DE2541461A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von druckempfindlichem kopierpapier - Google Patents

Description

>- Patentanwfifter: -Dr. Ing. Waiter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-Α. Braune

«.«««·■·"*■.* 17. September 1975

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KANZAKI PAPER MANUFACTURING CO., LTD. Tokio, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von beiderseitig beschichtetem druckempfindlichem Kopierpapier.

Gewöhnlich besteht das sogenannte "druckempfindliche Kopierpapier" aus drei Arten von Grundblättern bzw. Grundbahnen, nämlich einem oberen Blatt, einem mittleren Blatt und einem unteren Blatt; das obere Blatt ist auf seiner Unterseite mit einer Masse beschichtet, die hauptsächlich aus unter Druck zerbrechbaren Mikrokapseln besteht, von denen jede einen hydrophoben Stoff enthält, der aus einer Lösung und Dispersion eines elektronenspendenden organischen Farbbildners besteht; das mittlere Blatt ist auf seiner Oberseite mit einer anderen Masse beschichtet, die im wesentlichen aus einem elektronenannehmenden sauren Reaktionsteilnehmer (nachstehend als "Akzeptor" bezeichnet) besteht, der bei Berührung mit dem Farbbildner ein farbiges Bild erzeugt; ausserdem ist das mittlere Blatt auf seiner Unterseite mit der Farbbildnermasse und

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das untere Blatt auf seiner Oberseite mit der Akzeptormasse beschichtet. Wenn auf die Oberseite des oberen Blattes mit einer Schreibfeder oder Schreibmaschine ein örtlicher Druck ausgeübt wird, zerbrechen die an den Druckstellen liegenden Mikrokapseln, so dass der Farbbildner mit dem Akzeptor reagiert und sich an den Stellen, auf die der Druck ausgeübt wird, ein farbiges Bild entwickelt. Ein oberes Blatt, mindestens ein mittleres Blatt und ein unteres Blatt liegen in dieser Reihenfolge übereinander und bilden einen Kopiersatz, so dass jede Farbbildnerschicht mit der zugehörigen Akzeptorschicht auf je zwei aneinander angrenzenden Blättern in Berührung steht. Jeder örtliche Druck, der mit der Feder oder der Schreibmaschine auf die Oberseite des oberen Blattes dieses Kopiersatzes ausgeübt wird, zerbricht die Mikrokapseln an den betreffenden Stellen, so dass der Farbbildner mit dem Akzeptor unter Entwicklung einer Farbe lediglich an den Stellen reagiert, an denen der Druck ausgeübt wird.

Da der Farbbildner im allgemeinen sehr kostspielig ist, besteht das Bedürfnis, ihn möglichst vollständig auszunutzen, indem man die mit dem Akzeptor beschichtete Oberfläche so glatt wie möglich macht, so dass ein empfindlicher Kontakt zwischen dem Farbbildner und dem Akzeptor zustande kommt. Es ist auch wünschenswert, die mit dem Farbbildner beschichtete Oberfläche ebenso glatt wie die mit dem Akzeptor beschichtete Oberfläche zu machen und ausserdem den Farbbildner so gleichmassig und eben wie möglich auf dem Teil in der Nähe der Oberfläche des Blattes abzulagern, ohne dass Farbbildner tief in das Blatt eindringt.

Um diesen Anforderungen zu genügen, wird ein solches Verfahren zur Herstellung der mittleren Papierbahn in bekannter Weise so durchgeführt, dass die Papierbahn zunächst auf ihrer Oberfläche mit dem Akzeptor beschichtet und dann durch einen Kalander geleitet wird» um die mit dem Akzeptor beschichtete Oberfläche so glatt wie möglich zu machen und gleichzeitig die porösen

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Stellen der Bahn zu vermindern, bevor in der nächsten Verfahrensstufe der Farbbildner auf die Unterseite der Bahn aufgetragen wird.

Das ^herkömmliche..Verfahren, bei„dem das Auftragen des Akzeptors, das Glätten der beschichteten Oberfläche und das Auftragen des Farbbildners gesondert mit entsprechenden Vorrichtungen durchgeführt werden, die unabhängig voneinander aufgestellt sind, hat viele Nachteile, wie die Kompliziertheit des Verfahrens, einen hohen Arbeits- und Raumbedarf, einen Bedarf an Fördermitteln und Messgeräten usw.

