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Druckfarbe mit magnetischen Farbstoffteilchen Die Erfindung betrifft
eine Druckfarbe mit magnetischen Farbstoffteilchen, wie sie für mit magnetischer
Abfühlung arbeitende Verfahren zum maschinellen Erkennen von Schriftzeichen benötigt
wird.
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Es sind bereits Druckfarben mit magnetischen Farbstoffteilchen bekannt,
die in der Hauptsache aus Eisenpulver bestehen, das mit bestimmten Wachsen, Harzen
und einem Lösungsmittel vermengt wird, wobei die einzelnen Eisenpulverteilchen mit
einem thermoplastischen Überzug versehen werden. Zu diesem Zweck wurden z. B. Chlorparaffin,
ein Polyamid der Stearinsäure und Polyvinyl-Methyl-Äther in Toluol gelöst, das Eisenpulver
mit dieser Lösung vermischt und nach Trocknung zu einem Pulver gewünschter Feinheit
gemahlen.
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Die bekannten magnetischen Druckfarben zeigen eine unerwünschte Neigung
zur Emulgierung, was durch die hydrophilen Eigenschaften der magnetischen Farbstoffteilchen
zu erklären ist. Hieraus ergibt sich auch der Nachteil, daß die Farbstoffteilchen
auf der Farbauftragswalze eine Emulsion mit dem zur Anfeuchtung der Walze aufgebrachten
Wasser bilden. Diese Emulsion beeinträchtigt den Druckvorgang, da sie die Ablagerung
des magnetischen Farbstoffs auf der mit Wasser befeuchteten Walze und eine Ablagerung
von Wasserteilchen auf den zu bedruckenden Aufzeichnungsträgern bewirkt. Dies ergibt
nicht nur schlechten Druck, sondern es werden auch die magnetischen Eigenschaften
der bedruckten Flächen herabgesetzt, wodurch wiederum der nachfolgende magnetische
Abfühlvorgang nachteilig beeinflußt wird.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
die Farbstoffteilchen einen wasserabstoßenden Überzug mit Farbwirkstoffen in Form
von Molekularketten mit an den magnetischen Farbstoffteilchen angelagerten hydrophilen
und freien oleophilen Enden aufweisen.
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Nach einem weiteren Merkmal sind die Farbstoff teilchen oberflächlich
nitriert und phosphatiert.
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Die Druckfarbe gemäß der Erfindung zeichnet sich weiter durch hervorragende
magnetische Eigenschaften aus, sie ermöglicht ein schnelleres Trocknen nach dem
Druck, weil ihr Wassergehalt auf ein Minimum beschränkt ist, und liefert ein dunkleres
und sauberes Schriftzeichenbild.
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Die Farbstoffteilchen der Druckfarbe gestatten eine bessere Benetzung
durch die in der Druckfarbe enthaltenen Lacke und liefert damit bessere Fließeigenschaften
und eine ausgezeichnete Druckdeckkraft und ermöglicht eine vielseitige Veiwendung
von Füllösungen für besondere Aufgaben der Druckfarbe. Zugleich werden unerwünschte
Farbeigenschaften der Ausgangsstoffe der magnetischen Farbstoffteilchen beseitigt.
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Weitere Meikmale der Eifindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele für Druckfarben mit magnetischen
Farbstoffteilchen.
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Unter demAusdruck »magnetische Farbstoffteilchen« sollen die an sich
bekannten Stoffe verstanden werden, die für den Gebrauch in magnetischen Druckfarben
geeignet sind. Solche Farbstoffteilchen bestehen z. B. aus Gammaeisenoxyd mit einem
Restmagnetismus von 1500 Gauß und mehr mit Koerzitivkräften zwischen 200
und 400 Örsted und einer Teilchengröße von 1 bis 10#t, natürlichen oder künstlichen
Magneten, einkristallinem Eisen, feinkörnigen magnetischen Legierungen, Kobalt-,
Nickel- und Bariumferriten und ähnlichen Stoffen.
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Eine erste Behandlungsmethode, die zur Herabsetzung der Emulgierungsneigungen
von magnetischen Farbstoffteilchen, wie sie oben aufgezählt wurden, angewandt werden
kann, ist das Überziehen der Farbstoffteilchen mit einem geeigneten Harz. Solche
Harze können z. B. enthalten: Silikone, Vinylazetate, Chloride, Polyäthylene, Polyamide,
Phenole, Alkyde, Kumaron-Indene und Epoxyharze.
