EP2634006A1 - Thermisch beschreibbare Zusammensetzung und thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Thermisch beschreibbare Zusammensetzung und thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial Download PDF

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EP2634006A1
EP2634006A1 EP12001412.1A EP12001412A EP2634006A1 EP 2634006 A1 EP2634006 A1 EP 2634006A1 EP 12001412 A EP12001412 A EP 12001412A EP 2634006 A1 EP2634006 A1 EP 2634006A1
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EP
European Patent Office
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thermally
iron
acid
recording material
composition according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12001412.1A
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English (en)
French (fr)
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Andreas Dr. Kornherr
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Mondi AG
Original Assignee
Mondi AG
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Publication date
Application filed by Mondi AG filed Critical Mondi AG
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Publication of EP2634006A1 publication Critical patent/EP2634006A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B41M5/42—Intermediate, backcoat, or covering layers

Definitions

  • the present invention relates to a heat-sensitive thermally recordable recording material. More particularly, the invention relates to a heat-sensitive recording material which has improved durability of a readable print image and is ecologically compatible.
  • EP 1 382 459 A is a heat-sensitive recording material for the labeling of food known, the label has direct contact with the food.
  • the carrier material has a coating consisting of an iron salt and an ester of gallic acid and having no inhibitor.
  • Suitable iron salts are, for example, iron stearate, as gallic acid esters, for example, lauryl gallate, octyl gallate, propyl gallate, ethyl gallate or methyl gallate.
  • a heat-sensitive composition which consists of two reactants which do not react with each other at room temperature but cause a color change upon temperature elevation. Further, the composition contains a non-complexing phenolic component.
  • thermosensitive two-sided copying medium which comprises a thermosensitive coloring layer, a thermally conductive substrate and a thermosensitive transfer layer.
  • thermosensitive recording material containing a colorless leuco dye, an iron salt of a saturated higher fatty acid and a polyvalent phenol derivative is known.
  • the object of the invention is to provide a thermally writable recording material with a heat-sensitive coating that is non-toxic and contains little to no allergy-causing components and that causes less pollution than the known leuco dye-based thermal papers.
  • the material should show high static and dynamic coloration sensitivity, can be applied without graying in the production and in particular have a significantly longer shelf life than leuco dye thermal papers.
  • the invention therefore provides a thermally writable composition according to claim 1 and a thermosensitive recording material using the recording composition according to the invention.
  • the heat-sensitive recording material has such a structure that a heat-sensitive recording layer capable of causing color development by heating is provided on a support substrate.
  • substantially carrier materials which may be composed of a plurality of layers, such as paper, synthetic paper or plastic films, which may optionally be coated, are suitable as carrier substrates.
  • the main layers of the novel recording material are at least raw paper, raw plastic or a corresponding material and the coating according to the invention.
  • the major layers may include a pre-coating and / or surface coating on one or both sides of the web.
  • a color former, a developer and a binder are in the line. When heated to a suitable temperature melts at least a part of the components and leaves Thus, reactions from other components of the stroke, whereby as a result of the chemical reaction, a color is visible to the eye.
  • a heat-sensitive recording material is produced by applying a coating to a suitable carrier substrate, for example a base paper web, a plastic film, a resin-coated paper or a corresponding material using a coater, after which the carrier substrate is usually dried and optionally calendered.
  • a suitable carrier substrate for example a base paper web, a plastic film, a resin-coated paper or a corresponding material using a coater, after which the carrier substrate is usually dried and optionally calendered.
  • the bar used is normally prepared by separately pulverizing or micronizing at least one metal salt (Reactant A) and one Reactant B to prepare a dispersion.
  • the two reactants are ground to a suitable particle size to ensure low diffusion paths and thus rapid response of the material.
  • the disperse mixture prepared in this way is mixed with the binder and other excipients and applied with the coater.
  • reactants for an environmentally friendly thermal printing process are to be used, which are both biodegradable and on the other hand contain ubiquitous metals without toxic properties.
  • Both reactants are preferably introduced in a microencapsulated layer with a binder and protected against diffusion of the components. Thermal heating to less than 120 ° C, preferably less than 100 ° C, melts at least one of the two reactants, which then reacts in organic melt with the other reactant.
  • Reactant B used is essentially metal chelate or complex-forming di- or polyhydroxycarbon compounds which have at least two adjacent OH groups.
