DE1928001B2 - Verfahren zur Herstellung von Durchschreibpapier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung »on Durchschreibpapier, in das mikroskopisch kleine larbstoffenthaltende Kapseln eingearbeitet sind.

Druckempfindliches Durchschreibpapier befindet tich allgemein in Gebrauch und auf einer Fläche eines derartigen Papiers ist eine Schicht von durch Druck 5» terstörbaren mikroskopisch kleinen Kapseln aufgebracht. Die Kapseln enthalten eine Substanz, die eine »nterscheidungskräftige Farbe ergibt, wenn sie an der Oberfläche eines darunterliegenden Flächenmaterials Adsorbiert wird, die mit einer die Entwicklung der unterscheidungskräftigen Farbe erlaubenden Substanz beschichtet ist.

Diese druckempfindlichen Durchschreibematerialien werden in verschiedenen Patentschriften (US-Patentschriften 25 05 470, 25 48 364, 25 48 365, 25 48 366, *> 50 469,27 12 507,28 00 457) beschrieben.

Die Kapseln werden durch ein Verfahren erzeugt, das im angloamerikanischen Sprachgebrauch mit »Ooascervation« bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird einer dispergierten farbstoffenthaltenden Flüssigkeit in einem filmbildenden Material zur Bildung von Kapseln eingehüllt, wobei ein Farbstoff in einem durch Druck zerstörbaren Film eingekapselt wird. Der Farbstoff ist im allgemeinen ein aromatischer Farbstoff. Dieser ist normalerweise farblos. Wenn aber der Farbstoff mit einer sauren Substanz, wie etwa saurem Ton usw in Berührung kommt wird der Farbstoff farbig undVrchtbar. So ist beispielsweise das DurchschreibmateriaL das in der US-Patentschnft 2548 366 beschrieben wird, ein Papierflächensaatenal, dessen Vorderseite mit dem sauren Ton adsorbierend beschichtet ist der den Farbstoff farbig werden läßt Die Rückseite des Paniers ist mit einer Schicht beschichtet die den Farbstoff in einem Druck zerstörbaren Substrat enthält. Wenn derartiges Durchschreibpapier übereinandergelegt wird, dann wird, durch auf die obere Fläche des obersten Flächenmaterialstückes ausgeübten Schreibdruck, das zerstörbare Material zur Freigabe des Farbstoffes veranlaßt Der Farbstoff wird dabei auf die Vorderseite des darunterliegenden Flächenmatenalstückes übertragen, wo die Farbreaktion stattfindet

Durchschreibmaterial der erwähnten Art hat zwar eine weite Verbreitung gefunden; die Herstellung von derartigem Material ist jedoch aufwendig da es bisher erforderlich war, das Papier in nach der Papierherstellung auf der Papiermaschine erfolgenden Arbeitsgangen zu beschichten.

Es lag daher nahe, den Arbeitsvorgang direkt auf der Papiermaschine durchzuführen.

Den bisherigen Bemühungen in dieser Richtung ist aber kein rechter Erfolg beschieden gewesen.

Man hat zwar versucht die zerstörbaren farbstoffenthaltenden Kapseln in den Stoff für eine Langsiebpapiermaschine einzubringen, um die farbstoffenthaltenden Teilchen in dem abgesetzten Papier abzulagern. Die Kapseln sind aber sehr klein und verteilen sich wie alle in dem Stoff enthaltenden feinverteilten teilchenförmigen Bestandteile mehr oder weniger gleichmäßig durch das abgesetzte Papier an Stelle sich hauptsächlich auf eine Oberfläche des Papiers anzusammeln, was natürlich anzustreben ist. Hinzu kommt noch, daß ein Anteil von Kapseln nicht in dem auf dem Sieb abgelagerten Papier zurückgehalten wird und in dem Siebwasser verlorengeht. Da die Kapseln verhältnismäßig teuer sind, müssen sie aus dem Siebwasser wieder zurückgewonnen werden und dem Stoff wieder zugeführt werden, was einen gewissen Umstand bedeutet.

Man hat auch versucht, die tarbstoffenthaltenden Kapseln auf das Papier aufzubringen, nachdem es im wesentlichen getrocknet worden ist. Dieses Vorgehen bringt aber viele Probleme mit sich, da die Kapseln an sich nichthaftend sind, so daß man ganz auf ein Bindemittel angewiesen ist und das Papier erneut befeuchten muß. Es ist natürlich nicht von Vorteil, wenn man am »trockenen Ende« des Papierherstellungsvorganges wieder Wasser zufügen muß. Wenn darüber hinaus eine intensive Wiederbefeuchtung stattfindet, werden die mikroskopischen farbstoffcnthaltenden Kapseln im ganzen Papierkörper in beträchtlichem Ausmaß dispergiert wie das der Fall ist, wenn das Papier bei Aufbringen von Leimstoffen erneut befeuchtet wird.

