Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Квитанция, распечатанная на термобумаге. Источник тепла рядом с бумагой окрасит ее.
Рулон бумаги для термофакса.

Термобумага (иногда называемая контрольным рулоном ) - это специальная тонкая бумага , покрытая материалом, изменяющим цвет при воздействии тепла. Он используется в термопринтерах , особенно в недорогих или легких устройствах, таких как счетные машины , кассовые аппараты и терминалы для кредитных карт .

Поверхность бумаги покрыта твердой смесью красителя и подходящей матрицы; например, комбинация фторан- лейкокрасителя . Когда матрица нагревается выше температуры плавления, краситель реагирует с кислотой, переходит в свою окрашенную форму, а измененная форма затем сохраняется в метастабильном состоянии, когда матрица снова затвердевает достаточно быстро. Кислота-реагент в термобумаге часто представляет собой бисфенол А (BPA) .

Обычно покрытие становится черным при нагревании, но иногда используются покрытия, которые становятся синими или красными. В то время как открытый источник тепла, такой как пламя, может обесцветить бумагу, быстро проведенный ногтем по бумаге также будет выделять достаточно тепла от трения, чтобы оставить след.

Впервые многоцветная термобумага стала доступна в 1993 году с появлением системы Fuji Thermo-Autochrome (TA). [1] В 2007 году компания Polaroid разработала систему Zink (без чернил). [2] Оба эти метода основаны на многослойных покрытиях с тремя отдельными окрашивающими слоями, при этом для независимой активации каждого слоя используются разные методы.

История [ править ]

Самые ранние бумаги для прямой термопечати были разработаны NCR Corporation (с использованием химии красителей) и 3M (с использованием солей металлов). Технология NCR со временем стала лидером рынка, хотя изображение будет довольно быстро блекнуть по сравнению с гораздо более дорогой, но надежной технологией 3M.

Texas Instruments изобрела термопечатающую головку в 1965 году, а Silent 700 , компьютерный терминал с термопринтером, был выпущен на рынок в 1969 году. Silent 700 была первой системой термопечати, которая печатала на термобумаге. В 1970-х годах Hewlett-Packard интегрировала принтеры с термобумагой в конструкцию своих настольных компьютеров серии HP9800 и интегрировала их в верхнюю часть ЭЛТ-терминалов серии 2600, а также в плоттеры.

В 1970-х и начале 1980-х японские производители (такие как Ricoh , Jujo и Kanzaki), используя аналогичные химические вещества на основе красителей, заключили партнерские отношения с производителями принтеров штрих-кодов (такими как TEC, Sato и другими) и вошли в зарождающийся глобальный штрих-код. промышленность, прежде всего в супермаркетах. Американские производители, такие как Appleton (лицензиат NCR), Nashua Corporation , Graphic Controls и другие, боролись за долю на рынке. Ведущие производители самоклеящихся этикеток, такие как Avery Dennison, стали основными потребителями бумаги для прямой термопечати для этикеток.

В конце 1980-х - начале 1990-х годов термотрансферная печать , лазерная печать , электрофотография и, в меньшей степени, струйная печать стали вытеснять промышленные и складские приложения со штрих-кодами из-за большей долговечности. Прямая терморегуляция получила широкое распространение благодаря квитанциям в торговых точках (бензонасосы, кассовые аппараты, квитанции об аренде автомобилей и т.

В 1998 году Nintendo использовала технологию термобумаги для своего принтера Game Boy .

В 2006 году подразделение Systemedia корпорации NCR представило технологию двусторонней термопечати, получившую название «2ST».

Химия [ править ]

В термочувствительной бумаге используются четыре различных типа химикатов для визуализации: лейкокрасители, проявители, сенсибилизаторы и стабилизаторы. [3]

Лейко-красители [ править ]

В лейкокрасителях , используемые в прямых термобумагах, как правило , метан триарили фталида красителей, такие , как Ямамото Синие 4450, или fluoran красители, такие как Pergascript Black 2C. Третий широко используемый лейкокраситель - это лактон кристаллического фиолетового . Красный или пурпурный цвет может быть получен с помощью красителей, таких как Yamamoto Red 40. Желтый может быть получен путем протонирования триарилпиридина, такого как Copikem Yellow 37. Эти красители имеют бесцветную лейкоформу в кристаллическом состоянии или в среде с нейтральным pH. но становятся окрашенными при растворении в расплаве и в кислой среде.

Разработчики [ править ]

Лейкокрасители, как правило, при плавлении дают слабый цвет, если они не расплавляются в сочетании с одной или несколькими органическими кислотами. Примерами органических кислот, подходящих для термохромной бумаги, являются фенолы, такие как бисфенол A (BPA) и бисфенол S (BPS) . Другими подходящими кислотными материалами являются сульфонилмочевины, такие как BTUM и Pergafast 201. Цинковые соли замещенных салициловых кислот, такие как ди-трет-бутилсалицилат цинка, также коммерчески используются в качестве проявителей.