In der US-PS 3 632 378 und der JA-AS 37 213/1973 ist eine Beschichtungsvorrichtung mit einer ersten Auftragemaschine für den Farbakzeptor, einem ersten Trockner, einem Kalander, einer zweiten Auftragemaschine für den Farbbildner und einem zweiten Trockner beschrieben. Diese Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Beschichten weist einen anderen Nachteil auf, weil der zu dieser Vorrichtung gehörende Kalander ein sogenannter Maschinenkalander ist, der nur aus mehreren Metallwalzen (gekühlten Walzen) besteht. Durch das Kalandrieren der mit dem Akzeptor beschichteten Bahn durch Hindurchleiten derselben durch den Spalt zwischen einer Metallwalze und der anderen Metallwalze wird zwar die Dichte der Bahn in wirksamer Weise erhöht und die Porosität in wirksamer Weise vermindert, andererseits erzielt man aber hierbei keine vollkommen glatte Bahnoberfläche, sondern es entstehen auf der ganzen Oberfläche der Bahn die sogenannten "Satinierflecke". Dies führt nicht nur zur Beeinträchtigung des Aussehens der Oberfläche, sondern auch zu einer starken Ungleichmässigkeit des auf die Oberfläche der Akzeptorschicht aufgedruckten Desensibilisators, woraus sich eine ungleichmässige und unbefriedigende Desensibilisierungswirkung ergibt. Um diese Ungleichmässigkeit in der Glätte der Oberfläche der Bahn zu beheben, kann man die Anzahl der Walzenspalte im Maschinenkalander, den ausgeübten Druck und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn erhöhen. Diese Maß-

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nahmen führen' aber zu einer starken Belastung der leichten Bahn, was wiederum dazu führt, dass das Papier Bruchfalten bekommt, und ausserdem wird es dadurch unmöglich, die Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben. Da ferner die Metallwalzen sich während des Betriebes beträchtlich erhitzen, kommt es. zum Anhaften der verhältnismässig thermoplastischen Akzeptormassen, wie derjenigen auf Phenolbasis und auf Basis aromatischer Carbonsäuren usw., sowie des thermoplastischen .Bindemittels aus synthetischem Harzlatex an den Metallwalzen, was wiederum zum Bruch und zur Runzelung der Papierbahn, zur ungleichmässigen Farbentwicklung und zum Ausbluten infolge mechanischer und chemischer Beeinträchtigung des Akzeptors führt.

Jede Metallwalze des Maschinenkalanders ist gewöhnlich mit einer Krone versehen, um alle Verformungen der Metallwalzen unter Druck zu absorbieren. Es ist aber äusserst schwierig, die Krone so auszubilden, dass sie alle Änderungen in den Druckbedingungen vollständig aufnehmen kann. Infolgedessen ändern sich die Kalandrierbedingungen während des Arbeitens bei hoher Geschwindigkeit, und es entsteht ein Papier von ungleichmässiger Dicke.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier zur Verfügung zu stellen, nach dem sich eine mit einer gleichmässigen Akzeptorschicht und einer gleichmässigen Farbbildnerschicht auf ihren gegenüberliegenden Seiten beschichtete mittlere Bahn von gutem Aussehen und ausgezeichneter Leistung hinsichtlich der Farbentwicklung kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit und hohem Wirkungsgrad herstellen ' lässt. .

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung v©n druckempfindlichem Kopierpapier zur Verfügung zu stellen, bei dem verschiedene Arten von Akzeptoren verwendet werden können.

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Ferner stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung.

Gemäss der Erfindung wird druckempfindliches Kopierpapier, das auf einer Seite mit einem Akzeptor und auf der anderen Seite mit einem Farbbildner beschichtet ist, dadurch hergestellt, dass man in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen den Akzeptor auf eine Seite einer fortlaufend zugeführten Papierbahn aufträgt, die mit dem Akzeptor beschichtete Papierbahn trocknet, die getrocknete Papierbahn durch einen Kalander führt, der mindestens ein Walzenpaar aufweist, dessen eine Walze eine Metallwalze und dessen andere Walze eine elastische Walze mit einer Shore-Härte im Bereich von 65 bis 90, vorzugsweise im Bereich von 78 bis 85, ist, auf die andere Seite der Papierbahn einen Farbbildner aufträgt und die mit dem Farbbildner beschichtete Papierbahn trocknet.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zwischen die erste Trocknung und die Kalanderbehandlung eine Zylinderbügelbehandlung eingeschaltet. Die Zylinderbügelbehandlung kann mit Hilfe einer rotierenden zylindrischen Trommel mit einem Erhitzer und einem endlosen Band erfolgen, welches in einem gespannten Abschnitt längs des Umfanges der Trommel an die Trommel angedrückt und dadurch von der rotierenden Trommel mitgenommen wird.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den ersten Trockenvorgang und die Kalanderbehandlung in Kombination mit der Zylinderbügelbehandlung entweder vor oder nach der letzteren eine Zylinderkühlbehandlung eingeschaltet. Die Kühlung kann mit einer Vorrichtung von ähnlicher Bauart wie die Zylinderbügelbehandlung erfolgen, mit dem Unterschied, dass die Heizvorrichtung durch eine Kühlvorrichtung ersetzt wird.

