DE68912688T2 - Druckempfindliches Aufzeichnungspapier. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft druckempfindliches Kopierpapier, das auch als kohlefreies Kopierpapier bekannt ist.
• Druckempfindliches Kopierpapier ist wohlbekannt und wird bei der Herstellung von Geschäftsformularsätzen in großem Umfang verwendet. Die genaue Beschaffenheit solcher Sätze variiert in Abhängigkeit vom Typ des druckempfindlichen Kopierpapiers, das in ihnen verwendet wird.
• Der im größten Umfang verwendete Typ von druckempfindlichem Kopierpapier ist als Transfertyp bekannt. Ein Geschäftsformularsatz unter Verwendung des Transfertyps von druckempfindlichem Kopierpapier umfaßt ein oberes Blatt, das an seiner unteren Oberfläche mit Mikrokapseln, die eine Lösung von mindestens einem chromogenen Material (alternativ als Farbbildner bezeichnet) in einem Öllösungsmittel enthalten, beschichtet ist und ein unteres Blatt, das an seiner oberen Oberfläche mit einer Farbentwicklerzusammensetzung beschichtet ist. Wenn mehr als eine Kopie benötigt wird, werden ein oder mehrere Zwischenblätter vorgesehen, von denen jedes an seiner unteren Oberfläche mit Mikrokapseln und an seiner oberen Oberfläche mit Farbentwicklerzusammensetzung beschichtet ist. Auf die Blätter durch Schreiben, Tippen oder Anschlagdrucken (z.B. Typenraddrucken) ausgeübter Druck zerstört die Mikrokapseln, wodurch eine Lösung von chromogenem Material auf der Farbentwicklerzusammensetzung freigesetzt wird und zu einer chemischen Reaktion führt, bei der die Farbe des chromogenen Materials entwickelt und somit ein Kopiebild erzeugt wird.
• In einem anderen Typ von druckempfindlichem Kopierpapier, der als der in sich geschlossene bzw. vollständige oder autogene Typ bekannt ist, befinden sich sowohl die das chromogene Material enthaltenden Mikrokapseln als auch die Farbentwicklerzusammensetzung auf dem gleichen Blatt. Geschäftsformularsätze unter Verwendung dieses Typs von druckempfindlichem Kopierpapier enthalten daher im allgemeinen ein Deckblatt aus gewöhnlichem unbeschichtetem Papier, z.B. einem Bondpapier, und eine oder mehrere untere Lagen, auf denen ein Kopiebild bei Zerstörung der Mikrokapseln in Reaktion auf den auf das Deckblatt ausgeübten Abbildungsdruck erzeugt wird.
• Druckempfindliche Kopierpapiere des in sich geschlossenen oder autogenen Typs werden selbst in zwei Typen unterteilt, nämlich den beschichteten Typ und den füllmittelhaltigen Typ. Beim beschichteten Typ sind sowohl die Mikrokapseln als auch das Farbentwicklermaterial als Beschichtungen in einer oder mehreren Schichten auf der Oberfläche des Papiers vorhanden. Im Gegensatz dazu befinden sich beim füllmittelhaltigen Typ sowohl die Mikrokapseln als auch das Farbentwicklermaterial als Füllungen innerhalb der Dickenabmessung des Papiers anstelle auf seiner Oberfläche. Dies wird durch Zugabe der Mikrokapseln und des Farbentwicklermaterials zum Papierherstellungsgrundmaterial (d.h. der Fasersuspension) erreicht, bevor dieses Grundmaterial auf dem Papierherstellungssieb entwässert wird, um eine Papierbahn zu bilden. Wie bei mineralischen und anderen gewöhnlichen Papierfüllungen bleiben die Mikrokapseln und das Farbentwicklermaterial innerhalb des Netzwerks nasser Fasern auf dem Papierherstellungssieb zurück, wenn das Wasser durch das Sieb abläuft. Füllmittelhaltige, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere und ihre Herstellung sind z.B. in der UK-Patentschrift Nr. 1042599 beschrieben. Die in diesem Patent beschriebenen, füllmittelhaltigen, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapiere verwenden im allgemeinen ein Dithiooxamid/Nikkelrosinat-Farbbildnersystem, während gegenwärtig auf dem Markt befindliche gefüllte, in sich geschlossene Papiere ein unterschiedliches Farberzeugungssystem verwenden, nämlich eines, bei dem ein elektronenlieferndes chromogenes Material und ein saurer Ton-Farbentwickler verwendet werden.
