Verfahren zum Erzeugen einer Gleitschicht auf der Oberfläche einer Aluminiumschicht auf einem beidseitig mit einer Lackschicht versehenen Trägermaterial

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Gleitschicht auf der Oberfläche einer Aluminiumschicht auf einem beidseitig mit einer Lackschicht versehenen Trägermaterial.

[0002] Gemäss dem in der DE-C 849 609 offenbarten Stand der Technik hatte man bereits erkannt,dass man zur Erhöhung der Schichtbeständigkeit der Metallschicht, die schon unter atmosphärischen Verhältnissen nach kurzer Zeit eine Veränderung erfährt oder sogar bei längerer Lagerhaltung gänzlich verschwindet, so dass die aufgezeichneten Spuren bald nicht mehr sichtbar sind, dünne Schutzschichten aufbringen sollte. Als solche kommen Schichten aus chemisch beständigen Verbindungen des Belagsmetalls, z.B. Oxide oder Carbonate oder aus Quarz, Paraffin oder Lack mit einer Stärke von höchstens 2 µm in Frage. Als flüchtige Schutzstoffe können auch Öle in molekularer Stärke aufgedampft werden.

[0003] Zum Erzeugen einer Gleitschicht wurde in der EP-A- 36 469, welche gemäss Art. 54(3) und (4) EPÜ für DE, FR, GB, und IT als Stand der Technik gilt, ein Verfahren vorgeschlagen, gemäss dem auf die Oberfläche eines mit einer dünnen Aluminiumschicht überzogenen Aufzeichnungsträgers eine 2 bis 1000 nm dicke Schicht einer Metallseife aus der Gruppe der Stearate, Palmitate, Oleate, Linoleate, Resinate, Laurate, Naphthenate, Tallate oder Mischungen derselben aufgetragen wird. Als besonders vorteilhaft werden Seifen der Metalle Zinn, Zink, Lithium oder Magnesium bezeichnet.

[0004] In einer Weiterbildung dieses Verfahrens wurden die Metallseifen gemäss der EP-A-47 360, welche ebenfalls gemäss Art. 54(3) und (4) EPÜ für DE, FR, GB und IT als Stand der Technik gilt, in einem trockenen, mechanischen Auftragverfahren aufgebracht und vor dem mechanischen Auftragen mit 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gleitschicht, eines mehrfunktionellen aliphatischen Alkohols in einem Mörser oder einer Mühle zu einer homogenen Masse verarbeitet.

[0005] Des weiteren wurde in der EP-A-35 105, welche gemäss Art. 54(3) und (4) EPÜ für DE, FR, GB und IT als Stand der Technik gilt, ein Verfahren zum mindestens partiellen Umsetzen einer Aluminiumschicht zu Aluminiumsalzen einer Fettsäure auf einem Aufzeichnungsträger vorgeschlagen, bei dem während und/oder nach dem Vakuumniederschlagen der Aluminiumschicht das Aluminium mit dem Dampf einer Fettsäure umgesetzt wird, wobei der Grad der Umsetzung durch den Partialdruck der Fettsäure bestimmt wird. Insbesondere wurde die Verwendung von Ölsäure vorgeschlagen, wobei die Umsetzung zur Bildung von Aluminiumoleatmolekülen führt, die sich auf der Oberfläche der Schicht bilden und auch innerhalb der Schicht selbst eingelagert werden.

[0006] Des weiteren würde ^gemäss der EP-A-50 704, die prioritätsgleich mit der vorliegenden Patentanmeldung ist und für die benannten Vertragsstaaten DE, FR, GB und IT gilt, ein Verfahren zum Erzeugen einer Gleitschicht auf der Oberfläche der Aluminiumschicht eines Aufzeichnungsträgermaterials durch Einwirkung einer oder mehrerer Fettsäuren vorgeschlagen, bei dem das Aufzeichnungsträgermaterial auf der Vorderseite mit einer und auf der Rückseite mit einer oder mehreren Nitrolackschichten beschichtet wird und der jeweils letzten Lackschicht auf der Rückseite 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den nassen Lack, einer oder mehrerer Fettsäuren beigemischt werden, die Vorderseite des Aufzeichnungsträgermaterials im Vakuum mit Aluminium beschichtet wird und das beschichtete Aufzeichnungsträgermaterial noch in der Vakuumkammer zur Rolle aufgewikkelt und in dieser Form einer längeren Alterungsperiode ausgesetzt wird.