  • reactants B used are phenols having at least two hydroxyl groups, for example tannin, gallic acid, gallic acid esters or natural tanning agents or mixtures thereof.
  • these reactants B are hydrophobic or are hydrophobized by, in particular, esterification of the phenolic groups or acids.
  • Suitable compounds are, for example, lauryl gallate, octyl gallate, propyl gallate, ethyl gallate or methyl gallate.
  • these compounds are used as a solution in or as a suspension with a low-melting carrier material.
  • the melting point of the support material is preferably below 100 ° C., more preferably below 80 ° C.
  • Suitable carrier materials are free fatty acids, such as lauric acid, myristic acid, stearic acid, palmitic acid or behenic acid.
  • Reactant A are essentially compounds of elements of IV. VIII. Subgroup of the Periodic Table, which are redox-active and form complexes and have several redox-stable states.
  • Such elements are, for example, Ti, V, Mn, Fe, Zr, Nb, Mo, Ta, W. According to the invention, the other requirements (non-toxic, non-allergenic, high static and dynamic coloration sensitivity, low cost) as reactant A iron (III ) - or molybdenum (VI) compounds used.
  • the iron compound used is preferably an iron (III) compound having a molecular weight of more than 300.
  • Suitable compounds are iron alkyl phosphates, preferably an iron bisalkylphosphate, more preferably iron bisethylhexyl.
  • the synthesis of the iron alkyl phosphates is usually carried out from iron salts of fatty acids, preferably from iron salts of palmitic acid, stearic acid palmitic acid, myristic acid or behenic acid with addition of alkyl phosphoric acids.
  • the synthesis of iron alkyl phosphates may be made from iron salts of fatty acids, thereby reacting the iron salt with the alkali metal salt of the fatty acid.
  • the iron alkyl phosphate is in a dispersion after synthesis.
  • this dispersion is aged for a few hours to a few days, for about 3 hours to 20 days, prior to further processing to the coating composition.
  • the fatty acid liberated in the iron alkyl phosphate synthesis can not be separated and used as a fusible compound in the coating composition.
  • molybdenum (VI) compounds in particular Alkalimetallmolybdate or ammonium or Alkylaminmolybdate be used.
  • sodium molybdate is used.
  • the reactants are processed to produce the recording material to particles of a size of not more than 25 .mu.m, preferably ⁇ 10 .mu.m, more preferably ⁇ 5 .mu.m.
  • Suitable processing methods include, for example, milling, spray-drying, spray-drying, or processing with vibrating or rotating particle atomizers.
  • fusible compound for example, natural or artificial waxes or long-chain fatty acids having a chain length from 12 carbon atoms can be used.
  • the fusible compound preferably has a melting point in the range of 70-150 ° C.
  • binders for example, cellulose derivatives, starch and starch derivatives, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidones and their derivatives, polyacrylates or polyacrylamides, styrenes, butadiene or Styrolacrylatlatex can be used.
  • the coating composition may include stabilizers for graying or browning, especially when exposed to moisture and / or to prevent heat.
  • Suitable stabilizers are pH stabilizers, reducing agents and polymerization inhibitors, preferably polymers such as polyacrylamides and strong or medium-strength nonvolatile acids.
  • preference is given to phosphoric acid, citric acid, glycolic acid or lactic acid.
  • the reactants are processed to produce the thermally writable composition into particles of a size of not more than 25 microns, preferably 10 microns.
  • Suitable processing methods include, for example, milling, spray-drying, spray-drying, or processing with vibrating or rotating particle atomizers.
  • At least one reactant may be provided with a protective coating or coating against diffusion.
  • This coating or coating of the particles preferably consists of a suitable polymer, for example polyacrylamide, polyacrylic acid, dextrin, starch, resins, such as melamine resin, waxes, fats or else inorganic salts, ceramics, quartz, silicates or aluminum oxide.
  • the thermally writable composition is applied to a carrier substrate for producing a thermally recordable recording material, dried and is reactive at temperatures above 70 ° C with color change within 10 s.
  • the particles are coated to produce a thermally recordable recording material on a suitable carrier substrate, for example on paper, corrugated cardboard, cardboard or plastic, which may optionally be coated, or paper-plastic laminates.