• Bei der Erzeugung von Geschäftsformularsätzen aus druckempfindlichen Kopierpapieren sind im allgemeinen übliche Druckverfahren, wie etwa Offsetlithographie und Photogravur verwendet worden. In den letzten Jahren hat jedoch die zunehmende Ausgereiftheit, Haltbarkeit und Verläßlichkeit von Geräten zum xerographischen Photokopieren und Kollationieren dazu geführt, daß solche Druckverfahren für bestimmte Zwecke durch xerographisches Photokopieren eines geeigneten Originals ersetzt wurden. Die Herstellung von Geschäftsformularen durch ein solches Photokopierverfahren würde in bestimmten Situationen von Vorteil sein. Die Möglichkeit zur Herstellung von Geschäftsformularen auf diese Weise ist jedoch durch die Tatsache begrenzt, daß gegenwärtig auf Markt befindliche druckempfindliche Kopierpapiere im allgemeinen keine guten Ergebnisse zeigen, wenn sie für lange Druckläufe in einem xerographischen Photokopierer (die Bezeichnung "Photokopierer" umfaßt in diesem Zusammenhang nicht nur xerographische Photokopierer der seit langem in Ämtern und Photokopieläden verwendeten Art, sondern auch in jüngerer Zeit entwickelte Geräte, die mit den Prinzipien des xerographischen Photokopierers arbeiten, wie etwa Laserdrucker) verwendet werden.
• Die am häufigsten auftretenden Probleme sind ein Stau des Papiers im Photokopierer, eine Verunreinigung von Kopiererbändern, des Photorezeptors und/oder der Fixierwalze mit Fasern oder anderen Rückständen aus dem Papier, vorzeitige Anfärbung des Papiers durch Reaktion der chromogenen Materiallösung aus beschädigten Mikrokapseln mit Farbentwickler, wodurch eine graue oder blaue Hintergrundtönung erzeugt wird, ein Verlust der Kopierabbildungsfähigkeit des Papiers und Einrollen (d.h. das Papier liegt nicht glatt). Die Gründe für das Auftreten dieser Probleme sind nicht vollständig klar, aber da die Probleme am stärksten sind, wenn lange Druckläufe durchgeführt werden, nimmt man an, daß die innerhalb des Photokopierers erreichten hohen Temperaturen während eines langen Druckvorgangs in erster Linie verantwortlich sind.
• Die Art und Stärke der auftretenden Probleme hängt in gewissem Ausmaß vom verwendeten Typ des druckempfindlichen Kopierpapiers ab. Beschichtete druckempfindliche Kopierpapiere führen zu mehr Problemen als unbeschichtete druckempfindliche Kopierpapiere, insbesondere wenn die Beschichtungen einen hohen Anteil von thermisch aufweichbaren Komponenten enthalten, z.B. Phenolharz-Farbentwickler. Man nimmt an, daß die Tatsache, daß beschichtete druckempfindliche Kopierpapiere "zweiseitig" sind (d.h. die Eigenschaften ihrer beiden Oberflächen sind sehr unterschiedlich), für einige der Probleme, z.B. Stau und Einrollen, verantwortlich ist. Füllmittelhaltige, in sich geschlossene Papiere, die unbeschichtet sind und somit entgegengesetzte Oberflächen von im allgemeinen ähnlichen Eigenschaften aufweisen, bieten daher die beste Möglichkeit zur Erzeugung von Geschäftsformularen durch xerographische Photokopierverfahren.
• Wir haben jedoch festgestellt, daß, obwohl füllmittelhaltige, in sich geschlossene Papiere unter Verwendung von xerographischen Photokopierverfahren zu Geschäftsformularen bedruckt werden können, wenn sehr kurze Läufe erforderlich sind, Probleme der oben beschriebenen allgemeinen Art auftreten, wenn längere Läufe unternommen werden (unter "längeren Läufen" sind Läufe zu verstehen, bei denen mehr als ein- oder zweitausend Abzüge gewünscht werden - gegenwärtig erfordert der Markt oft ein druckempfindliches Kopierpapier, das mindestens 20000 Photokopieabzüge in einem einzigen kontinuierlichen Lauf erlaubt).