Es besteht daher ein Bedürfnis an einem Verfahren, ¹ bei dem die geschilderten Nachteile nicht mehr auftre-

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Durchschreibpapier, in das mikroskopisch kleine farbstoffenthaltende Kapseln eingearbeitet sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf dem Sieb der Papiermaschine der wassernassen Papierbahn die zur gegenseitigen Abstoßung elektrostatisch aufgeladenen- Kapseln so zugeführt werden, daß die

Kapseln elektrostatisch von der nassen Papierbahn angezogen und gleichmäßig auf ihr niedergeschlagen werden, und die Papierbahn dann weiter entwässert wird.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren di.· oben geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kapseln auf dem Sieb tier Papiermaschine hinter der Naßlinie züge- ίο führt und direkt auf den Papierfasei λ niedergeschlagen, wo aber die wassernasse Bahn noch mindestens 25 Gewichtsprozent enthält

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kapsein auf dem Sieb der Papiermaschine hinter der Naßli-.lie zugeführt und direkt auf den Papierfasern niedergeschlagen, wo aber die wassernasse BaLi noch mindestens 60 Gewichtsprozent Wasser enthält

Vorzugsweise wird die Siebseite der Bahn noch auf der Maschine mit einem Leimungsmaterial geleimt, das adsorbierende und mit dem Farbstoff unter Färbung reagierende Teilchen enthält

Bevorzugt wird ein Leimungsmaterial verwendet, das einen sauren Ton aufweist

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kapseln zusammen mit trockenen Teilchen eines wasserempfindlichen Bindemittels elektrostatisch niedergeschlagen.

Vorzugsweise werden die Bindemittelteilchen vor den Kapseln niedergeschlagen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 10 98 015 war zwar bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Durchschreibpapiers bekannt bei dem mikroskopisch kleine einen Farbstoff enthaltende Kapseln auf das Papier aufgebracht werden; das Aufbringen der Kapseln geschieht hier jedoch durch ein Beschichtungsverfahren.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 58 106 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Durch-Schreibpapiers bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren werden aber die den Farbstoff enthaltenden Kapseln dem Papierstoff noch vor der Bildung eines Blattes zugesetzt

Zum Unterschied dazu werden beim vorliegenden Verfahren die Kapseln, die elektrostatisch aufgeladen sind, der noch nassen Papierbahn zugeführt und von dieser angezogen, wodurch sie sich gleichmäßig auf dieser niederschlagen.

Weiter ist in der deutschen Patentschrift 16 11 788 5» bereits ein Verfahren zum Appretieren, insbesondere zum Leimen von Bahnen aus Cellulosefasennaterial, wie Pappe oder Papier, bekannt. Dabei wird die Bahn fortlaufend durch eine Umgebung geführt, in der durch Wasser beeinflußbare Harzteilchen dispergiert sind und auf die Bahn aufgebracht werden. Die Bahn wird in wassernassem Zustand durch die Umgebung geführt in die die durch Wasser beeinflußbaren Harzteilchen trokken und als Teilchen eingeführt und elektrostatisch aufgeladen werden, so daß die aufgeladenen trockenen Harzteilchen durch elektrostatische Kräfte auf die Bahn niedergeschlagen und voneinander getrennt werden, und die Bahn wird anschließend entwässert

Die mikroskopisch kleinen Kapseln an der Oberfläche des Papiers laufen durch die Preßwalzen und *5 Trocknungswalzen einer herkömmlichen Langsiebpapier.Tiaschine ohne Beschädigung hindurch.

Vorzugsweise werden die farbstoffenthaltenden Kapseln auf der Fiiztuchseite des Papiers aufgebracht bevor das Papier auf die Trocknungswalzen geführt wird.

