DE1928001A1 - Verfahren zur Herstellung von Durchschreibpapier - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Durchschreibpapier.

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen ähnlichen Gegenstand wie die deutsche Patentanmeldung P 16 11 788.7-27 der gleichen Anmelderin.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von druckempfindlichem Durchschreibepanier auf der Papiermaschine, Papier dieser Art befindet sich allgemein in Gebrauch und auf einer Fläche eines derartigen Papiers ist eine Schicht von durch Druck zerstörbaren mikroskopisch kleinen Kapseln aufgebracht. Die Kapseln enthalten eine Substanz, welche eine unterscheidungskräftige Farbe ergibt, wenn sie an der Oberfläche eines darunter liegenden Flächenmaterials adsorbiert wird, welche mit einer die Entwicklung der unterscheidungskräftigen Farbe erlaubenden

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Substanz beschichtet ist. Diese druckempfindlichen Durchschreibematerialien sind in einer Reihe von Patentschriften von Barrett K. Green u.a. beschrieben, wie etwa in den USA-Patent-. Schriften 2 505 4-70, 2 548 364,. 2. 548 365, 2 548 366, 2 550 469, 2 712 507, 2 800 457 und der USA-Reissue-Patentschrift 24 899.

Kurz gesagt, werden die Kapseln durch ein Verfahren erzeugt, welches im angloamerikanischen Sprachgebrauch mit "Coascervation" bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird dispergierter Farbstoff enthaltende Flüssigkeit in einem filmbildenden Material zur Bildung von Kapseln eingehüllt, wobei ein Farbstoff in einem durch Druck zerstörbaren Film eingekapselt wird. Der Farbstoff ist gewöhnlich ein aromatischer Farbstoff, von welchem zahlreiche Arten bekannt sind, und ist normalerweise farblos. Wenn andererseits der Farbstoff mit einer sauren Substanz, wie etwa saurer Ion, z.B. Attapulgit-Ton, in Berührung gelangt, wird der Farbstoff farbig und sichtbar. Das Durchschreibematerial ist, wie dies auch aus der USA-Patentschrift 2 548 366 hervorgeht, ein Papierflächenmaterial, dessen Vorderfläche mit dem sauren Ton oder anderen adsorbierenden $eilchen adsorbierend beschichtet ist, welche den Farbstoff farbig werden lassen. Die Rück- oder Unterseite des Papiers ist mit einer Schicht beschichtet, welche den Farbstoff in"eirieni' ' Druck zerstörbaren Substrat enthält. Wenn solches Durchschreibepapier übereinandergelegt wird, dann wird durch auf die obere Fläche des obersten Flächenmaterialstücks ausgeübten

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Schreibdruck cL,s zerstörbare Material zur Freigabe des Farbstoffs zerstört. Der Farbstoff wird dabei auf die vordere oder obere Fläche des darunterliegenden Flächenmaterialstücks übertragen, v;o die Farbreaktion stattfindet.

Durchschreibematerial der erwähnten Art hat zwar breiten Eingang in der Industrie gefunden. Der Herstellung von derartigem Aufzeichnungsmaterial war jedoch aufwendig, da es bisher f erforderlich war, das Papier in nach der Papierherstellung auf der Papiermaschine erfolgenden Arbeitsgängen zu beschichten. Andererseits legen es die weite Verbreitung dieses Papiers und das Erfordernis, die Kosten für Durchsehreibematerialien herabzusetzen, nahe, den Arbeitsvorgang direkt auf der Papiermaschine durchzuführen.