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein füllmittelhaltiges, in sich geschlossenes druckempfindliches Kopierpapier bereitzustellen, das diese Markterfordernisse erfüllt, oder mindestens erheblich längere xerographische Photokopierdruckläufe ermöglicht, als sie mit gegenwärtig auf dem Markt befindlichen füllmittelhaltigen, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapieren erreichbar sind.
• Ein Faktor, der beachtet werden muß, wenn man dieses Ziel zu erreichen versucht, ist, daß vorzugsweise ein Aneinanderkleben der verschiedenen Blätter im Satz durch "Kantenleimungs"- Techniken der Art, die in großem Umfang bei der üblichen Herstellung von "auffächerbaren" Geschäftsformularsätzen verwendet wird, möglich sein sollte. Bei der Kantenleimung zur Erzeugung auffächerbarer Formularsätze werden Blätter in der in den Formularsätzen erforderlichen Reihenfolge aufgestapelt, und es erfolgt ein ein- oder mehrmaliges Aufbringen von Klebstoff auf den Rand des Stapels. Nach dem Trocknen wird die Klebstoff-beschichtete Kante des Stapels durch Auffächern der Kanten der gestapelten Blätter auseinandergerissen, mit dem Ergebnis, daß der Stapel sich in einzelne Sätze trennt, die nicht miteinander verbunden sind, aber in denen einzelne Blätter miteinander verbunden sind. Solche Kantenleimungstechniken sind z.B. in der UK-Patentschrift Nr. 1051661 beschrieben.
• Die Kantenleimung ist relativ einfach bei druckempfindlichen Kopierpapieren des Transfertyps zu erreichen. Dies kommt daher, weil die Bindeeigenschaften eines Klebstoffs gemäß den Oberflächeneigenschaften der Blätter variieren, mit denen er in Kontakt ist. Der Klebstoff kann derart ausgewählt werden, daß er beschichtete Oberflächen stark, aber unbeschichtete Oberflächen nur schwach aneinander bindet. Wenn daher die (getrocknete) mit Klebstoff beschichtete Kante des Stapels durch Auffächern der Ränder der gestapelten Blätter auseinandergerissen wird, tritt ein Aufbrechen der Bindung ein, wo zwei unbeschichtete Oberflächen zusammen sind, so daß der Stapel in Sätze aufgebrochen wird, in denen einzelne Blätter aneinander gebunden sind.
• Unserer Kenntnis zufolge ist das Kantenleimen mit füllstoffhaltigen druckempfindlichen Kopierpapieren bisher nicht zufriedenstellend möglich gewesen, vermutlich weil die Oberflächen aller Blätter im Satz einschließlich des gewöhnlichen Deckblatts unbeschichtet sind. Somit ist die zwischen benachbarten Blättern innerhalb jedes Satzes gebildete Bindung von vergleichbarer Stärke wie die zwischen dem untersten Blatt jedes Satzes und dem obersten Blatt des nächstunteren Satzes gebildete Bindung. Als Ergebnis können die Blätter im Stapel entweder so fest aneinander gebunden sein, daß einzelne Sätze sich beim Auffächern nicht ohne weiteres trennen, oder so schwach aneinander gebunden sein, daß die einzelnen Sätze nicht zusammenhalten, abhängig von der Stärke des verwendeten Klebstoffs.
• Betrachtet man die Modifikation eines gewöhnlichen füllmittelhaltigen, in sich geschlossenen Papiers zur Verbesserung seiner Eignung für eine Formularherstellung durch xerographische Photokopierverfahren, ist es wünschenswert, daß das modifizierte Papier an einen Klebstoff angepaßt werden kann, um akzeptable Kantenleimungseigenschaften zu ergeben, da ansonsten die Nützlichkeit des durch Photokopieren bedruckten Kopierpapiers stark eingeschränkt ist.
• Die Patentliteratur enthält eine Anzahl von Vorschlägen zur Anpassung druckempfindlicher Kopierpapiere, so daß sie durch xerographische Photokopierverfahren zu Formularsätzen bedruckt werden können.
