Wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmaterialien sind seit langem im Stand der Technik bekannt.
Sie weisen in der Regel ein dünnes
flächiges
Trägersubstrat
sowie eine darauf aufgebrachte dünne
Thermoreaktionsschicht auf. Als Trägersubstrat dient üblicherweise
Papier, Papier mit einem Anteil an Kunststofffasern oder auch eine
geeignete Kunststofffolie. Die auf das Trägersubstrat aufgebrachte dünne Thermoreaktionsschicht
enthält
in feinster Verteilung einen Farbbildner, beispielsweise Kristallviolettlacton,
und einen Farbentwickler, beispielsweise in Form eines sauren Reaktionspartners.
Die Farbbildner und Farbentwickler sind in einem bei Wärmeeinwirkung
nicht bzw. nur unwesentlich schmelzbaren Bindemittel dispergiert.
Beim
Thermodruckvorgang wirkt ein Druckkopf eines Thermodruckers auf
die wärmeempfindliche Thermoreaktionsschicht
unmittelbar ein, wobei die Wärmeeinwirkung
ein weitgehendes Aufschmelzen und eine Diffusion der in dem Bindemittel
enthaltenen Farbbildner und Farbentwickler bewirkt, welche unter
Verfärbung
miteinander reagieren. Das Bindemittel bleibt dabei jedoch in Form
einer festen Matrix weitestgehend unverändert. Die Verfärbungsreaktion
zwischen dem Farbbildner und dem Farbentwickler in der Thermoreaktionsschicht
tritt dabei innerhalb des Bruchteils einer Sekunde lediglich an
der aufgeheizten Stelle auf.
Trotz
der hohen Präzision,
mit der die zuvor beschriebenen wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien
hergestellt werden, tritt bei wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterialien immer wieder in mehr oder weniger starkem
Umfang der sogenannte Mottling-Effekt auf, der zu einem unruhigen,
wolkigen oder speckigen Druckbild führt. Hierbei handelt es sich
um insbesondere erst nach dem Druck auftretende morphologische Unregelmäßigkeiten
an der Oberfläche
der Thermoreaktionsschicht, die in Form unregelmäßig über die Oberfläche der
Thermoreaktionsschicht verteilte, abwechselnd glänzende und matte Stellen mit
bloßem
Auge erkennbar sind. Zur Vermeidung des zuvor beschriebenen Mottling-Effektes,
dessen Zustandekommen vielfältige
und unterschiedliche Ursachen haben kann, werden bei der Herstellung
des Aufzeichnungsmaterials unterschiedlichste Maßnahmen ergriffen.
So
wird zunächst
versucht, durch Verwenden eines entsprechend qualitativ hochwertigen
Trägersubstrats
eine möglichst
gleichmäßige ebene
Oberfläche
zu erreichen, auf die die Thermoreaktionsschicht aufgebracht wird.
So wird üblicherweise
ein Trägersubstrat
verwendet, das eine möglichst
gleichmäßige Verteilung der
Fasern, eine gleichmäßige Oberflächenmorphologie
sowie eine über
die Oberfläche
betrachtet möglichst gleichmäßige Saugfähigkeit
aufweist. Gleichzeitig wird die Rauhigkeit der Oberfläche des
Trägersubstrates, auf
die die Thermoreaktionsschicht aufgebracht wird, bei der Herstellung
des Trägersubstrates
so eingestellt, dass die Thermoreaktionsschicht an der Oberfläche des
Trägersubstrates
gut anhaften kann.
Ferner
wird versucht, durch entsprechend qualitativ hochwertige Ausgangsstoffe,
aus denen die Thermoreaktionsschicht gebildet ist, den Mottling-Effekt
weiter zu vermindern. So wird bei besonders hochwertigen wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterialien der Mahlgrad der die Farbbildner und Farbentwickler
bildenden Partikel möglichst
fein eingestellt. Die verschiedenen Partikel weisen üblicherweise
eine Partikelgröße von 0,5
bis 3,5 μm
auf. Des weiteren wird durch geeignete Maßnahmen eine möglichst
gleichmäßige Dispergierung der
verschiedenen Partikel in der die spätere Thermoreaktionsschicht
bildenden Auftragssuspension eingestellt.