Das ist besonders bei der Herstellung von Durchschreibpapieren wirkungsvoll, da die Siebseite des Papiers, die seine kräftigere Seite bildet, dem Schreiben usw. vorbehalten bleibt Die meisten Langsiebmaschinen sind so gebaut daß der Siebseite des Papiers ein Leimungsmaterial zugeführt wird. Der saure Ton oder andere farbreagierende adsorbierende Teilchen werden am leichtesten in dem Leimungsmaterial zugeführt, da diese Teilchen normalerweise in einem Bindemittel gehalten werden. Es kann so durch eine einfache Veränderung der Standard-Langsiebmaschine und durch Zugabe eines geeigneten sauren Tones mit der herkömmlichen Leimpresse direkt ein Durchschreibepapier von überragender Qualität erzeugt werden, ohne daß nach der Papiermaschine noch Auftragsvorgänge erforderlich sind.

Die farbstoffenthaltenden Teilchen können auch bei Fehlen eines besonderen Bindemittels abgelagert werden, weil das Wasser die Kapseln benetzt und sie an den Papierlasern anhaften läßt. Mit den farbstoffei.thaltenden Teilchen kann auch ein Anteil von Stärke oder wasserempfindlichem klebendem Harz niedergeschlagen werden, um das Anhaften zwischen den farbstoffenthaltenden Kapseln und dem Papieruntergrund zu verbessern. An der Stelle, an der die Kapseln elektrostatisch auf dem Papier niedergeschlagen werden, sollte die wassernasse Papierbahn vorzugsweise mindestens 25 Gewichtsprozent Wasser und noch besser mindestens 45 Gewichtsprozent Wasser aufweisen. Es wird besonders bevorzugt, wenn die wassernasse Bahn mindestens 60 Gewichtsprozent Wasser enthält, und besonders vorteilhaft werden die Kapseln auf der Filztuchseite des Papiers niedergeschlagen, während sich dieses noch auf dem Sieb der Langsiebpapiermaschine, beispielsweise vor der Gautschwalze, befindet An dieser Stelle enthält das Papier normalerweise 80% Wasser.

Der elektrostatische Niederschlag der Teilchen ist von wesentlicher Bedeutung, denn bei Fehlen des elektrostatischen Niederschlags schlagen sich die farbstoffenthaltenden Kapseln nicht gleichmäßig nieder 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.

Der Anteil von niedergeschlagenen Kapseln kann beträchtlich variiert werden. Durch Begrenzung der Kapseln auf im wesentlichen die obere Fläche des Papiers kann die Menge des erforderlichen Bindemittels auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden und ebenso das pro Flächeneinheit des Papiers erforderliche Gewicht an Mikrokapseln. Man kommt so mit 2,4 g farbstoffenthaltenden Kapseln pro Quadratmeter Oberfläche aus.

Durch die Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert In der Figur der Zeichnung ist in perspektivischer Ansicht eine herkömmliche Papierherstellungsmaschine dargestellt die eine Einrichtung zum Niederschlagen von elektrostatisch aufgeladenen farbstoffenthaltenden Kapseln auf der Papierbahn aufweist.

In der Zeichnung ist eine Langsiebpapiermaschine mit einem Stoff auflaufkasten ti, einer Staulatte 12, einer Brustwalze 13, Tragwalzen 14 und einer Gautschwalze 15, um die herum das Sieb 16 läuft dargestellt Die herkömmliche Siebwalze kann gewünschtenfalls

vorhanden sein. Sie wird jedoch nicht gezeigt. Herkömmliche Saugkasten 17 sind gezeigt. Wenn die frisch gebildete nasse Papierbahn das Sieb 16 verläßt, wird sie zu der Pressenpartie mit den Preßwalzen 18 und den das Papier transportierenden Filztüchern 19, 20 und 21 geführt.

Das Papier P, wie es ursprünglich aus dem Stoffauflaufkasten 11 auf das Sieb in der Nähe der Brustwalze 13 abgelagert worden ist, besteht zum größten Teil aus Wasser, und der Wassergehalt wird nach und nach durch Entwässerung und anschließend durch Absaugen auf einen Gehalt von etwa 80% 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 zu pressen, damit der Wassergehalt des Papiers noch mehr verringert und die innere Festigkeit des Flächenmaterials erhöht wird. Schließlich wird die teilweise entwässerte Bahn zu den Trocknungszylindern D transportiert, die die Feuchtigkeit des Flächenmaterials weiter auf einen in dem fertigen Erzeugnis gewünschten Gehalt erniedrigen.

Die elektrostatisch aufgeladenen farbstoffenthaltenden Kapseln werden entweder allein oder zusammen mit wasserempfindlichen Bindemitteln oder wasserlöslichem Harz auf der oberen Seite oder Filztuchseite des Papiers P abgelagert, bevor die Papierbahn in das erste Preßwalzenpaar 18 eingeführt wird. Die Kapseln werden, wie durch den Pfeil 22 gezeigt, über ein Verteilerrohr 23 und anschließend über Rohre 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 dazu veranlaßt, sich mit dem Papier Pzu vereinigen.

