DE2150335A1

DE2150335A1 - Beschichtetes druckpapier

Info

Publication number: DE2150335A1
Application number: DE19712150335
Authority: DE
Inventors: Robert A Olson
Original assignee: Glatfelter PH Co
Current assignee: Glatfelter Corp
Priority date: 1969-05-29
Filing date: 1971-10-08
Publication date: 1973-04-12
Also published as: CH525999A; BE774386A; US3664912A; NL150869B; NL7114118A; GB1280402A

Description

Die Erfindung betrifft neues, nützliches,beschichtetes Papier, Verfahren zu seiner Herstellung und dazu verwendete einzigartige Beschichtungszuaammensetzungen. Das erfindungsgemässe beschichtete Papier erlaubt aufgrund der einzigartigen Eigenschaften seiner Beschichtung 3 zusammensetzung nicht nur die Anwendung jedes herkömmlichen Druckverfahrens, wie es bei herkömmlichen tonbeschichteten Papieren verwendet wird; sondern es ge- . | stattet darüberhinaus das einzigartige Merkmal, diese bedruckten Blätter durch kombinierte Anwendung von Wärme und Druck miteinander zu verbinden, um ein in überlegener V/eise gebundenes Erzeugnis aus beschichteten Papier v/ie z.B. ein Buch, ein Heft, eine Broschüre, einen Prosioekt, einen Jahresbericht, Schreibblock, einen Umschlag oder ein ähnliches Erzeugnis zu bilden.

Bücher und Broschüren werden herkömmlich hergestellt, indem Papier durch Brochieren, Heften oder Verleimen mitein-

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ander verbunden wird. Jedes dieser Verfahßn v/eist eine oder mehrere der folgenden Unzulänglichkeiten auf: geringe Bindefeatigkeit, geringe Dauerhaftigkeit, im geöffneten Zustand kein flaches Liegen und arbeite- und kostenintensiv in der Herstellung. Die Grenzen dieser Verfahren beruhen grösstenteila auf den Eigenschaften herkömmlicher beschichteter Druckpapiere, der Qualitätdruckverfahren wie z.B. Buchdruck und Lithographie und der Verfahren des Reduzierens grosser bedruckter Blätter auf Buchformat.

Bs gibt eine grosse Zahl von Materialien, die durch Wärme- und Druckverbinden miteinander verbunden werden können, wie z.B. gewisse Kunststoffilme und Kunststoffilm-Papierlaminate,und die in bestimmten Verpackungsbereichen angewandt werden können; sie leiden jedoch im allgemeinen alle an dem gleichen Problem, dass sie nämlich nicht für den Hochqualitätsdruck verwendet werden können, der bei beschichteten Druckpapieren üblich ist. Diese Materialien werden in weniger anspruchsvollen Verwendungen unter Anwendung besonderer Vorbehandlung, spezieller Tinten und mit speziellen Druckverfahren wie z.B. flexographischem Druck mit Gummiplatten gedruckt. Diese Materialien sind für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Büchern und dergleichen aufgrund der oben genannten Mangel der Druckqualität und der hohen Gestehungskosten nicht geeignet.

Die Erfindung ermöglicht neue Verfahren zum festen Verbinden von Qualitätsdruokpapier, die alle zuvor genannten Gegengründe gleichzeitig überwinden, indem die Wärme- und Druck-Ansprechcharakteristika herkömmlichen beschichteten Papiers von Grund auf verändert werden, wobei noch die erwünschten Qualitäten herkömmlichen beschichteten Papiers beibehalten werden.

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BAD ORfGiNM.

Die Herstellung von thermisch oder wärmeempfindlichem Kopierpapier durch Beschichten von Papier mit einer Zusammensetzung, die ein harzartiges Bindemittel und opake thermoplastische Teilchen mit einem Zusammenschmelz- oder Koaleszenzpunkt über der beim Beschichten des Papiers Angewandten Temperatur enthält, war bekannt. Die amerikanischen Patentschriften 3 228 785 und 3 306 763 offenbaren solche beschichteten Papiere. Beschichtete Kopierpapiere dieser Art stützen 3ich auf die Veränderung der opaken thermoplastischen Teilchen zur Transparenz ? durch Anwendung von Wftrrae in ausgewählten Bereichen, die · ausreicht, um die thermoplastischen Teilchen zu schmelzen j

Busamiaenxließen zu lassen. _. ^ _J-, ■, oder jm·-**·····*·*··». Der Zusatz von Pigmentteilchen, die bei den Temperaturen, denen das Papier ausgesetzt wird, unschmelzbar sind, wirkt dem Zweck der wärmeempfindlichen · Beschichtung entgegen, und solche Pigmentteilchen sind | insbesondere ausgeschlossen.

Das erfindungsgemässe beschichtete Papier liefert aufgrund der Natur seiner einzigartigen Beschichtungszusammensetzung ein Verbund- Druckerzeugnis mit überlegener, dauerhafterer Bindung als 3ie durch Verwendung von Bindeverfahren wie j z.B. Heften, Brochieren, Leimen und mechanisches Binden, wie es jetzt bei herkömmlichen tonbeschichteten Druckpapieren angewandt wird, bestehen kann, da sich die durch das | neue beschichtete Papier gebildete Bindung über die^esamte j mit Druck beaufschlagte Fläche erstreckt, die beispielswei- k se über die gesamte Lange der Bindekante verlaufen kann. Zugleich schafft das gebundene Druckerzeugnis, hergestellt aus dem beschichteten Papier gemäss der Erfindung, ein überlegenes Druckerzeugnis bei geringeren Kosten im Vergleich zu herkömmlichen wärmeschmelzenden Materialien'wie z.B. Kunststoffilmen.

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Das erfindungsgemässe beschichtete Papier erhält seine einzigartigen druck- und selbstbindenden Eigenschaften durch seine einzigartige Kombination von Komponenten für die Beschichtungszusammensetzung. In dieser Beschichtungs zusammensetzung verleiht das Vorhandensein von 20 - 65 i° diskreter thermoplastischer Harzteilchen, die durch die Trockenbehandlung beim Aufbringen der Beschichtung auf das Papiersubstrat als diskrete Teilchen verbleiben, die aber unter der kombinierten Anwendung von ausreichender Wärme und Druck unter Ausbildung einer Bindung zueinander oder/einem anderen ähnlichen Blatt zusammenschmelzen, dem beschichteten Druckpapier einzigartige Heißsiegeleigenschaften, wie sie bei anderen beschichteten Druckpapieren nicht angetroffen werden. Diese diskreten thermoplastischen Harzteilchen in Kombination mit 15 - 75 $ eines oder mehrerer anorganischer Pigmente und 5 - 20 fo harzartigen Bindemittels in dieser Beschichtungszusammensetzung verleihen diesem beschichteten, heißsiegelfähigem Druckpapier Eigenschaften, wie sie bei irgendwelchen anderen heißsiegelfähigen Materialien nicht angetroffen v/erden. Die Kombination von Druck- und Heißsiegeleigenschaften schafft ein beschichtetes Papier, das bedrucktund zu in einzigartiger Yfeise gebundenen Büchern und buchähnlichen Erzeugnissen gestaltet werden kann.

Die folgenden Fig. veranschaulichen die Erfindung:

Fig. 1 ist eine vergrösserte, schematische Querschnittsansicht von zwei einseitig beschichteten Papierblättern gemäss der Erfindung und zeigt die statistische Verteilung diskreter thermoplastischer Teilchen und anorganischer Pigmentteilchen, die auf der Oberfläche eines Papiersubstrats durch das harzar-

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tige Bindemittel vor der kombinierten Anwendung von Y/ärme und Druck mitte-13 einer ebenfalls dargestellten Druck- und Wärmequelle zusammengehalten werden.

Pig. 2 gleicht Fig. 1, auaaer daaa genügend Wärme und Druck auf einen Bereich der Blätter angewandt wurde,um sie zusammenzukleben. Fig. 2 zeigt_f dass in dem mit Druck beaufschlagten Bereich nach Aufhebung des Drucks und Abkühlen des Blattes unter die Koaleszenztempe~ ratur des thermoplastischen Materials weiter keine diskreten thermoplastischen Teilchen mehr vorliegen, sondern zusammengeschmolzene thermoplastische Massen, die beiden Papierblättern gemeinsam aind, wodurch ein Bindebereich zwischen den beiden Blättern geachaffen wird.

