DE2134326B2 - Mikrokapseln fuer kopierpapier - Google Patents
Mikrokapseln fuer kopierpapierInfo
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Description
J.
in einer wäßrigen Lösung von Gelatine und Gummiarabicum emulgien wird und dann um die emulgierten
öligen Tröpfchen nach dem Coazervierungsverfahren eingekapselt werden. Die Mikrokapseln werden in
Form der erhaltenen Suspension auf das Papier aufgebracht. Als Entwickler, die durch Absorption des
in den Mikrokapseln verwendeten Farbstoffes eine Farbentwicklung ergeben, können anorganische Materialien,
wie Bentonit, Zinkoxyd, Kaolin, Tonerde, aktivierte Tonerde, saure Tonerde, Zeolit, Talk,
kolloidales Siliziumdioxyd verwendet werden und weiterhin saure Polymere, wie Phenolaldehydharz,
Maleinsäure-Rosinharz, das Hydrolyseprodukt des Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, das Hydrolyseprodukt
des Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, Carboxypolyäthylen, das Hydrolyseprodukt
des Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren. Ein Unterblatt für das kohlenstofffreie Kopierpapier
kann leicht durch Aufbringen einer Schicht aus dem Entwickler auf der Oberfläche von Papier
hergestellt werden.
Die als Lösungsmittel verwendeten Alkyliiaphthaline
sind im Vergleich mit den bekannten herkömmlichen Lösungsmitteln der PCB-Reihen weniger toxisch, und
sie dienen zur Verbesserung der Farbentwicklung und der Lichtstabilität, insbesondere zu einer merklichen
Verbesserung der Farbentwicklung, wenn ein saures Harz benutzt wird. Darüber hinaus besteht bei der
Verbrennung der mit den erfindungsgemäßen Mikrokapseln beschichteten kohlenstofffreien Kopierpapiere
nicht die Gefahr der Chlorwasserstoff-Bildung.
In der nachfolgenden Tabelle 1 werden die Ergebnisse von Toxizitätsprüfungen unter Verwendung von
PCB und unter Verwendung von erfindungsgemäß eingesetzten Alkylnaphthalinen aufgeführt.
Tabelle I Akute Toxizität
LD50 Orale Anwendung
LD50 Anwendung durch die Haut
Dipropylnaphthalin 9,5 ml/kg
30 ml/kg oder mehr
PCB (Polychlorbisphenyl)
1,7 ml/kg 1,25 ml/kg
Als Testtier wurde die Maus (Strain ICR-JCL Mice Nippon Clea Co., Ltd.) verwendet.
Die physikalischen Eigenschaften, die Farbstofflöslichkeit, der Geruch und die Farbe der verwendeten
Alkylnaphthaline sind in Tabelle 2 im Vergleich zu dem bisher verwendeten PCB aufgeführt. Wie sich
aus der Tabelle ergibt, sind die erfindungsgemäß verwendeten Alkylnaphthaline besonders ausgezeichnet
im Hinblick auf den Geruch, und sie weisen die gleiche Farbstofflöslichkeit und Farbe wie PCB auf.