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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Auftragemaschine gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, ähnlich der Fig. 1, von einer anderen Auftragemaschine gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäss Fig. 1 wird die Papierbahn 11 von der Vorratsrolle 12 abgewickelt und läuft über die Spannrolle 14 in die Schlitzdüsen-Auftragemaschine 13. Die Schlitzdüsen-Auftragemaschine 13 ist die erste Beschichtungsvorrichtung zum Auftragen eines Akzeptors. In der Schlitzdüsen-Auftragemaschine 13 kommt die Papierbahn in Berührung mit einer Auftragewalze 15» gegen die sie durch die Druckrollen 16 und 17 angepresst wird. Hierdurch wird die Papierbahn auf einer Seite mit dem Akzeptor 18 beschichtet, der sich in dem Flüssigkeitsbehälter 19 befindet. Jeder Überschuss an Überzugsmittel wird von der Oberfläche durch die beiden Dosierstäbe 20 entfernt, die mit Draht umwickelt sein können, aber nicht mit Draht umwickelt zu sein brauchen. Die beschichtete Papierbahn gelangt dann zu der Schlitzdüse 21, die mit der Stützwalze 22 zusammenwirkt, wo die Menge des Überzuges eingeregelt und gleichzeitig die beschichtete Fläche geglättet wird. Die Dosierstäbe 20 sind nicht immer erforderlich. Sie können aber z.B. überschüssiges Beschichtungsmittel von der Oberfläche abstreichen, die Beschichtungsdichte dosieren und die beschichtete Oberfläche glätten, bevor sie zur Schlitzdüse 21 gelangt, wodurch die Menge an Überzugsmittelnebel, der sich an der Stelle der Schlitzdüse 21 bildet, vermindert und eine ungleichmässige Beschichtung verhindert wird. Diese Wirkungen und Vorteile

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kommen besonders dann zur Geltung, wenn der Beschichtungsvorgang mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird.

In Fig. 1 ist als erste Beschichtungsmaschine eine Schlitzdüsen-Auftragemaschine dargestellt. Obwohl die Schlitzdüsen-Auftragemaschine besonders bevorzugt wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Man kann auch beliebige andere Beschichtungsvorrichtungen verwenden, die auch bisher schon zum Beschichten von Papier verwendet worden sind, wie z.B. Rakelauftragemaschinen, Walzenauftragemaschinen usw. Die übliche Beschichtungsdichte für den Akzeptor auf der Papierbahn beträgt etwa 2 bis 20 g/m auf Trockenbasis und vorzugsweise 4 bis 13 g/m auf Trockenbasis.

Der Akzeptor kann jede herkömmliche Zusammensetzung haben. Typische Akzeptoren sind anorganische Akzeptoren, wie saurer Ton, aktivierter Ton, Attapulgit, Zeolith, Kaolin, Bentonit und Silicate, organische Akzeptoren, wie Phenol-Formaldehydpolymere, Phenol-Acetylenpolymere, Maleinsäure-Kiefernharz-Harze, Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Polymere, Salicylsäure-Aldehydpolymere, Salicylsäure-Acetylenpolymere, Salze mehrwertiger Metalle mit den oben genannten Polymeren, aromatische Carbonsäuren, wie Salicylsäure oder Salicylsäurederivate, und Salze mehrwertiger Metalle mit aromatischen Carbonsäuren sowie verschiedene Kombinationen der oben genannten organischen Akzeptoren mit Metalloxide!!, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten usw., Zinkoxid, Aluminiumhydroxid und Zinkcarbonat usw. und/oder den oben genannten anorganischen Akzeptoren.

Wenn der Akzeptor aus einer Kombination einer organischen Akzeptorverbindung mit mindestens einer der Metallverbindungen und der anorganischen Akzeptorverbindungen besteht, kann die Menge des organischen Akzeptors vorzugsweise im Bereich von 2 bis 100 Gewichtsteilen auf Trockenbasis je 100 Gewichtsteile des anorganischen Akzeptors und/oder der Metallverbindung liegen.

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Die in der ersten Auftragevorrichtung 13 mit dem Akzeptor beschichtete nasse Papierbahn läuft dann über die Führungsrollen 23 und 24 in einen Kanaltrockner 30. Der Kanaltrockner 30 ist der erste Trockner im Sinne der Erfindung. Im Kanaltrockner 30 wird die beschichtete Bahn getrocknet, während sie von einem luftdurchlässigen endlosen Band 31 gefördert wird, das zwischen den beiden Rollen 24 und 32 gespannt ist und über eine Anzahl von Führungsrollen 33 läuft. Auf seinem Rückweg läuft das endlose Band 31 über die Führungsrollen 34.