Darüber hinaus
wird versucht, durch das verwendete Bindemittel sowie die Bindemittelverteilung
in der Auftragssuspension das Auftreten des zuvor beschriebenen
Mottling-Effektes zu vermindern. Auch soll durch geeignete Verfahren,
mit denen die Auftragssuspension auf das Trägersubstrat aufgebracht wird,
eine möglichst
gleichmäßige Verteilung
der sich später
ergebenden Thermoreaktionsschicht auf der Oberfläche des Trägersubstrates erreicht werden.
Hierzu werden unterschiedlichste Verfahren eingesetzt, beispielsweise
das Curtain-Coating-Verfahren, das Auftragen mit Walzen oder Klingen
oder auch das sogenannte Rakeln. Schließlich wird versucht, durch
geeignete Trocknungsverfahren eine möglichst gleichmäßige Thermoreaktionsschicht
zu erzielen.
Des
Weiteren werden die Aufzeichnungsmaterialien nach dem Trocken zusätzlich geglättet, um
eine möglichst
homogene, glatte aber matte Oberfläche einzustellen. Hierzu ist
es üblich,
das Trägersubstrat
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht nach dem Trocknen durch
ein Glättwerk
zu führen.
Als Glättwerk kommt üblicherweise
ein so genanntes Mol-Glättwerk
(Matt-Online-Glättwerk)
zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um ein Walzenpaar, zwischen
das das Trägersubstrat
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht hindurchgeführt wird.
Die Walzen sind zum Beispiel aus Metall gebildet. Alternativ kommen
jedoch auch Walzenpaare zum Einsatz, bei denen eine der beiden Walzen
mit einer Papierummantelung, einer Kunststoffummantelung oder einer
Gummiummantelung versehen ist, während
die andere Walze beispielsweise aus oberflächengehärtetem Stahl oder Hartguss
gefertigt ist. Gegebenenfalls werden auch Walzenpaare verwendet,
bei denen die Mantelflächen
beider Walzen elastisch verformbar sind.
Ferner
hat sich gezeigt, dass beispielsweise der Rohstoff, der für die Herstellung
des Trägersubstrates zum
Einsatz kommt, gleichfalls eine deutliche Auswirkung auf die Entstehung
des Mottling-Effektes hat. So beeinflusst beispielsweise die Zelluloseart,
das Leimungsmittel und die Pigmente des Papierrohstoffes die Eigenschaften
des daraus hergestellten Trägersubstrates
und damit die Haftfähigkeit
und Homogenität
der auf das Trägersubstrat
aufgebrachten Thermoreaktionsschicht.
Obwohl
diese zuvor geschilderten unterschiedlichen Faktoren und Maßnahmen
bekannt sind, ist es bisher auch bei optimierten Ausgangsbedingungen
nicht gelungen, eine gleichbleibende Qualität des Aufzeichnungsmaterials
mit gleichbleibend geringer Neigung zur Ausbildung des Mottling-Effektes
zu erreichen.
Aus
der
DE 102 41 903
A1 ist es bekannt, zur Herstellung von wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterialien nach dem Auftrag der farbbildenden Thermoreaktionskom ponenten
und dem Trocknen der Schicht dieser durch Behandlung in einem Kalander
oder einem Glättwerk
verbesserte Druckeigenschaften zu verleihen, wobei der Pressnip
aus einer harten und einer weichen Walze gebildet wird. Die Druckschriften
DE 39 20 204 C2 ,
DE 101 57 690 C1 ,
DE 197 15 345 A1 und
US 6,332,953 B1 beschreiben
verschiedene Verfahren der Oberflächenbehandlung von Papier-
oder Kartonbahnen in einem sogenannten Schuhglättwerk, das durch eine Breitnipp-Anordnung
gekennzeichnet ist. Als Vorteile der langen Glättzone über die Stützelemente werden seit längerem u.a.
die gute Regulierbarkeit von Druck und Temperatur sowie die Volumenerhaltung
des Materials während
des Glättvorgangs
hervorgehoben. In der Druckschrift
US 6,332,953 B1 wird die Bedruckbarkeit eines
Briefumschlagpapiers mittels Flexodruck durch die Behandlung im „Schuhnip" verbessert. Hierbei
wird, wie in den Schriften
DE
39 20 204 C2 und
DE
197 15 345 A1 beschrieben, dem Bahnmaterial gezielt über die
Glättwalze
Wärme zugeführt. Bei
zu starker Erwärmung
ist in der
DE 101
57 690 C1 eine Kühlung
und nachträgliche
Befeuchtung erforderlich.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, ein
Ver fahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials
bzw. ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes
Aufzeichnungsmaterial anzugeben, durch dessen Einsatz bzw. bei dem
der zuvor beschriebene Mottling-Effekt verglichen mit bekannten
Aufzeichnungsmaterialien nur mehr vermindert auftritt.