Es wurden Anstrengungen zur Erzeugung von Durchschreibematerial dieser Art unter Durchführung der Arbeitsvorgänge auf der Papiermaschine unterncmmen, welche jedoch unzureichend waren« Genauer gesagt wurden die zerstörbaren Farbstoff enthaltenden Kapseln in den Stoff für eine langsiebpapiermaschine eingebracht, uia die Farbstoff enthaltenden Teilchen in dem abgesetzten Papier abzulagern. Die Kapseln sind jedoch sehr klein und verteilen sich wie alle in dem Stoff enthaltenen feinverteilten teilchenförmigen Bestandteile mehr oder weniger gleichmässig durch das abgesetzte Papier anstelle hauptsäch-

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lieh auf einer Oberfläche des Papiers versammelt zu sein, was ja angestrebt wurde. Ungünstigerweise wird auch ein Anteil von Kapseln nicht in dem auf dem Sieb abgelagerten Papier zurückgehalten und geht in dem Siebwasser verloren. Da die Kapseln sehr teuer sind, müssen sie aus dem Siebwaeser wieder zurückgewonnen werden und dem Stoff wieder zugeführt werden. Es ist leicht einzusehen, dass dieser Versuch eines Herstellungsvorgangs direkt auf der Papiermaschine nicht zufriedenstellend war.

Es ist auch möglich, die Farbstoff enthaltenden Kapseln auf das Papier aufzubringen, nachdem es in wesentlichen getrocknet wurde. Dieses Vorgehen bietet viele Schwierigkeiten, da die Kapseln an sich nichthaftend sind, so dass man vollkommen auf ein besonderes Bindemittel angewiesen ist und in einem bestimmten Ausmass eine erneute Befeuchtung des Papiere erforderlich ist. Es ist jedoch wirtschaftlich sehr unvorteilhaft, am "trockenen Ende" des Papierherstellungsvorgangs wieder Wasser zuzufügen. Wenn darliberhinaus eine inteneive Wiederbefeuchtung stattfindet» werden die mikroskopischen Farbstoff enthaltenden Kapseln im ganzen PapierkÖrper In beträchtlichem Ausmaßs dispergiert, wie dies der Fall let« wenn das Papier bei Aufbringung vpn Leimstoffen erneut lj#- feuchtet wird.

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Gemäss Erfindung werden die Farbstoff enthaltenden mikrosito-.pi3chen Kapseln in trockenem Zustand auf das nasse Papier unter Anwendung von elektrostatischen Kräften aufgebracht, wie dies in der am 5. Januar 1967 eingereichten anhängigen USA-Anmeldung Serial Nr* 607 511 der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Gemäss Erfindung wurde gefunden, dass die Farbstoff enthaltenden Kapseln auf elektrostatische Aufladung ansprechen und auf dem nassen Papier im wesentlichen gleich·? massig niedergeschlagen werden und auf der Papieroberfläche, auf welcher sie niedergeschlagen wurden, festgehalten werden. Weiter wurde gefunden, dass die mikroskopisch kleinen Kapseln an der Oberfläche des Papiers durch die Presswalzen und Trocknungswalzen einer herkömmlichen Langsiebpapiermaschine ohne Beschädigung hindurchlaufen.

Gemäss Erfindung wird also eine wassernasse Bahn durch eine Teilchenablagerungszone geführt, welcher mikroskopisch kleine Farbstoff enthaltende Kapseln zugeführt werden, welche für eine gegenseitige Abstossung aufgeladen elektrostatisch sind, so dass die Kapseln elektrostatisch von der nassen Papierbahn angezogen und gleiehmä3sig auf ihr niedergeschlagen werden, und dass dann die nasse Papierbahn in herkömmlicher Weise entwässert wird».

Es nftrd vorgezogen,, die Farbstoff enthaltenden Kapseln auf der Filztuchseite des Papiers aufzubringen, bevor das Papier^

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auf die Trocknungsvjalzen geführt wird. Dies ist besonders bei der Herstellung von Durchschreibepapieren wirkungsvoll, da die Siebseite des Papiers, welche seine kriftigere Seite bildet, dem Schreiben usw. vorbehalten bleibt. Die meisten !langsiebmaschinen sind auch so konstruiert, dass der Siebseite des Papiers ein Leimungsmaterial zugeführt wird, und der saure Ton oder andere farbreagierende adsorbierende teilchen werden am leichtesten in dem Leimungsmaterial zugeführt, da diese !Teilchen normalerweise in einem Bindemittel gehalten sind. Somit kann durch eine einfache Veränderung der Standard-Langsiebmaschine und durch Zugabe eines zweckmässigen sauren Tons bei der herkömmlichen Leimpresse direkt , ein Durchschreibepapier von überragender Qualität erzeugt werden, ohne dass nach der Papiermaschine auszuführende Auftragvorgänge erforderlich sind.