Das erfindungsgemässe beschichtete Papier erhält seine einzigartigen wärme- und druokempfindliohen Eigenschaften in erster Linie durch Einbringen von 20 - 65 $» vorzugsweise etwa 30 bis etwa 45 $> diskreter thermoplastischer Harzteilchen wie beispielsweise Polyvinylchlorid oder Polystyrol in die Beschichtungszusammensetzung, welche Koaleszenztemperaturen von mindestens etwa 60⁰O (140⁰F) aufweisen. Da diese thermoplastischen Harzteilchen bei der zum Trocknen der Beachichtungszusammensetzung auf dem Papiersubstrat verwendeten Temperatur nicht zusammenschmelzen, wirkt das thermoplastische Material als "pigmentähnliche" Teilchen und fördert die Ausbildung von Mikroporosität beim beschichteten Blatt, die notwendig Lot für geeignete Eigenschaften der Druckfarbenaufnahmefähigkeit, daα Abbinden und Trocknen der Farbe, voraungesezt, das' harzartige Bindemittel oder der die Haftung bewirkende Teil der Beachichtungazusammensetzung v/ird auf genügend geringer Menge gehalten, um das vollatän-

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dige Ausfüllen der Lücken oder der porösen Ua tür- der Beschichtung zu vermeiden.

Die erfindung3gemäss verwendeten diskreten thermoplastischen Teilchen bilden unter ihrer Koaleszenztaiaperatur keinen Film und "besitzen als Teilchen wenig oder gar keine "bindende Kraft oder Haftfähigkeit ei Raumtemperatur, wie daa bei vielen etwas ähnlichen Materialien der Fall i3t, die bei herkömmlichen, tonbe3chichteten Druckpapieren für Pigmentbinder verwendet werden, wie beispielsweise niedrigschmelzende Styrol-Butadien-Gopolymeriaate (60 $ Styrol- 40 ^aß> Butadien). Die diskreten thermoplaatigchen Teilchen besitzen eine Koaleszenztemperatur von wenigstens etwa 60 C, vorzugsweise im Bereich van etwa 60⁰O bio etwa 205⁰O (140⁰F bia etwa 400%. Dies erlaubt es, die Beschichtung während der Herstellung des beschichteten Papiers zu trocknen, wobei die Teilchennatur des thermoplastischen Materials bewahrt wird. Nur wenn das erfindungsgemäase beschichtete Papier der notwendigen Kombination von Wärme und Druck während des Bindevorgangs unterworfen wird, der die Papierblätter in innige Berührung zu-einarider bringt,

.diskreten , _n , _, , _,

erweichen diese/thermoplastischen Teilchen und verschmelzen mit anderen solchen thermoplastischen Teilchen in einem benachbarten beschichteten Blatt und bilden so eine starke, dauerhafte Bindung zwischen den Blättern beim Abkühlen des thermoplastischen Materials unter seine Koaleazenztemperatur. Herkömmliche tonbeschichtete Druckpapiere bilden keine genügende Bindung unter der Einwirkung von Wärme und Druck aus, weil die Menge an thermoplastischem Binder notwendigerweise zu gering ist. Wird jedoch die Menge an bei Raumtemperatur filmbildenden thermoplastischen Harzen, ale Pigmenfrbinder verwendet, auf die bei herkömmlichem tonbejchiehtetein Druckpapier notwendige Höhe gesteigert, um dia Bildung

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einer angemessenen Bindung unter der Einwirkung von Värne und Druck zu ermöglichen, gingen die Druckeigenschaften verloren, weil die Mikroporosität des Blattes, die zum Drucken notwendig ist, zu stark vermindert oder gar aufgehoben wäre. Auch vermeidet das erfindungsgemässe beschichtete Papier durch Verwendung thermoplastischer Teilchen, die bei Temperaturen unter etwa 60 0 nicht filmbildend sind, Neigungen zum verfrühten oder unerwünschten Binden, Kleben, Ätnjinaen oder Markieren bei Temperaturen und Drucken,unter denen das beschichtete Papier hergestellt, gehandhabt und/oder verwendet wird.

Dio erfindungsgemä3sen thermoplastischen Teilchen verbleiben während des Trocknens der angewandten Beschichtung als diskrete Teilchen, solange die Blattemperatur nicht über die Koaleszenztemperatur der Teilchen gesteigert wird. Die durchschnittliche Teilchengrösse liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 5,0 Micron. Aufgrund dieser Paktoren und der den thermoplastischen Teilchen innewohnenden Lichtreflexion und Brechungseigenschaften tragen sie bedeutend zur Undurchsichtigkeit und zum helleuchtenden Aussehen der entstehenden Beschichtung bei. Ss wurde gefunden, dass Teilchen aus thermoplastischem Material unter etwa 0,2 Micron eehv wenig zu Vorteilen hinsichtlich Undurchsichtigkeit und ii-el.ie^<Tir%laiiz der Beschichtung beitragen, während Teilchen über 5 Micron zu einer Verschlechterung der Druckqualitllt führen könnten.

D." die zur Verwendung als thermoplastische Teilchen gemäss der ÜrfinäuiU" geeigneten thermoplastischen Harze eine breite Gruppe unf ^. sen, die sich nicht leicht in eine enge und akzeptierte cheniache Klassifizierung einordnen lässt, und >jh3 und chemische Eigenschaften vorliegen, die

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nicht für jedes Glied der Gruppe gelten, wird die folgende Methode geschaffen, um eine leichte Bestimmung der Eignung und Auswahl thermoplastischer Harze zur Verwendung gemäss der Erfindung zu ermöglichen. Eine Methode, die zur Bestimmung der Koaleszenztemperatur der thermoplastischen Materialien verwendet wurde, war die folgende: wässrige Dispersionen des thermoplastischen Materials, im allgemeinen von den Herstellern beispielsweise mit etwa 50 _+ 6 ^L/o Fes tu tof fanteilen eingesetzt, wurden auf 0,8 cr.i (5/16 Zoll) starke Schwarzglasplatten unier Verwendung einer Rakel aufgezogen, die eine 0,08 mm (3 mil) dicke ITaaabeschichtung aufbrachte. Diese Beschichtungen wurden in einem Ofen bei verschiedenen Lufttemperaturen von etwa 24°C (75⁰P) bis etwa 2C5°C (400⁰P) für 10 Minuten getrocknet und dann überprüft, um zu bestimmen, bei welchen Temperaturen die Beschichtungen weiss und opak blieben, indem sie die schwarze Glasplatte wirksam vor Sicht bewahrten, und bei welchen Temperaturen die Beschichtungen ihre Undurchsichtigkeit verloren und durchscheinend oder transparent wurden, wobei sie die schwarze Platte durch den entstehenden Film hindurchsehen Hessen. Die thermoplastischen Beschichtungen, die undurchsichtig bleiben und keinen transparenten oder durchscheinenden PiIm bei oder unter etwa 60⁰O (14C⁰P) bilden, werden eingestuft, als ob sie in Teilchenform geblieben sind, und sind aus dieser Sicht gesehen zur Verwendung für die Bildung der Beschichtung annehmbar.

In der neuen Beschichtungszusammensetzung können alle thermoplastischen Teilchen eingesetzt werden, solange sie als diskrete Teilchen bleiben und nicht als filmbildende Bindermaterialien unter etwa 60 0 wirken, aber bei Temperaturen über etwa 60 G, vorzugsweise im Bereich von etwa 60 0 bis etwa 2C5 C, zusammenschmelzen. Dazu gehören Polyvinylchlorid,

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Polystyrol, LStyrol-Butadien (80 bis 99 ⁰A Styrol zu 1 bis 20 >j Butadien), Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Gopolymerisat, Vinylchlorid-Vinylacetat-CopolyriH-isat, Terpolymerisat von Styrol, Butadien und Acrylnitril, Gummiharz, ρ ο Iymerioiertes Harz, loolymerisierter Harzglyzerinester, teilweise dimerisiertes Harz, Acrylpolymerisate und pulverisiertes Polyäthylen solcher Qualitäten, die diese Jiligenschaften besitzen.