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch
1. Des Weiteren löst
die Erfindung diese Aufgabe durch ein Aufzeichnungsmaterial mit
den Merkmalen nach Anspruch 16.
Ein
wesentliches Merkmal, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren basiert, ist die
Verwendung eines sogenannten Schuhglättwerkes. Bei einem Schuhglättwert handelt
es sich um ein Glättwerk,
bestehend aus einer üblicherweise
aus oberflächengehärtetem Stahl
gefertigten Walze und einem als Anpresselement dienenden elastischen
Pressmantel, welcher sich, wie die Walze, mit dem Trägersubstrat
mitbewegt, wenn das Trägersubstrat
durch den Spalt zwischen der Walze und dem Pressmantel hindurchgeführt wird.
Der Pressmantel ist hohlrylinderförmig, an seinen offenen Enden
drehbar gelagert und wird mit Hilfe eines sogenannten Druckschuhs
gegen die gegen über
angeordnete mitgeführte
Walze gedrückt.
Hierzu wird üblicherweise
zwischen der Innenumfangsfläche
des Pressmantels und dem Druckschuh ein hydraulisches Polster ausgebildet, mit
dem der Pressmantel möglichst
gleichmäßig gegen
die mitgeführte
Walze gedrückt
wird. Derartige Schuhglättwerke
werden üblicherweise
bei der Herstellung von Kartonagen eingesetzt, um ein Verdichten
der Kartonagen beim Glätten
zu verhindern, wobei die Schuhglättwerke
die Oberflächen
der Kartonagen glätten,
bevor sie mit den zu bedruckenden Außenschichten versehen werden.
Überraschenderweise
hat sich bei der erfindungsgemäßen Verwendung
des Schuhglättwerkes
für wärmeempfindliches
Aufzeichnungsmaterial herausgestellt, dass die Thermoreaktionsschicht
von mit Hilfe des Schuhglättwerkes
geglätteten
Aufzeichnungsmaterialien verglichen mit Aufzeichnungsmaterialien,
die in herkömmlicher
Weise geglättet
wurden, eine deutlich geringere Neigung zur Bildung des Mottling-Effektes
zeigen, wie verschiedenste Versuchsreihen eindrucksvoll belegt haben.
Das Aufzeichnungsmaterial zeigt eine gleichmäßig matte Oberfläche, die
auch nach dem Bedrucken allenfalls geringfügig zu Mottling neigt.
Ferner
hat sich gezeigt, dass der Einfluss der Qualitäten der Ausgangsmaterialien,
insbesondere der Einfluss der Qualität der Rohstoffe und der Einfluss
der Qualität
des Trägersubstrates,
auf den Mottling-Effekt durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
deutlich abnimmt, so dass auch mit weniger hochwertigen Ausgangsmaterialien
hochwertige Aufzeichnungsmaterialien gefertigt werden können, bei
denen der Mottling-Effekt kaum auftritt.
Erfindungsgemäß wird der
Anpressdruck, mit dem das getrocknete Trägersubstrat mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht
gegen die Walze gedrückt
wird, so eingestellt, dass eine eventuell auftretende Vorreaktion
der Thermoreaktionsschicht vernachlässigbar klein ist oder nicht
auftritt. Durch diese Maßnahme
wird sichergestellt, dass das fertige Aufzeichnungsmaterial nach
dem Durchlaufen des Schuhglättwerkes
keinen durch Vorreaktionen der Farbbildner und Farbentwickler in
der Thermoreaktionsschicht verursachten Farbschleier zeigt, beispielsweise
einen Grauschleier, sondern das Aufzeichnungsmaterial seine gewünschte Grundfarbe,
beispielsweise Weiß,
zeigt. Der An pressdruck ist jedoch wiederum so hoch gewählt, dass
eine ausreichende Oberflächenglätte bei
gleichzeitig gewünschter
Mattigkeit gegeben ist.