• Die UK-Patentschrift Nr. 1585288 schlägt das Einbringen von hohlen, leichten, im allgemeinen kugelförmigen Teilchen in das Papierausgangsmaterial vor. Eine Annahme dieses Vorschlags würde natürlich die Papierkosten erhöhen. Obwohl eine kurze Verweisung auf füllmittelhaltige, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere gemacht wird, betrifft der Großteil der Offenbarung einschließlich aller Beispiele beschichtete druckempfindliche Kopierpapiere.
• Die europäische Patentanmeldung Nr. 98059A schlägt die Verwendung eines nicht-reaktiven Pigmentdecküberzugs über eine thermoplastische organische Farbentwicklerbeschichtung vor, um eine Kopiererverunreinigung zu vermeiden, wenn das Papier unter Verwendung von Photokopiertechniken bedruckt wird.
• Die UK-Patentanmeldung Nr. 2066280A schlägt den Zusatz von feinverteilten Silicateilchen mit hydrophober Oberfläche zu Mikrokapselbeschichtungen vor.
• Die geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 59-104991 schlägt die Verwendung eines Papierausgangsmaterials vor, dessen Feuchtigkeitsgehalt nicht 6,0 % übersteigt.
• Die geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 59-104992 schlägt die Verwendung eines Papierausgangsmaterials vor, dessen Luftdurchlässigkeit 150 sec übersteigt.
• Die geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 59-106990 schlägt die Verwendung eines Papierausgangsmaterials vor, dessen Aschegehalt geringer als 7 % ist.
• Die geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 59-106991 schlägt die Verwendung eines Papierausgangsmaterials mit einer Dichte von weniger als 0,75 vor.
• Die ausführliche Offenbarung und die Beispiele aller oben genannten japanischen Patentamneldungen betreffen ausschließlich beschichtete druckempfindliche Kopierpapiere, obwohl sie sich in ihren Ansprüchen auf Papier beziehen, das mit einem farbbildenden Farbstoff (d.h. einem chromogenen Material) und einem Färbematerial (d.h. einem Farbentwickler) beschichtet oder imprägniert ist.
• Es wurde jetzt festgestellt, daß ein füllmittelhaltiges, in sich geschlossenes druckempfindliches Kopierpapier mit verbesserter Eignung zur Formularherstellung durch xerographische Photokopierverfahren erhalten werden kann, indem die Rauheit der Oberseite und der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers verringert und die Porosität und vorzugsweise auch der Cobb- Oberflächenleimungsgrad des Papiers verringert werden im Vergleich mit den füllmittelhaltigen druckempfindlichen Kopierpapieren, die gegenwärtig vertrieben werden. Um Unklarheiten zu vermeiden, bedeutet der Ausdruck "Oberseite" in dieser Beschreibung die Oberfläche des Papiers, die gegenüber der Oberfläche des Papiers ist, die in Kontakt mit dem Papierherstellungssieb während der Bildung des Papiers auf dem Papierherstellungssieb war (der "Siebseite"). Diese Terminologie steht natürlich im Einklang mit derjenigen, die allgemein in der Papierindustrie verwendet wird.
• Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt ein druckempfindliches Kopierpapier, das als Füllmittel innerhalb der Dickenabmessung des Papieres enthält:
• (a) anorganisches Farbentwicklermaterial und
• (b) Mikrokapseln, die ein im wesentlichen farbloses chromogenes Material enthalten,
• wobei die Mikrokapseln durch Abbildungsdruck zerstört werden können, um chromogenes Material in Kontakt mit dem Farbentwicklermaterial freizusetzen, wobei ein gefärbtes Kopiebild erzeugt wird, und wobei das Papier dadurch gekennzeichnet ist, daß es aufweist:
• (i) eine mittlere Bendsten-Rauheit an seiner Oberseite von bis zu 880 ml min&supmin;¹,
• (ii) eine mittlere Bendsten-Porosität im Bereich von bis zu 200 ml min&supmin;¹ und
• (iii) einen Feuchtigkeitsgehalt nach der Mühle von nicht mehr als etwa 5,5 % auf Basis des Gesamtgewichts des Papiers.