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Farbstoffteilchen können mit Harzen überzogen werden, indem z. B.
der Farbstoff in geschmolzenes
Harz eingerührt wird. Hernach wird
das Harz abgekühlt und gemahlen, und die Farbstoffteilchen sind dann mit einem Überzug
versehen. Nach einer anderen Methode werden die Farbstoffteilchen mit Harz gemischt
und durch zwei erhitzte Walzrollen miteinander verbunden, anschließend abgekühlt
und zerkleinert.
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Bei einer zweiten Behandlungsmethode setzt sich das Harz aus einer
Lösung auf den Farbstoffteilchen ab. Dies kann erreicht werden z. B. durch Fraktionierung
oder durch Pigmentkristallisierung. Bei der Pigmentkristallisierung werden die Farbstoffteilchen
einer übersättigten Lösung von Harz in einem Lösungsmittel beigefügt. Durch Abkühlung
fällt das Harz zum Teil aus und lagert sich auf den Farbstoffteilchen ab. Beim Vorgang
der Fraktionierung wird das Harz in einem Lösungsmittel gelöst, der Farbstoff wird
dann in die Lösung eingerührt, und während des Umrührens wird ein weiteres Lösungsmittel
der Lösung beigefügt, das eine Ausfällung des Harzes aus der Lösung bewirkt. Das
aus der Lösung ausfallende Harz überzieht die Farbstoffteilchen dünn und gleichmäßig.
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Es folgen Beispiele von Harzen und Lösungsmitteln, die bei der Züchtung
von Kristallen verwendet werden können.
| Harze u. ä. Lösungsmittel |
| 1. Melaminharze Xylol/Butanol |
| 2. Kautschuk mit ringför- Trichloräthylen, Xylol |
| uriger Molekülstruk- oder Toluol |
| tur |
| 3. Silikone Xylol |
Es folgen Beispiele von Harzen und Lösungsmitteln, die in der Fraktionierungstechnik
angewandt werden können.
| Harze u. ä. Ute Zweites |
| Lösungsmittel Lösungsmittel |
| 1. Vinylchlorid Tetrahydro- Benzol |
| furan |
| 2. Chlorparaffin Nitrobenzol Methylalkohol |
| 3. Zero Äthanol Wasser |
Bei den genannten Überzugsmethoden durch Abscheidung sollte die Menge des ausgeschiedenen
Harzes ausreichen, die gesamte Puderoberfläche zu bedecken.
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Im folgenden wird ein Beispiel gegeben für die Zusammensetzung einer
Druckfarbe nach der ersten Behandlungsmethode 70 g künstlicher Magnetstein, kubische
Teilchen von einer Durchschnittsgröße von 5 V,, überzogen. mit 100/, Silikonharz;
9 g Isophthalsäurelack, Viskosität 35,5 Posse; 8 g Harzlösungslack, bestehend aus
50 Gewichtsteilen Phenolformaldehydharz, gelöst in Petroleum mit einem Siedepunkt
im Bereich von 260 bis 310°C; 4 g Paraffinöl, leicht; 2 g 21°/jger Kobalttrockner;
7 g schwarzes Färbemittel, bestehend aus 20 Teilen aktivem Kohlengasruß, Teilchengröße
24 m#t, aufgeschwemmt in Leinöl. Eine zweite allgemeine Behandlungsmethode, die
angewandt werden kann, um die Emulgierungsneigung von Farbstoffen, wie oben aufgeführt,
herabzusetzen, ist ein Überziehen der Farbstoffteilchen mit flüssigen Farbwirkstoffen.
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Bei bekannten Pigmentierungsverfahren werden Färbemittel in der Form
von Molekularketten verwendet, die einen hydrophilen Teil am einen Ende und einen
oleophilen Teil am anderen Ende haben. Zahlreiche bekannte Färbemittel können Verwendung
finden, und bei ihrer Anwendung auf magnetische Farbstoffteilchen heften sie sich
mit ihrem hydrophilen Teil an den Partikeln, während ihr oleophiler Teil sich vom
Farbstoffteilchen nach außen erstreckt und allen Wassermolekülen gegenüber eine
abstoßende Wirkung ausübt.