Alkylgruppe(n) des
Alkylnaphthalins
Alkylnaphthalins
Siedepunkt
Brechungsindex
Spezifisches Gewicht
df Viskosität
cSt bei
cSt bei
100° F
Farbstofflöslichkeit
Geruch
Farbe
Methyl-Propyl | 280 — | 290 | l,5&5 | 0,986 | 4,0 | A | A | keine |
Dimethyl-Propyl | 295 — | 305 | 1,584 | 0,973 | 5,1 | A | A | keine |
Äthyl-Propyl | 295 — | 305 | 1,578 | 0,971 | 5,2 | A | A | keine |
Dipropyl | 297 — | 300 | 1,570 | 0,966 | 8,5 | A | A | keine |
PCB | A | C | keine | |||||
Bemerkungen: A: Ausgezeichnel | :, B: Gut, | C: Schlecht. | ||||||
iel 1 | erhaltenen | Mikrokapseln | wurden | auf der einei | ||||
B ei s ρ |
In der Lösung von 36 g Gummiarabicum in 108 g Wasser wurde die Lösung von 4„7 g Kristallviolett-Lacton
und 2,9 g Benzoyl-Leucomethylen-Blau in
126 g eines in Tabelle 2 aufgeführten Alkylnaphthalins unter Rühren emulgiert. Zu dieser Emulsion wurde
die Lösung von 36 f Gelatine in 180 g Wasser unter Rühren zugegeben und nachdem der pH-Wert der
Mischung mit Soda auf 9 gebracht worden war, wurden 900 g warmes Wasser zugesetzt. Zur Abscheidung
der Coazervatpliase wurde der pH-Wert der Mischung durch Zugabe von Essigsäure auf 4,3
gesenkt. Als Härter wurden dann 6,8 g 37%iges Formalin zugegeben und die Mischung wurde abgekühlt,
um ein Gelieren des Fliissigkeitsfilmes zu ermöglichen.
Schließlich wurde der pH-Wert durch Zugabe von Soda auf 9,5 erhöht und 4 Stunden lang auf diesem
Wert gehalten. Der gelierte Nüssigkeitsfihn härtete
vollständig unter Bildung von Mikrokapseln. Die aufgetragen und getrocknet, um das Oberblatt zu
bilden. Auf der anderen Seite wurde ein Unterblatt durch überziehen des Papiers mit saurer Tonerde
hergestellt. Auf ähnliche Weise wurde ein anderes Unterblatt erzeugt, in dem das Papier mit Phenol-Formaldehydharz
beschichtet wurde. Anschließend wurden Mikrokapseln auf ähnliche Weise, wie es vorstehend beschrieben wurde, unter Verwendung von
PCB als Lösungsmittel für den Farbstoff hergestellt und die Mikrokapseln wurden zur Herstellung einer
Kontroilprobc des kohlenstofffreien Kopierpapieres auf Papier aufgebracht.
Das so erhaltene kohlenstofffreie Kopierpapier, welches aus dem Oberblatt und dem Unterblatt
bestand, wurde durch Beschreiben mit der Hand oder mit der Maschine farbentwickelt und die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 (mit saurer Tonerde als Unterblatt) und in Tabelle 4 (mit Phenol-Formaldehydharz als
Unterblatt) aufgeführt.
Alkylgruppe(n) des | Geruch | Farb- | Licht |
Alkylnaphthalins | entwicklung | stabilität | |
Methyl-Propyl | A | A | A |
Dimethyl-Propyl | A | A | A |
Äthyl-Propyl | A | A | A |
Dipropyl | A | A | A |
PCB | C | A | C |
Mit saurer Tonerde behandeltes Unterblatt
Die Lichtstabilität wurde bestimmt, indem das Oberblatt des Farbstoff enthaltenden kohlenstofffreien
Kopierpapieres 10 Stunden der Strahlung eines Gerätes zur Bestimmung der Lichtbeständigkeit, welche
eine Xenon-Lampe als Lichtquelle enthielt, ausgesetzt wurde und dann das Oberblatt in Verbindung mit dem
UnterWatt zur Farbreaktion gebracht wurde. Es wurde festgestellt, daß das mit den erfindungsgemäßen Mikrokapseln beschichtete Oberblatt noch Farbbildungseigenschaften
besaß, während die unter Verwendung von PCB hergestellte Schicht bereits versagte.