  • composition according to the invention can also be produced by other printing, lacquer or paper technology processes, such as doctoring, spraying, dip coating or conventional printing processes, such as gravure, screen, offset, digital printing, curtain coating or roller application methods with rollless or countercurrent be applied to the carrier substrate.
  • the carrier material it is advantageous to bind the particles to the surface of the coated material with an adhesive, for example with a starch-based adhesive or based on biocompatible and / or degradable polymers.
  • an adhesive for example with a starch-based adhesive or based on biocompatible and / or degradable polymers.
  • Such adhesives are known to those skilled in the art.
  • the carrier substrate to prevent graying acid may be set, for example, by a precursor containing mineral or polymeric fractions, such as kaolin or polyethylene.
  • one of the reactants or both reactants may be in encapsulated form to avoid premature reaction of the reactants with each other.
  • the reactants can be applied in one or in separate strokes, with the application of the strokes then being sequential.
  • an intermediate coat having blocking properties may be applied to base or neutral paper.
  • Such an intermediate line preferably contains mineral or polymeric components, for example kaolin or polyethylene.
  • the thermal melt, ie the coating with the reactants, in one or both lines has, depending on the thickness of the chromophore, usually a thickness of 0.5 to 30 microns.
  • the premature discoloration of the material can be delayed as well by the addition of Eisenchelat brieflynern, acids forming stable iron salts or by adding diffusion-blocking polymers and minerals such as PVA, cellulose and starch derivatives, polyacrylates and methacrylates and their derivatives but also talc and other preferred platelet-shaped minerals.
  • Eisenchelat brieflynern acids forming stable iron salts
  • diffusion-blocking polymers and minerals such as PVA, cellulose and starch derivatives, polyacrylates and methacrylates and their derivatives but also talc and other preferred platelet-shaped minerals.
  • a top coat may be applied over the coating (the thermostrich) to protect the product, in particular against contamination.
  • this topcoat comprises a lubricant from the group of layered silicates, for example talc.
  • the energy sources required for the thermal inscription preferably have low thermal divergence (narrow temperature range), a high energy density (due to the strong bundling and the self-amplification of the energy) and high temporal and spatial coherence.
  • lasers are also primarily suitable as light sources.
  • Other thermal light sources are also to be used after suitable optical processing (LEDS, high-energy lamps with Hg, or metal vapor or the like), however, often have low energy density.
  • Thermal release of the effect by a hot surface is also possible and can be done by thermal stamping or rolling.
  • the thermal intensity can be controlled purely black / white (or bicolor) or is controlled by assigning each color used in the graphic drawing a percentage of the intensity from 0 - 100%. Since the thermal head is proportionately pulsed or otherwise controlled in intensity, this percentage represents how long the heat pulses last or how high the intensity of the heat action is. Basically, the intensity setting is directly related to how deep the color effect is.
  • the thermal printer should therefore achieve thin, chromophoric layers about 0.5 to 30 ⁇ m thick, without significant emission of ablation products, at material surface temperatures of typically less than 100 ° C., depending on the intensity of the chromophore.
  • the total energy consumption of the system results primarily only from the thermal power plus waste heat, the energy consumption of the feed is negligible, an additional fixing process of the toner with heat is not primarily provided, but can be combined secondarily with the process. Therefore, the device only consumes energy primarily in direct printing mode.
  • Typical printers currently have "standby" power of between about 5 and 30 watts and draw up to 1000 watts of power during printing.
  • the thermal printer can also be distinguished from existing printing methods by lower energy consumption and the lack of any heating time to the first sheet.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermisch beschreibbare Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus einer weißen oder hellen Mischung von Eisen (III)-- oder Molybdän(VI)-verbindungen (Reaktand A) mit Phenolen mit zwei oder mehr Hydroxygruppen (Reaktand B), einer bei 70 - 150°C schmelzbaren Verbindung und einem Bindemittel besteht, ein thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein wärmeempfindliches thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial, das eine verbesserte Dauerhaftigkeit eines lesbaren Druckbildes aufweist und ökologisch verträglich ist.
  • Aus EP 1 382 459 A ist ein wärmemempfindliches Aufzeichnungsmaterial für die Etikettierung von Lebensmitteln bekannt, wobei das Etikett direkten Kontakt mit dem Lebensmittel hat. Das Trägermaterial weist eine Beschichtung auf, die aus einem Eisensalz und einem Ester der Gallussäure besteht und keinen Inhibitor aufweist.