Der in der Zeichnung dargestellte Förderband-Kanaltrockner ist zwar am besten als erster Trockner zum Trocknen einer verhältnismässig leichten Papierbahn geeignet; die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und man kann diesen Trockner in Kombination mit beliebigen anderen Tr'ocknern, wie Infrarottrocknern usw., als ersten Trockner verwenden. Im einzelnen ist die Bauart des Kanaltrockners zum Beispiel in der US-PS 3 311 499 beschrieben.

Hinter dem ersten Trockner 30 läuft die Bahn über die Führungswalzen 36 und 51 in den Kalander 50. Wenn die Bahn in dem ersten Trockner zu stark getrocknet worden ist, kann man einen Befeuchter 49 (wie den "Paper Master Conditioner", hergestellt von Easton Johnson Ltd. und Greenbank Engineering Co., Ltd., Grossbritannien) verwenden, um die Papierbahn auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 3 bis 8 Gewichtsprozent zu bringen, bevor sie in den Kalander 50 gelangt.

Der Kalander 50 kann vorzugsweise ein Superkalander sein, der aus einer Kombination einer elastischen Walze 53 mit zwei Metallwalzen 52 und 54 besteht. Die Shore-Härte der elastischen Walze 53 kann z.B. 81 betragen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Anzahl der Walzen oder Walzenspalte nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Anzahl begrenzt ist, und dass man auch andere Kalander als den Superkalander verwenden kann, sofern sie nur aus einer Kombination von mindestens einer

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elastischen Walze und mindestens einer Metallwalze bestehen. Zu diesen anderen Kalandern gehören Vielwalzenkalander, z.B. Superkalander mit 10 bis 15 Walzenballen, die in "Pulp and Paper" vom 10. Juni 1968 auf Seite 32 und 33 beschriebenen Thermoplanierer sowie Glanzkalander.

Als Werkstoff für die Metallwalze, die sogenannte gekühlte Walze, wird Gusseisen bevorzugt. Man kann aber auch mit anderen Metallwalzen arbeiten, z.B. solchen aus Legierungen," die Nickel und/oder Chrom enthalten, Stahlwalzen oder Walzen mit einer mit Hartchrom beschichteten Oberfläche. In der Metallwalze kann eine Heiz- oder Kühlvorrichtung vorgesehen sein. Um die Dicke der Papierbahn unter Kontrolle zu halten, verwendet man vorzugsweise eine sogenannte "Schwimmwalze", deren Krone mit Hilfe einer hydraulischen Presse nach Wunsch eingestellt werden kann.

Der Härtebereich der elastischen Walze ist kritisch und wesentlich. Wenn die Shore-Härte der elastischen Walze höher als 90 ist, kann man die gewünschte Oberflächenglätte der Papierbahn nach dem Kalandrieren nicht erwarten, und die elastische Walze wird leicht beschädigt. Auch wenn die Shore-Härte der elastischen Walze geringer als 65 ist, lässt sich die gewünschte Oberflächenglätte der Papierbahn nach dem Kalandrieren nicht erzielen, und die elastische Walze wird leicht durch Wärme beim Arbeitsvorgang beschädigt. Dementsprechend soll die elastische Walze eine Shore-Härte im Bereich von 65 bis 90, vorzugsweise von 78 bis 85, aufweisen. Die Definition der Shore-Härte findet sich in der ASTM-Normvorschrift D-2240 ("Type D Shore Durometers").

Die elastische Walze kann aus beliebigem elastischem Werkstoff, wie Baumwolle, Wolle, Papier, Asbest, Hartgummi usw., gefertigt sein. Von diesen Werkstoffen werden Baumwolle, Wolle, Papier und Asbest bevorzugt, weil man dann am leichtesten eine glatte Oberfläche durch Abschleifen erhält.

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Der Durchmesser der Metallwalze und der elastischen Walze richtet sich nach der Anzahl der Walzen, der Breite der Paperbahn und dem Werkstoff der Walzen. Im allgemeinen liegt der Durchmesser im Bereich von 20 bis 100 cm.

Der Liniendruck zwischen der Metallwalze und der elastischen Walze kann nach den Eigenschaften der Papierbahn und der Zuführungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Im allgemeinen liegt er im Bereich von 40 bis 400 kg/cm, vorzugsweise von 100 bis 300 kg/cm.