• Zum Vergleich hat ein gewöhnliches füllmittelhaltiges, in sich geschlossenes druckempfindliches Kopierpapier typischerweise die folgenden Eigenschaften:
• (i) eine mittlere Bendsten-Rauheit an seiner Oberfläche im Bereich von 900 bis 1000 ml min&supmin;¹,
• (ii) eine mittlere Bendsten-Porosität von 300 bis 400 ml min&supmin;¹,
• (iii) einen Feuchtigkeitsgehalt nach der Mühle von 5,5 bis 7,5 % auf Basis des Gesamtgewichts des Papiers.
• Es wurde gefunden, daß gewöhnliche füllmittelhaltige, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere ziemlich starke Variationen in den Papiereigenschaften von Produktion zu Produktion und Bahn zu Bahn und sogar an unterschiedlichen Positionen über die und entlang der Bahn zeigen. Wir haben festgestellt, daß dies auch für das vorliegende füllmittelhaltige, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapier gilt. Wenn daher Blattproben, die aus unterschiedlichen Teilen einer Bahn oder aus unterschiedlichen Bahnen stammen, einem Test unterzogen werden, ist eine beträchtliche Streuung in den erhaltenen Daten durchaus normal. Ein weiterer Faktor ist, daß von bestimmten Papiertests bekannt ist, daß sie Ergebnisse zeigen, die im einzelnen eine schlechte Reproduzierbarkeit ergeben, selbst wenn sie mit der gleichen Probe durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für Ergebnisse der Bendsten-Rauheit, wo die Natur des Tests und die Tatsache, daß er von der Bedienungsperson abhängig ist, in der Technik wohlbekannt ist, dazu zu neigen, variable Resultate zu ergeben. Wenn man Vergleiche von Papiereigenschaften zwischen dem vorliegenden Papier und dem gewöhnlichen Papier macht, ist es daher wichtig, Populationen von Daten aus einer Anzahl von Proben der Papiere anstelle von nur einzelnen Werten in Betracht zu ziehen. Aus diesem Grund sind Mittelwerte innerhalb spezifizierter Bereiche bei der Definition der Erfindung angeführt worden und eine spezielle Papiercharge, für die die große Mehrheit gemessener Mittelwerte innerhalb der genannten Bereiche fällt, sollte nicht als außerhalb der Definition liegend erachtet werden, nur weil die gemessenen Werte für einen kleinen Anteil der Proben außerhalb dieser Bereiche fallen.
• Man wird bemerken, daß kein unterer Grenzwert für die Bendsten-Oberseitenrauheit und die Bendsten-Porosität des vorliegenden Papiers angegeben worden ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß kein unterer Grenzwert identifiziert worden ist, unterhalb dem die Lauffähigkeit durch einen xerographischen Photokopierer notwendigerweise verschlechtert wird. In der Praxis jedoch haben die vorliegenden, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapiere im allgemeinen eine Bendsten-Rauheit an ihrer Oberseite im Bereich von etwa 500 bis etwa 880 ml min&supmin;¹.
• Wenn sie Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden, bekommen Papiere allmählich einen Feuchtigkeitsgehalt, der im Gleichgewicht mit der relativen Umgebungsfeuchtigkeit ist. Vom Feuchtigkeitsgehalt ist bekannt, daß er ein signifikanter Faktor bei dem richtigen Funktionieren von Papieren für eine xerographische Photokopiereranwendung ist und daher werden übliche Photokopierer-Bondpapiere normalerweise in Hüllen vorgepackt, die Umgebungsfeuchtigkeit abhalten und so das Papier auf dem Feuchtigkeitsgehalt halten, mit dem das Papier die Papiermühle verlassen hat (der Feuchtigkeitsgehalt "nach der Mühle"). Das vorliegende Papier erfordert ein Verpacken auf ähnliche Weise und so sind die oben genannten Feuchtigkeitsgehalte bezüglich von Werten nach der Mühle ausgedrückt.
• Die Bendsten-Rauhheit auf der Siebseite des Papiers kann etwas geringer als diejenige eines typischen, üblichen füllmittelhaltigen, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapiers (z.B. bis zu 550 ml min&supmin;¹ anstelle von 560 bis 710 ml min&supmin;¹) sein, dies ist aber nicht essentiell.