  • Als Eisensalze kommen beispielsweise Eisenstearat, als Gallussäureester beispielsweise Laurylgallat, Octylgallat, Propylgallat, Ethylgallat oder Methylgallat in Frage.
  • Aus US 4,531 141 A ist eine wärmeempfindliche Zusammensetzung bekannt, die aus zwei Reaktanden besteht, die bei Raumtemperatur nicht miteinander reagieren, bei Temperaturerhöhung aber einen Farbwechsel hervorrufen. Ferner enthält die Zusammensetzung eine nicht komplexierende Phenolkomponente.
  • Aus US 3,983,279 A ist ein thermosensitives zweiseitiges Kopiermedium bekannt, das eine thermosensitive farbgebende Schicht, ein thermisch leitendes Substrat und eine thermosensitive Transferschicht aufweist.
  • Aus US 4,861,749 A ist ein thermosensitives Aufzeichnungsmaterial bekannt, das einen farblosen Leukofarbstoff, ein Eisensalz einer gesättigten höheren Fettsäure und ein polyvalentes Phenolderivat enthält.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial mit einer wärmeempfindlichen Beschichtung bereitzustellen, die nicht giftig ist und kaum bis keine Allergie auslösende Komponenten enthält und die weniger Umweltverschmutzung verursacht als die bekannten Leukofarbstoff-basierten Thermopapiere.
  • Außerdem soll das Material hohe statische und dynamische Farbgebungsempfindlichkeit zeigen, ohne Vergrauung bei der Herstellung aufgebracht werden können und insbesondere eine deutlich längere Haltbarkeit aufweisen als Leukofarbstoff-Thermopapiere.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher eine thermisch beschreibbare Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 und ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial, das die erfindungsgemäße Aufzeichnungszusammensetzung verwendet.
  • Das wärmeempfindliche Aufzeichnungsmaterial hat eine solche Struktur, dass eine wärmeempfindliche Aufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, durch Erwärmung eine Farbentwicklung hervorzurufen, auf einem Trägersubstrat bereitgestellt ist.
  • Als Trägersubstrate kommen dabei im Wesentlichen ggf. aus mehreren Schichten aufgebaute Materialien, wie Papier, synthetisches Papier oder Kunststofffolien, die gegebenenfalls beschichtet sein können, in Frage.
  • Die Hauptschichten des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials sind zumindest Rohpapier, Rohkunststoff oder ein entsprechendes Material und die erfindungsgemäße Beschichtung.
  • Zusätzlich können die Hauptschichten eine Vorbeschichtung und/oder Oberflächenbeschichtung auf einer oder beiden Seiten der Bahn umfassen. Zumindest sind ein Farbbildner, ein Entwickler und ein Bindemittel im Strich. Bei Erhitzung auf eine geeignete Temperatur schmilzt zumindest ein Teil der Komponenten und lässt somit Reaktionen von anderen Komponenten des Strichs zu, wobei als Folge der chemischen Reaktion eine Farbe mit dem Auge erkennbar wird.
  • Ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial wird hergestellt, indem mit einer Streichmaschine ein Strich auf eine geeignetes Trägersubstrat, beispielweise eine Rohpapierbahn, einen Kunststofffilm, ein harzbeschichtetes Papier oder entsprechendes Material aufgetragen wird, wonach das Trägersubstrat üblicherweise Fällen getrocknet und ggf. kalandriert wird. Der verwendete Strich wird normalerweise hergestellt, indem zumindest ein Metallsalz (Reaktand A) und ein Reaktand B getrennt pulverisiert oder mikronisiert werden, um eine Dispersion herzustellen.
  • Die beiden Reaktanden werden auf eine geeignete Partikelgröße gemahlen um geringe Diffusionswege und damit ein rasches Ansprechen des Materials sicherzustellen. Die auf diese Weise hergestellte disperse Mischung wird mit dem Bindemittel und anderen Hilfsstoffen vermengt und mit der Streichmaschine appliziert.
  • Erfindungsgemäß sollen Reaktanden für ein umweltfreundliches Thermodruckverfahren eingesetzt werden, die einerseits biologisch abbaubar sind und andererseits ubiquitäre Metalle ohne toxische Eigenschaften enthalten.
