WikiDer > Термобумага

Thermal paper
Квитанция, распечатанная на термобумаге. Источник тепла рядом с бумагой окрасит ее.
Рулон бумаги для термофакса.

Термобумага (иногда называемый список аудита) это специальная тонкая бумага который покрыт материалом, изменяющим цвет под воздействием тепла. Он используется в термопринтеры, 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; сочетание флуоран лейкокраситель Например. Когда матрица нагревается выше ее точки 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 в термобумаге часто бывает 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 Fuji Система Термо-Автохром (ТА).[1] За этим последовали в 2007 году Polaroidразвитие Цинк ("нулевые чернила") система.[2] Оба эти метода основаны на многослойных покрытиях с тремя отдельными красящими слоями, при этом для независимой активации каждого слоя используются разные методы.

История

Самые ранние бумаги для прямой термопечати были разработаны Корпорация NCR (используя химию красителей) и 3 млн (с использованием солей металлов). Технология NCR со временем стала лидером на рынке, хотя изображение будет довольно быстро исчезать по сравнению с гораздо более дорогой, но надежной технологией 3M.

Инструменты Техаса изобрел термопечатающую головку в 1965 году, а Бесшумный 700компьютерный терминал с термопринтером был выпущен на рынок в 1969 году. Silent 700 была первой системой термопечати, которая печатала на термобумаге. В 1970-е годы Hewlett Packard интегрированные принтеры термобумаги в дизайн своего HP9800 серии настольные компьютеры и интегрировал его в верхнюю часть ЭЛТ-терминалов серии 2600, а также в плоттеры.

В 1970-х и начале 1980-х японские производители (такие как Ricoh, Джуджо и Канзаки), используя аналогичные химия на основе красителей, установили партнерские отношения с принтер штрих-кода производители (такие как TEC, Sato и другие) и вошли в зарождающуюся глобальную индустрию штрих-кодов, в первую очередь в супермаркетах. Производители США, такие как Appleton (лицензиат NCR), Корпорация Нашуа, Графические элементы управления, и другие боролись за долю на рынке. Ведущий этикетка, чувствительная к давлению производители, такие как Эйвери Деннисон стали основными потребителями бумаги для прямой термопечати для этикеток.

В конце 1980-х - начале 1990-х гг. термоперенос, лазерная печать, электрофотография, и, в меньшей степени, струйная печать начали отказываться от промышленных и складских штрих-кодов из-за большей прочности. Прямая терморегуляция стала популярной благодаря квитанциям в торговых точках (бензонасосы, кассовые аппараты, квитанции об аренде автомобилей и т.

В 1998 г. Nintendo использовали технологию термобумаги для своих Принтер Game Boy.

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

Химия

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

Лейкокрасители

В лейкокрасители В бумаге для прямой термопечати обычно используются красители на основе триарилметанфталида, такие как Yamamoto Blue 4450, или фторановые красители, такие как Pergascript Black 2C. Третий широко используемый лейкокраситель - это Кристаллический фиолетовый лактон. Красный или пурпурный цвет может быть достигнут 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

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 А (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

При смешивании лейкокрасителя и проявителя достаточно для получения цвета. Однако термический порог слоя покрытия, содержащего окрашивающие компоненты, определяется компонентом слоя с самой низкой температурой плавления. Кроме того, проявители и лейкокрасители часто плохо смешиваются при плавлении. Чтобы оптимизировать температуру окрашивания 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, что способствует формированию цвета при четко определенной температуре и с минимальными затратами энергии.

Стабилизаторы

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 четвертый тип материала, 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

Цинк

В начале 2000-х гг. Polaroid разработал Цинк Технология "нулевых чернил".[5] Бумага используется в компактные фотопринтеры. Он имеет несколько слоев: задний слой с дополнительным чувствительный к давлению клей, 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.