• Eine Eigenschaft der vorliegenden Papiers, die bezüglich der Lauffähigkeit des Papiers in langen Läufen durch einen xerographischen Photokopierer signifikant ist, ist Steifheit. Wir haben gefunden, daß das vorliegende Papier eine Taber-Steifheit im Bereich von etwa 1,50 bis etwa 1,60 (Maschinenrichtung) und 0,50 bis 0,70 oder 0,80 (Querrichtung) haben sollte. Diese Werte sind etwa gleich wie für übliche füllmittelhaltige, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere und differenzieren somit als solche das vorliegende Papier nicht vom üblichen Papier.
• Zwei weitere Eigenschaften des vorliegenden Papiers, von denen man annimmt, daß sie wichtig sind, wenn das vorliegende Papier sich zum Kantenleimen eignen soll, sind Cobb-Leimung und Kontaktwinkel. Wir haben ziemlich überraschend festgestellt, daß, obwohl das vorliegende Papier am besten unter Verwendung eines höheren Oberflächenleimungsgrads als in üblichen gefüllten, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapieren erzeugt wird, es einen höheren Cobb-Leimungsgrad an der Oberseite als diese üblichen Papiere aufweist. Dies ist natürlich genau konträr zu dem, was normalerweise als Ergebnis eines erhöhten Oberflächenleimungsgrads zu erwarten wäre. Wir haben auch gefunden, daß der Oberflächenleimungsgrad an einer Oberfläche des Papiers (vorzugsweise der Oberseite) höher als an der anderen Oberfläche sein sollte (um dies zu erreichen, kann z.B. Sprühen verwendet werden). Während somit die Cobb-Leimungswerte für die Siebseite vorzugsweise im Bereich von etwa 20 bis etwa 24 g m&supmin;² min&supmin;¹ sind, liegen die Cobb-Leimungswerte für die Oberseite vorzugsweise im Bereich von 26 bis 31 g m&supmin;² min&supmin;¹. Es wird angenommen, daß ein Unterschied in den Cobb-Leimungswerten zwischen den beiden Oberflächen von etwa 4 bis 7, vorzugsweise 6 bis 7 g m&supmin;² min&supmin;¹ wichtig ist, um die gewünschten Kantenleimungseigenschaften zu erhalten. Im Gegensatz dazu sind die Cobb-Werte bei üblichen, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapieren an entgegengesetzten Seiten des Papiers ähnlich und typischerweise in der Größenordnung von 21 bis 24 g m&supmin;² min&supmin;¹.
• Die Unterschiede in den Cobb-Leimungswerten zwischen den beiden Oberflächen des Papiers haben bisher noch keine klare Widerspiegelung in größeren Unterschieden beim Kontaktwinkel zwischen den beiden Seiten gefunden. Es wurde festgestellt, daß Streuung in den Daten einen Vergleich schwierig macht. In manchen Fällen wurden höhere Werte für die Oberseite erhalten, aber diese Werte waren nicht schlüssig. Im allgemeinen fallen Kontaktwinkel für beide Seiten des vorliegenden Papiers in den Bereich von 90 bis 115º, wobei der Großteil der gemessenen Werte im Band von 97 bis 108º ist (ob nach einer Kontaktzeit von 2 Sekunden oder einer Kontaktzeit von 30 Sekunden gemessen). Dies ist etwas geringer als für übliche gefüllte, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere, für die Kontaktwinkelwerte im allgemeinen in den Bereich von 110 bis 115º (für beide Seiten des Papiers und unabhängig, ob die Kontaktzeit 2 Sekunden oder 30 Sekunden ist) fallen.
• Die vorliegende Erfindung liefert in einem zweiten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung von Geschäftsformularen aus druckempfindlichem Kopierpapier durch ein xerographisches Photokopierverfahren, worin das im Verfahren verwendete druckempfindliche Kopierpapier ein Papier gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist.
• Die vorliegende Erfindung liefert in einem dritten Aspekt einen Geschäftsformularsatz, umfassend ein Deckblatt aus gewöhnlichem Papier und ein oder mehrere durch xerographisches Photokopieren bedruckte untere Blätter, worin das oder jedes untere Blatt aus dem druckempfindlichen Kopierpapier gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erhalten wird. Es ist zu erkennen, daß eine Passage durch den Kopierer bestimmte Papiereigenschaften ändern kann, z.B. die Rauheit und daß, wie oben angegeben, der Feuchtigkeitsgehalt des bedruckten Papiers sich vermutlich ändern wird, wenn eine Äquilibrierung mit der Umgebungsfeuchtigkeit eintritt. Es ist daher nicht zu erwarten, daß Messungen an einem durch Photokopieren bedruckten Blatt demjenigen am gleichen Blatt vor dem Photokopiedrucken entsprechen. Die hier gegebenen Definitionen beruhen daher auf dem Papier vor dem Photokopiedrucken.
