Az indigó nélkül másoló papír

Sokszor töltünk ki úgy nyomtatványt, hogy az írás az alsó ûrlapon is megjelenik. Eszünkbe sem jut, hogy a világon ma már évente 109 kg indigómentes másolópapír fogy. A találmánnyal 1957-ben rukkolt elõ egy amerikai vállalat, a National Cash Register.
1. ábra. Indigómentes másolópapír

Az indigómentes másolópapír mûködését az 1. ábra szemlélteti. A fölsõ lap alját mikrokapszulákba zárt színképzõ anyaggal (festék prekurzurral) vonják be. A toll nyomásának hatására a mikrokapszulák összetörnek, és a színképzõ anyag reakcióba lép az alsó lap felszínét borító vegyszerrel: a reakció nyomán színes anyag képzõdik. Ha több másolat is készül, a közbülsõ lapok mindkét felületét elõkezelik.

Mikrokapszulák
A 38 mm-es mikrokapszulákat eredetileg úgy állították elõ, hogy vízben oldható polimereket (zselatint, gumiarábikumot, észteresített cellulózt) egyenletesen eloszlatott, szerves oldószert és színképzõ anyagot tartalmazó emulziócseppekre csaptak ki. A folyamatot a pH és a hõmérséklet változtatásával irányították. A képzõdõ kolloidban a kapszulák polimer falát térhálósították, hogy ellenállóbbá váljon a külsõ behatásokkal szemben.

Ma már mesterséges polimerekbõl gyártják a kapszulákat, mert így könnyebben szabályozhatják a tulajdonságaikat. Például a polikarbamidok és a poliamidok a szerves és a vizes fázisban külön-külön feloldott monomerekbõl polimerizálódnak a két fázis határfelületén képzõdõ emulzióban. Más polimerek, például a vízben oldott monomerekbõl keletkezõ melamin/formaldehid vagy karbamid/formaldehid polimerek a határfelületen eloszlatott színképzõ cseppek körül csapódnak ki.

Színképzõ anyagok
A színképzõ anyagok rendszerint színtelen szerves vegyületek (leukoszínezékek, tehát "fehér festékek"), amelyek savas közegben válnak színessé. Ilyen reakcióra mutat példát a 2. ábra: a kristályibolya laktonból keletkezõ kationos termék már nem az UV-tartományban gerjeszthetõ, mint a kiindulási anyag, hanem a láthatóban. A fluoránok (3. ábra) a ftalidkötés savas lehasítása nyomán válnak színessé.
 

2. ábra. A kristályibolya leukon reakciója 3. ábra. Fluoránszerkezet

A termékek eredeti színe jelentõsen megváltozhat a színképzõ anyagok kémiai módosításával. A szín kialakításában az alsó lapon levõ vegyszerek is szerepet játszhatnak. Az indigó nélküli másolatok feketék, vörösek, narancssárgák, kékek, zöldek, lilák lehetnek.

Az alsó réteg
Az alsó réteget például agyagokból, többek között bentonitból készítik. Szereves rétegeket is használnak, fõként fenol-formaldehid gyantákat. Máshol cink-szilikátokat alkalmaznak. A vegyszeres réteg vagy eredendõen, vagy savas kezelés hatására protondonorként viselkedik a színképzõ anyaggal szemben.

Fortélyok
Bár az indigómentes másolópapír mûködése egyszerûnek tûnik, a jó papír elõállításához számos trükköt is be kell vetni. Noha a kristályibolya lakton az egyik legfontosabb színképzõ, színes terméke a fény hatására elhalványodhat az agyagon. Ezért egyszerre több színképzõt is használnak, hogy a kristályibolya laktonból keletkezõ festék elhalványulása után is megmaradjon a szín, a halványulás lassításához pedig gyantás alsó rétegeket kísérleteztek ki.

A színképzõ anyagokat eleinte poliklórozott bifenilekben oldották. Ma már több szerves oldószer keverékét használják.  Színtelen oldószereket választanak, amelyek nem reagálnak a színképzõ anyaggal, kicsi a gõznyomásuk (hogy a papír szárításakor a mikrokapszulák ne repedjenek szét), kicsi a viszkozitásuk (hogy a színképzõ anyag gyorsan reagálhasson a vegyszerrel), kicsi a felületi feszültségük (hogy a reagenssel bevont papírt jól nedvesítsék), nem támadják meg a mikrokapszulák falát. A gyártás során elsõdleges szempont a biztonságos és olcsó anyagok alkalmazása. Ma elsõsorban diizopropil-naftalin és fenil-etil-tetralin oldószert használnak.

Az indigómentes másolópapírok mechanikai úton kiváltott kémiai reakciókon alapulnak. A termékek kidolgozása és továbbfejlesztése a bevonatok, a szerves kémiai reakciók, a polimerek, az agyagok és gyanták, a mikrokapszulázás, a fotokémia, a kolloidok, az oldatkémia tanulmányozásán alapszik.

Mary Anne White
A Journal of Chemical Education
1998. szeptemberi számában megjelent cikk alapján

Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/