  • Beide Reaktanden werden in einer Schicht vorzugsweise mikroverkapselt mit einem Bindemittel eingebracht und gegen Diffusion der Komponenten geschützt. Thermisches Erwärmen auf weniger als 120 °C, bevorzugt weniger als 100° C schmilzt zumindest einen der beiden Reaktanden, der sodann in organischer Schmelze mit dem anderen Reaktanden reagiert.
  • Als Reaktand B werden im Wesentlichen Metallchelat- bzw. Komplexbildende Di- oder Poylhydroxycarbonverbindungen verwendet, die mindestens zwei nebeneinander stehende OH- Gruppen aufweisen.
  • Erfindungsgemäß werden als Reaktand B Phenole mit zumindest zwei Hydroxygruppen, beispielsweise Tannin, Gallussäure, Gallussäureester oder natürliche Gerbstoffe oder deren Mischungen verwendet.
  • Es handelt sich bei diesen vor allem um Di- oder Polyphenole (aromatische Systeme mit zwei oder mehreren Hydroxylgruppen), die sich meist von der Gallussäure ableiten lassen und oft mit anderen Phenolen und Zuckern kondensiert sind.
  • Erfindungsgemäß sind diese Reaktanden B hydrophob oder sind durch insbesondere Veresterung der phenolischen Gruppen oder Säuren hydrophobisiert.
  • Geeignete Verbindungen sind beispielsweise Laurylgallat, Octylgallat, Propylgallat, Ethylgallat oder Methylgallat.
  • Vorteilhafterweise werden diese Verbindungen als Lösung in oder als Suspension mit einem niedrig schmelzenden Trägermaterial eingesetzt. Der Schmelzpunkt des Trägermaterials liegt dabei vorzugsweise unter 100°C, besonders bevorzugt unter 80°C. Geeignete Trägermaterialien sind freie Fettsäuren, wie Laurinsäure, Myristinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure oder Behensäure.
  • Als Reaktand A kommen im Wesentlichen Verbindungen von Elementen der IV.- VIII. Nebengruppe des Periodensystems, die redox-aktiv sind und Komplexe bilden und mehrere redoxstabile Zustände aufweisen.
  • Derartige Elemente sind beispielweise Ti, V, Mn, Fe, Zr, Nb, Mo, Ta, W. Erfindungsgemäß werden aufgrund der weiteren Anforderungen (nicht giftig, nicht allergieauslösend, hohe statische und dynamische Farbgebungsempfindlichkeit, geringe Kosten) als Reaktand A Eisen (III)- oder Molybdän(VI)-verbindungen eingesetzt.
  • Als Eisenverbindung wird bevorzugt eine Eisen(III)-Verbindung mit einem Molekulargewicht von über 300 eingesetzt. Geeignete Verbindungen sind Eisenalkylphosphate, bevorzugt ein Eisen-bisalkylphosphate, besonders bevorzugt Eisen-bisethylhexyl.
  • Die Synthese der Eisenalkylphosphate wird üblicherweise aus Eisensalzen von Fettsäuren vorgenommen, bevorzugt aus Eisensalzen der Palmitinsäure, Stearinsäure Palmitinsäure, Myristinsäure oder Behensäure unter Zugabe von Alkylphosphorsäuren.
  • Alternativ kann die Synthese der Eisenalkylphosphate aus Eisensalzen von Fettsäuren vorgenommen werden, wobei dabei das Eisensalz mit dem Alkalimetallsalz der Fettsäure umgesetzt wird.
  • Das Eisenalkylphosphat liegt nach der Synthese in einer Dispersion vor. Bevorzugt wird diese Dispersion vor der Weiterverarbeitung zur Beschichtungszusammensetzung einige Stunden bis einige Tage, etwa 3 Stunden bis 20 Tage gealtert.
  • Die bei der Eisenalkylphosphatsynthese freigesetzte Fettsäure kann in einer weiteren Ausführungsform nicht abgetrennt werden und als schmelzbare Verbindung in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden.
  • Alternativ werden Molybdän(VI)-verbindungen, insbesondere Alkalimetallmolybdate oder Ammonium- oder Alkylaminmolybdate eingesetzt. Bevorzugt wird Natriummolybdat eingesetzt.
  • Die Reaktanden werden zur Herstellung des Aufzeichnungsmaterials zu Partikeln einer Größe von maximal 25µm, bevorzugt <10µm, besonders bevorzugt <5µm, verarbeitet. Geeignete Verarbeitungsverfahren sind beispielsweise Mahlen, Sprühtrocknen, Sprüherstarren, oder Verarbeiten mit vibrierenden oder rotierenden Teilezerstäubern.