Un dem erfindungsgemässen beschichteten Papier die gewünschten jügenschaften geeigneter Farbtintenaufnahmefähigkeit, Sarbbeständigkeit, des Trocknens und Abbindend der Farbe, ständige Undurchsichtigkei'; (inabesondere an jenen Bereichen, die zur Ausbildung der Bindung erhitzt und mi^f Druck beaufschlagt werden) und günstige Wirtschaftlichkeit zu verleihen, enthält die neue Beοchichtungszusammensetzung etwa 15 bis etwa 75 ',£, vorzugsweise etwa 40 bx3 etv/a 60 "a, eine3 oder mehrerer anorganischer oder organischer Pigmente. Die durchschnittliche Teilchengrösse des Pigments kann im Bereich von etwa 0, 2 Ilicron bis etwa 5,0 Micron liegen. Beispiel.r,/eioe sind als Komponenten in den neuen Zusammensetzungen anorganische Pigmente wie z.B. Ton von Beachichtungsqualität, Kaliumcarbonat und TiO„ mit durchschnittlichen Teilchengrössen von 1,0, 0,20 bzw. 0,25 Mioron verwendet worden. Wird eine Kombination von anorganischen Pignonten verwendet, kann ein Maximum an erwünschten Eigenschaften 3rzielt werden, obgleich die Pigmente einzeln wirksam/werden können. Die Art des anorganischen Pigments oder der Kombination in den neuen Beschichtungszusammensetsungen hat einen geringem üJinfluaa auf die zwischen den Blättern gebildeten Bindungen, wenn Wärme und Druck angewandt wur- Λνη. Jsj hl'ih'iv jedoch der Anteil des Pigmente Ln der Beschichtung i;t (v/as folglich eine Verringerung des Anteils der

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thermoplastischen Harzteilchen erfordert), um30 mehr neigen die beschichteten Blätter dazu, jich schwer aneinander zu binden, wobei alle anderen Bedingungen gleichbleiben. Wicht-thermoplastische Pigmente oder Pigmente, die unter etwa 200⁰C (400⁰P) nicht verschmelzen, werden verwendet.

Werden gefärbte Blätter gewünscht, können Farbpigmente oder Farbstoffe verwendet werden, um teilweise die oben genannten weioaen Pigmente zu ersetzen, wobei das Ausmass des Ersatzes vom gewünschten Farbton abhängt.

Die thermoplastischen Harzteilchen besitzen keine genügende Binde- oder Klebkraft (vor Aktivierung durch Druck und Hitze), wenn sie ohne Zusatz eines zusätzlichen Bindemittels oder Klebematerials verwendet werden sollen, um das Harz und Pigment in der Beschichtungsschicht und an das Papiersub3trat zu binden. Um das anorganische Pigment und di^Öiakreten thermoplastischen Harzteilchen in der Beschichtungsachicht aneinander zu binden, und die Beschichtungsschicht an das Papiersubatrat zur Herstellung eines beschichteten Papiers zu binden, welches das notwendige Ausmass an Oberflächenfestigkeit besitzt, um das Papier bedrucken zu können, insbesondere nach dem anspruchsvolleren lithographischen Druckverfahren, und welches die notwendige Flexibilität aufweist, um das Papier falten zu können, ohne dass es an der Faltstelle während FaIt- und Bindevorgängen gebrochen oder geschwächt wird, werden in der Beschichtungszus^mmenaetzung^twa 5 bis etwa 20 $, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 15 % organisches Harzbindemittel verwendet. Die Mikroporosität, die beim Beschichten eines beschichteten Papiere notwendig ist, um geeignete Druckfarben-Aufr.ohmefähi^keit, -Beständigkeit und -Trocknungseigenochaften zu ermöglichen, hängtnicht nur

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von άι;.' teilchenförmigen Thernioplastanteil und dem teilohenf örnigen Pignentniiteil der Beschichtungszusainmen-.■•.atsu.i^, 'sondern auch von ds^ lie ng e filmbildenden Harzliiiide.attelo in dor Beschichtung ab. Dao Bindemittel rau3.1 in ausreiehend^eringer LIenge eingeaetzt werden, um ein vollständiges ausfüllen der Lücken oder Räume in der Beschichtung zu verneiden. Thermoplastische Harzbindeui ttel, die bei oder un Raumtemperatur filmbildend sind, wie z.B. Polyvinylalkohol oder iityrol-Butadien-OnpolyueriJ^t (60 /~> Styrol - 40 ^c;S Butadien) steigern, vie gefunden ',vu^de, dio Laiehtifrkeit, nit der die beschichtete.i Blätter aneinander gebunden werden, wenn sie Uärne und Druck iu.if;e;3etst werden, und erlauben in der Tat die Ver-D'in^o^unrr de^ LIe:ige dea dibkreten thomcpl-Astischen Harzes, dt, in der Beochichtungssu^ammenaetsunT benötigt wird. Der c^Tani^che har-Tirtifre Binder jedoch ^rau^s nicht therooplaotiach um die Erfindung praktisch durchsuführen. Jeder der

iihin auf cen Gebiet de-"· PapierbeDchichtung verwendeten

r k"-.nn sinpe.setst v/erden.

Dia foZge^ide Aufstellung: ist eine nicht begrenzende ^ufzählung von ha->'s-:rtigen Bindern, die entweder einzeln oder in ^TIxihin :tion .liteinanuer verwendet \/eräen können: Polyvinyl- = .lk..->hl, otyrol-3utadien-Gopolymeri3at {βΟ'/ο Styrol - 40 >a Butadien), -jojaprotein und hydroxyäthylier.te Stärke. Hehrere i.idarc, die verwendet Averden können, üchliessen PoIj^- vinrl'cet-ii;, Acrrlpolyneriaate, ITasein und verschiedene Star kobincar ein.

D.i der Gehalt ".n Pignentteilchen und der thermoplasti.3chen Harzteilchen die Ilikroporooitüt de3 entstehenden beschichteten Papiers beeinflusst, sollte der Gesamtgehalt an diesen Teilchen i'i Bereich von etwa 80 biß etwa 95, vorzugsweise

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etwa 85 bis etwa 90 fo, "bezogen auf die Beschichtung auf Trockengewichtsbasis, liegen.

Die in dieser Erfindung beschriebene wässrige Beschichtungszusammensetzung kann auf beiden Seiten eines weissen opaken Papiersubstrats angewandt v/erden, welches ein Grundgewicht im Bereich zwischen 14»5 kg und etwa 45 kg (32 100 Ib., 25x38Zoll/500 Blatt) aufweist, nach irgendeinem herkömmlichen Beschichtungsverfahren, wie 2.B. Me-a-s-e-]?· Rakelbeschichten bei einem Beschichtungsgewicht im Bereich von etwa 1,56 bis etwa 6,8 kg (5 - 15 Ib.) pro Seite pro Ries, und wird nachfolgend bei einer Temperatur unter der Koaleszenztemperatur der thermoplastischen Teilchen mittels eines Heissluft- oder dampfbeheizten Trockenzylinders oder irgend einer anderen Vorrichtung getrocknet, die das Wasser oder einen anderen inerten Träger aus der Beschichtung entfernt, so dass das letztlich beschichtete Blatt zwischen 2 und 7 f° Endfeuchtigkeit, bezogen auf das Trockengewicht des Paiers, aufweist. Das entstehende beschichtete Papiererzeugnis hat ein Basisgewicht im Bereich von 18 - 54 kg (40 - 120 Ib., 25x38/500) und weist alle Erscheinungsformen und Druckeigenschaften von herkömmlichen tonbeschichteten Druckpapieren auf. Zudem erlaubt das sich ergebende beschichtete Papier die Ausbildung einer starken dauerhaften Bindung zwischen Blättern daraus, die unter der Einwirkung von Wärme und Druck in innigen Kontakt miteinander gebracht wurden, und gestattet folglich die leichte Herstellung von Büchern, Prospekten, Broschüren, und ähnlichen Vielfachpapierformen. Ein einzigartiges Merkmal dieses beschichteten Papiers ist seine Fähigkeit, an gleiche Blätter oder kompatible Kunststoffilme gebunden zu werden, die unter der Anwendung von ausreichender Wärme und Druck zum Erweichen der diskreten thermoplastischen Teilchen darin in innige Berührung gebracht

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werden, wobei diese Materialien zum ZuoammenfHessen unter Druck veranlasst v/erden, um eine starke dauerhafte Bindung in der r.iit Druck beaufschlagten Zone nach dem Abkühüai der Blätter unter die Koaleszenztemperatur des thermoplastischen Materials zu bilden.

wichtiges Merkmal des erfindungsgemässen beschichteten Papiers besteht darin, dass es wärme- und druckempfindlich innerhalb de3 Temperaturbereiches praktischer Verwendung und Handhabung ist und da^;3S es nicht wärme- und druckempfindlich unteren Schmelz- oder Koaleszenztemperaturen der thermoplastischen Harzteilchen, die in der Beschichtung.isuaammensetzung verwendet v/erden, ist. iluch bildet dieses beschichtete Papier keine Bindung zu anderem,gleichem Papier allein durch Anwendung von Druck ohne ausreichende Järme sur Steigerung der Temperatur des thermoplaste sehen Harzeu über seine Koaleszenztemperatur, oder alleine durch Anwendung von Wärme ohne ausreichenden Druck, um solche Blähter in innige Berührung miteinander zu bringen, wobei das thermoplastische Harz fliessen kann und Bindungsstellen zwischen benachbarten Blättern bilden kann.