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Im folgenden werden Beispiele für anwendbare Pigmentierungsverfahren
gegeben: Folgende Stoffe werden zu einem flüssigen Brei vermischt: Wasser (heiß)
.................. 30 000 g Essigsäure (56 °/o) . . . . . . . . . . . . . . . 100
g Rhodamin 6 GDN . . . . . . . . . . . . . . 500 g erhitzen auf 90°C; rühren, bis
vollständig gelöst. Beifügen: Aus Eisen-Carbonyl gewonnenes Eisenoxyd ...................
1055 g Folgende Stoffe werden zu einer Lösung vermischt: Wasser (heiß)
Natriumwolframat in kristalliner Form ........................ 6 000 g Natriummolybdat
in kristalliner Form ........................ 995 g Dinatriumphosphat . . . . .
. . . . . . . . . 1l5 g 20°-B6-Salzsäure . . . . . . . . . . . . . . . . . 800 g
Die Lösung wird dem dünnflüssigen Brei beigefügt und bildet einen unlöslichen komplexen
Farbstoff, der sich an die Oxydpartikeln anheftet und diese, wie oben beschrieben,
überzieht.
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Ein weiterer Vorteil, den man durch diese Pigmentierungsprozesse bei
der Behandlung von magnetischen Farbstoffteilchen zum Gebrauch in Druckfarbe erhält,
ist der, daß magnetische Farbstoffteilchen von hervorragenden magnetischen Eigenschaften
verwendet werden können, selbst wenn diese Farbstoffe von unerwünschter Färbung
sind.
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Im folgenden wird ein Beispiel für die Zusammensetzung einer Druckfarbe
mit magnetischen Farbstoffteilchen nach der zweiten Behandlungsmethode gezeigt:
55 g Eisenoxyd in gammakristalliner Form, entstanden durch Oxydation von reinen
Eisenkörnchen, die durch Zerlegung von Karbonyleisen geschaffen wurden; die besagten
Körnchen sollen einen Durchmesser von weniger als 10 #t haben; das sich ergebende
Eisenoxyd wird verdichtet, um die Ölabsorption herabzusetzen, und dann pigmentiert
mit einer Lösung aus Wasser, Rhodamin 6 GDN, Natriumwolframat, Natriummolybdat,
Dinatriumphosphat und 20°-Be-Salzsäure pigmentiert, wie oben beschrieben; 5 g rotes
Farbstoff; 16 g Isophthal-Alkydlack, Viskosität 35,5 Posse;
15 g
Lack, bestehend aus 50 Teilen mit Kolophonium versetztem Phenolformaldehydharz,
Schmelzpunkt 127 bis 133'C in Petroleumlösemittel, Siedepunkt 310°C; Viskosität
145 Poise; 4 g Petroleumlösemittel, Siedepunkt 280°C; 2 g 21 °/oiger Kobalttrockner;
3 g Netzmittel.
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Eine dritte Behandlungsmethode, um die Emulgierungsneigungen von magnetischen
Farbstoffteilchen herabzusetzen, besteht darin, die Farbstoffteilchen mit chemisch
wirkenden Stoffen z. B. zur Phosphatierung, Nitiierung der Oberflächen der Farbstoff=
teilchen zu behandeln. Die Oberflächen erhalten dadurch eine verbesserte wasserabstoßende
Wirkung. Durch diese Behandlung ergibt sich eine verbesserte Benetzung der Farbstoffteilchen
durch die Harze. Solche Verfahren sind in der Technik wohlbekannt und brauchen hier
nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
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Es folgt ein Beispiel der Zusammensetzung einer Druckfarbe mit Farbstoffteilchen,
die nach der dritten Methode behandelt wurden: 68 g Phosphatierter natürlicher Magneteisenstein,
Teilchengröße vermindert auf durchschnittlich unter 5 #t, 10 g zähflüssiges Chinaholzöl,
Viskosität 95 Poise; 9 g Isophthal-Alkydlack, Viskosität 35,5 Poise; 8 g schwarzer
Farbstoff, bestehend aus 20 Teilen aktivem Gasruß, Teilchengröße 24 m#t, aufgeschwemmt
in eingedickten Leinölen; 2 g 21°/oiger Kobalttrockner; 3 g Paraffinöl, leicht.