Diese
und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials
werden aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen noch
deutlicher.
Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn sowohl die Fördergeschwindigkeit des Trägersubstrates
durch das Schuhglättwerk,
der Anpressdruck, mit dem das Trägersubstrat
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht gegen die Walze gedrückt wird,
sowie die wirksame Anpressfläche,
mit der das Trägersubstrat
beim Glätten gegen
die Walze gepresst wird, so aufeinander abgestimmt werden, dass
das Aufzeichnungsmaterial mit hoher Oberflächenqualität gefertigt werden kann. Die
Fördergeschwindigkeit,
der Anpressdruck und die wirksame Anpressfläche werden vorzugsweise dabei
so gewählt,
dass die Thermoreaktionsschicht auf dem Trägersubstrat beim Durchlaufen
des Schuhglättwerkes
nur so stark erwärmt
wird, dass noch keine sichtbare Verfärbungsreaktionen der Thermoreaktionsschicht
auftreten. So liegt die maximal zulässige Temperatur bei einem herkömmlichen
wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterial in einem Bereich von etwa 60 bis 70°C, bei der noch
keine sichtbare Verfärbungsreaktion
der Thermoreaktionsschicht auftritt. Bei Spezialpapieren, bei denen Verfärbungsreaktionen
erst bei deutlich höheren
Temperaturen, beispielsweise in einem Bereich von 130 bis 170°C, auftreten,
kann insbesondere der Anpressdruck auch zusätzlich erhöht werden, um eine möglichst
glatte Oberfläche
zu erhalten. Bei dieser Verfahrensführung können die drei Verfahrensparameter
Fördergeschwindigkeit,
Anpressdruck und wirksame Anpressfläche durch Heranziehen der Verfärbungsreaktion
der Thermoreaktionsschicht definiert aufeinander eingestellt werden,
so dass bei geringstem Verfärbungsgrad eine
hohe Qualität
des Aufzeichnungsmaterials eingestellt werden kann.
Die
Fördergeschwindigkeit
des Trägersubstrates
durch das Schuhglättwerk
liegt bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens in einem Bereich
von etwa 700 bis 1750 m/min. Bei diesen Fördergeschwindigkeiten wird
einerseits sichergestellt, dass die Thermoreaktionsschicht keine
der zuvor beschriebenen Verfärbungsreaktionen
zeigt, das Aufzeichnungsmaterial jedoch gleichzeitig mit einer ausreichend
hohen Herstellgeschwindigkeit gefertigt werden kann.
Die
Streckenlast des Schuhglättwerkes,
d.h. die Belastung des Trägersubstrats
im Schuhglättwerk,
die entlang einer Berührungslinie
quer zur Förderrichtung
des Trägersubstrates
wirkt, liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 40 N/mm bis
650 N/mm. So hat sich gezeigt, dass die meisten Reaktionspartner
in der Thermoreaktionsschicht erst bei einer höheren wirksamen Streckenlast
durch die hohen Druckkräfte
so weit erwärmt
werden, dass eine Verfärbungsreaktion
auftritt.
Damit
das Trägersubstrat
möglichst
schonend geglättet
wird, wird die Nip-Breite des Schuhglättwerkes, d.h. die Länge in Förderrichtung
des Trägersubstrates
gesehen, entlang der die Walze und der Pressmantel am Trägersubstrat
anliegen, so gewählt,
dass die Nip-Breite bei einer Bahnbreite des Trägersubstrates von 3500 bis
4500 mm in einem Bereich von 30 bis 50 mm liegt. Durch die verglichen
mit dem Stand der Technik deutlich größere Nip-Breite des Schuhglättwerkes,
diese liegt beim Stand der Technik in einem Bereich von 2 bis 4
mm, kann der maximal wirkende Anpressdruck beim erfindungsgemäßen Verfahren
vergleichsweise gering eingestellt werden, da das Aufzeichnungsmaterial über einen
längeren
Zeitraum im Schuhglättwerk
geglättet
wird.