Geruch | Farb | Licht | |
entwicklung | stabilität | ||
Methyl-Propyl | A | A | A |
Dimethyl-Propyl | A | A | A |
Äthyl-Propyl | A | A | A |
Dipropyl | A | A | A |
PCB | C | B | C |
B e i s ρ i | el 2 |
Von den in Tabelle 1 aufgeführten Alkylnaphthalinen wurde Dipropylnaphthalin und Propylmethylnaphthalin
als Lösungsmittel ausgewählt und zur Bildung gemischter Lösungsmittel mit in den in
Tabelle 5 aufgeführten Verhältnissen verwendet. Wenn dann kohlenstofffreies Kopierpapier bei einem ähnlichen
Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, unter Verwendung dieser gemischten Lösungsmittel
hergestellt wurde, so wurden in gleicher Weise wie bei Verwendung dieser Lösungsmittel allein zufriedenstellende
Ergebnisse erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
rf?
cSt bei
1000F
1000F
8 Teile Dipropylnaphthalin +
2 Teile Propyl-Methyl-
naphthalin 0,970 1,573 8,5
7 Teile Dipropylnaphthalin -)-
3 Teile Propyl-Methyl-
naphthalin 0,972 1,574 6,6
6 Teile Dipropylnaphthalin H-
4 Teile Propyl-Methyl-
naphthalin 0,974 1,576 6,1
Geruch
Farbentwicklung
Lichtstabilität
8/2 A A A
7/3 A A A
6/4 A A A
Mit Phenol-Formaldehydharz behandeltes Unterblatt
Geruch
Farbentwicklung
Lichtstabilität
8/2 | A | B | A | 1 3 | A |
7/3 | A | A | A | ||
6/4 | A | A | A | ||
e i s ρ i e | |||||
Zu einer wäßrigen Lösung von 800 g Gelatine und 960 g Gummiarabicum, gelöst in 8.000 ml warmem
Wasser wurde eine farbstoffhaltige, ölige Lösung aus 87 g Kristallviolett-Lacton und 57 g Benzoyl-Leukomethylenblau,
gelöst in 2.400 g eines gemischten Öles au;, Dipropylnaphthalin und einem im Handel erhältlichen
Kercsen (Siedepunkt 180 — 270° C, df = 0,7976,
μ« = 1,4403, Viskosität: 1,65 cSt, 100°F und 0,8OcSt
bei 210°F, Gießpunkt: -32,5CC, Flammpunkt:72°C)
in den in Tabelle 7 aufgeführten Verhältnissen zugegeben. Die Mischung wurde unter Rühren emulgiert
und bildete eine ölige Emulsion, die ölige Tröpfchen von 2 — 6 μ enthielt. Zu dieser Emulsion wurde
warmes Wasser zugegeben, um das Gesamtvolumen auf 321 zu bringen und dann wurde eine 10%ige
wäßrige Lösung von Essigsäure unter Rühren zugesetzt, um den pH-Wert auf 4,2 herabzusetzen. Zum
Härten wurden 800 ml 37%iges Formalin zugesetzt und nach lstündigem Stehen bei 4O0C wurde die
Temperatur auf 50C abgesenkt, um eine Gelierung zu bewirken. Eine 10%ige wäßrige Natronlauge wurde
zugesetzt, um den pH-Wert auf 9,0 zu bringen und die Mikrokapseln wurden vollständig gehärtet. Zu
den so erhaltenen erfindungsgemäßcn Mikrokapseln wurde Zellulosepulver und Stärke zugesetzt und die
Mischung wurde mit Hilfe eines Testbeschichters auf Papier aufgebracht, um ein Oberblatt mit einer Überzugsmenge
von 6 g/m2 zu erzeugen. Wenn dieses Oberblatt mit einem im Handel erhältlichen Unterblatt
eines kohlenstofffreien Kopierpapieres (anorganischer Entwickler, Tonerdepapier) verwendet wurde, so ergab
sich die gleiche Qualität des kohlenstofffreien Kopierpapieres wie im Beispiel 1. Dieses Oberblatt erwies
sich auch bei der Verwendung mit einem im Handel erhältlichen Unterblatt als geeignet, wie bei der Verwendung
eines einzigen Lösungsmittels. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 8 aufgeführt.