Die kalandrierte Papierbahn läuft über die Spannrolle 61 in die zweite Auftragevorrichtung 60. Die zweite Auftragevorrichtung 60 kann ebenfalls eine Schlitzdüsen-Auftragemaschine sein, in der die Papierbahn durch die Druckrollen 62 gegen die Auftragewalze 63 angedrückt wird, wodurch sie auf der anderen Seite mit dem Farbbildner 64 beschichtet wird, der sich in dem Flüssigkeitsbehälter 65 befindet. Überschüssiges Überzugsmittel wird von der beschichteten Oberfläche durch die beiden Dosierstärbe 67 entfernt. Auch diese Dosierstäbe können mit Draht umwickelt sein, brauchen aber nicht mit Draht umwickelt zu sein. Dann läuft das beschichtete Papier auf der Stützwalze 69 an der Schlitzdüse 70 vorbei, wo das Flächengewicht des Überzuges eingeregelt und die beschichtete Oberfläche geglättet wird. Die Dosierstäbe 67 sind, ebenso wie die Dosierstäbe 20 der Auftragevorrichtung 13, nicht immer erforderlich.

Der Farbbildner kann auf herkömmliche Weise hergestellt werden. Nach dem in der US-PS 2 800 457 beschriebenen Verfahren enthält jede der Mikrokapseln ein nicht-flüchtiges Öltröpfchen, das aus einem gelösten oder dispergierten Farbbildner besteht. Zu den Farbbildnern gehören Lactonfarbstoffe, wie Kristallviolettlacton, Malachitgrünlacton, Rhodaminlacton, Methylenblaufarbstoffe, wie Benzoyl-Leukomethylenblau, Fluoranderivate, wie 3-Diäthylamino-7-benzylaminofluoran,

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3-Diäthylamino-7-aminofluoran, 3_f7-Bis-diäthylaminofluoran, Spiropyranverbindungen, wie Benzo-ß-naphthospiropyran, 6'-Nitro-1,3,3-trimethylspiropyran, und Leuko-auraminverbindungen, wie 1-[Bis-(p-dimethylaminophenyl)-methyl]-pyrrolidin, 1-[Bis-(p-dimethylaminophenyl)-methyl!-piperidin. Zu den geeigneten nicht-flüchtigen Ölen gehören Alkylnaphthalin, Alkylbiphenyl, Triallyldimethan, Leuchtöl usw. Die Menge des auf die Papierbahn aufzutragenden Farbbildners liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 2 bis 15 g/m auf Trockenbasis, vorzugsweise im Bereich von etwa 3 bis 10 g/m auf Trockenbasis.

Die mit dem Farbbildner beschichtete Papierbahn gelangt dann über eine Anzahl von Führungsrolle η 71, 72 und 81 in den zweiten Trockner. Dieser zweite Trockner ist eine Kombination aus einem Kanaltrockner 80 und einem Trommeltrockner 90. In dem zweiten Kanaltrockner 80 wird die beschichtete Bahn getrocknet, während sie mittels eines luftdurchlässigen endlosen Bandes gefördert wird, dass zwischen den Rollen 81 und 83 gespannt ist und über eine Anzahl von Führungsrollen 82 läuft. Auf seinem Rückweg läuft das endlose Band 85 über die Führungsrollen 84. Der Kanaltrockner 80 kann die gleiche Bauart aufweisen wie der oben beschriebene Kanaltrockner 30.

Hinter dem Kanaltrockner 80 gelangt die Papierbahn in den Trommeltrockner 90, der aus drei zylindrischen Trommeln 91, 92 und 93 bestehen kann, von denen jede ihren eigenen Erhitzer hat. Die aus dem zweiten Trockner austretende Papierbahn läuft über die Führungsrollen 98, 100 und 101 und wird auf der Walze 110 aufgewickelt. Im Bedarfsfalle wird die Papierbahn vor dem Aufwickeln durch einen Befeuchter 99 befeuchtet.

In der zweiten Auftragevorrichtung wird, ebenso wie in der ersten, vorzugsweise eine Schlitzdüsen-Auftragemaschine verwendet. Man kann aber auch beispielsweise mit einer Rakelauftragemaschine, einer Walzenauftragemaschine usw. arbeiten, wie sie beim Beschichten von Papier üblich sind. Die in der