Um
eine ausreichende Elastizität
des Trägersubstrates
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht während des Glättens im
Schuhglättwerk
sicherzustellen, wird das Trägersubstrat
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht unmittelbar vor dem Glätten nur
so weit getrocknet, dass der Feuchtegehalt des Trägersubstrats
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht in einem Bereich von 4
bis 8 Gew.-% liegt.
Um
möglichst
homogene Eigenschaften über
die gesamte Breite des Trägersubstrates
vor dem Glätten
im Schuhglättwerk
zu erreichen, wird bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante
ferner vorgeschlagen, das getrocknete Trägersubstrat mit aufgebrachter
Thermoreaktionsschicht vor dem Glätten im Schuhglättwerk auf
seiner der Thermoreaktionsschicht abgewandten Rückseite nochmals zu befeuchten
und das befeuchtete Trägersubstrat
mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht vor dem Glätten im
Schuhglättwerk auf
den gewünschten
Feuchtegehalt zu trocknen.
Die
die spätere
Thermoreaktionsschicht bildende Auftragssuspension wird vorzugsweise
durch Streichen auf das Trägersubstrat
aufgebracht. Hierzu können
unterschiedlichste bekannte Verfahren eingesetzt werden, so beispielsweise
ein Aufbringen der Auftragssuspension durch Rakeln, mit Hilfe von
Walzen oder Rollen oder auch mit Hilfe sogenannter Blaids. Ein weiteres
Streichverfahren, mit dem die Auftragssuspension auf das Trägersubstrat
aufgebracht werden kann, ist das sogenannte Curtain-Coating-Verfahren. Hierbei
wird das Trägersubstrat
durch eine Curtain-Coating-Einrichtung geführt, in der die Auftragssuspension
in Form eines Vorhangs bzw. Schleiers auf die Oberfläche des
Trägersubstrates
aufgebracht wird, wobei sich die Auftragssuspension durch ihre Oberflächenspannung
gleichmäßig auf
der zu beschichtenden Oberfläche
verteilt.
Damit
ein besonders gleichmäßiges Verteilen
der Auftragssuspension und ein besonders gleichmäßiges Anhaften der sich ausbildenden
Thermoreaktionsschicht auf dem Trägersubstrat erreicht wird,
ist es ferner von besonderem Vorteil, wenn das Trägersubstrat
vorzugsweise unmittelbar vor dem Auftragen der die spätere Thermoreaktionsschicht
bildenden Auftragssuspension definiert geglättet wird. Hierdurch erhält das Trägersubstrat
eine gleichmäßig homogenisierte
Oberfläche,
auf der die Auftragssuspension beim Aufbringen gut anhaftet.
Um
eine möglichst
gleichmäßige Verteilung
der Thermoreaktionsschicht auf dem flächigen Trägersubstrat zu erreichen, wird
bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgeschlagen, auf die Oberfläche
des Trägersubstrates,
auf die die Thermoreaktionsschicht aufgebracht werden soll, in einem
vorgeordneten Verfahrensschritt eine Zwischenschicht aufzubringen,
mit der die raue Oberfläche des
Trägersubstrates
egalisiert und homogenisiert wird. Durch Beimengen entsprechender
Zusätze
kann die Zwischenschicht gezielt so eingestellt werden, dass sie
gleichzeitig als Wärmeisolierung
zwischen dem Trägersubstrat
und der auf die Zwischenschicht aufgebrachten Thermoreaktionsschicht
dient. Durch diese wärmeisolierende
Wirkung wird die Verfärbungsreaktion
zusätzlich
beschleunigt, da die vom Thermodruckkopf auf die Thermoreaktionsschicht
beim Druck aufgebrachte Wärmemenge
von der Zwischenschicht wieder in die Thermoreaktionsschicht zurückreflektiert
wird, während
allenfalls ein geringer Teil der eingebrachten Wärmemenge auf das Trägersubstrat übertragen
und von diesem nach außen
abgestrahlt wird.
Damit
sich die die spätere
Thermoreaktionsschicht bildende Auftragssuspension auch bei der
Verwendung einer zusätzlichen
Zwischenschicht gleichmäßig auf
der zu beschichtenden Oberfläche
verteilt, wird auch hier vorgeschlagen, dass das Trägersubstrat
mit aufgebrachter Zwischenschicht vor dem Aufbringen der die spätere Thermoreaktionsschicht
bildenden Auftragssuspension zusätzlich
geglättet
wird, beispielsweise durch ein herkömmliches Mol-Glättwerk.