Die Farbstoff enthaltenden Teilchen können auch bei Fehlen eines beonderen Bindemittels abgelagert werden, indem darauf vertraut wird, dass das Wasser die Kapseln benetzt und sie an den Papierfasern anhaften lässt, oder indem darauf vertraut wird, dass in dem Stoff Bindemittel enthalten sind. Andererseits kann mit dem Farbstoff enthaltenden Teilchen ein Anteil von Stärke oder wasserempfindlichem klebendem Harz niedergeschlagen werden, um das Anhaften .zwischen den Farbstoff enthaltenden Kapseln und dem Papieruntergrund zu

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verbessern. An der Stelle, an welcher die Kapseln elektrostatisch auf dem Papier niedergeschlagen werden, sollte die wassernasse Papierbahn vorzugsweise wenigstens 25 Gewichtsprozente Wasser und noch besser wenigstens 45 Gewichtsprozente Wasser aufweisen· Es wird besonders bevorzugt, dass die wassernasse Bahn wenigstens 60 Gewichtsprozente Wasser enthält, und besonders vorteilhaft werden die Kapseln auf der Filztuchseite des Papiers niedergeschlagen, während sich dieses noch auf dem Sieb der Langsiebpapiermaschine z.B. vor der Gautschwalze befindet. An dieser Stelle enthält das Papier normalerweise 80 % oder mehr Wasser·

Der elektrostatische Niederschlag der Teilchen wird als sehr wesentlich angesehen, tlenn bei Fehlen des elektrostatischen· Niederschlags wurden eich die teuren, Farbstoff enthaltenden Kapseln nicht gleichiaässig niederschlagen, und ein Teil des niedergeschlagenen Materials würde durch die an der Oberfläche einer sich mit.den bei der Papierherstellung üblichen Geschwindigkeiten bewegenden Bahn vorhandene Turbulenz weggeblasen werden. Heben einer Verunreinigung der Luft und der Explosionsgefahr sind die mikroskopisch kleinen Kapseln zu teuer, und der wirtschaftliche Verlust wäre nicht tragbar.

Der Anteil von niedergeschlagenen Kapseln kann beträchtlich verändert werden. Selbstverständlich sind diese Anteile in

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Bezug auf die Erfindung nur von zweitrangiger Bedeutung, da /. die bisher verwendeten Anteile verwendet werden könnten. An- · . dererseits kann durch die Begrenzung der Kapseln auf im wesent-. liehen die obere Fläche des Papiers, die, gemäss Erfindung,, erreichte gleichmässige Verteilung und dadurch, dass die Menge von erforderlichem besonderen Bindemittel auf ein Mindestmass herabgesetzt ist, das pro Flächeneinheit des Pa- , piers erforderliche Gewicht an Mikrokapseln auf ein Mindestmass herabgesetzt werden. Gemäss Erfindung kommt man auf .,., .... diese Weise mit 2,4 Gramm von Farbstoff enthaltenden Kapseln λ pro Quadratmeter Oberfläche aus, wobei, falls .gewünscht,. , .—,, grösaere Anteile verwendet werden können... -,-.., ,,,-■.-,

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung^ anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der einzigen _: . Figur der Zeichnung ist in perspektivischer Ansicht eine herkömmliche Papierherstellungsmaschine gezeigt, welche ledi-S" ----lieh als Beispiel eine Einrichtung zum Niederschlagen von . elektrostatisch aufgeladenen Farbstoff enthaltenden Kapseln auf der Papierbahn aufweist. .

In der Zeichnung ist eine Langsiebpapiermaschine mit einem Stoffauflaufkasten 11, einer Staulatte 12, einer Brustwalze 13, Tragwalzen H und einer Gautschwalze 15, um welche herum •das Sieb 16 läuft, gezeigt. Die herkömmliche Siebwalze kann,

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falls gewünscht, vorhanden sein. Sie ist jedoch nicht gezeigt. Weiter sind herkömmliehe Saugkasten 1? gezeigt. Wenn die frisch gebildete nasse Papierbahn das Sieb 16 verlässt, wird sie zu der Pressenpartie mit den Presswalzen 1ö und den das Papier transportierenden Filztüchern 19, 20 und 21 geführt.