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Zeichnung dargestellte Kombination aus Kanaltrockner und Trommeltrockner wird zwar vorzugsweise als zweiter Trockner verwendet; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Kombination beschränkt; man kann den Kanaltrockner auch in Kombination mit anderen bekannten Trocknern, wie einem Infrarottrockner usw., verwenden.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die derjenigen der Fig. 1 ähnelt, jedoch ausserdem ein Zylinderaggregat 40 aufweist. Die in Fig. 2 dargestellte Auftragemaschine weist eine Zuführrolle 12 für die Papierbahn, eine erste Auftragevorrichtung 13, einen ersten Trockner 30, ein Zylinderaggregat 40, einen Kalander 50, eine zweite Auftragevorrichtung 60, eine zweite Trocknerkombination 80 und 90 sowie eine Aufwickelrolle 110 auf. Gleiche Teile sind in Fig. ■ 1 und 2 durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die von der Vorratsrolle 12 kommende Papierbahn 11 wird in der ersten Auftragevorrichtung 13 auf einer Seite mit einem Akzeptor beschichtet und dann, ebenso wie in Fig. 1 gezeigt, in dem ersten Trockner 30 getrocknet.

Gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform läuft die Papierbahn aus dem ersten Trockner 30 in das Zylinderaggregat

40, bevor sie in den Kalander 50 gelangt. Die Führungsrolle 36 befindet sich zwischen dem ersten Trockner 30 und dem Zylinderaggregat 40.

Das Zylinderaggregat besteht aus vier zylindrischen Trommeln

41, 42, 43 und 44 und einem endlosen Band 48. Das endlose Band 48 wird in zwei gespannten Abschnitten,' nämlich einmal zwischen den Führungsrollen 45 und 45' und zum anderen zwischen den Führungsrollen 45^r und 45", längs der Umfangsrichtung der Trommeln 41 und 43 gegen diese Trommeln angedrückt, so dass es von den rotierenden Trommeln 41 und 43 mitgenommen wird. Auf seinem Rückweg läuft das endlose Band 48 über

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die Führungsrollen 46.

Die Papierbahn läuft nacheinander über die Trommeln 41, 42, und 44 in der genannten Reihenfolge. Die Trommeln 41, 42, 43 und 44 können mit einem Erhitzer versehen sein. Dadurch wird die Papierbahn einer Zylinderbügelbehandlung unterworfen, während sie unter der Wirkung des endlosen Bandes, das gegen die Trommeln 41 und 43 angedrückt wird, in enger Berührung mit der Oberfläche der Trommeln vorrückt. Die Anzahl der Trommeln ist nicht besonders begrenzt und kann je nach dem Trommeldurchmesser, der Arbeitsgeschwindigkeit usw. abgeändert werden. Es ist vorteilhaft, die Trommeloberfläche z.B. mit Hartchrom zu beschichten, um Oberflächen mit guter Glätte zu erhalten. Ferner können die Trommeln mit einer Kühlung (ausser einem Erhitzer) versehen sein, so dass sie je nach Wunsch gekühlt oder erhitzt werden können. In den Zeichnungen wird die Papierbahn z.B. einer Zylinderbügelbehandlung durch die erhitzten Trommeln 41, 42 und 43 unterworfen und durch die gekühlte Trommel 44 gekühlt, bevor sie in den Kalander 50 gelangt, so dass die Kalanderwalzen sich nicht überhitzen können und die beschichtete Oberfläche der Papierbahn nicht an den Kalanderwalzen anklebt und die elastische Walze nicht durch Hitze beschädigt wird.

Auf seinem Rückweg kann das endlose Band 48 vorzugsweise durch den Trockner 47 getrocknet werden, damit es sich immer in trockenem Zustande befindet und örtliche Feuchtigkeitskonzentrationen entfernt werden. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn man mit hohen Geschwindigkeiten arbeitet.

Gemäss der Erfindung können alle Runzeln, Wellungen und Trockenfalten, die in der Papierbahn hinter dem ersten Trockner auftreten, durch den mit den erhitzten Trommeln durchgeführten Zylinderbügelvorgang geglättet werden. Es ist sehr wesentlich, das Papier daran zu hindern, dass es Falten oder Runzeln aufweist, wenn es in dem Kalander 50 behandelt wird.

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Dies ist auch deshalb von Vorteil, weil die elastische Walze 53 des Kalanders nicht durch Runzeln oder Falten der Papierbahn beschädigt werden kann, wenn das Papier beim Eintritt in den Kalander keine Runzeln oder Falten aufweist. Hierdurch wird es auch möglich, das ganze Verfahren mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.