Verschiedene chemische Zusätze, die gewöhnlich in abgestimmten Beschichtungszunammensetzungen verwendet v/erden, um bestimmte Eigenschaften der Beschichtung oder des beschichteten Papiers hervorzurufan, können auch in der erfindungsgemässen Beschichtungszuoammensetzung.in üblichen Anwendungsmengen ohne Beeinträchtigung der erwünschten Druck- und Heißsiegelten verwandet werden. Solche Materialien schlie3sen ngij- und Antischaummittel, den Fluss modifizierende Schmiermittel, Dickungsmittel und unlöslichmacliande ii:i. Dor Paa t;j to Cf gehalt der neuen Zusammensetzung Tteroloh 7011 et'.ri 20 bis etwa 60 ,', in Abhängigkeit .nv/'jndurigomethode, variiert werden, "um Auf ν ikeln

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ist ein Bereich von etwa 50 biü etwa GO ;' Fastatoffen bevorzugt, für LeiPipreasbeuehiehtungan etwa 20 bin etwa 40 ^rf» Feststoffe.

Bei der Herstellung dar Beschichtung.-jzuirinmoaGe tzungen kann man nach zwei Grundverfahren vorgehen. Hit ..niurharzbindemitteln und einigen oynthetischoii illaberxi L·:.t es notwendig, daa Material in gut bekannter w'oica durch eine 'Järme- oder chemische Behandlung oder eine Kombination beider löslich zu maehen_yum die Bindeeigen.:.!chaften des Materials beim Trocknen der Beschichtung r,u arh'.l ten. ooll ein harzartiger Binder dieoer Art nach den orjten 7erfahren verv/endet werden, wird das Ilaterial in dar trocknen Pulverform in eine wäosrige Dispersion mit yinen bee; tiiüaiteu Feststoff gehalt der Pigmentteilchen eingemischt. Da^ G-omiach aus Pigmentteilchen, ungelöijtem harzartigem Binder und Vasser v/ird dann der notwendigen Uärne- und/oder chemischen Behandlung unterv/orfen, wobei man dzm von den Herstellern der harzartigen Bindemittel angegebonüii Verfahren folgt, um ein Auflösen zu erreichen, iiach den Abkühlen de^ GoLiischs auf eine Temperatur unter der Ko.-ilaazsnstdmperatur de.a tharmoplastiochen Plarzea v/erden die thermoplistischen Harzteilchen, in wässriger Dijpersionaform, v/ie von: Hersteller erhalten, in daa oben beschriebene ü-eii.jch eingeriiacht. Soll ein zusätzlicher harzartiger Binder einer Art, die kein Löslichn iehen erfordert, um die Bindeeifön^chiiften zu erreichen, verwendet werden, wird diaper .joüuui der BeschichtungszuLjammenijetzung zugenijcht. .io.ia ?λusLtζtt zur Terbeoserung der Sigenochaften der Beschichtung >nu-•,•■.:r_i:i^_i.isotzung verv/endet v/erdan, werden üie den 'i^iljoh r.ul-j':::!; zugemischt, gewöhnlich in der P.eLhenfol^e r:u .-r-Ί i; dir- do α Fluss modifizierenden Hittel, ztiletsb der unlöjlicl. . i\^:i~ den I.Iittel.

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IIach de ro zweiten Grundverfahren zur Herstellung von BeschichtungscusaHinensetzungen wird, wenn ein natürlicher oder künstlicher harzartiger Binder verwendet v/ird, der Löslichinachung erfordert, dieser, unabhängig von der Pigmentdispersion, durch Dispergieren des Binders in trockner· Pulverform in eiiEr bestimmten, angegebenen Ilenge ;.^rr>;-:jaer und dann Unterwerfen der Mischung der notwen-„urine- und/oder chemischen Behandlung, um Löalich-/T nu erreichen, für aich hergestellt. Der harzartige Binder wird dann in der wässrigen, löslich gemachten ]?orm einer angemessenen Menge einer anorganischen Pigmenttii-opersion hinzugefügt, und dann werden die zusätzlichen !'.omponenten der Beschichtungszusammensetzung in der oben für das ercte Grundverfahren für die Beschichtungsauflage beschriebenen Folge zugegeben. Wenn gewünscht, können andere inerte Träger anstelle von Wasser verwendet werden, obgleich "./aaser &uc A/irtschalftlichen Gründen, leichter Handhabung und Verfügbarkeit mit Abstand bevorzugt ist.

Jährend Papier das bevorzugte Substrat ist, können andere '.Substrate, an denen der gewählte harzartige Binder haftet, verwendet werden. Beispielsweise können Pappe, Karton, Kunststoffolien und dergleichen verwendet werden. Auch ist die Dicke des Substrats nicht in engem Bereich kritisch und kann im Bereich von etwa 0,06 bis et?fa 0,20 mm (2,5 - 8,0 mil) Dicke liegen.

S-3 gibt viele annehmbare Verfahren zum Heißsiegeln, die bei den erfindungsgemäsijen beschichteten Papier verwendet werden können. Die vier Hauptfaktoren, die in erster Linie die Stärke de:j Bindungsbereichs beeinflussen,sind: 1. der Energieaufwand, der für das Erhitzen der Beschichtung auf die Koaleszen::temperaturen der thermoplastischen HarzteiLchen verantwortlich ist, der für die verschiedenen chemischen

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erfindungsgemäso verwendeten thermoplastischen Harzarten z.B. von etwa 60⁰O bis etwa 200°0 (140° bis 400⁰F) variiert, 2. Der während des Erhitzens angewandte Druck, der sich mit der Art und Menge des in der Beschientung^emäss der Erfindung verwendeten thermoplastischen Harzes von etwa 2,1 bis etwa 175 kg/cm² (30 - 2.500 p.s.i.) ändert, 3. Die Zeiteinheit, in der Wärme und Druck angewandt werden, die sich mit Art und Menge des thermoplastischen Harzes wie auch mit der Wärmezufuhr und angewandtem Druck von etwa 0,25 Sekunden bis zu mehreren Sekunden, z.B. 60 Sekunden ändert, und 4· Die Grosse des gebundenen, gebildeten Bereichs, die von etwa 1,6 mm oder darunisr bis etwa 6,35 mm oder darüber (1/16 Zoll - i/4 Zoll) variieren kann. Mit dem erfindungsgemässen beschichteten Papier wurden ausgezeichnete Versiegelungen in Abhängigkeit von der Kombination der oben genannten üiferänderlichen entweder unter Anwendung von Impuls- oder Radiofrequenz-(EF)Erhitzern erzeugt. Andere Heißsiegelverfahren können angewandt werden, und die Erfindung ist nicht auf diese beiden Heißsiegelvorrichtungen beschränkt. Im allgemeinen wurden die Siegelstärken als angemessen erachtet, wenn auf Zug die Bindung im Papiersubstrat nachgab, und nicht in der Bindung selbst oder an der Zwischenfläche zwischen gebundenen Blättern entlang dem gesamten Bereich der Versiegelung.

Im folgenden sind einige Beispiele für Beschichtungszusammensetzungen angegeben, die, wie gefunden wurde, die gewünschten Druck- und Heißsiegeleigenschaften entwickelten, in welchen, wenn nicht raiders angegeben, alle Temperaturen in C, alle Teile und Prozentsätze auf Gewicht bezogen und alle für Beschichtunrskomponenten angeführten Prozentsätze auf Trockengewichtprozentsätze des gesamten trockenen Peststoffgehalts der Beschichtungszusammensetzungen bezogen sind.