Das
Trägersubstrat,
bei dem es sich üblicherweise
um eine Papier- oder Kunststoffbahn handelt, kann entweder vorab
schon hergestellt sein und beispielsweise in Form von Rollen der
das erfindungsgemäße Verfahren
durchführenden
Anlage zugeführt
werden. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, das Aufzeichnungsmaterial
online auf einer einzigen Maschine zu fertigen. Hierzu wird bereits
das Trägersubstrat
aus bekannten Rohstoffen auf derselben Anlage gefertigt, getrocknet,
gepresst sowie geglättet
und anschließend
zum Auftragen der Zwischenschicht bzw. zum Auftragen der die spätere Thermoreaktionsschicht
bildenden Auftragssuspension den entsprechenden Einrichtungen zugeführt.
Alternativ
ist es auch denkbar, das Trägersubstrat
zwar unmittelbar vor dem Auftragen der Zwischenschicht bzw. vor
dem Auftragen der die spätere
Thermoreaktionsschicht bildenden Auftragssuspension zu fertigen,
jedoch auf einer getrennt von der das erfindungsgemäße Verfahren
ausführenden
Anlage, so dass die Anlage zum Auftragen der Zwischenschicht bzw.
der Thermoreaktionsschicht in ihren Verfahrensparametern, insbesondere
der Fördergeschwindigkeit,
optimal eingestellt werden kann. Das Herstellen des Trägersubstrates
unmittelbar vor dem Auftragen der Zwischenschicht bzw. vor dem Auftragen
der die spätere
Thermoreaktionsschicht bildenden Auftragssuspension hat den Vorteil,
dass online bereits bei der Herstellung des Trägersubstrates gezielt die Eigenschaften
des Trägersubstrates
eingestellt und gegebenenfalls nachgeregelt werden können, um
ein möglichst
hochwertiges wärmeempfindliches
Aufzeichnungsmaterial herstellen zu können.
Als
Trägersubstrat
dient vorzugsweise eine Papierbahn. Alternativ ist es jedoch auch
möglich,
eine Kunststofffolie oder auch eine Papierbahn mit einem Anteil
an Kunststofffasern als Trägersubstrat
zu verwenden.
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit
einem Trägersubstrat
sowie einer einen Farbbildner und einen Farbentwickler enthaltenden
Thermoreaktionsschicht. Das wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmaterial ist vorzugsweise durch ein Verfahren gefertigt, wie
es in den verschiedenen zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten
geschildert ist.
Besonders
bevorzugt ist dabei die Thermoreaktionsschicht des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials
durch das Curtain-Coating-Verfahren auf das Trägersubstrat aufgebracht worden.
Insbesondere die Anwendung des Curtain-Coating-Verfahrens hat den
Vorteil, dass das Aufzeichnungsmaterial einerseits mit sehr hoher
Herstellungsgeschwindigkeit gefertigt werden kann, während andererseits
eine besonders feine und gezielte Dosierung und Ausbildung der Thermoreaktionsschicht
möglich
wird.
Das
Papiergewicht des fertigen Aufzeichnungsmaterials liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 45 bis 120 g/m2.
Der
Weißgrad
bzw. der Weißgehalt
des fertigen Aufzeichnungsmaterials liegt, wenn es sich um ein weißes Aufzeichnungsmaterial
handelt, gemessen nach ISO 2469 in einem Bereich von 85 bis 98%.
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert, wobei der Grundgedanke
der Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist:
Beispiel
Zunächst wurde
auf einer herkömmlichen
Papierherstellungsmaschine eine Papierbahn als Trägersubstrat
mit Aufbringen einer Zwischenschicht gefertigt. Anschließend wurde
die so gefertigte Papierbahn der Anlage zum Aufbringen der Thermoreaktionsschicht
zugeführt.
Die
die spätere
Thermoreaktionsschicht bildende wässrige Auftragssuspension wurde
mit Hilfe des Curtain-Coating-Verfahrens auf das Trägersubstrat
aufgebracht. Die Viskosität
der wässrigen
Auftragssuspension betrug dabei 450 mPas (nach Brookfield, 100 U/min,
20°C). Die
Oberflächenspannung
der Auftragssuspension betrug 46 mN/m (statistische Ringmethode).
