au tres colorants jaunes compatibles peuvent être utilisés dans le mélange avec le colorant bleu-noir pour former un colorant noir compatible. On peut employer de nom breuses autres matières colorantes compatibles de diver ses couleurs pour colorer la couche thermosensible de la matrice.
La concentration du colorant dans le revêtement est comprise ordinairement entre 3 et 20 parties en poids pour 100 parties de polymère, la concentration optimum dépendant de la densité d'image recherchée et de la quantité de polymère transférée.
La température de transfert choisie peut être toute température telle que la matière thermosensible dans les surfaces d'image activées est reportée dans un état col lant sur la matrice, mais telle que les surfaces de fond ne soient pas réparties. En d'autres mots, pour le pre mier transfert, la température de transfert doit évidem ment être inférieure à celle du point de collage initial de la couche thermosensible et supérieure à celle du point de collage, plus bas, de la matière activée qui a subi la transition quand elle a été chauffée,
et pour les transferts subséquents la température de transfert doit évidemment être inférieure à celle du point de collage de la matière qui est recristallisée. Comme indiqué précédemment, le point de collage est défini par la température la plus basse au-dessus de laquelle une matière thermoplastique passe d'une condi tion non collante et non visqueuse dans laquelle la ma tière ne peut pas être transférée par pression, à une con dition collante et visqueuse dans laquelle la matière peut être transférée. Un polymère cristallin pur subit ce chan gement d'état à sa température de transition de premier ordre et un polymère amorphe pur subit ce changement à sa température de transition de second ordre.
Cependant, l'expression (@ point de collage est choisie pour décrire ce changement de condition pour des polymères purs et modifiés dans les états amorphe et cristallin, aussi bien que pour des compositions polymériques dans des états intermédiaires partiellement cristallisés et pour les com positions polymériques modifiées comprenant celles qui contiennent un composant polymérique et un composant cristallisé non polymérique qui fond à une température élevée pour changer la condition du composant polymé- rique.
Le procédé décrit peut être mis en aeuvre avec une matrice comportant un support, par exemple de papier, de film photographique, de feuille métallique ou de Cello phane. Quand une exposition à l'infrarouge est utilisée dans le stade d'activation, le suppport doit être pratique ment transparent à l'infrarouge. On utilise de préférence un support en papier flexible.
On peut remarquer que par suite des nombreuses variables impliquées et des propriétés particulières de la matière thermosensible choisie pour la matrice, telles que le point de collage initial, le point de collage réduit de la matière recristallisée et la vitesse de recristallisation, les conditions opératoires telles que le chauffage préfé rentiel, la température de transfert et la pression de transfert, peuvent varier considérablement.
On donne ci-après des exemples de mise en ceuvre du procédé.
On prépare un élément thermosensible comme suit. Sur une feuille de papier calque à recouvrir les cartes Rhinelander Folio Transparent Copy Paper , on dépose en revêtement une solution à 30 % d'un mélange dans la proportion de 95 : 5 de poly(adipate de 1,4-cyclo- hexanediméthylène) et de colorant Azo Oil Blue Black B dans du dichlorure d'éthylène. L'homopolymère obtenu présente une viscosité propre de 0,47, mesurée dans un mélange 1 :
1 de phénol et de chlorobenzène.
Après séchage pendant toute une nuit à 721, <B>C,</B> le revêtement thermoplastique sec présente une épaisseur d'environ 0,0025 mm et s'est cristallisé dans un état non collant et non visqueux présentant un point de collage initial à une température d'environ 110 C. Au-dessus de cette température, le revêtement polymérique subit une transition dans un état amorphe dans lequel il est collant à des températures au moins aussi basses que la tempé rature ambiante. Cependant, quand la matière amorphe est refroidie à une température inférieure à celle du point de collage initial, elle commence à recristalliser et pen dant que la recristallisation s'effectue, la température à laquelle la matière amorphe est encore collante aug mente.
Cinq minutes environ après que la matière activée a été refroidie à la température ambiante, la température à laquelle la matière amorphe reste encore collante a augmenté à une valeur supérieure à la température am biante (20-250 C) qui est la température utilisée pour faire les impressions de transfert. Après séchage pendant une nuit, la matrice revêtue est placée en contact avec un document présentant des surfaces d'image absorbant l'infrarouge et des surfaces de fond non absorbantes.
Le revêtement thermosensible de la matrice est placé contre la face du document et l'ensemble est exposé à une radiation infrarouge en le fai sant passer à travers une machine à copier thermogra- phique. Dans les surfaces d'image du document, une cha leur est produite par absorption infrarouge et cette cha leur est transmise aux surfaces d'image adjacentes sur la matrice, élevant la température de ces surfaces au-des sus de celle du point de collage initial de la couche poly- mérique. La matrice est séparée du document et placée immédiatement en contact avec une feuille réceptrice de papier de bureau, la surface revêtue de la matrice étant disposée contre la feuille réceptrice.