Das Aggregat zum Aufbringen der farbstoffenthaltenden Kapseln kann an verschiedenen Stellen längs der Bahn des Siebes ngeordnet sein. Es kann zwischen oder an Stelle eines Satzes von Preßwalzen angebracht werden, oder es kann zwischen den letzten Preßwalzen und dem Trocknungsabschnitt angeordnet sein. Es kann auch umgekehrt werden und dazu verwandt werden. Kapseln elektrostatisch auf die Unterseite oder Siebseite des Papiers aufzubringen, wie dies durch den Pfeil 32 angegeben ist. Der Auftrag nur auf der Filztuchseite des Papiers wird aber bevorzugt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird das Papier P mit den farbstoffenthaltenden Kapseln auf seiner Filztuchseite durch die Preßwalzen und die Trocknungswalzen geführt und die Kapseln werden durch diese Behandlung nicht nachteilig beeinflußt.
Der saure Ton oder ein anderes adsorbierendes Material wird in gewünschter Weise auf der Siebseite des Papiers aufgebracht, wobei eine herkömmliche Leimpresse S verwendet wird.

Die farbstoffenthaltenden Mikrokapseln sind solche, die im Handel erhältlich sind. Das Adsorbens kann in beliebiger Weise aufgetragen werden. Vorzugsweise wird es durch Einschluß eines Anteils von Attapulgitton der herkömmlichen Leimungsstärke aufgebracht. Konkret werden 20 Gewichtsprozent Papierbeschichtungsstärke in Wasser bei 93°C 15 Minuten gekocht und anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt. Separat davon wird ein Gewichtsteil Attapulgitton in drei Gewichtsteilen Wasser unter Verwendung 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 Erleichterung der Verankerung der farbstoffenthaltenden Mikrokapseln an der Oberfläche des Papiers verwendet wird, ist von untergeordneter Bedeutung. Es ist zweckmäßig, einen unmodifizierten Papierstoff ohne Hilfsbindemittel zu verwenden, da der Stoff normalerweise genügend Bindemittel in Lösung enthält, damit die Kapseln ausreichend an der Papieroberfläche festgehalten werden. Diese Bindemittel können aber auf Wunsch ergänzt werden, oder es. können Stärke oder wasserempfindliche Harze, wie etwa Polyvinylacetat, auf das Papier entweder im Gemisch mit den Kapseln oder separat, aber wieder unter Verwendung von elektrostatischen Kräften für den Niederschlag, aufgebracht werden. Bei getrennter Aufbringung wird eine aufeinanderfolgende Aufbringung besonders bevorzugt. Beispielsweise wird die Stärke oder das wasserempfindliche Harz auf die nasse Papierbahn vor den Kapseln aufgebracht, die anschließend auf den vorher niedergeschlagenen Bindemittelteilchen niedergeschlagen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Durchschre?bpapier, in das mikroskopisch kleine farbstoffen!- haltende Kapseln eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Sieb der Papiermaschine der wassernassen Papierbahn die zur gegenseitigen Abstoßung elektrostatisch aufgeladenen Kapsein so zugeführt werden, daß die Kapseln elektrostatisch von der nassen Papierbahn angezogen und gleichmäßig auf ihr niedergeschlagen werden, und die Papierbahn anschließend weiter entwässert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapseln auf dem Sieb der Papiermaschine hinter der Naßlinie zugeführt und direkt auf den Papierfasern niedergeschlagen werden, wo die wassernasse Bahn noch mindestens 25 Gewichtsprozent Wasser enthält. *°

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsein zugeführt und niedergeschlagen werden, wo die wassernasse Bahn noch mindestens 60 Gewichtsprozent Wasser enthält.

4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, da- *S durch gekennzeichnet, daß die Siebseite der Bahn noch auf der Maschine mit einem Leimungsmaterial geleimt wird, das adsorbierende i«nd mit dem Farbstoff unter Färbung reagierende Teilchen enthält

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn- 3«» zeichnet, daß ein Leimungsmaterial verwendet wird, das einen sauren Ton aufweist

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapseln zusammen mit trockenen Teilchen eines wasserempfindlichen Bindemittels elektrostatisch niedergeschlagen werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelteilchen vor den Kapseln niedergeschlagen werden.