Wenn das oben beschriebene Zylinderaggregat 40 zwischen dem ersten Trockner 30 und dem Kalander 50 angeordnet ist, braucht die mit dem Akzeptor beschichtete Papierbahn in dem ersten Trockner 30 nicht vollständig getrocknet zu werden. Es ist sogar vorteilhaft, dass die Papierbahn, wenn sie dem Zylinderaggregat 40 zugeführt wird, einen verhältnismassig hohen Feuchtigkeitsgehalt hat, obwohl der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb eines solchen Bereichs unter Kontrolle gehalten werden muss, dass die auf dem Papier befindliche Schicht nicht etwa abgelöst wird und an irgendeiner der zylindrischen Trommeln anhaftet. So kann z.B. der Feuchtigkeitsgehalt der dem Zylinderaggregat zugeführten Papierbahn auf einen Bereich von 7 bis 11 Gewichtsprozent eingestellt werden. Wenn die Papierbahn in dem ersten Trockner 30 zu stark getrocknet worden ist, kann man sie durch einen geeigneten Anfeuchter, wie den oben genannten "Paper Master Conditioner", anfeuchten. Dieser Anfeuchter 49' befindet sich in Fig. 2 unmittelbar vor der zylindrischen Trommel 41,

Die aus dem Zylinderaggregat kommende Papierbahn wird in dem Kalander 50 kalandriert, in der zweiten Auftragevorrichtung mit dem Farbbildner beschichtet und in der zweiten Trocknerkombination 80 und 90 getrocknet, wie es an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde.

Die aus dem Trockner 90 kommende getrocknete Bahn läuft über die Führungsrollen 94, 95 und 96 zu der Umwendevorrichtung 97, bei der sie umgewendet wird, so dass die mit dem Farbbildner beschichtete Seite nach unten zu liegen kommt. Diese Umwende-

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vorrichtung wird aber nur dann verwendet, wenn es erforderlich ist, die Bahn umzuwenden. Die fertige Bahn wird dann auf der Trommel 110 aufgewickelt, nachdem sie über eine Anzahl von Führungsrollen 98, 100 und 101 gelaufen ist. Im Bedarfsfalle kann die Papierbahn vor dem Aufwickeln mit Hilfe eines Anfeuchters 99 befeuchtet werden. Hinsichtlich der Einzelheiten der Bauweise der Vorrichtung können weitere Abänderungen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann in dem zweiten Trommeltrockner ein endloses Band vorgesehen werden, und Kühlwalze'n sowie Dehnungswalzen können an bestimmten Stellen der in den Zeichnungen dargestellten Auftragemaschinen angeordnet werden.

Durch die Erfindung werden verschiedene neue Vorteile erzielt. Durch das Kalandrieren mit Hilfe einer Metallwalze und einer elastischen Walze wird nicht nur die poröse Struktur der Papierbahn in eine dichte Struktur verwandelt, sondern auch die Bildung sogenannter "Satinierflecke" verhindert, zu der es unvermeidlich kommt, wenn man mit einem Maschinenkalander arbeitet, der nur Metallwalzen hat. Die beschichtete Oberfläche der Papierbahn, die mit den Oberflächen von Metallwalzen in Berührung gestanden hat, ist hinreichend geglättet und flachgedrückt. Die andere Seite der Papierbahn, die in dieser Verfahrensstufe noch keinen Belag trägt, wird ebenfalls im wesentlichen geglättet, wodurch ein übermässiges Eindringen des in der nächsten Stufe aufgetragenen Farbbildners vermieden werden kann. Dies trägt zur Bildung einer gleichmässigen und glatten Farbbildnerschicht bei. Wenn man erfindungsgemäss einen Superkalander mit einer Metallwalze und einer elastischen Walze verwendet, sind die Kalandrierbedingungen in bezug auf die Anzahl der Walzenspalte und den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers nicht so scharf wie im Falle der Verwendung eines Maschinenkalanders, der nur Metallwalzen aufweist. Dadurch werden Schwierigkeiten, wie Bruch und Runzelung des Papiers, im wesentlichen vermieden, und man kann die Maschine mit hoher Geschwindigkeit laufen lassen.

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Wie bereits erwähnt, ist die Kombination des Zylinderaggregats mit dem eine Metallwalze und eine elastische Walze aufweisenden Superkalander ebenfalls wesentlich. Durch die Zylinderbüge lbehandlung mit Hilfe des Zylinderaggregats können alle Runzeln, Wellungen und Trockenfalten ausgeglättet werden, so dass die Papierbahn im Kalander keine Falten erhält. Wenn Falten oder Runzeln in der Papierbahn entstehen, verursachen sie auf der Oberfläche der elastischen Walze des Kalanders Kratzer, die wiederum auf der Papierbahn bleibende Linien oder Muster hinterlassen.

