Fenolik reçinelerin karbonsuz kopya kağıtlarında renk geliştirici olarak kullanılmasının incelenmesi

Abstract

ÖZET Karbonsuz kopya teknikleri günümüzde ticari amaçlı üretimlerde başarıyla kullanılmaktadır. Yeni yöntemlerin ve uygulamaların bulunması ile bu konunun giderek önem kazanacağı tahmin edilmektedir. Basit bir karbonsuz kopya kağıdı setinde, üstteki kaşıdın arka yüzeyi, asidik şartlarda renkli hale gelen maddeler içeren mikrokapsüllerle kaplıdır» Alttaki kağıdın ise, ön yüzeyi asidik karakterli killer veya fenolik reçineler ile kaplıdır. üstteki kağıt CB, alttaki kaşıt ise CF kağıdı olarak isimlendirilir. Karbonsuz kopya teknikleri sürekli olarak gelişmektedir. Halen Avrupa'da aktif killi CF kağıtları hazırlanmakta iken A.B.D. ve Japonya'da fenolik reçinelerle ve Alkil Çinko Salisilat ile hazırlanan kaplama maddelerine geçilmiştir. Bu araştırmada, laboratuvar şartlarında asidik veya bazik katalizörler kullanılarak karboksil grubu içeren fenalık reçinelerin sentez edilmesi amaçlanmıştır. Kaplama maddesinin hazırlanmasında kullanılan fenolik reçine eldesi için reaksiyon karışımı önce düşük pH'larda reaksiyonun başlama sıcaklığına kadar ısıtılmıştır. Reaksiyonun başladığı anda ise değişik miktarlardaki katalizör reaktöre ilave edilmiş ve hızlı bir ekzotermik reaksiyon gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon tasma noktasında, reaksiyon kabı soğutularak tepkime sıcaklığı kontrol edilmiş ve tasma önlenmiştir. Reaktördeki karışımın yüzeyinde j elleşme oluşup, bunun neticesinde reaktörde ortaya çıkan ısı birikimini önlemek amacıyla reaktör sürekli karıştırılmış ve sıcaklıklar kontrol edilmiştir. Tepkime sonunda reçinenin hangi vizkositede ve molekül ağırlığında eldeIX edilmesi isteniyorsa, o viskoziteye ve molekül ağırlığına gelindiğinde reaksiyonun durdurulması için reaktör musluk suyu ile soğutulmuş ve daha sonra bir derin dondurucuda 4 saat ile 1 gün arası bekletilmiştir. Reçinenin çok viskoz ve büyük molekül ağırlığına sahip olması istenildiği durumlarda, tepkime kabı bir bek alevinde i ila 4 saat arasında pişirilmiş ve bu pişirilen reçineler kaplama maddelerinde kullanılmıştır. Elde edilen fenolik reçinelerin disperse halde vizkositesi 35-80 cP bulunmuş, 2 saat süre ile pişirildiğinde ise vizkositenin 400-700 cP olduğu görülmüştür. 4 saat ve daha fasla pişirildiğinde katı reçineler elde edilmiştir. Tepkime sıcaklığını düşürmek için hidrojen peroksit ve metanol ilave edilmiş ve tepkimelerin 70-98 C'ta meydana geldiği gözlenmiştir. Hidrojen peroksit ve metanolsüz ortamdaki tepkimeler ise 110-130 C'ta meydana gelmiştir. Fenol-f ormaldehit reçineleri açık veya koyu kahverengi renkte elde edilirken, akrilik asit ile karboksillenmiş fenolik reçinelerin renkleri beyaz veya şeffaf olmaktadır. Kaplama maddesine pH'ın etkisi araştırılmış ve pH 6.20 ila 9.50 arası hazırlanan kaplama karışımlarının ideal kaplamalar olduğu bulunmuştur. Kaplama maddelerinin pH'ları kalsiyum karbonatla ayarlanmıştır. Reçineler ile bağlayıcılar ve dolgu maddeleri değişik oranlarda karıştırılmış ve ekonomik olarak değerleri hesaplanmıştır. Yapılan deneylerin sonucunda, ekonomik açıdan en ucuz ve yüksek görüntü kalitesi veren karışımın aşağıdaki şekilde olduğu, tespit edilmiştiran 226 gramlık bir kaplama karışımında en ekonomik değer ve güzel görüntü ş 55 gram reçine, 12 gram titanyum dioksit, 80 gram kaolin, 20 gram kalsiyum karbonat, 12 gram çinko klorür, 10 gram PVA, 12 gram nişasta ve 25 gram su olarak bulunmuştur»

IV SUMMARY The techniques of carbonless copy are successfully applied nowadays for commercial production purposes. This subject is expected to be more important in the near future, because of achieving new methods and applications. A simple carbonless copy paper set is composed of two paper layers» Bottom face of the first layer is coated with microcapsules., which contains cromogenic colour developing agents. Front face of the second page is coated with acidic clays or phenolic resins. These paper layers are called as CB and CF layers respectively. Carbonless copy techniques are currently improved and besides in Europe activated clay CF papers are worked, in U.S.A. and Japan coating materials prepared by phenolic resins and alkil zinc sallicilate are used. The purpose of this research is to realize the carboxyl functional ized phenolic resins by using acid and alcaline catalysts under laboratory conditions. The synthesis of phenolic resins which were used in the preparation of coating material are as follows? First, the reaction mixture at low pH values are heated to the reaction initial temperature and when reaction begins, catalysts of different amounts are added. Hence a fast exauthermic reaction is started. When reaction rate reaches to uncontrollable level, the reaction is carried out at constant temperature by cooling the reaction pot. The F;eactor is continuosly stirred in order to avoid the heat deposition at reaction pot due to the gelleation at mixture surface. F;eaction temperature is continuosly controlled during this phase. For obtaining a reaction product whichexhibits desired viscosity and molecular weight, when these specified values are reached, the reaction is stopped by cooling the pot under tap water and kept in a deep freeze about 4 hours- 1 day. If the resin is required to be highly viscose and having higher molecular weights, the reaction pot is heated by a bunsen burner about 1-4 hours. These heated resins are used in the coating materials. The resulting resins have viscosities, for dispersion case about 35-80 cP and when heated for 2 hours about 400-700 cP. If the resins are heated about 4 hours solid resins are obtained. In order to decrease the reaction temperature, hydrogen peroxide and methanol are added to the reaction mixture. Consequently, it is found that the reaction proceeded at 70-90 C. For circumstances without having hydrogen peroxide and methanol, the reaction is seen to be occured at 110-130 C. Phenol-f ormaldehyte resins are obtained light and/or dark brown in colour. On the other hand, phenolic resins which are carboxylated by acrylic acids exhibited white or translucent colours. It was found that, the ideal coating material pH values lie between 6.20 - 9.50. The pH of the coating materials are controlled by calcium carbonate. Resins, bonding materials and the filling materials are mixed at various ratios and the relative costs of each mixture is compared. Following mixture exhibited perfect colour developing properties ş For 226 grams of coating mixture 5 55 grams of resin, 12 grams of titanium dioxide, SO grams of kaolin, 20 grams of calcium carbonate, 12 gramsVI of sine oxide, 10 grams of PVA, 12 grams of starch and 25 grams of water»