Сенсибилизаторы [ править ]

При смешивании лейкокрасителя и проявителя достаточно для получения цвета. Однако термический порог покрытого слоя, содержащего красящие компоненты, определяется компонентом слоя с наименьшей температурой плавления. Кроме того, проявители и лейкокрасители часто плохо смешиваются при плавлении. Чтобы оптимизировать температуру окраски и облегчить смешивание, в слой изображения обычно добавляют третье химическое вещество, называемое сенсибилизатором. Сенсибилизаторами обычно являются простые молекулы эфира, такие как 1,2-бис- (3-метилфенокси) этан или 2-бензилоксинафталин.. Эти два материала плавятся примерно при 100 ° C, что является практическим нижним пределом термического окрашивания. Эти недорогие простые эфиры являются отличными растворителями с низкой вязкостью для лейкокрасителей и проявителей, и это способствует формированию цвета при четко определенной температуре и с минимальными затратами энергии.

Стабилизаторы [ править ]

Красители в термочувствительной бумаге часто нестабильны и возвращаются к своей первоначальной бесцветной кристаллической форме при хранении в жарких или влажных условиях. [4] Чтобы стабилизировать метастабильное стекло, образованное лейкокрасителем, проявителем и сенсибилизатором, в термобумагу часто добавляют материал четвертого типа, называемый стабилизатором. Стабилизаторы часто имеют сходство с проявителями и часто представляют собой сложные многофункциональные фенолы, которые препятствуют перекристаллизации красителя и проявителя, тем самым стабилизируя печатное изображение.

Разноцветные бумаги [ править ]

Цинк [ править ]

В начале 2000-х компания Polaroid разработала технологию Zink «без чернил». [5] Бумага используется в компактных фотопринтерах . Он состоит из нескольких слоев: защитный слой с дополнительным самоклеящимся клеем , термочувствительные слои с голубым, пурпурным и желтым пигментами в бесцветной форме и верхнее покрытие. Технология Zink позволяет печатать полноцветные изображения за один проход без использования картриджей с чернилами.

Цветовая адресация достигается за счет управления длиной и интенсивностью теплового импульса. [6]

Цветообразующие слои содержат бесцветные кристаллы аморфохромных красителей. Эти красители образуют микрокристаллы своих бесцветных таутомеров , которые переходят в окрашенную форму при плавлении и сохраняют цвет после повторного затвердевания. [7]

Желтый слой - самый верхний, чувствительный к коротким тепловым импульсам высокой температуры. Слой пурпурного цвета находится посередине, чувствителен к более длинным импульсам умеренной температуры. Голубой слой находится внизу, чувствителен к длинным импульсам низкой температуры. Слои разделены тонкими прослойками, которые действуют как теплоизоляция, уменьшая теплопередачу. [8]

Защитное покрытие [ править ]

Большинство бумаг для прямой термопечати требуют защитного верхнего покрытия для:

  • уменьшить выцветание теплового изображения, вызванное воздействием ультрафиолета , воды, масел, жиров , сала , жиров, пластификаторов и т. д.
  • уменьшить износ печатающей головки
  • уменьшить или удалить остатки термопокрытия на термопечатающих головках
  • обеспечивают лучшее закрепление красок для флексографской печати, нанесенных на термобумагу
  • сфокусируйте тепло от печатающей термоголовки на активном покрытии.

Проблемы со здоровьем и окружающей средой [ править ]

Некоторые термобумаги покрыты BPA , химическим веществом, которое считается эндокринным разрушителем . [9] [10] Этот материал может загрязнять переработанную бумагу. [11] [12] BPA может легко переноситься на кожу в небольших количествах:

Если взять квитанцию, состоящую из термобумаги, в течение пяти секунд, примерно 1 мкг BPA (0,2–0,6 мкг) было перенесено на указательный и средний пальцы, если кожа была довольно сухой, и примерно в десять раз больше, если эти пальцы были влажными или очень жирными. Воздействие на человека, который постоянно прикасается к бумаге для термопринтера в течение примерно десяти часов в день, например, у кассы, может достигать 71 микрограмма в день, что в 42 раза меньше допустимой суточной дозы в настоящее время (TDI). [13]

Химический бисфенол А (BPA) используется для покрытий термобумаги из-за его стабильности и термостойкости. Это позволяет без чернил печатать чеки из кассовых аппаратов. Люди, которые часто контактируют с рецептами, покрытыми BPA, действительно имеют более высокий уровень BPA в организме, чем люди со средним контактом. В связи с этим округ Саффолк Нью-Йорк подписал постановление о запрете использования бисфенола А в квитанциях термопечати. Нарушение этого нового закона, «Закона о более безопасных купонах», влечет за собой штраф в размере 500 долларов США. Закон вступил в силу с 3 января 2014 г. [14]