Durch die Verwendung des Kalanders mit einer elastischen Walze und.einer Metallwalze wird es möglich, organische Akzeptoren mit thermoplastischen Eigenschaften zu verwenden. Wenn der Akzeptor - sei es als Hauptakzeptorbestandteil oder als Harzlatex-Bindemittel - einen thermoplastischen Stoff enthält, wird die Akzeptorschicht von der Papierbahn abgelöst und klebt an der Oberfläche der Kalanderwalzen an, wenn man einen Maschinenkalander verwendet, der unter so scharfen Bedingungen arbeitet, dass das thermoplastische Material erweicht. Das Anhaften der Akzeptorschicht an den Kalanderwalzen führt zum Bruch der Papierbahn und zur Entstehung von Runzeln. Da erfindungsgemäss ein Kalander verwendet wird, der mindestens eine elastische Walze und mindestens eine Metallwalze enthält, sind die scharfen Arbeitsbedingungen des Maschinenkalanders nicht erforderlich. Daher kann jedes Anhaften der Farbakzeptorschicht an den Kalanderwalzen vermieden werden, und es kommt nicht zu Störungen, selbst wenn man mit den oben genannten organischen Akzeptormassen arbeitet.

Die Dicke des druckempfindlichen Kopierpapiers muss streng unter Kontrolle gehalten werden, da das Papier gewöhnlich dünn ist. Um die Dicke des Papiers in einem engen Bereich unter Kontrolle zu halten, müssen verschiedene Arbeitsbedingungen, wie die Zuführungsgeschwindigkeit und der im Kalander ausgeübte Drück, genau gesteuert werden. Bei Anwendung der Erfin-

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dung können die meisten unerwünschten Schwankungen in der Zuführungsgeschwindigkeit und in dem ausgeübten Druck durch die Elastizität der elastischen Walze absorbiert werden, so dass
die Papierbahn nicht durch derartige strenge Steuerungsmaßnahmen beeinträchtigt wird.

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Claims (9)

25AH61 A? Kanzaki Paper 17. September 1975 Manufacturing Co., Ltd. Kanzaki-28 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichem Kopierpapier mit einer Akzeptorschicht auf einer Seite und einer Farbbildnerschicht auf der anderen Seite, dadurch gekennzeichnet, dass man in der angegebenen Reihenfolge die Akzeptorschicht auf eine Seite einer fortlaufend zugeführten Papierbahn aufträgt, die mit dem Akzeptor beschichtete Paperbahn trocknet, die getrocknete Bahn durch einen Kalander führt, der mindestens ein Walzenpaar aufweist, dessen eine Walze eine Metallwalze und dessen andere Walze eine elastische Walze mit einer Shore-Härte im Bereich von 65 bis 90 ist, auf die andere Seite der Papierbahn eine Farbbildnerschicht aufträgt und die mit dem Farbbildner beschichtete Papierbahn trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man unmittelbar hinter den ersten Trockenvorgang und unmittelbar vor das Kalandrieren eine Zylinderbügelbehandlung zwischenschaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bahn vor und nach der Zylinderbügelbehandlung einer Zylinderkühlung unterwirft.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine elastische Walze mit einer Shore-Härte im Bereich von 78 bis 85 verwendet.

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge von

a) einer ersten Auftragevorrichtung (13) zum Auftragen einer Akzeptorschicht auf eine Seite einer fortlaufend zugeführten Papierbahn (11),

b) einem ersten Trockner (30) zum Trocknen der mit dem Akzeptor beschichteten Papierbahn,

c) einem Kalander (50) zum Kalandrieren der getrockneten Bahn, der mindestens ein Walzenpaar aufweist, dessen eine Walze (52, 54) eine Metallwalze ist, während die andere Walze (53) eine elastische Walze mit einer Shore-Harte im Bereich von 65 bis 90 ist,

d) einer zweiten Auftragevorrichtung (60) zum Auftragen einer Farbbildnerschicht auf die andere Seite der Papierbahn und

e) einem zweiten Trockner (80, 90) zum Trocknen der mit dem Farbbildner beschichteten Papierbahn.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Walze (53) eine Shore-Härte im Bereich von 78 bis 85 aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem ersten Trockner (30) und dem Kalander (50) eine Bügelzylindervorrichtung (40) befindet, die eine rotierende zylindrische Walze (41, 43) mit einem Erhitzer und ein endloses Band (48) aufweist, das in einem gespannten Abschnitt am Umfang der Walze gegen die Walze angedrückt und dadurch von der rotierenden Walze mitgenommen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügelzylindervorrichtung (4o) eine Kühlzylindervorrichtung vor- oder nachgeschaltet ist, die eine rotierende zy-

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lindrische Kühltrommel und ein endloses Band aufweist, das in einem gespannten Abschnitt am Umfang der Trommel gegen die Trommel angedrückt und dadurch von der rotierenden Trommel mitgenommen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen dritten Trockner (47) zum Trocknen des endlosen Bandes (48) an einer Stelle ausserhalb des gespannten Abschnittes.

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