  • Als schmelzbare Verbindung können beispielsweise natürliche oder künstliche Wachse oder langkettige Fettsäuren mit einer Kettenlänge ab 12 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Die schmelzbare Verbindung hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt im Bereich von 70-150°C.
  • Als Bindemittel können beispielsweise Zellulosederivate, Stärke und Stärkederivate, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidone und deren Derivate, Polyacrylate oder Polyacrylamide, Styrole, Butadien oder Styrolacrylatlatex verwendet werden.
  • Gegebenenfalls kann die Beschichtungszusammensetzung Stabilisatoren aufweisen um ein Vergrauen oder eine Braunfärbung, insbesondere bei Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder Wärme zu verhindern. Geeignete Stabilisatoren sind dabei pH-Stabilisatoren, Reduktionsmittel und Polymerisationsinhibitoren, vorzugsweise Polymere wie Polyacrylamide und starke oder mittelstarke nichtflüchtige Säuren. Insbesondere kommen bevorzugt Phosphorsäure, Zitronensäure, Glykolsäure oder Milchsäure in Frage.
  • Die Reaktanden werden zur Herstellung der thermisch beschreibbaren Zusammensetzung zu Partikel einer Größe von maximal 25 µm verarbeitet, bevorzugt 10 µm. Geeignete Verarbeitungsverfahren sind beispielsweise Mahlen, Sprühtrocknen, Sprüherstarren, oder Verarbeiten mit vibrierenden oder rotierenden Teilezerstäubern.
  • Um einen vorzeitigen Kontakt der Reaktanden A und B in der Beschichtung zu verhindern, kann zumindest ein Reaktand mit einer Schutzhülle bzw. Beschichtung gegen Diffusion versehen werden. Diese Beschichtung bzw. Umhüllung der Partikel besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Polymer, beispielweise Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Dextrin, Stärke, Harzen, wie Melaminharz, Wachsen, Fetten oder aber aus anorganischen Salzen, Keramiken Quarz, Silikaten oder Aluminiumoxid.
  • Die thermisch beschreibbare Zusammensetzung wird zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials auf ein Trägersubstrat aufgetragen, getrocknet und ist bei Temperaturen über 70°C unter Farbveränderung innerhalb von 10 s reaktiv.
  • Die Partikel werden zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungmaterials auf ein geeignetes Trägersubstrat, beispielsweise auf Papier, Wellpappe, Karton oder Kunststoff, der gegebenenfalls beschichtet sein kann, oder Papier-Kunststofflaminate gecoatet.
  • Derartige Papierbeschichtungsverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und dem Fachmann geläufig.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch durch andere druck-, lack- oder papiertechnische Verfahren wie Aufrakeln, Sprühen, Tauchbeschichten oder gängige Druckverfahren, wie Tief- Flexo-, Sieb-, Offset-, Digitaldruck, Curtain Coating oder Walzenauftragsverfahren mit Walzen- Gleich- oder Gegenlauf auf das Trägersubstrat aufgebracht werden.
  • Unabhängig vom Trägermaterial ist es vorteilhaft die Partikel auf die Oberfläche des beschichteten Materials mit einem Adhäsionsmittel, beispielsweise mit einem Kleber auf Stärkebasis oder auf Basis biologisch verträglicher und/oder abbaubarer Polymere zu binden. Derartige Adhäsionsmittel sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
  • In einer besonderen Ausführungsform kann das Trägersubstrat zur Verhinderung von Vergrauung sauer (pH <7) eingestellt sein, beispielsweise durch einen Vorstrich der mineralische oder polymere Anteile enthält, wie Kaolin oder Polyethylen.
  • Weiters kann einer der Reaktanden oder beide Reaktanden in verkapselter Form vorliegen um eine vorzeitige Reaktion der Reaktanden miteinander zu vermeiden.
  • Die Reaktanden können in einem oder in getrennten Strichen aufgebracht werden, wobei die Aufbringung der Striche dann sequentiell erfolgt.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann zur Verhinderung einer vorzeitigen Reaktion der beiden Reaktanden ein Zwischenstrich mit sperrenden Eigenschaften auf basisches oder neutrales Papier aufgebracht werden. Ein derartiger Zwischenstrich enthält vozugsweise mineralische oder polymere Anteile, beispielsweise Kaolin oder Polyethylen.