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BAD ORIGINAL Beispiel 1

Eine Beschichtun^ozusammensetzung aus

Thermoplastischem Harz-Polyvinylchlorid als wässriger Latex, hergestellt und vertrieben als Geon 151 von der B.F. Goodrioh Chemical Company, mit einem Gehalt von etwa 56 >S festem Polyvinylchlorid, mit einer -Koaleazenztenperatur über 12O⁰C (25O⁰F) und durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 0,2 Micron... 30,0

Anorganischen Pigmenten-( 1 )Tonpigmen^f; (hergestellt von Englehard Minerals and Chemicals Oorp. und als Ultra Weiss 90 erhältlich) mit 92 - 94 A der Teilchen kleiner als 2,0 Micron... 55,6 (2) Kalcium Carbonat Pigment (hergestellt von ■Jyandotte Chemical und erhältlich als Purecal-0) mit einer Teilehengrösse von 0,10 - 0,35 Micron... 6,2 Harzartiger Binder - Polyvinylalkohol (der E.I. DuPont und erhältlich als Elvanol 71-30), mit einen Molekulargewicht von 133.000, 99-100$ Vinylalkohol Einheiten und 0 - 1 "/o Vinylacetat-Einheiten... 7,0

Den Fluss modifizierende Mittel - Kalciumstearat als wtissrige Dispersion (Herstellung und Vertrieb unter ifopcote C-104 der Uopco Chemical Co.) mit einem Gehalt von 50 $ Kalciumstearat... 1,0

Binder-Unlöslichmacher - Glyoxal als wässrige Lösung mit einem Gehalt an 40 fa Glyoxal.... 0,25

100,05

wurde nach dem zuvor beschriebenen ersten Grundverfahren hergejteilt, wobei der harzartige Binder in Gegenwart von Pigment und Wasser, dag ausreicht, um den Festetoffgehalt

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auf 50,6 fa Feststoff einzustellen, gekocht wird. Die Zusammensetzung wurde auf beiden Seiten eines 0,076 nun (3,0 mil) starken weissen Grundpapiers mit 4,54 kg bis 5,9 kg (10 - 13 lbs.) pro Ries (insgesamt auf beidea 3eiten) unter Einsatz eines öchlepprakelbeschichters angewandt, und das beschichtete Papier wurde mit einen Ileisoluftstrora bei 104°0 (22O⁰F) 5 Sekunden pro Seite getrocknet. Das beschichtete Papier v/urde aufgerollt und zu Blättern zerteilt. Ein Teil des Papiers wurde satiniert, um seinen Glanz auf einen Y/ert su steigern, der mit anderen handelsüblichen glänzenden beschichteten Druckpapieren vergleichbar ist.

Beispiel 2

Eine Beschichtungszusammensetzung aus

Gew.-^S

thermoplastischem Harz - Styrol-Butadien-Copolymerisat als 48 <;&ige wässrige Dispersion, bestehend aus 80 Teilen polymerisieren Styrol und 20 Teilen polymerisiertem Butadien mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,2 Micron und einer Koaleszenstemperatur von etwa 60⁰C (140⁰F) (der Dow Chemicals Comp., vertrieben als SD-345).... 62,0

Anorganisches Pigment - Kalcium-Carbonat-Pigment wie in Beispiel 1 beschrieben.... 33,0

Harzartiger Binder - Polyvinylalkohol wie in Beispiel 1 beschrieben... 5,0

wurde zu einem Teststoffgehalt von 46 ^cß>, wie in Beispiel I beschrieben, hergestellt. Die Zusammensetzung wurde mf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken wei.jsen Gruudpapiers zu einer Gesamtmenge von 3,63 - 4,54 kg (8-I0 lbs.)

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BAD

pro Rien (Gesamtmenge "bolder· Seiten) unter Einsatz eines jchleifbl'itfbe.'ichiohtero angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrahl "bei 104°0 (22O⁰F) pro i3eite getrocknet.

"MbelDo I gibt einen Vergleich der erfindungsgemässen Papiere nit herkömmlich beschichteten Druckpapieren und nit einem auigewählten Kunststoff-"Papier" und einem Kunststoff—beschichteten Papier wieder. Erfindungsgemäss beschichtete Papiere waren solche der Beispiele 1 (nicht satiniertes Papier) und 2. Die Papiere A bis D stellen typische, handelsübliche, beschichtete Druckpapiere dar. Pikier '.1 ist ein Blatt aus typischem Papier, das daran gebunden eine Schicht aus extrudiertem Polyäthylen aufweist. Papier B1 ist ein "Imitationspapier", das vollkommen aus Kunst .jt off im terii] hergestellt ist und als Ucar bekannt ist, hergestellt von Union Garbide.

Die Gr.iD.--i/eissgrad -, Opazitäts- und Glanztests wurden nach den TAPPI-Standird Test Verfahren T-452, T-425 bzw. T-480 durchgeführt. Dev K .'>, Ii - Druckfarbenaufnahmefahigkeitstest wurde nach den TAPPI-Routine-Kontroll—Verfahren RC-19 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die gefärbte Testtinte auf dem gerade getesteten Papier nur eine Minute anstatt der vorgeschriebenen 2 Minuten gelassen wurde. Uach dem Abschluss des Teota wurde ein G.E.-Weissgradwert auf dem geprüften Bereich des Papiers erhalten, und dieser Wert wurde durch den ursprünglichen Veissgrad des Pax)iers dividiert und mit 100 multipliziert, wodurch sich ein Wert ergibt, der als ;uf de:n Testbereich verbliebene Prozent Weissgrad bekannt ist. Je kleiner dieser Wert ist, umso aufnahmefähiger ist dan Pipie^ gegenüber äer Tinte.

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Beschichtete Druckpapiere müssen ein Gleichgewicht zwischen Farbenaufnahmefähigkeits- und Farbabstossungseigenschaften erreichen. Zu starke Farbabstossung könnte zu Farbentrocknungsproblemen führen, die ein Übergehen von Farbe auf Blätter auslösen könnten, welche auf das bedruckte Blatt aufgebracht werden, oder, was noch schlimmer ist, das Blatt kann nicht einmal eine normale Drucktinte annehmen. Andererseits müssen beschichtete Druckpapiere ein bestimmtes Mass an Farbabstossung für glänzende Drucke und gute Schärfe entwickeln.

Um weiterhin diese Papiere hinsichtlich Farbenaufnahmefähigkeits- und Abfärbeeigenschaften zu vergleichen, wurde ein Abfärbeversuch unter Anwendung des IGT-Druckfähigkeitstests in Verbindung mit der Westvaco 20 mm - Druckscheibe durchgeführt. Als Druckfarbe wurde IPI Speed King Process Blue Litho Ink verwendet. Im allgemeinen besteht dieses Verfahren darin, der Westvaco-Scheibe Farbe zuzumessen, diese Farbe bei einem Druck von 50 kg und einer Einstellung auf mittlere Geschwindigkeit unter Verwendung des IGT-Druckfähigkeitstesters auf die zu testende Probe zu übertragen, und dann nach einer bestimmten Zeit (die Proben in Tabelle I wurden nach 30 Minuten getestet) ein Blatt aus dem gleichen Papier auf das bedruckte Papier aufzulegen, beide Proben in dem Tester zusammenzuklammern und auch "beide Proben unter Verwendung der IGT 20 mm Druckscheibe bei einem Druck von 50 kg einen Abdruck zu machen. Dieser Abandruck lässt nichtgetrocknete Farbe auf der ursprünglich bedruckten Probe auf die daraufgelegte Probe abfärben. Das Ausmass des Abfärbena der Druckfarbe wurde unter Verwendung eines von der W.M. Y/elch Scientific Gompany, Chicago, 111., hergestellten Densichrons mit Rotfilter gemessen, wobei eine Ablesung in Prozent Transmission im Abfärbebereich erhalten wurde,

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indem zuer3t dag Instrument bei dem unbedruckten Papier auf eine 100 ^-Anzeige eingestellt und dann die Anzeige im Abfärbebereich erhal ten-wurde. Daher v/ird, je höher dieser \7ert ist, umso mehr licht von der Papieroberfläche reflektiert, und umso weniger Abfärbung der Druckfarbe ist eingetreten.

Heißsiegelungen wurden sowohl mit einem Radiofrequenz-(RB¹) als auch einem Impulsheizgerät durchgeführt. Beim Radiofrequenzsiegelgerät wurde ein Druck von 162 kg/cm'" (2.300 p.a.i.) und v/ärme bei einer Temperatur im Bereich von 149 - 177°C (300 - 35O⁰P) auf einer Fläche von 10,1 cm χ 0,16 cm (4x1/16 Zoll) ftir 0,25 Sekunden angewandt. Beim Impulssiegelgerät wurde ein Druck von 16,3 kg/cm (233 p.a.i) und Varme bei einer Temperatur von 149 - 177°C (300-35O⁰P) auf einer Fläche von 25,4 mm χ 12,7 mm (1x1/2 Zoll) für 4 Sekunden angewandt.