• Das Quadratmetergewicht des vorliegenden Papiers scheint nicht kritisch zu sein, obwohl, wenn es zu gering ist, die zuvor spezifizierten Eigenschaften, insbesondere die Steifheit, möglicherweise nicht erreicht werden können und das bedruckte Papier ein stärkeres Einrollen zeigen kann, d.h. es kann nicht glatt liegen. Bisher wurde gefunden, daß ein Quadratmetergewicht der Größenordnung von 60 g m&supmin;² (einschließlich der Mikrokapsel- und Farbentwicklerfüllungen) optimale Eigenschaften ergibt, wobei zu beachten ist, daß bei Zunahme des Quadratmetergewichts die Druckübertragungseigenschaften des Papiers verringert werden mit dem Ergebnis, daß die maximale Anzahl an leserlichen Kopien verringert wird, die in einem Formularsatz erhältlich ist. Dieses Quadratmetergewicht führt auch zu einer Blattdicke, die mit der von gewöhnlichen Bondpapieren vergleichbar ist, die normalerweise in xerographischen Photokopierern verwendet werden, und somit eignet sich das Blatt gut zum Führen längs des Papierwegs des Kopierers.
• Um die gewünschte Verringerung in der Bendsten-Rauheit und eine verbesserte Papierherstellung zu erreichen, ist die Verwendung einer Siebwalze auf der Papiermaschine günstig, auf der das Papier erzeugt wird (eine Siebwalze ist unserer Kenntnis nach bisher noch nicht bei der Herstellung von gefüllten, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapieren verwendet worden).
• Wie zuvor erwähnt, beruht die Wirksamkeit des vorliegenden Papiers teilweise auf der Verwendung höherer Oberflächenleimungsgrade als sie in üblichen gefüllten, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapieren verwendet werden. In diesen üblichen Papieren erfolgt die Oberflächenleimung mittels einer Kombination eines Stärke-Oberflächenleims und eines synthetischen Oberflächenleims in Konzentrationen von etwa 3,3 % bzw. 1,3 % jeweils auf Basis des Gesamtgewichts des Papiers. Im vorliegenden Papier ist eine Stärke-Oberflächenleimkonzentration in der Größenordnung von 5 bis 7 % und eine Oberflächenkonzentration des synthetischen Leimungsmittels in der Größenordnung von 2 % bevorzugt jeweils auf Basis des Gesamtgewichts des Papiers.
• Die genaue Rolle des Oberflächenleims beim Erreichen der gewünschten Papiereigenschaften ist nicht vollständig klar, insbesondere da wie zuvor erwähnt das vorliegende Papier mit diesen höheren Leimungsgraden höhere anstelle geringerer Cobb-Werte als das übliche Papier hat. Es wird angenommen, daß die Leimungszusammensetzung eine Barriere bilden kann, die innerhalb des Papiers Rückstände zurückhalten kann, die ansonsten herausbrechen und eine Verschmutzung des Kopierpapiers verursachen würden.
• Das anorganische Farbentwicklermaterial, das im vorliegenden Kopierpapier verwendet wird, ist vorzugsweise ein saurer Ton, z.B. ein mit Säure gewaschener Montmorillonitton, wie etwa im UK-Patent Nr. 1213835 offenbart. Alternativ können Verbundmaterialien aus hydratisiertem Siliciumoxid/hydratisiertem Aluminiumoxid, wie in den europäischen Patentanmeldungen Nr. 422165A und 42266A offenbart, hydratisiertes Zirkoniumoxid oder Verbundmaterialien davon, wie in der UK-Patentanmeldung Nr. 2112159A oder der europäischen Patentanmeldung Nr. 81341A offenbart, oder halbsynthetische anorganische Farbentwicklermaterialien, wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 44645A offenbart, verwendet werden.