  • Der Thermostrich, also die Beschichtung mit den Reaktanden, in einem oder beiden Strichen weist in Abhängigkeit von der Stärke des Chromophors, üblicherweise eine Dicke von 0,5 bis 30 µm auf.
  • Durch Zugabe weiterer Stabilisatoren kann die vorzeitige Verfärbung des Materials verzögert werden wie auch durch Zugabe von Eisenchelatbildnern, Säuren die stabile Eisensalze bilden oder durch Zugabe diffusionssperrender Polymere und Mineralien wie PVA, Cellulose- und Stärkederivaten, Polyacrylaten und Methacrylaten und ihre Derivaten aber auch von Talk und andere bevorzugt Plättchen-förmigen Mineralien.
  • Über der Beschichtung (dem Thermostrich) kann gegebenenfalls ein Deckstrich zum Schutz des Produktes, insbesondere vor Verschmutzung aufgebracht sein. Vorzugsweise weist dieser Deckstrich ein Gleitmittel aus der Gruppe der Schichtsilikate, beispielsweise Talk auf.
  • Die für die thermische Beschriftung benötigten Energiequellen weisen bevorzugt geringe thermische Divergenz (enger Temperaturbereich), eine große Energiedichte (durch die starke Bündelung und die Selbstverstärkung der Energie) und große zeitliche und räumliche Kohärenz auf. Damit sind primär neben Thermoköpfen auch Laser als Lichtquellen geeignet. Auch andere thermische Lichtquellen sind nach geeigneter optischer Aufbereitung ebenfalls zu verwenden (LEDS, Hochenergielampen mit Hg, oder Metalldampf o.a.) weisen jedoch oft geringe Energiedichte auf. Thermische Auslösung des Effekts durch eine heiße Oberfläche ist ebenfalls möglich und kann durch thermische Stempel oder Walzen vorgenommen werden.
  • Die thermische Intensität kann rein schwarz/weiß (bzw. bicolor) gesteuert werden oder wird dadurch kontrolliert, dass jeder bei der graphischen Zeichnung die verwendete Farbe ein Prozentsatz der Intensität von 0 - 100 % zugewiesen wird. Da der Thermokopf proportional gepulst oder anders in seiner Intensität gesteuert wird, stellt dieser Prozentsatz dar, wie lange die Hitzepulse dauern oder wie hoch die Intensität der Wärmeeinwirkung ist. Grundsätzlich wird die Intensitätseinstellung direkt darauf bezogen, wie tief der Farbeffekt ist.
  • Hochtemperatureffekte erzeugen toxische Abgase und Materialänderungen sind im Bürobetrieb unerwünscht bzw. untragbar. Der Thermodrucker soll daher bei Materialoberflächen-Temperaturen von typischerweise weniger als 100°C dünne, je nach Intensität des Chromophors etwa 0,5 bis 30 µm dicke, chromophore Schichten ohne signifikante Emission von Abtrageprodukten erzielen.
  • Der Gesamtenergieverbrauch des Systems ergibt sich primär nur aus der thermischen Leistung plus Abwärme, der Energieverbrauch des Vorschubs ist dagegen unerheblich, ein zusätzlicher Fixierprozess des Toners mit Hitze ist primär nicht vorgesehen, kann aber sekundär mit dem Verfahren kombiniert werden. Daher verbraucht das Gerät primär nur im direkten Druckbetrieb Energie. Typische Drucker haben derzeit "Standby"-Leistungen zwischen etwa 5 und 30 Watt und ziehen im Druckbetrieb bis zu 1000 W Leistung. Der Thermodrucker kann hier auch durch geringeren Energieverbrauch und das Fehlen jeglicher Aufheizzeit bis zum ersten Blatt sich deutlich von bestehenden Druckverfahren abheben.

Claims (24)

  1. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus einer weißen oder hellen Mischung von Eisen (III)-- oder Molybdän(VI)-verbindungen (Reaktand A) mit Phenolen mit zwei oder mehr Hydroxygruppen (Reaktand B), einer bei 70 - 150°C schmelzbaren Verbindung und einem Bindemittel besteht.