Cet ensemble est amené entre deux rouleaux d'acier chargés de façon à exercer une force de 9 kg/cm le long de la ligne de con tact, et le polymère activé collant est transféré des sur faces d'image de la matrice à la feuille réceptrice, à la température ambiante. La matrice et la feuille sont sépa rées et le fac-similé imprimé du document original est visible sur la feuille.
Après 5 mn environ, pendant lesquelles la matrice uti lisée est maintenue à la température ambiante, la ma trice peut être amenée entre des rouleaux de transfert à la température ambiante, en contact avec une autre feuille réceptrice pour montrer qu'aucun polymère n'est transféré. Ce stade ne fait évidemment pas partie du pro cédé de copie mais démontre que le polymère activé s'est recristallisé dans un état pour lequel son point de col lage est supérieur à la température de transfert utilisée. Ensuite, en utilisant un second document imprimé mais la même matrice, une seconde exposition à l'infrarouge est effectuée comme précédemment, suivie d'un autre transfert semblable au précédent à travers les mêmes rouleaux de transfert. On peut voir un fac-similé imprimé clair du second document sur la feuille réceptrice.
En utilisant à nouveau la même matrice avec un troi sième document, en ayant laissé à nouveau 5 mn au poly mère activé pour sa recristallisation à la température am biante, une troisième exposition est faite comme avant, suivie immédiatement d'un transfert pour donner un fac- similé imprimé du troisième document.
Les stades d'activation et de transfert après la recris- tallisation à la température ambiante peuvent être répé tés en utilisant une seule matrice avec différents docu ments jusqu'à ce que la quantité de polymère activé qui a été transférée depuis la matrice soit telle que des sur faces nues commencent à apparaître dans le revêtement polymérique de la matrice. Le nombre de transferts de bonne qualité possibles à partir d'une seule matrice peut être augmenté en augmentant l'épaisseur du revêtement et en incorporant dans la matrice certains moyens pour régler la vitesse de transfert de la matière thermoplasti que.
On peut par exemple utiliser dans ce but de très petites perles de verre ou d'autres particules solides dis persées dans la couche thermoplastique, ou une couche perméable poreuse recouverte d'une couche thermoplas tique, ou ces deux moyens à la fois. Différents moyens permettant de régler le transfert de la matière activée sont décrits dans le brevet principal.
Exemple <I>2</I> On prépare une solution avec 30 parties en poids de poly(adipate de 1,4-cyclohexanediméthylène) présentant une viscosité propre de 0,42, 1 partie en poids de colo- rant National Aniline Azo Oil Blue Black B , et 0,5 partie en poids de 1,3-diphényl-4-(p-méthoxyphénylazo)- 5-pyrazolonë, dans une quantité suffisante de chlorure de méthylène pour obtenir 100 parties.
Après que les colorants et la résine ont été dissous uniformément dans le solvant, on ajoute en agitant con tinuellement 1,8 partie en poids de perles de verre d'une dimension moyenne comprise entre 10 à 30 microns.
Cette matière est déposée sur un papier Rhinelan- der Greaseproof Stock à raison de 16,2 g/m2 de ma tière sèche et le revêtement est maintenu pendant 5 mn à 500 C dans une chambre chauffée et ventilée pour éva porer le solvant et permettre la cristallisation du revê tement polymérique. Une couche poreuse est alors dépo sée sur la première couche à raison de 4,3 g/m2, cette couche ayant la composition suivante à sec<B>:
</B> 47,7 g de polyalcool vinylique) (Dupont Elvanol 50-42 , mar que déposée) en solution aqueuse à 6,5 %, 33 ml d'une solution aqueuse à 1,5% d'( Aérosol OT (marque dépo sée) comme agent de vaporisation, 60 ml de Ludox AM (marque déposée) qui est une suspension à 30% de silice colloïdale dans de l'eau, 25 g de sulfate de sodium et 71 ml d'eau. Le revêtement est séché sous forme d'un film poreux par évaporation à la température ambiante.
La matrice recouverte est ensuite utilisée pour effectuer des impressions de transfert de divers documents à partir d'une seule matrice, comme décrit dans l'exemple 1, mais en utilisant une température de transfert choisie de 700 C. Les rouleaux de transfert sont chauffés à 700 C afin de chauffer la matrice à la température de transfert quand la matrice et la feuille réceptrice sont envoyées entre les rouleaux.
On peut faire un ou plusieurs transferts après une seule activation si on dispose d'un temps suffisant pour des transferts additionnels avant que la température du point de collage de la matière activée s'élève au-dessus de la température de transfert.