Alkylnaphthalin | Ver | Menge des | Kerosen/ |
wendete | zugemisch | Alkyl | |
Menge | ten Kerosens | naphthalin | |
Methylpropyl- | |||
naphthalin | 1.800 g | 600 g | 33/100 |
Dimethylpropyl- | |||
naphthalin | 1.800 g | 600 g | 33/100 |
65 Äthylpropyl- | |||
naphthalin | 1.800 g | 600 g | 33/100 |
Dipropyl | |||
naphthalin | 2.000 s | 40Oe | 20/100 |
I | Min. öl | .öl | 21 | Geruch | 34 | 326 | 8 |
Farbstoff- Mit Tonerde
löslichkeit Färb- Licht entwicklung Stabilität |
A | A |
Mit Harz
Farb entwicklung |
Licht
stabilität |
|
7 / | + Min. öl | Beispiel 4 | A | A | A | A | A | A | |||||
Tabelle 8 | Äthylpropyl + Min. öl | A | A | A | A | A | A | ||||||
Alkyliiaphthalin | Dipropyl + Min | A | A | A | A | A | A | ||||||
Methylpropyl + | A | Acetylen crackung |
und Äthylen durch 1 von Erdölnaphtha |
A | A | ||||||||
Dimethylpropyl | rlochtemperatur-Dampf- erhalten worden war, |
||||||||||||
wurde eine Fraktion mit einem Siedepunkt von 200 -
Es wurden Mikrokapseln nach den im Beispiel 1 3000C isoliert. Diese Fraktion enthielt 85% oder
und 2 beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei mehr aromatische Bestandteile, und war unter den in
jedoch der LeukofarbstofT in einer Mischung der Tabelle 9 beschriebenen Bedingungen unter Verwen-
Alkylnaphthaline gelöst wurde, die durch Propylierung ao dung eines kontinuierlichen Durchflußreaktors hydro-
einer bei der thermischen Crackung von Erdöl crhal- desulfuriert und propyliert und dann fraktioniert
tenen Fraktion in folgender Weise erhalten worden war: worden, um eine Fraktion mit einem Siedepunkt von
Aus dem Bodenöl, welches bei der Herstellung von 280 — 31O0C zu ergeben.
Tabelle 9 | Hydrosul- | Propylierung |
furierung | ||
380 | 200 | |
Temperatur (0C) | 25 | 7 |
Druck (kg/cm2) | ||
Volumengeschwin | ||
digkeit der Flüssig | ||
keit pro Stunde | 0,6 | 1,0 |
(LHSV) | ||
Wasserstoff | ||
geschwindigkeit | 380 | — |
(Nm3/Tonne) | ||
Molarer Propylen- | — | 1,5 |
anteil | Co — Mo — | SiO2 — Al2O3 |
Katalysator | Ni — Al2O3 | |
Die Analyse der Fraktion durch Gaschromato- tion hergestellt (37 g Mineralöle wurden jeweils in
graphie ergab, daß sie aus 55 % Dipropylnaphthalin 100 g dieser Fraktion gegeben),
und 35% Propylmethylnaphthalin zusammengesetzt 50 Die aus diesen Mikrokapseln erzeugten kohlenstoffwar und zusätzlich insgesamt etwa 10% Dipropyl- freien Kopierpapiere waren in jeder Hinsicht, und zwar tetralin und Dipropylmethyltetralin enthielt. Nach sowohl im Hinblick auf den Geruch, die Farbentwickden in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Verfahren lung als auch die Lichtstabilität von ausgezeichneter wurden Mikrokapseln unter Verwendung dieser Frak- Qualität.
und 35% Propylmethylnaphthalin zusammengesetzt 50 Die aus diesen Mikrokapseln erzeugten kohlenstoffwar und zusätzlich insgesamt etwa 10% Dipropyl- freien Kopierpapiere waren in jeder Hinsicht, und zwar tetralin und Dipropylmethyltetralin enthielt. Nach sowohl im Hinblick auf den Geruch, die Farbentwickden in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Verfahren lung als auch die Lichtstabilität von ausgezeichneter wurden Mikrokapseln unter Verwendung dieser Frak- Qualität.