Die Heißoiegelfestigkeit wurde unter Anwendung des Abziehtests auf die versiegelten Blätter gemessen. Bei RP-verrjiegelten Blättern wurde ein 76,2 mm breiter Siegelstreifen gemessen; bei mit einem Impulsversiegelungsgerät versiegelten Blättern wurde eine 25,4 mm breite "Versiegelung getestet. Der Test wurde so durchgeführt, dass die am weitesten von der Versiegelung der jeweils gebundenen Blätter entfernten Enden in spezielle Backen eines Instron-Zugfestigkeits-Teatgeräts eingeklemmt wurden und die zum Au3einanderziehen der Blätter erforderliche Kraft in g/cm gemessen wurde.

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Tabelle I

Tests

3rfindung;sgemässe	Beispiel
Papiere	2
Beispiel	76,9
1	88,0
83,7	12,0
93,0	75,8
13,5
57,3

Herkömmlich beschichtete

l)ruckpapiere
B C

Ku η π t s t of f b e ;·; ch i ch 131 e oder Kunststoff-PsPi

11

B1

S.3. Veissgraä c·»

_». Glanz

^ E ä -;-Farbaufnahmefähigkeit «» (^verbliebener ^T.7eissgraä) r· ^ Abfärbung (^Transmission) EeiSsiewelfestiffkeit

97,7

HP-Siegelung in g/cm {lbs./in.)

82 (0,46) (0,62)

Heif^iigelf estigkeit

in

121 (0,68) (0,5B)

77,8 82,3 81,1 80,5

92,1 95,6 93,5 95,0

13,0 8,0 15,0 58,0

58,0 57,0 61,8 76,3

89,5 80,1 92,9 30,0

keine keine keine keine

74,6	86	,8
91,5	88
55,0		,0
98,2	91
24,8	4!
146 (0,82)	k3	Ii:
239 (1,34)	(Oi	)

g (lb^/ir:)

Die Ergebnisse der Tabelle I zeigen offensichtlich, dass die erfiiidungsgemässen Papiere mit herkömmlichen beschichteten Druckpapieren in optischen und Farbaufnähmeeigenschaften vergleichbar sind. Die kunststoffbeschichteten und iLunststoffpapiere variieren in optischen Eigenschaften, können aber mit herkömmlichen beschichteten Papieren verglichen v/erden. Die Farbaufnahme- und Abfärbeigenschaften dieser Papiere sind so schwach, dass normale Druckfarben nicht verwendet werden könnten, um sie herkömmlich sii bedrucken.

Die üiegelstärke der erfindungsgemässen Papiere ist nicht :io rroos wie die von Kunststoff- oder kunststoffbeschichteten Papieren. Die Versiegelungen der erfindungsgemässen Pipiere sind jedoch ^ c* der Faseraugfähigkeit der Versiegelung a' beim Auseinaiiderziehen für eine Bindung

Beispiel g

Eine Beschiehtungszusammensetsung aus:

Gew. -ia

thermoplastischem Harz-Polyvinylchlorid wie in Beispiel 1 beschrieben... 65,0

anorganischem Pigment-Tonpigment wie in Beispiel 1 beschrieben...... 15*0

harzartigem Binder - Hydroxyäthyläther substituierte Stärke als wässrige Dispersion mit 20 f> Peststoffen mit 5 # Hydroxyäthylgruppen pro Anhydroglucoseeinheit, hergestellt und

vertrieben von Penick and Ford als Penford Gum 290.... 20,0

wurde i::ch don zuvor beschriebenen zweiten Grundverfahren hergestellt, nach welchem der harzartige Binder nur in Ge-

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genwart von V/asser gekocht wird und dann die Bestandteile zusammengemischt werden, dann wurde Wasser zugegeben, um den Fest stoff gehalt auf 42 i» Peststoffe einzustellen. Die Zusammensetzung wurde auf beide Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken, weissen Grundpapiers mit 5,44 kg (12 lbs.) pro lies (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Warmluftstrahl bei 104°C für 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 4

Eine Besehichtungszusammensetzung aus:

Gew.#

thermoplastischem Harz-Polyvinylchlorid

wie in Beispiel 1 beschrieben.... 65,0

anorganischem Pigment-Tonpigment wie in

Beispiel 1 beschrieben.... 30,0

harzartigem Binder-Polyvinylalkohol als wässrige Lösung mit 10£ Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 1 beschrieben 5,0

wurde nach der in Beispiel 3 beschriebenen Vieise mit einem FeststoffgehaH/fron 42 i» hergestellt und auf beide Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken weiseen Grundpapiers mit 5,44 kg (12 lbs.) pro Ries (zusammenjauf beiden Seiten) unter Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrom bei 104°0, (220⁰F) für 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 5

Eine Beschichtuugszusammensetzung aus:

Gew.-?C

thermoplastischem Harz-Polyvinylchlorid wie in Beispiel 1 beschrieben 20,0

30981 S/0604

anorganischem Pigment-Tonpigment wie in

Beispiel 1 beschrieben... .· 60,0

harzartigem Binder-Hydroxyäthyläthersub3tituierte Stärke wie in Beispiel 3

beschrieben..... 20,0

100,0

wurde in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise mit 45 fo Peststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0 mil) starken weissen Grundpapiers mit 5,44 Kg (12 lbs») pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unber Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Paier v/urde mit einem Warmluftstrom bei 104°0 (220⁰JF) für 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 6

Eine Beschichtungszusammensetzung aus:

Gew.-#

thermoplastischem Harz-Polyvinylchlorid wie in Beispiel 1 beschrieben.... 20,0

anorganischem Pigment-Tonpigment wie in Beispiel 1 beschrieben.... 75,0 harzartigem Binder-Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 3 beschrieben.... 5,0

100,0

wurde in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise mit 52 ^cß> Peststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0 mil) starken weissen Grundpapiers mit 5,9 kg (13 lbs.) pro Ries (zuoammen auf beiden Seiten) unber Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Warmluftstrom bei 104°0 (220⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

309815/0 604

BAD OFIlGtNAl.

3	92,5	85,8	25,0	57,0
4	92,5	85,3	27,5	55,0
5	91,5	82,6	15,5	75,1
	93,5	84,1	22,5	53,8

Tabelle II

Testergebnisse der Beispiele 3-6

^G*^E·" KSbIi Farbaufnahmefähigkeit Heißsiegel-Beispiel Opazität Weissgrad Glanz ^verbliebener Woii3grad festigkeit g/omdba/ir

89.3 (0,50)

96.4 (0,54)

87.5 (0,49) 96,4 (0,54)

Tabelle II gibt die Testergebnisse der Beispiele 3-6 wieder. Diese Beispiele v/enden annähernd die für die erfindungsgemaosen Zusammensetzungen" gegebenen Grrenzen an· Aus den wiedergegebenen Ergebnissen ergibt sich, dajs die beschichteten Papiere dieser Beispiele sehr nahe den optischen und Farbaufnahmeeigenschaften der typischen, handelsüblichen, beschichteten Druckpapiere der Tabelle I waren.

Tabelle II zeigt auch, dass die beschichteten Papiere dieser Beispiele heißsiegel·?ähig waren, wobei die Bedingungen des hinsichtlich Tabelle I beschriebenen EE¹-Hei.3siegelns angewandt wurden. Alle Versiegelungen führten au faserbrechenden Bindungen und waren zum Seeke des Bindens völlig angemessen.

Beispiel 7

Es wurde die gleiche Zusammensetzung wie in Baispiel P. hergestellt, mit der Ausnahme, dass .sie auf 28 /S Feststoffe e±ngentallt und mit 3,63 - 4,1 kg (8 - 9 Iba.) pro Mej unter Verwendung einer leimpresse angewandt wurde.