Das Papier P, wie es ursprünglich aus dem Stoffauflaufkästen 11 aüüTiias Sieb in der Nähe der Brustwalze 13 abgelagert worden ist, besteht zum grössten 2eil aus Wasser, und der Wassergehalt wird nach und nach durch Entwässerung und dann durch Absaugen auf einen Gehalt von rund 80 in in der Umgebung der Gautschwalze 15 erniedrigt. Nachdem das Papier die Gautschwalze verlassen hat, wird es zu der Pressenpartie befördert, wo die Presswalzen 18 zusammenwirken, um das Wasser weiter aus der Papierbahn auszupressen, damit der Wassergehalt des Papiers noch mehr verringert und die innere Festigkeit des Flächenmateriala erhöht wird. Schliesslich wird die teilweise entwässerte Bahn zu den Trocknungszylindern 3> transportiert, die die Feuchtigkeit des Flächenmaterials weiter auf einen in dem fertigen Brieugnis gewünschten Gehalt erniedrigen.

_v Gemäss Erfindung werden die elektrostatisch aufgeladenen Farbstoff enthaltenden Kapseln entweder alleine oder zusammen mit waasereiapfindlichen Bindemitteln oder wasserlöslichem Harz auf der oberen oder Filztuchseite des Papiers P abge-

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lagert, bevor die Papierbahn in das erste Presswalzenpaar 1b eingeführt wird. Die Kapseln werden, wie durch den Pfeil 22 .' gezeigt, über ein Verteilerrohr 23 und dann über fiohre 24 Verteilerköpfen 25 zugeführt, die über der Oberfläche des Papiers P angeordnet sind. Eine dosierte Menge von Kapseln wird eingeblasen und durch die Verteilerköpfe 25 versprüht. Diese Kapseln werden elektrostatisch aufgeladen, um eine gleichmässige Wolke von Kapseln in der Kammer 26 zu bilden. Die Kapseln werden kraft ihrer elektrostatischen Ladung zur Verbindung mit dem Papier P angetrieben, wie dies weiter oben erläutert wurde.

Das Aggregat zum Aufbringen der Farbstoff enthaltenden sein kann an verschiedenen Stellen längs der Bahn des Siebs angeordnet werden. Bs kann zwischen oder anstelle eines Satzes von Presswalzen angebracht werden, oder es kann zwischen den letzten Presswalzen und dem Troeknungsabschnitt angeordnet werden· In gleicher Weise kann es auch umgekehrt werden und dazu verwendet werden, Kapseln elektrostatisch auf die Unterseite oder Siebseite des Papiers aufzubringen, wie dies durch den Pfeil 32 angegeben ist. Gemäss Erfindung wird jedoch der Auftrag nur auf der Filztuchseite des Papiers bevorzugt·

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird das Papier P mit den ·

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Farbstoff enthaltenden Kapseln auf seiner Filztuchseite durch die Presswalzen und die Srocknongswalzeh geführt, und die Kapseln werden durch diese Behandlung nicht "nachteilig beeinflusst·" --.■■-·-■■ ■,-.-- · ~r;

Der saure Ton oder ein anderes adsorbierendes Material wird in erwünschter Weise auf der Siebseite des Papiers'aufgebracht, wobei eine herkömmliche Leimpresse S verwendet wird:.