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Bei einer vierten Behandlungsmethode, um die Emulgierungsneigungen
von magnetischen Farbstoff teilchen herabzusetzen, werden die Farbstoffteilchen
mit geeigneten oberflächenaktiven Stoffen vermischt. Solche Stoffe können entweder
direkt mit den trockenen magnetischen Farbstoffteilchen vermischt werden, oder noch
besser werden die magnetischen Farbstoff teilchen nach Auflösung dieser Stoffe in
einem Lösemittel in die Lösung eingerührt, um anschließend das Lösemittel zu verdampfen,
so daß die mit dem oberflächenaktiven Mittel überzogenen Farbstoffteilchen zurückbleiben.
Durch Anwendung des Lösungsmittelüberzugsverfahrens wird die Gleichmäßigkeit des
Überzugs verbessert. Gewisse oberflächenaktive Mittel werden dann in wünschenswerter
Weise behandelt, um deren Wirksamkeit bei der Herabsetzung der wasserabstoßenden
Wirkung der Farbstoffteilchen zu erhöhen.
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Nachfolgend einige Beispiele für Behandlungsverfahren mit oberflächenaktiven
Mitteln.
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Beispiel 1 5 Gewichtsprozent Rizinolsäure, vermischt mit 95 Gewichtsprozent
eines magnetischen Farbstoffes aus Eisenoxyd und einem Lösungsmittel, wie z. B.
Heptan. Nachdem die Stoffe gründlich gemischt wurden, wird das Lösungsmittel verdampft.
Die überzogenen magnetischen Farbstoffteilchen werden dann in einer geeigneten Zusammensetzung
nach den beschriebenen Beispielen verwendet. Beispiel 2 3 g einer Mischung von Dialkylquaternärammoniumchlorid
und Aminoazetat im Verhältnis 5:1 werden in warmem Wasser aufgelöst, und dann wird
die Lösung einem losen, dünnflüssigen Brei von 97 g eines Eisenoxyds in Wasser beigegeben.
Der sich ergebende dünnflüssige Brei wird 10 bis 15 Minuten lang gerührt, um dann
20 ccm einer 1 °/oigen NaOH-Lösung diesem dünnflüssigen Brei hinzuzufügen, anschließend
weitere 15 Minuten rühren. Es entsteht ein Molekularaustausch, der einen gut haftenden
Überzug auf jedem Farbstoffteilchen liefert. Danach wird der dünnflüssige Brei gefiltert
und das Filtrat gewaschen und getrocknet. Die so gewonnenen, überzogenen Farbstoffteilchen
können dann in den beschriebenen Zusammensetzungen magnetischer Druckfarbe verwendet
werden.
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Weitere Beispiele oberflächenaktiver Mittel, die angewandt werden
können, sind organische Aluminiumverbindungen, öllösliche, nichtionische, ammoniakhaltige
Netzmittel und andere verwendbare aasionische und kationische Netzmittel.
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Es folgt ein Beispiel für die Zusammensetzung einer Druckfarbe, die
nach der vierten, oben beschriebenen Methode behandelt wurden: 55 g Gammaeisenoxyd,
Teilchengröße 3 - 2 #t im Durchschnitt, überzogen mit 5°/oiger Rizinolsäure, wie
oben beschrieben; 17 g dickflüssiger Isophthalalkydlack, Viskosität 375 Poise; 10
g dünnflüssiger Isophthalalkydlack, Viskosität 35,5 Poise; 8 g schwarze Farbgrundlage,
bestehend aus 20 Gewichtsteilen aktivem Kohlegasruß, Teilchengröße 24 m#t, aufgeschwämmt
in Leinöl; 5 g Blautönung, bestehend aus 41 Gewichtsteilen alkalischem Preußischblau
in Leinöl; 4 g Paraffinöl, leicht.
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Aus dem Vorhergehenden wird offensichtlich, daß zahlreiche Behandlungsmethoden
für magnetische Farbstoffteilchen angewandt werden können, um die Emulgierungsneigung
der Druckfarbe, die durch die hydrophilen Eigenschaften der magnetischen Farbstoffteilchen
hervorgerufen werden, herabzusetzen. Diese magnetischen Farbstoffteilchen können
in verschiedenen Farbzusammensetzungen entsprechend den geforderten Bedingungen
verwendet werden.