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BAD ORIGINAL

Beispiel 3

Sine Beschichtuiigszusammensetzung aus:

thermoplastischem Hirz-Styrol-Butadien-Co-

polymerisat, wie in Beispiel 2 beschrieben... 20,0

anorganischem Pigraent-Kalciumcarbonat wie

in Beispiel 1 beschrieben . 75,0

harzartigem Binder-Polyvinylalkohol, wie

in Beispiel 1 beschrieben..... 5#0

100,0

wurde in der in Beispiel 2 beschriebenen Yfelse mit 48,6 $
Festfstoffen hergestellt und mit 5,44 kg (12 lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) auf 0,076 mm (3,0 mil) starkes weisses Grundpapier unter Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Da3 beschichtete Papier wurde mit einem Heißluftstrom bei 104⁰O (22O⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Seispiel 9

Eine Beschichtungszusammensetzung aus:

Ge?/. -io

thermoplastischem Harz-Styrol-Butadien-Acrylnitril-Terpolymerisat (der Firma
Marbon Chemical Co., erhältlich als Marmix 16123)
als wässrige t mit 52 # Feststoffen des Terpolymerisats mit einem Gehalt an 80 - 85 # polymerisiertem Styrol, 15 i» polymerisiertem Butadien und
weniger als 5 # Acrylnitril, einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,1 Micron und einer
Koaleszenztemperatur von etwa 100°0 (212⁰F)...· 42,5 anorganischem Pigment - Kalciumcarbonat-Pigment
wie in Beispiel 1 beschrieben.... 50,0

harzartigem Binder - Polyvinylalkohol, wie in
Beispiel > beschrieben.... 7,5

3Ö9815/06CU

wurde nach der in Beispiel 3 "beschriebenen Weise mit 37 $ Feststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines weissen Grundpapiers mit 2,72 - 4,54 kg (6 - 10lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unter "Verwendung eines TinB-Life-Tischbeschichters (Time-Life Bench Coater) angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heißluftstrom bei 104°C (220⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 10

Eine Beschichtungszusammensetzung aus:

thermoplastischem Harz - Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat als wässrige Dispersion mit 56 fo Feststoffen einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,2 Micron und einer Koaleszenztemperatur von über 121⁰C (25O⁰F) (der B.F. Goodrich Chemical Co i, erhältlich als Geon 351)....

anorganischem Pigment - Kalciumcarbonat-Pigment wie in Beispiel 1 beschrieben.... harzartigem Binder - Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 3 beschrieben....

100,0

wurde in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise mit 46 $ Feststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken weissen Grundpapiers mit 5 - 5,4 kg (11 12 lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrom bei 104°C (220⁰F) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

62	,0
33	,0
5	,0

309815/0604

BAD ORIGINAL

25	,0
25	,0
5	iO

Beispiel 11

Sine Beschichtungszusammensetzung aus:

Gew. ~°fo

thermoplastischem Harz - Polystyrol als wässrige Dispersion mit 50 fo Peststoffen einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,2 Micron und einer Koaleszenstemperatur von etwa 150⁰G (300⁰F) (der Dow Chemical Go., erhältlich als Dow latex 586).... 45,0

anorganischen Pigmenten - 1. Kalciumcarbonatpigment, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 2. Tonpigment wie in Beispiel 1 beschrieben,,,, harzartigem Binder - Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 1 beschrieben....

100,0

wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Veise mi!; 46 f° Feststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken we iss en G-rundpapiera mit 3,63 - 4_f54 kg (8 - 10 lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Time-Life-Tischbeschichters angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrom bei 104°0 (220⁰F) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 12

Eine Beschichtungazusammensetzung aus:

Gew. -°/o

thermoplastischem Harz - Polystyrol, wie in

Beispiel 11 beschrieben.... · 30,0

anorganischem Pigment - 1. Tonpigment der Firma Engelhard Minerals and Chemicals Corp., erhältlich alij Berjohichtungston der GUtenumma? 2, HT-vordispergierter Brei, durchschnittliche Teilchengrösse 0,8 Micron.... 57,0

309815/Q604 BAD ORIQlNAi.

Gew.-/$

2. Kalaiumcarbonatpigment, v/ie in Beispiel 1 beschrieben..... 6,0

harzartigem Binder - Polyvinylalkohol, v/ie in Beispiel 1 beschrieben.... 7,0

100,0

wurde in der in Beispiel 1 "beschriebenen Veiae mit 45 »6 ^c/° Feststoffen hergestellt und auf "beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken weissen Grundpapiers mit 3,63 - 4,54 kg (8-10 lbs.) pro Eiee (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Schlepprakelbeschichters angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heißluftstroiu bei 104°0 (220⁰F) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 13

Eine Beschichtungszusaimnensetzung aus:

thermoplastischem Harz - Polystyrol, wie in Beispiel 1!beschrieben.... 30,0

anorganischen Pigmenten - 1. Tonpigment wie in Beispiel 1 beschrieben.... 49,5

2. Kalciumcarbonatpignent, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 5,5 harzartigem Binder - Styrol-Butadien-Oopolymerisat als wässrige Lösung mit 50 -ß> Feststoffen aus Oopolymerisat aus 60 Seilen polymerisieren Styrol, 40 Teilen polymerisiertem Butadien, hergestellt von der Dow Chemical Go,_t erhältlich als Dow Latex 620.... 15,0

wurde In der in Beispiel 3 beschriebenen Weise mit 60 /S Feststoffen hergestellt und auf beiden Gelten eines 0,076 nu.i (3,0 mil) starken weissen Grundpapiers mit 4,25 - 5,44 kg

3O98t5/Oe<H

X βΆό ^;'original*

(9,5 - 12 lbs.) pro Eies (zusammen auf beiden Seiten) unter Verv.'endung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrom bei 104°0 (220⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel I4

2±ne Becchichtungszusammensetzung aus:

Gew.-$

thermoplastischem Hars-¹ Polyvinylchlorid, wie in Beispiel 1 beschrieben... 29,6

anorganischen Pigmenten - 1. Tonpigment, wie

in Beispiel 1 beschrieben..... 51,50

2. KalciuracL-.rbonit-Pigiaent, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 8,50 harzartirreii Bindern - 1. Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 4,45 2. Styrol-Butaaien als 50 ^ige Peststoffdispersion des Copolymerisate aus 60 Teilen.polymerißiertem Styrol und 40 Teilen polymerisiertem Butadien, hergestellt von der Sinclair-Koppers Co., erhältlich cils Siiiclair-Koppers Latex K-55 E..,. 4,45 I.IodifizienuiTsnitteln für die Piessfähigkeit 1. Carboxymethrlcellulose der Hercules Inc., erhältlich :ilc Cellulose Gum, G^tjkfe 7 m, mit 0,65 bis 0,05 Carborynethylgruppen pro Inhydroglucoseeinhait, Ilulekulargewicht 1C 000, Polymerisations-

r;np

Llcjiuin3te-^:;->-atdi3jjersion, wie in Beispiel 1 beiri-Hib^:i...
unlöslich rächendes Ilittel - Glyoxal, \/ie in Bei-

309815/0604

BAD ORIGINAL

0	,25
1	,00
0	,25

wurde in der gleichen \7eise wie in Beispiel 1 beschrieben mit 53 # Peststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0mil) starken weissen Grundpapiers mit 5 - 5,44 kg (11-12 lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Mayer-Stabs angewandt. Das beschichtete Paier wurde mit einem Heißluftstrom bei 1G4°Ö' (220⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 15

Eine Beschichtungszusammensetzung aus:

Gew.-^

thermoplastischem Harz - Polyvinylchlorid, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 30,0

anorganischem Pigment - Tonpigment, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 56,0

harzartigen Bindern - 1.Styrol-Butadien-Copolymerisat, wie in Beispiel 14 beschrieben.... 9,4

2. Sojabohnenprotein der Central Soya, erhältlich als Delta Protein, von hochviskoser Qualität in wässriger, 15 $iger Peststoffdispersion mit einer Brookfield Viskosität vnn etwa 450c.p.s. bei 4O⁰G, 60 Upm.... 4,6

wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 mm (3,0 mil) starken weissen Grundpapiers mit 5,44 - 5,90 kg (12 - 13 lbs.) pro Ries (zusammen auf beiden Seiten) unter Verwendung eines Time-Life-Tischbeschichters angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Heissluftstrom bei 104°C (220⁰P) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

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BAD ORIGINAL Beispiel 16

Das gleiche Verfahren, wie i-n Beispiel 15 beschrieben, wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die 4,6 ^cß> SojabohnenpDtein durch 4,6 $ hydroxyäthyläther-substituierte Stärke, wie in Beispiel 3 beschrieben, ersetzt wurde.