Das Flächengewicht
der Papierbahn lag bei 43 g/m2. Die Papierbahn
wurde mit einer Fördergeschwindigkeit
von 1200 m/min durch die Curtain-Coating-Einrichtung
geführt.
Hier wurde eine wässrige
Auftragssuspension in bekannter Weise aufgebracht, um eine Thermoreaktionsschicht
mit einem Gewicht von 5,8 g/m2 (ofentrocken)
auszubilden.
Nach
dem Auftragen der wässrigen
Auftragssuspension erfolgte in üblicher
Weise der Trocknungsvorgang der beschichteten Papierbahn. Anschließend wurde
die der ausgehärteten
Thermoreaktionsschicht entgegengesetzte Flachseite der Papierbahn
erneut befeuchtet und so weit getrocknet, dass der Feuchtegehalt der
Papierbahn mit getrockneter Thermoreaktionsschicht bei etwa 7 Gew.-%
lag. Hierdurch sollten über
die gesamte Breite der Papierbahn möglichst konstante Materialeigenschaften
der Papierbahn eingestellt werden.
Anschließend wurde
die so beschichtete und in ihrem Feuchtegehalt definiert eingestellte
Papierbahn mit aufgebrachter Thermoreaktionsschicht durch ein Schuhglättwerk geführt, wobei
auch hier die Geschwindigkeit bei 1200 m/min lag. Bei dem Schuhglättwerk handelte
es sich um ein Schuhglättwerk
der Firma Voith® in
Form eines sogenannten Schuhkalanders. Bei dem in der Versuchsanlage
von Voith® verwendeten
Schuhglättwerk
handelte es sich um ein Glättwerk,
dass mit einer Walze aus Hartguss sowie einer Druckschuheinheit ausgerüstet war.
Die Walze aus Hartguss hatte einen Durchmesser von 1067 mm. Die
Druckschuheinheit war durch einen aus einem Elastomer gefertigten
Pressmantel mit einem Durchmesser von 1100 mm gebildet, welcher
mit drehbaren Spannringen an einer Haltevorrichtung gehalten war.
Im Inneren des zylinderförmigen Pressmantels
war ein Druckschuh angeordnet, welcher hydraulisch zu betätigen war
und mit dem zwischen dem Pressmantel und dem Druckschuh eine hydrostatische
Presszone ausgebildet werden konnte.
Die
mit der Thermoreaktionsschicht beschichtete Papierbahn wurde anschließend durch
den Glättspalt
des Schuhglättwerkes
hindurchgeführt,
wobei der Anpressdruck, mit dem der Pressmantel gegen die andere
Walze gedrückt
wurde, so eingestellt war, dass sich eine maximale Streckenlast
von 600 N/mm und eine minimale Streckenlast von 50 N/mm ergaben.
Die von der Größe des Druckschuhs
abhängige
Nip-Breite war auf 40 mm eingestellt bei einer Bahnbreite vor dem
Kalander von 800 mm.
Nach
dem Durchlaufen des Schuhglättwerkes
wurde die so beschichtete und geglättete Papierbahn aufgewickelt.
In
der nachfolgenden Tabelle sind Parameter verschiedener nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter
wärmeempfindlicher
Aufzeichnungsmaterialien im Vergleich zu Aufzeichnungsmaterialien
gezeigt, welche in herkömmlicher
Weise gefertigt worden sind.
So
zeigte sich, dass entgegen der bisher getroffenen Annahme, dass
sich nur mit einem ausreichend hohen Anpressdruck eine möglichst
glatte Oberfläche
bei der Thermoreaktionsschicht eines wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterials
erreichen lässt,
mit Hilfe des Schuhglättwerkes
bei deutlich geringerem Anpressdruck und deutlich höherer Verweilzeit
des Aufzeichnungsmaterials im Glättspalt
des Schuhglättwerkes, eine
gleichbleibende, gegebenenfalls sogar bessere Oberflächenqualität einstellen
lässt,
ohne dass Vorreaktionen in der Thermoreaktionsschicht auftreten.
Gleichzeitig zeigte das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Aufzeichnungsmaterial deutlich geringere Mottling-Effekte als die
nach dem herkömmlichen Verfahren
hergestellten wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterialien.