[0007] Bei diesem Verfahren ist ganz wesentlich, dass es sich bei den Lackschichten um Nitrolackschichten handelt, deren Einfluss weiter unten noch erörtert wird. Die entstehenden Gleitschichten sind offenbar auf die Bildung einer Aluminiumseife zurückzuführen. Die Wirksamkeit einer solchen Schicht wurde eindeutig nachgewiesen. Dass jedoch diese Schicht aus einem Aluminiumoleat besteht, konnte nur indirekt dadurch bestätigt werden, dass die Schicht Schleifspuren, die beim Drucken mit einem Elektroerosionsdrukker entstehen, stark reduziert und dass sie hydrophob ist. Bringt man dagegen lediglich eine dünne Ölsäureschicht auf eine Aluminiumoberfläche auf, so werden dadurch die Schleifspuren nicht verringert, und die Schicht ist nicht hydrophob.

[0008] Der Mechanismus dieser Wirkung ist nicht vollständig klar. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass Ölsäure mit Aluminium nur dann reagieren kann, wenn Aluminiumradikale vorhanden sind, die sich mit den Carboxylgruppen der Fettsäure zu einer Aluminiumseife verbinden können. Hierzu ist es jedoch notwendig, dass die Aluminiumschicht auf einer Nitrocellulose haltigen Unterlage aufgedampft wird. Die Nitrocellulose enthält eine Nitratgruppierung,

die offenbar eine Aktivierung des aufgedampften Aluminiums bewirken kann. Ferner hat bekanntlich die Nitrocellulose einen hohen Anteil an freien -OH-Gruppen, welche durch die elektronenanziehende Wirkung der Nitratgruppierung aktiviert sind und die Umsetzung mit der Ölsäure über eine Austauschreaktion bewirken könnten.

[0009] Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass Nitrocellulosehaltige Lacke wegen ihrer leichten Brennbarkeit für derartige Aufzeichnungsträger nicht sonderlich gut geeignet sind. Bei Verwendung anderer Celluloselacke, die wegen ihrer gegenüber den Nitrocellulose haltigen Lacken wesentlich höheren Temperaturstabilität wesentlich geeigneter wären, wie z.B. Acetylcellulose oder Athylcellulose, versagt dieses Verfahren. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, dass die Estergruppen des Acetobutyrats eine wesentlich geringere Polarität aufweisen, als die oben erwähnte Nitrat-Gruppe

wobei R_Butyrat = CH₃CH₂CH₂, d.h. der Propylrest der Buttersäure ist. Ferner muss darauf hingewiesen werden, dass der Gehalt dieser Cellulosen an -OH-Gruppen sehr viel geringer ist (ungefähr 1%) als der der Nitrocellulose. Langzeitversuche mit diesen Materialien bei Raumtemperatur und auch Umsetzungsversuche bei Temperaturen bis zu 100 °C haben nur zu sehr geringen Erfolgen geführt.

[0010] Da jedoch die Acetylcelluloselacke eine wesentlich grössere Bedeutung für mit Aluminium beschichtete Aufzeichnungsträger als Nitrocellulose haltige Lacke haben, galt es, eine Lösung zu finden, die nach derzeitiger Erkenntnis praktisch für alle Lacke brauchbar ist.

[0011] Erfindungsgemäss wird daher ein Verfahren zum Erzeugen einer Gleitschicht auf der Oberfläche einer Aluminiumschicht auf einem beidseitig mit einer Lackschicht versehenen Trägermaterial vorgeschlagen, wobei mindestens einer der beiden Lackschichten eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren beigemischt wird und mindestens einer der beiden Lackschichten ein zur Umsetzung mit Fettsäuren geeigneter Radikalbildner beigemischt wird.