Claims (2)
1. Mikrokapseln für Kopierpapier, welche die Geruchsbelästigung besteht.
Lösung eines Leukofarbstoffes in einem Naphthalin- 5 Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß erfindungs-
derivat enthalten und gegebenenfalls zusätzlich ein gemäß der Leukofarbstoff in Methylpropylnaphthalin,
Mineralöl enthalten, dadurch gekenn- Dimethylpropylnaphthalin, Äthylpropylnaphthaiin
zeichnet, daß der Leukofarbstoff in Methyl- oder Dipropylnaphthalin oder mehreren dieser Ver-
propylnaphthalin, Dimethylpropylnaphthalin, bindungen gelöst ist.
Äthylpropylnaphthaiin oder Dipropylnaphthalin io Von den vorstehenden erfindungsgemäß als Lösungsoder mehreren dieser Verbindungen gelöst ist. mittel verwendeten Verbindungen gibt ec. eine Reihe
2. Mikrokapseln nach Anspruch 1, dadurch ge- von Isomeren. Für die vorliegende Erfindung brauchen
kennzeichnet, daß der Leukofarbstoff in einer diese Verbindungen jedoch nicht rein vorzuliegen;
Mischung der Alkylnaphthaline gelöst ist, die sie können vielmehr auch in Form einer Mischung
durch Propylierung einer bei der thermischen 15 vorliegen und erfüllen so alle erforderlichen Grund-Crackung
von Erdöl erhaltenen Fraktion mit bedingungen für das FarbstofTlösungsmittel, beispielseinem
Siedebereich von 200 — 300° C erhalten weise bezüglich Geruch, Farbstoff löslichkeit, Farbentworden
sind. wicklung.
Vor allem aus wirtschaftlichen Gründen hat es sich
ao gemäß der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn bei der Herstellung der Mikrokapseln der Leukofarbstoff in einer Mischung der
In den vergangenen Jahren wurde eine große Menge Alkylnaphthaline gelöst wird, die durch Propylierung
kohlenstofffreies Kopierpapier verwendet, bei dessen einer bei der thermischen Crackung von Erdöl erhal-
Herstellung der Farbstoff in den verschiedenartigsten 35 tenen Fraktion mit einem Siedebereich von 200 bis
Lösungsmitteln gelöst wird und nach der Mikro- 3000C erhalten worden sind. Derartige Lösungsmittel
einkapselung auf das Papier aufgebracht wird. Ob- stehen praktisch in unbegrenzter Menge zur Verfügung,
gleich viele Arten von Lösungsmitteln für diesen Die erfindungsgemäß zum Lösen des Leukofarb-
Zweck bereits eingesetzt worden sind, so wurde doch im Stoffs verwendeten Naphthalinderivate bedürfen zu
Hinblick auf die Farbstofflöslichkeit, die Viskosität 30 ihrer Herstellung keiner speziellen Verfahren, sie kön-
und die Farbentwicklung bisher Polychlorbisphenyl, nen vielmehr nach herkömmlichen Verfahren herge-
das nachfolgend der Einfachheit halber als PCB be- stellt werden, beispielsweise durch Umsetzung von
zeichnet wird, in sehr großem Umfange verwendet. Naphthalin oder Methylnaphthalin allein oder ge-
PCB weist jedoch einen nur geringen biologischen meinsam mit einem niederen Olefin in Anwesenheit
Abbau auf. Darüber hinaus erzeugen derartige, unter 35 eines sauren Katalysators. Wenn rohe Ausgangs-Verwendung
von PCB hergestellte Kopierpapiere, bei materialien, wie Bodenöl, welches beim thermischen
der Verbrennung PCB-Dampf und Chlorwasserstoff, Cracken von Erdöl bei hohen Temperaturen erhalten
was zur korrosiven Zerstörung der Verbrennungs- wird, katalytisch umgewandeltes Bodenöl, Naphtha,
apparatur und Verschmutzung der Umgebung führt. Steinkohlenteerölfraktionen und Bodenöl, welches bei
Darüber hinaus hat sich ergeben, daß die Verwen- 40 der Entalkylierung von Polyalkylbenzolen anfällt, ver-
dung von PCB als Lösungsmittel für Farbstoffe wendet werden, ist es natürlich notwendig, vor der
Nachteile in der Lichtstabilität sowohl der Mikro- Alkylierung eine Reinigungsstufe zur Entfernung der
kapseln selbst, als auch der entwickelten Farbe ergibt. Verunreinigungen vorzusehen.