Beispiel 17

Sine Beschichtungszusammensetzung aus:

thermoplastischem Harz - (Jlyzerinester eines polymerisieren Harzes als 40 folge wässrige Dispersion des Polymeren mit einem Molekulargewicht von 1.100, wovon 90 °/o der Teilchen eine Teilchengrösse «ΜϋΚ¹ als ein Micron und eine maximale Teilchengrösse von 3 Μίοκη haben, und von einer Koalesaenztemperatur von etwa 121⁰O (250⁰F), hergestellt von der Hercules Inc. und erhältlich als Dresinol 155 30,0

anorganischem Pigment - Tonpigment, wie in Beispiel 1 beschrieben.... 63,0 harzartigem Binder - Polyvinylalkohol, wie in Beispiel 3 beschrieben.... 7,0

100,0

v/urde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 beschrieben mit 42,5 /o Feststoffen hergestellt und auf beiden Seiten eines 0,076 min starken weissen Grundpapiers mit 5,90 kg (13 lbs.) pro Ries (zusammen auf^eiden Seiten) unter Verwendung eine.j Ilayer-Stabs angewandt. Da3 beschichtete Papier v/urde mit einem Heissluftstrom bei 104°C (220⁰F) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Beispiel 18

Eine Beochichtungszunammensetzung aus:

jihermopluatiuehern Harz - Polyäthylenpulver, durchschnittliche Teilchengrösge kleiner ala 30 Micron,

309815/0604

Schmelzindex 5, Koaleszenztemperatur 149°ö (300 F), hergestellt von U.S.I. Chemicals, erhältlich als Microthene FH 510 mikrofeines Polyäthylenpulver.

anorganischem Pigment - Tonpigment, wie in Beispiel 1 "beschrieben...

harzcirtigemBinder - Polyvinylalkohol, wie in Baispiel 1 beschrieben....

30	,0
63	,0
7	,0

100,0

wurde in der gleichen Veise, wie in Beispiel 1 "beschrieben, mit 42 - 43 ⁰A Feststoffen hergestellt und auf" beiden ;3exten eines 0,076 mm (3,0 mil) starken weisaen Grundpapiero mit 5,90 kg (13 lbs!) pro Ries (zusammen auf beiden 3eiten) unter "Verwendung eines llayer-ijtabs angewandt. Das beschichtete Papier wurde mit einem Hsissluftstrom bei 104°G (220 ) 5 Sekunden pro Seite getrocknet.

Die nach den Beispielen 7-18 hergestellten beschichteten Papiere lagen in ihren optischen und Farbaufnähmeeigenschaften sehr nahe typischen herkömmlichen beschichteten Druckpapieren wie beispielsweise denen der Tabelle I. Die beschichteten Papiere der Beispiele 7-18 war^n jev/eila heifisiegelfähig, wobei die Bedingungen der HF-Halßsiegelung, wie sie im Zusammenhang mit Tabelle I beschrieben wurden, angewandt wurden, und die gebildeten Versiegelungen waren alle für Bindezwecke voll angemessen.

- Patentansprüche -

3098 15/Q6Ö4

JAHr BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

) Beschichtetem Papier mit einer Beschichtung auf wenig- ;ta:::; eine·" aeinsr Flächen, dadurch gekennzeichnet, aa:::; ei3 Beschichtung

a) etv.·' 2C hia etwa 65 % diskreter, thermoplastischer, hei ein^r Temperatur von wenigstens etwa 60 0 (140⁰P) nusav.neiiochmelsender Teilchen, I)) etwa l^r: hit etwa 15 >o undurchsichtige Pigmentteilchen

o) etvr. 5 his etwa 20 /S hei Tenperatüren unter etwa 60 0 (1-10⁰P) wirksamen Binder sun Binden der thermoplastiochoxi Teilcliu i und der Pigmentteilchen aneinander und an d-.vs Plier

enthält, '.:c"bei c'.3 P^oaentangahen auf das G-esamttrockenge- \;icht der 3e3chichtUxifr hezogen sind.

2. Beochichtete■; P-ipier nach Anspruch 1, g e k e η η ζ e i c h i\ e t durch bei etwa 60 - 20 ⁰G (140 - 40O⁰F) verschmelzende tli3r-Jiox)lastische Teilchen.

Beschichtete= Papier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch π e k e η η ξ e i c h η e t , dass es als Pigmentteilchen TD:lciuincarbonateilchen aufweist.

4. Beschichtete Papier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch fr e k e η η r- e ^T c h η e t , dass es als Pigmentteilchen ""itandioxi dteilc-ien aufweist.

B23c!iichtete Papier nach auruoho, Q--durch gekennzeichnet , dass es als Pi"·" ienttei] chen Üⁿonteilchen auf wed st.

309815/Q6CU

BAD ORIGINAL

6. Beschichtetes Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass es als thermoplastische Teilchen Polyvinylchloridteilchen aufweist.

7. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass es als thermoplastische Teilchen Styrol-Butadien-Copolymerisatteilchen aufweist.

8* Beschichtetes Papier nadi einem der Ansprüche 1- 5» dadurch gekennzeichnet , dass es alo thermoplastische Teilchen Styrol-Butadieri-Acrylnitril-Terpolymerisatteilchen aufweist.

9. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet , dass es als thermoplastische Teilchen Vinylchlorid-Vinylacetat-Qopolymerisatteilchen aufweist.

10. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass es als thermoplastische Teilchen Polystyrolteilchen aufweist.

11. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet , dass es als thermoplastische Teilchen polymerisierte Harzglycerid-Teilchen aufweist.

12. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet, dass es als thermoplastische Teilchen Polyäthylenteilchen aufweist.

309815/0604

13. Beschichtetes Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, dass es als Binder Polyvinylalkohol aufweist.

Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Binder hydroxyäthyläther-substituierte Stärke aufweist.

15- Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Binder Sbyrol-Butadien-Copolymerisat aufweist.

16. Beschichtetes Papier nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Binder Protein aufweist.

17- Beschichtungszusammensetzung für Papier, um das Papier durch Wärme und Druck bedruckbar und bindefähig zu machen, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem inerten Träger ein Gemisch aus

a) etwa 20 - etwa 65 % diskreten, thermoplastischen, bei einer Temperatur von wenigstens etwa 60⁰C (140⁰F) zusammenschmelzenden Teilchen,

b) etwa 75 his etwa 15 % undurchsichtigen Pigmentteilchen und

c) etwa 5 t>ia etwa 20 % bei Temperaturen unter etwa 60⁰C (140 F) wirksamen Binder zum Binden der thermoplastischen Teilchen und der Pigmentteilchen aneinander und beim Trocknen an das Papier enthält, wobei die Proζentangaben auf das Gesamttrockengewicht der Beschichtungszusammensetzung bezogen

18. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch bei etwa 60 bis etwa 205°C (140 - 400⁰F) zusammenschmelzende thermoplastische Teilchen.

309815/060A

— yd —

19· Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Druckpapier, das durch Wärme und Druck gebunden werden kann, insbesondere gemäss einem der Ansprüche i — 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungszusammensetzung gemäss Anspruch 17 oder 18 als Gemisch mit einem inerten Träger auf Papier aufgebracht und danach der inerte Träger daraus entfernt wird.

20.1 PapiererZeugnis mit einer Vielzahl von Blättern, dadurch gekennzeichnet, dass die Blätter aus beschichtetem Papier gemäss einem der Ansprüche 1-16 bestehen, wobei die thermoplastischen Teilchen der Beschichtung eines der Blätter mit den thermoplastischen Teilchen eines anderen Blattes verschmolzen sind.

21. Verfahren zur Herstellung eines Papiererzeugnisses nach Anspruch 20, dadurch gekennzei chnet, dass die beschichteten Oberflächen einer Vielzahl von Blättern beschichteten Papiers gemäss einem der Ansprüche 1 - 16 in dem zur Bindung erwünschten Bereich miteinander in Berührung gebracht und die Blätter in diesem Bereich bei einem Druck von wenigstens etwa 2 kg/cm (30 lbs. per square inch) unter Erhitzen der in Berührung stehenden, beschichteten Flächen in diesem Bereich auf eine Temperatur, die unter dem angewandten Druck ausreicht, um die themmoplastischen Teilchen in der Beschichtung zusammenschmelzen zu lassen, zusammengedrückt und abgekühlt werden, um die Blätter aneinander zu binden.

22. Verfahren nach Anspruch 21₁ dadurch gekennzeichnet, dass die Blätter bedruckt werden.

3038)5/0604