In
der oben angegebenen Tabelle sind unterschiedliche wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmaterialien aufgelistet, die nach unterschiedlichen
Verfahren geglättet
worden sind.
Dabei
wurden die sogenannte optische Dichte 1, die optische Dichte 2,
der Weißgehalt,
die Glätte
gemessen nach Bekk sowie die Vorreaktionen aufgelistet.
Die
mit 100 und 300 gekennzeichneten Muster wurden nicht geglättet.
Die
mit 101 bis 105 gekennzeichneten Muster wurden in einem Glättwerk mit
einer Walze mit harter und einer Walze mit elastischer Oberfäche, welche
eine Shore-Härte
von 90° Sh
(D) hatte, geglättet.
Die
mit der Nummernfolge 201 bis 206 gekennzeichneten Muster wurden
in einem Glättwerk
mit zwei Walzen geglättet,
deren Oberflächen
jeweils elastisch waren und eine Shore-Härte von 90° Sh (D) hatten.
Die
mit der Nummernfolge 301 bis 306 gekennzeichneten Muster wurden
erfindungsgemäß mit dem zuvor
beschriebenen Schuhglättwerk
geglättet.
Wie
der Tabelle zu entnehmen ist, zeigen alle Muster annähernd die
gleichen Werte für
die optische Dichte 1 und die optische Dichte 2, mit der angegeben
wird, wie schnell ein Thermopapier reagiert. Die optischen Dichten
wurden jeweils mit einem Remissionsdensitometer der Type Macbeth
D 19 C gemessen, das den Kontrastunterschied zwischen uneingefärbter und
durch Wärmeeinwirkung
geschwärzter
Messfläche misst.
Je höher
der Messwert ausfällt,
um so stärker
ist die Schwärzung
des wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterials. Die optische Dichte 1 gibt dabei den maximalen
Schwärzungsgrad
an, der sich bei einer bestimmten Energiebeaufschlagung einstellt
(zum Beispiel erhalten durch eine Bestromungszeit von 1 Millisekunde).
Um die optischen Dichte 2 zu erhalten, wird das wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmaterial unter gleichen Bedingungen behandelt, jedoch
mit der halben Bestromungszeit beaufschlagt.
Hinsichtlich
des Weißgehaltes,
der nach ISO 2469 ermittelt wurde, ist erkennbar, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein höherer
Weißgehalt
erreicht werden kann als mit den herkömmlichen Glättverfahren. So zeigen alle
mit dem Schuhglättwerk
geglätteten
Muster Weißgehalte
von mindestens 92,0%, während
die Vergleichsmuster jeweils
Weißgehalte
von weniger als 92,0% zeigten, so zum Beispiel das Muster 105 mit
einem Weißgehalt von
90,0%.
Die
Glättewerte
gemessen nach Bekk in Bekk-Sekunden bei den nach den erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Mustern entsprachen im Wesentlichen den üblichen
Werten der Vergleichsmuster.
Ein
wesentlicher Unterschied zwischen dem erfindungsgemäß hergestellten
Muster und den nach herkömmlichen
Verfahren hergestellten Mustern war jedoch in der sogenannten Vorreaktion
erkennbar. Hierbei handelt es sich um einen Wert, mit dem angegeben
wird, ob das wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmaterial nach dem Durchlaufen des Glättwerkes
bereits eine geringfügige
Verfärbungsreaktion
zeigt.
Dabei
gilt, je höher
der Wert der Vorreaktion, desto deutlicher ist eine Verfärbungsreaktion
erkennbar. Wie der Tabelle entnommen werden kann, zeigte keines
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Muster eine Vorreaktion (Wert = 0), während die
Vergleichsmuster teilweise deutliche Vorreaktionen zeigten (Werte
bis zu 2,5).
Zusammenfassend
war erkennbar, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Muster
zumindest die gleichen Eigenschaften nach dem Glätten zeigten wie die Vergleichsmuster,
jedoch deutlich weniger zu Vorreaktionen neigten.
Darüber hinaus
zeigten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Muster verglichen mit den nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten
Vergleichsmustern ein matteres Erscheinungsbild, das auch nach Durchlaufen
eines Druckvorgangs erhalten blieb, wobei nahezu kein Mottling-Effekt
auftrat.