[0012] Vorzugsweise geht man dabei so vor, dass als ein Metallradialbildner ein Metallazid Me(N₃)_n verwendet wird. Insbesondere sollen dabei Azide von Aluminium, Barium, Kalium, Calcium, Lithium und Natrium verwendet werden. Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn der obersten Schicht der Rückseitenlackierung ein metallradikalbildendes Metallazid beigemischt wird, und wenn der Vorderseitenlackierung eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren beigemischt wird. Der Anteil des Metallazids soll dabei etwa 0,1 bis 2 Gew.-% des flüssigen Lacks betragen, während der Anteil der Fettsäure oder des Gemisches von Fettsäuren etwa 0,1 bis 2 Gew.-% des flüssigen Lackes betragen kann. Als besonders geeignet hat sich die Ölsäure erwiesen, ebenfalls sehr gute Ergebnisse lassen sich mit einem Gemisch von Fettsäuren, beispielsweise mit Tallöl oder einem Gemisch aus Ölsäure, Stearinsäure und Palmitinsäure im Verhältnis von etwa 3:1:1 erzielen. _ _

[0013] Von ganz besonderem Vorteil ist es aber, wenn das Metallazid im Verhältnis zur Ölsäure mit einem Übergewicht verwendet wird.

[0014] Der Hintergrund der Erfindung soll nun noch etwas näher betrachtet werden. Da die Nitrocellulose einerseits offensichtlich die erwünschte Reaktion begünstigt, andererseits aber die Acetylcellulose bzw. die Äthylcellulose offensichtlich nicht in der Lage sind, die Aluminiumschicht zur Reaktion zu aktivieren, müssen die offensichtlich erforderlichen Metallradikale aus einer zusätzlichen Verbindung gebildet werden, deren Anion chemisch instabil ist und zerfällt und ein Metallradikal zurücklässt. Das kann beispielsweise mit einem Metallazid Me(N₃)_n' erfolgen das neben der Fettsäure dem Rückseitenlack beigemischt wird. Beim Zerfall des Metallazids, z.B.

bilden sich Metallradikale, die mit der Fettsäure entsprechend reagieren.

[0015] Prinzipiell gibt es dabei mehrere Möglichkeiten. Einmal kann das Metallazid der Rückseitenlackierung, d.h. der obersten Schicht der Rückseitenlackierung beigemischt werden, während die Fettsäure oder das Gemisch von Fettsäuren dem Decklack beigemischt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Metallazid und die Fettsäure bzw. das Gemisch von Fettsäuren im Rückseitenlack unterzubringen. Im Prinzip ist es ausserdem möglich, das Metallazid auch im Decklack unterzubringen, wobei sich derzeit aber noch Schwierigkeiten ergeben, weil bei einer derartigen Beimischung teilweise noch das gefürchtete Bakken auftreten könnte.

[0016] Wie oben ausgeführt, bilden sich bei Verwendung des Metallazids Metallradikale, die mit der Fettsäure entsprechend reagieren. Bei erhöhten Temperaturen verstärkt sich diese Reaktion. Wenn beide Stoffe, d.h. das Metallazid und die Fettsäure in der Rückseitenlackierung enthalten sind, dann bildet sich in der Rückseitenlackschicht eine Metallseife, die bei erhöhter Temperatur von ca. 70 °C auf die Aluminiumschicht durchdiffundiert. Schon nach 12 Stunden lässt sich dort eine wirksame, stark hydrophobe Seifenschicht nachweisen. Für die einzelnen Versuche wurde mit feingemahlenem NaN₃ gearbeitet. Diese Reaktion verläuft so lange, bis der Vorrat an Metallradikalen aufgebraucht ist. Durch Zusatz von anderen Aziden, wie z.B. von LiN₃ oder AI(N₃)₃. erhält man entsprechend andere Seifen.