Недавно бисфенол S (BPS), аналог BPA, который, как было показано, обладает аналогичной эстрогенной активностью in vitro с BPA [15] [16] , был использован в покрытиях термобумаги. Переработка термобумаги, покрытой BPS, может ввести BPS в цикл производства бумаги и вызвать загрязнение BPS других видов бумажной продукции. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Патент США 5216438, прямой метод цветной печати для термической оптический и термически записей полноцветного изображения на термочувствительный носителе записи , С. Nakao, Н. Katsuma и А. Нагатый, Fuji Photo Film Co. (1993) патент США 5216438
  2. ^ Патент США 7,166,558, Система тепловидения , Бхатт и др., (2007) Патент США 7,166,558
  3. ^ Химия и применение лейко-красителей , изд. Рамаях Мутьяла, Plenum Press, Нью-Йорк, стр. 125-203 (1997).
  4. ^ «Как правильно хранить термобумагу» . 30 января 2017.
  5. ^ Патент США 7166558, Термическая система формирования изображения , Бхаттдр., (2007).
  6. ^ «Как работают мобильные фотопринтеры без чернил» . howstuffworks.com . 24 июня 2008 г.
  7. ^ Питер Бэмфилд; Майкл Г. Хатчингс (2010). Хромные явления: технологические приложения химии цвета . Королевское химическое общество. п. 114. ISBN 978-1-84755-868-8.
  8. ^ "СИСТЕМА ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ" . freepatentsonline.com .
  9. Перейти ↑ Babu, S., Uppu, SN, Martin, B., Agu, OA, & Uppu, RM (2015). «Необычно высокие уровни бисфенола А (BPA) в кассовых квитанциях (CR) на термобумаге: разработка и применение надежного метода LC-UV для количественной оценки BPA в CR». Механизмы и методы токсикологии . 25 (5): 410–6. DOI : 10.3109 / 15376516.2015.1045661 . PMID 26024012 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Ляо C, Kannan K (август 2011). «Высокий уровень бисфенола А в бумажных валютах из нескольких стран и последствия для воздействия на кожу». Environ. Sci. Technol . 45 (16): 6761–8. Bibcode : 2011EnST ... 45.6761L . DOI : 10.1021 / es200977t . PMID 21744851 . 
  11. ^ Fukazawa h, HK; Хосино, К .; Shiozawa, T .; Matsushita, H .; Терао, Ю. (2001). «Идентификация и количественное определение хлорированного бисфенола а в сточных водах заводов по переработке макулатуры». Chemosphere . 44 (5): 973–979. Bibcode : 2001Chmsp..44..973F . DOI : 10.1016 / S0045-6535 (00) 00507-5 . PMID 11513431 . 
  12. ^ a b Пивненко, Константин; Педерсен, Джорджия; Eriksson, E .; Аструп, Т.Ф. (2015). «Бисфенол А и его структурные аналоги в бытовой макулатуре». Управление отходами . 44 : 39–47. DOI : 10.1016 / j.wasman.2015.07.017 . PMID 26194879 . 
  13. ^ Бидерманн, Сандра; Чудин, Патрик; Гроб, Кони (сентябрь 2010 г.). «Перенос бисфенола А с бумаги для термопринтера на кожу». Аналитическая и биоаналитическая химия . 398 (1): 571–576. DOI : 10.1007 / s00216-010-3936-9 . PMID 20623271 . 
  14. ^ «В графстве Саффолк введен запрет на использование кассового аппарата BPA» . Проверено 6 декабря 2015 .
  15. ^ Виньяс, Р .; Уотсон, CS (2013). «Бисфенол S нарушает индуцированную эстрадиолом негеномную передачу сигналов в линии клеток гипофиза крысы: влияние на клеточные функции» . Перспективы гигиены окружающей среды . 121 (3): 352–8. DOI : 10.1289 / ehp.1205826 . PMC 3621186 . PMID 23458715 .  
  16. ^ Ji, K .; Hong, S .; Kho, Y .; Цой, К. (2013). «Влияние воздействия бисфенола S на эндокринные функции и воспроизводство рыбок данио». Наука об окружающей среде и технологии . 47 (15): 8793–8800. Bibcode : 2013EnST ... 47.8793J . DOI : 10.1021 / es400329t . PMID 23806087 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Texas Instruments-Компьютеры и программное обеспечение и промышленные системы управления
  • Электронные терминалы данных Silent 700, 1976 ( PDF )
  • 2ST Национальный кассовый аппарат с двусторонней термопечатью