Für die Farbentwicklung der Farbstoffe sind be- Neben den genannten Naphthalinderivaten können
reits in großem Umfang saure Materialien aus an- 45 Mineralöle verwendet werden, um die Kosten der
organischen Feststoffen, wie saure Tonerde, benutzt Mikrokapseln zu senken und zur Einstellung der
worden. In den letzten Jahren hat man jedoch saure Lösungsviskosität. Diese Mineralöle umfassen im all-
Harze, wie Phenolharze, verwendet. In diesem Falle gemeinen Kerosin, Gasöl, Isolationsöl und Schmieröl,
ist es notwendig, ein Lösungsmittel zu verwenden, sie können jedoch auch Alkylbenzole oder Diaryl-
welches eine hohe Affinität zu dem Harz, eine ausge- 50 methane und deren Alkylderivate sein. Die Mineralöle
zeichnete Farbstofflöslichkeit und eine entsprechende werden in einer Menge von 0 bis 100 Teilen, vorzugs-
Viskosität besitzt, um eine zufriedenstellende Färb- weise 20 bis 80 Teilen pro 100 Teile des besagten
entwicklung bei der Verwendung des Harzsystems zu Alkylnaphthalins verwendet,
erhalten. Die in den Mikrokapseln für das kohlenstofffreie
In der deutschen OrTenlegungsschrift 19 28 552 hat 55 Kopierpapier verwendeten Farbstoffe werden aus den
man bereits eine Vielzahl von als Lösungsmittel ver- Leuko-Farbstoffen ausgewählt, die unter sauren Bewendbaren
Stoffen mit der unterschiedlichsten Zu- dingungen Farben ergeben, wie Methylviolett, Kristallsammensetzung
genannt. Neben einer Vielzahl völlig violett, Malachitgrün, Rhodamin B, Hydroxybenzalandersartig
aufgebauter Stoffe v/erden unter anderem acetophenon, Mitchlers-hydrolderivat, Indolpyromelauch
Naphthalinderivate und Phthalsäurederivate 60 litderivat, Fluoranderivate. Diese Farbstoffe werden
aufgeführt. Jedoch ist beispielsweise das Methyl- im allgemeinen in einer Konzentration im Bereich von
naphthalin wegen seines unangenehmen Geruches als 0,5 bis 15%, vorzugsweise 1 bis 8% verwendet.
Lösungsmittel für die Farbstoffe der Mikrokapseln Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrovon Kopierpapier nicht geeignet. kapseln sind die in den US-Patenten 25 48 366,
Lösungsmittel für die Farbstoffe der Mikrokapseln Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrovon Kopierpapier nicht geeignet. kapseln sind die in den US-Patenten 25 48 366,
Ausgehend von diesem Stand der Technik war es 65 28 00 457 und 28 00 458 beschriebenen Verfahren
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mikrokapseln geeignet. Ein Beispiel des ganz allgemein geeigneten
für kohlenstofffreies Kopierpapier bereitzustellen mit Verfahrens besteht darin, daß die Lösung des Farb-
einem Lösungsmittel für den Leukofarbstoff, das eine stoffes in einem der vorerwähnten Alkylnaphthaline
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JP2494371 | 1971-04-20 | ||
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