[0017] Wesentlich effizienter ist es jedoch, wenn die eine Komponente, beispielsweise das Metallazid, in der Rückseitenlackierung enthalten ist, während die andere Komponente, z.B. die Fettsäure in der unter der Aluminiumschicht liegenden Lackschicht enthalten ist. In diesem Fall besteht ein Konzentrationsgefälle, und die beiden Komponenten diffundieren auch aufeinander zu und reagieren miteinander vornehmlich auf der Aluminiumschicht.

[0018] Ausgedehnte Versuche haben ergeben, dass besonders günstige Ergebnisse mit Natriumazid erzielt werden können. In diesem Fall wird Natriumazid NaN₃ mit etwa 1 Gew.-% Ölsäure (CH₃(CH₂)-CH=CH(CH₂)₇ -COOH) den jeweiligen Lacken beigemischt. Mit besonderem Vorteil verwendet man auch 0,1 Gew.-% Stearinsäure, die zusammen mit dem Natriumazid zugegeben wird. Das Natriumazid mit Korngrössen zwischen 0,1 und 3 Ilm wird in Analogie zu einem anorganischen Pigment in dem Lack fein dispergiert. Die Stearinsäure wirkt in der Weise, dass sie eine Klumpenbildung des körnigen oder kristallinen Natriumazids verhindert.

[0019] Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt des erfindungsgemässen Verfahrens wird darin gesehen, dass es sich hierbei um eine Reaktion zwischen festen Stoffen handelt und nicht etwa um eine Reaktion zwischen flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen.

[0020] Unter diesen Voraussetzungen durchgeführte Versuche ergaben, dass sich mit den oben angegebenen Prozentsätzen allerbeste Ergebnisse dann erzielen liessen, wenn nach Fertigstellung des beschichteten Aufzeichnungsträgers dieser für etwa 12 Stunden bei etwa 70 °C einer Wärmenachbehandlung unterzogen wurde.

[0021] Wie eingangs bereits angedeutet, eignet sich dieses Verfahren vor allen Dingen für die auf Basis von Acetylcellulose hergestellten Lacke. Dies schliesst jedoch ihre Wirksamkeit bei Nitrocelluloselacken keinesfalls aus, im Gegenteil, die dort an sich schon auftretende Wirkung lässt sich durch das erfindungsgemässe Verfahren noch weiter verbessern. Darüber hinaus wird von der an sich schon sehr dünnen Aluminiumschicht nichts verbraucht, sondern man erhält das zur Bildung einer Metallseife benötigte Metall aus einer zusätzlichen Quelle.

[0022] Besonders interessant erscheint in diesem Zusammenhang die Verwendung von Lithiumazid, LiN₃, und von Aluminiumazid AI(N₃)₃. Diese Azide können in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden, und können damit dem Lack beigemischt werden, wodurch sich ein sehr hoher Dispergierungsgrad bis hin zur echten Lösung ergibt. Dementsprechend wird das Metallazid in dem Lack in fester Lösung vorliegen. Bei beiden Stoffen liegt die Zersetzungstemperatur relativ niedrig, so dass die Umsetzung bereits bei Zimmertemperatur mit relativ hoher Geschwindigkeit ablaufen wird.

[0023] Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass mit dem neuen Verfahren gemäss der Erfindung Gleitschichten auf der Oberfläche von. mit Aluminium beschichteten Aufzeichnungsträgern für praktisch alle bisher bei derartigen beschichteten Papieren verwendete Lacke erzeugt werden können, die nach derzeitigen Erkenntnissen ein Optimum für mit Elektroerosionsdruckern zu bedruckende Aufzeichnungsträgermaterialien darstellen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen einer Gleitschicht auf der Oberfläche einer Aluminiumschicht auf einem beidseitig mit einer Lackschicht versehenen Trägermaterial, wobei mindestens einer der beiden Lackschichten eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren beigemischt wird und mindestens einer der beiden Lackschichten ein zur Umsetzung mit Fettsäuren geeigneter Radikalbildner beigemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallradikalbildner ein Metallazid Me(N3)" verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Azid aus der Gruppe von Aluminium, Barium, Kalium, Calcium, Lithium und Natrium verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obersten Schicht der Rückseitenlackierung des Aufzeichnungsträgers ein Metallradikale bildendes Metallazid und der Vorderseitenlackierung eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren beigemischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Metallazids 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den flüssigen Lack, beträgt.

. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fettsäure oder des Fettsäuregemisches 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den flüssigen Lack, beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäure Ölsäure verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäuregemisch Tallöl verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäuregemisch ein Gemisch aus Ölsäure, Stearinsäure und Palmitinsäure im Verhältnis von 3:1:1 verwendet wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallazid in Bezug auf die Ölsäure mit einem Übergewicht verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Natriumazid verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das fertige Aufzeichnungsträgermaterial 12 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 70 °C ausgesetzt wird.

Revendications

1. Procédé pour former une couche de glissement à la surface d'une couche en aluminium revêtant un matériau de support dont les deux faces sont enduites d'une couche de laque où on incorpore, d'une part, un acide gras ou un mélange d'acides gras à au moins une de ces deux couches de laque et, d'autre part, un élément pour former des radicaux permettant la transformation en acides gras à au moins une de ces deux couches de laque.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme élément pour former des radicaux de métaux un azid métallique (Me(N₃)n.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise un azid compris dans le groupe aluminium, baryum, potasse, calcium, lithium et sodium.

4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on incorpore à la surface de la couche supérieure de la laque enduite sur l'envers dudit support d'impression un azid métallique formant des radicaux de métaux et, dans la laque enduite sur l'avers dudit support, un acide gras ou un mélange d'acides gras.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pourcentage dudit azid métallique est compris entre 0,1 et 2% du poids de la laque à l'état liquide.

6. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pourcentage dudit acide gras ou dudit mélange d'acides gras est compris entre 0,1 et 2% du poids de la laque à l'état liquide.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise un acide oléique comme acide gras.

8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise un tallol comme mélange d'acides gras.

9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise un mélange d'acide oléique, acide stéarique et acide palmitique selon un rapport 3:1:1 comme mélange d'acides gras.

10. Procédé selon les revendications 1, 2 et 6, caractérisé en ce que la quantité d'azid métallique est proportionnellement supérieure à la quantité d'acide oléique.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise un azid de sodium.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le support d'impression fini subit une cuisson à une température de 70 °C pendant douze heures.

Claims

1. Process for generating a sliding layer on the surface of an aluminium layer on a carrier material coated on both sides with a lacquer layer, at least one of the two lacquer layers having a fatty acid or a mixture of fatty acids admixed thereto, and where to at least one of the two lacquer layers a material is admixed which forms a radical and is suitable for reaction with fatty acids.

2. Process in accordance with claim 1, characterized in that a metal azide Me(N₃)_n is used as a material suitable for forming a metal radical.

3. Process in accordance with claim 2, characterized in that an azide of the group of aluminum, barium, potassium, calcium, lithium, and sodium is used.

4. Process in accordance with any one of claims 1 to 3, characterized in that a metal azide forming a metal radical is admixed to the top-most layer of the lacquer on the back of the record c ier, and that a fatty acid or a mixture of fatty acids is admixed to the lacquer on the front.

5. Process in accordance with claim 2, characterized in that the percentage of the metal azide is 0,1 to 2 percent by weight relative to the liquid lacquer.

6. Process in accordance with any one of claims 1 and 2, characterized in that the percentage of the fatty acid or the mixture of fatty acids is 0,1 to 2 percent by weight relative to the liquid lacquer.

7. Process in accordance with claim 6, characterized in that oleic acid is used as a fatty acid.

8. Process in accordance with claim 6, characterized in that tall oil is used as a fatty acid mixture.

9. Process in accordance with claim 6, characterized in that a mixture of oleic acid, stearic acid and palmitic acid at a ratio of 3:1:1 is used as fatty acid mixture.

10. Process in accordance with any one of claims 1, 2 and 6, characterized in that the metal azide is used with an excess relative to the oleic acid.

11. Process in accordance with claim 10, characterized in that sodium azide is used.

12. Process in accordance with claim 11, characterized in that the finished record carrier material is subjected for 12 hours to a heat treatment at 70 °C.