Bei einer bevorzugten Praxis gemäss Erfindung sind die Farbstoff enthaltenden Mikrokapseln solche, welche im Handel er— hältlich sind, oder sie können unter Anwendung von "Coascervation" entsprechend der Lehre der USA-Keissue-Patentsehrift 24 899 hergestellt werden. Das Adsorbens kann in irgendeiner gewünschten Weise aufgetragen werden. Vorzügsweise wird es · durch Einschluss eines Anteils von Attapulgit-ΐοη in der herkömmlichenLeimungsstärke aufgebracht. Genauer werden 20 Gewichtsprozente PapierbeschichtungsstHrke in Wasser bei 93 C 15 Minuten lang gekocht und darin auf Raumtemperatur abgekühlt. Gesondert davon wird ein Gewichtsteii Attapulgitton in drei Gewiehtsteilen Wasser unter Verv»^:endung einer Kugelmühle oder etwas ähnlichem dispergiert* Vier Gewichtsteile der nassen Dispersion werden mit einem Gewichtsteil Stärkelösung gemischt, um die Attapulgit enthaltende Leimungsstärke zu bilden.

Die besondere Beschaffenheit des Bindemittels, welches zur

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Erleichterung der Verankerung der Farbstoff enthaltenden Mikrokapseln an der Oberfläche des Papiers verwendet wird, ist von zweitrangiger Bedeutung, wie dies schon erwähnt wurde. Es ist dabei zweckmässig, einen unmodifizierten Papierstoff ohne Hilfsbinctemittel zu verwenden, da der Stoff normalerweise genügend Bindemittel in Lösung enthält, damit die Kapseln ausreichend an der Papieroberfläche festgehalten werden. Andererseits können diese Bindemittel nach Wunsch ergänzt werden, oder es können Stärke oder waseerempfindliche Harze, wie etwa Polyvinylacetat, auf das Papier entweder in Mischung mit den Kapseln oder getrennt, aber wieder unter Verwendung von elektrostatischen Kräften für den Wiederschlag, aufgebracht werden. Bei getrennter Aufbringung wird eine aufeinanderfolgende Aufbringung besonders bevorzugt. Z.B. wird die Stärke oder das wasserempfindliche Harz auf die nasse Papierbahn vor den ' Kapseln aufgebracht, die dann auf den vorher niedergeschlagenen Bindemittelteilchen niedergeschlagen werden.

Die Erfindung schafft also ein Durchschreibepapier, indem elektrostatisch aufgeladene Teilchen von mikroskopisch kleinen Farbstoff enthaltenden Kapseln auf einer wassernassen Bahn niedergeschlagen werden, während diese auf einer -ijangsiebpapiermaschine behandelt wird. Die Farbstoff enthaltenden Kapseln werden in trockener Form im wesentlichen gleichmassig auf der nassen Bahn niedergeschlagen, wobei das

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Wasser die Kapseln benetzt und sie an den Papierfasern anhaften lässt. Durch die elektrostatische Aufladung verbleiben die Kapseln an der Papieroberfläche,

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Claims (7)

1. Patentansprüche :

   [i ) Verfahren zur Herstellung von i/urchschreibpapier, " bei welchem iaikrosKopisch kleine Farbstoff enthaltende Kapseln auf das Papier aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Papiermaschine eine wassernasse Papierbahn durch eine Ablagerungszone für die Kapseln geführt wird, dass die Kapseln der Teilchenabla^erungszone zur gegenseitigen Abstossung elektrostatisch aufgeladen zugeführt v/erden, wodurch die Kapseln elektrostatisch von der nassen Papierbahn angezogen und gleichmässig auf ihr niedergeschlagen werden, und dass die Papierbahn dann entwässert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wassernasse Bahn wenigstens 25 Gewichtsprozente Wasser enthält.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wasaernasse Bahn wenigstens 60 Gewichts* Prozente Wasser enthält und dass die Kapseln auf der Filztuchseite der Bahn niedergeschlagen werden.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln auf der Filztuchseite der Bahn niedergeschlagen werden und dass die

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   Siebseite der Bahn noch auf eier Maschine mit einem· Leimungsmaterial geleimt wird, welches adsorbierende und mit dem
   Farbstoff reagierbare Teilchen enthält, um diese farbig v/erden zu lassen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das -üeiinungsmaterial einen sauren Ton aufvneist.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln zusammen mit trockenen Teilchen eines wasserempfindlichen Bindemittels elektrostatisch niedergeschlagen werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6₈ dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelteilchen vor den Kapseln niedergeschlagen werden.

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