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

Цветообразующие слои содержат бесцветные кристаллы аморфохромный красители. Эти красители образуют микрокристаллы своего бесцветного таутомеры, которые переходят в окрашенную форму путем плавления 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 длительным импульсам умеренной температуры. Голубой слой находится внизу, чувствителен к длительным импульсам низкой температуры. Слои разделены тонкими прослойками, которые действуют как теплоизоляция, уменьшая теплоотдачу.[8]

Защитное покрытие

Для большинства бумаг для прямой термопечати требуется защитное верхнее покрытие для:

  • уменьшить выцветание теплового изображения, вызванное воздействием УФ-излучение, вода, масла, смазывать, сало, жиры, пластификаторы, и подобные причины
  • 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 здоровья и окружающей среды

Некоторые термобумаги покрыты BPA, химическое вещество считается эндокринный разрушитель.[9][10] Этот материал может загрязнять переработанную бумагу.[11][12] BPA может легко переноситься на кожу в небольших количествах:

Если взять чек, состоящий 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 они 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, чем нынешняя допустимая суточная доза (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. Следовательно Округ Саффолк Нью-Йорк подписал постановление о запрете использования БФА в 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 года.[14]

Недавно, бисфенол S (BPS), аналог BPA, который, как было показано, имеет аналогичные in vitro эстрогенная активность к 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]

Рекомендации

  1. ^ Патент США 5216438, Метод прямой цветной термопечати для оптической и термической записи полноцветного изображения на термочувствительный носитель записи, С. Накао, Н. Кацума и А. Нагата, 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 лейкокрасителей, изд. Рамаях Мутьяла, Plenum Press, Нью-Йорк, стр. 125-203 (1997)
  4. ^ «Как правильно хранить термобумагу». 30 января 2017.
  5. ^ Патент США 7,166,558, Система тепловидения, Bhatt et al., (2007).
  6. ^ «Как работают мобильные фотопринтеры без чернил». howstuffworks.com. 24 июня 2008 г.
  7. ^ Питер Бэмфилд; Майкл Г. Хатчингс (2010). Хромные явления: технологические применения химии цвета. Королевское химическое общество. п. 114. ISBN 978-1-84755-868-8.
  8. ^ «СИСТЕМА ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ». freepatentsonline.com.
  9. ^ Бабу, С., Уппу, С. Н., Мартин, Б., Агу, О. А., и Уппу, Р. М. (2015). «Необычно высокие уровни бисфенола A (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. Дои:10.3109/15376516.2015.1045661. PMID 26024012.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ Ляо К., Каннан К. (август 2011 г.). «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. Дои:10.1021 / es200977t. PMID 21744851.
  11. ^ Fukazawa h, H.K .; Хосино, К .; Shiozawa, T .; Matsushita, H .; Терао, Ю. (2001). «Идентификация и количественное определение хлорированного бисфенола а в сточных водах заводов по переработке макулатуры». Атмосфера. 44 (5): 973–979. Bibcode:2001Чмсп..44..973Ф. Дои:10.1016 / S0045-6535 (00) 00507-5. PMID 11513431.
  12. ^ а б Пивненко, Константин; Pedersen, G.A .; Eriksson, E .; Аструп, Т.Ф. (2015). «Бисфенол А и его структурные аналоги в бытовой макулатуре». Управление отходами. 44: 39–47. Дои: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. Дои:10.1007 / s00216-010-3936-9. PMID 20623271.
  14. ^ «В графстве Саффолк введен запрет на использование кассового аппарата BPA». Получено 6 декабря 2015.
  15. ^ Viñas, R .; Уотсон, С. С. (2013). «Бисфенол S нарушает индуцированную эстрадиолом негеномную передачу сигналов в клеточной линии гипофиза крысы: влияние на клеточные функции». Перспективы гигиены окружающей среды. 121 (3): 352–8. Дои:10.1289 / ehp.1205826. ЧВК 3621186. PMID 23458715.
  16. ^ Ji, K .; Hong, S .; Kho, Y .; Чой, К. (2013). «Влияние воздействия бисфенола S на эндокринные функции и воспроизводство рыбок данио». Экологические науки и технологии. 47 (15): 8793–8800. Bibcode:2013EnST ... 47.8793J. Дои:10.1021 / es400329t. PMID 23806087.

внешняя ссылка