  2. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eisen(III)-Verbindung ein Eisenalkylphosphat, bevorzugt mit verzweigter Struktur verwendet wird.
  3. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekulargewicht der Eisen(III)-Verbindung über 300 liegt und bevorzugt ein Eisen-Bisalkylphosphat, besonders bevorzugt ein Eisen-Bisethylhexyl ist.
  4. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Molybdän(VI)-verbindung, ein Alkalimetallmolybdat oder ein Ammonium- oder Alkylaminmolybdat, bevorzugt Natriummolybdat, verwendet wird.
  5. Thermisch beschreibbare Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Phenole mit zumindest zwei Hydroxygruppen Tannin, Gallussäure, Gallussäureester oder natürliche Gerbstoffe oder deren Mischungen verwendet werden.
  6. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als schmelzbare Verbindung natürliche oder künstliche Wachse oder langkettige Fettsäuren mit einer Kettenlänge ab 12 Kohlenstoffatomen verwendet werden.
  7. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Zellulosederivate, Stärke und Stärkederivate, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidone und deren Derivate, Polyacrylate oder Polyacrylamide, Styrol, Butadien oder Styrolacrylatlatex verwendet werden.
  8. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung mit einer Säure versetzt wird, bevorzugt Phosphorsäure, Zitronensäure, Glykolsäure oder Milchsäure.
  9. Thermisch Beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanden A und B jeweils eine Partikelgröße unter 25 µm, bevorzugt unter 5 µm aufweisen.
  10. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Reaktanden A oder B zur Verhinderung einer vorzeitigen Reaktion mit einer Beschichtung bzw. einer Umhüllung aus einem Polymer, wie Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Dextrin, Stärke, Harze, wie Melaminharz, Wachsen, Fetten oder aus anorganischen Salzen, Keramiken Quarz, Silikaten oder Aluminiumoxid versehen ist.
  11. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Eisenalkylphosphate aus Eisensalzen von Fettsäuren vorgenommen wird, bevorzugt der Palmitinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure oder Behensäure.
  12. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Eisenalkylphosphate aus Eisensalzen von Fettsäuren unter Zugabe von Alkylphosphorsäuren vorgenommen wird.
  13. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Eisenalkylphosphate aus Eisensalzen von Fettsäuren vorgenommen wird, und dabei das Eisensalz mit dem Alkalimetallsalz der Fettsäure umgesetzt wird.
  14. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion des Eisenalkylphosphats einige Stunden bis Tage gealtert wird.
  15. Thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Eisenalkylphosphatsynthese freigesetzte Fettsäuren nicht abgetrennt als schmelzbare Verbindungen eingesetzt werden.
  16. Thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial aufweisend ein Trägersubstrat und eine thermisch beschreibbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch beschreibbare Zusammensetzung auf die Oberfläche des Trägersubstrats aufgetragen, und getrocknet ist.
  17. Thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch beschreibbare Zusammensetzung bei einer Temperatur von mehr als 70°C unter Farbveränderung innerhalb von weniger als 10 Sekunden reaktiv ist.
  18. Thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch beschreibbare Aufzeichnungsmaterial als Trägersubstrat Papier, Wellpappe, Karton oder Kunststoff, der beschichtet sein kann, oder Papier-Kunststofflaminate aufweist.
  19. Thermisch beschreibbares Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Thermoköpfe oder Laser beschreibbar ist.
  20. Verfahren zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat sauer eingestellt ist oder eine Verkapselung mindestens eines der Reaktanden vorgenommen wird oder ein Zwischenstrich mit sperrenden Eigenschaften auf ein basisches oder neutrales Papier aufgebracht wird.
  21. Verfahren zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Thermostrich ein Deckstrich zum Schutz des Produkts angebracht wird, der bevorzugt ein Gleitmittel, wie Talk enthält.
  22. Verfahren zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Strich zwischen 0,5 und 30 µm dick ist.
  23. Verfahren zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisen (III)-- oder Molybdän(VI)-verbindungen und die Phenole in getrennten Strichen sequentiell aufgebracht werden.
  24. Verfahren zur Herstellung eines thermisch beschreibbaren Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Stabilisatoren die vorzeitige Verfärbung des Materials verzögern, bevorzugt Verkapselung einer der Komponenten, Zugabe von Eisenchelatbildnern oder Zugabe diffusionssperrender Polymere und Mineralien.
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