• Das im vorliegenden Kopierpapier verwendete chromogene Material kann ein Gemisch von Farbbildnern sein, wie es üblicherweise in druckempfindlichen Kopierpapieren verwendet wird. Solche Farbbildner sind in sehr großem Umfang in der Patentliteratur offenbart und werden an dieser Stelle daher nicht ausführlich diskutiert. Beispielsweise können die elektronenliefernden Farbbildner Phthalidderivate, wie etwa 3,3-Bis(4- dimethylaminophenyl)-6-dimethylaminophthalid (CVL) und 3,3- Bis(1-octyl-2-methylindol-3-yl)phthalid oder Fluoranderivate sein, wie etwa 2'-Anilin-6'-diethylamino-3'-methylfluoran, 6'-Dimethylamino-2'-(N-ethyl-N-phenylamino-4'-methylfluoran) und 3'-Chlor-6'-cyclohexylaminofluoran.
• Die zum Lösen des chromogenen Materials verwendeten Lösungsmittel können ebenfalls wie die üblich in druckempfindlichen Kopierpapieren verwendeten sein. Diese Materialien sind ebenfalls in großem Umfang in der Patentliteratur offenbart. Beispiele geeigneter Lösungsmittel sind teilweise hydrierte Terphenyle, Alkylnaphthaline, Diarylmethanderivate, Dibenzylbenzolderivate, Alkylbenzole und Biphenylderivate, gegebenenfalls mit Verdünnungsmitteln oder Streckungsmitteln wie etwa Kerosin vermischt.
• Die Lösung des chromogenen Materials kann durch auf dem Fachgebiet gebräuchliche Verkapselungsverfahren verkapselt werden, insbesondere durch Verfahren, die zu Mikrokapseln mit Wänden aus synthetischem Polymermaterial, z.B. Aminoplastmaterial, führen. Beispiele solcher Verfahren sind diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 3516846, 3516941, 4001140 und 4105823 offenbart werden.
• Die Erfindung wird jetzt durch das folgende Beispiel veranschaulicht, worin alle Prozentangaben bezüglich des Gewichts sind und auf dem Gesamtgewicht des Papiers basieren:
Beispiel 1 Lauf 1
• Ein gefülltes, in sich geschlossenes druckempfindliches Kopierpapier mit einem nominellen Quadratmetergewicht von 60 g m&supmin;² (einschließlich Füllungen) wurde auf einer Fourdrinier- Papiermaschine hergestellt. Die verwendeten Mikrokapseln waren durch ein Verfahren, wie im UK-Patent Nr. 1507739 beschrieben, hergestellt worden und enthielten eine übliche elektronenliefernde Schwarzkopie-Farbbildnerformulierung in einer üblichen Lösungsmittelmischungszusammensetzung aus teilweise hydriertem Terphenyl/Alkylbenzol. Die Mikrokapseln waren in einer Menge von etwa 8 % vorhanden. Das Farbentwicklermaterial war ein mit Säure gewaschener dioctahedraler Montmorillonitton, der als "Copisil D4A10" von Süd-Chemie AG, München, Bundesrepublik Deutschland bezogen wurde und in einer Menge von etwa 6 % vorhanden war. Das Papier enthielt ein übliches geschütztes synthetisches Oberflächenleimungsmittel ("Cartocoll A" von Sandoz AG, Basel, Schweiz bezogen) in einer Konzentration von etwa 2,0 % und ein gelatinierter Stärke-Oberflächenleim wurde mittels einer Leimpresse aufgebracht, um einen Stärkegehalt von 6,6 % zu ergeben. Das Papier wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4,8 % getrocknet. Auf dem Papierherstellungssieb wurde eine Siebwalze verwendet.
Lauf 2
• Es wurde die Prozedur von Versuch 1 wiederholt, außer daß der Feuchtigkeitsgehalt 4,5 % war und daß die Trochnungsbedingungen derart waren, daß eine leichte Einrollneigung auf der Siebseite des Papiers induziert wurde. Dies sollte die Neigung eines Photokopierers zur Erzeugung einer entgegengesetzten Neigungstendenz während der Passage des Papiers durch den Kopierer kompensieren.
Lauf 3
• Es wurde die Prozedur von Versuch 2 wiederholt, außer daß der Feuchtigkeitsgehalt 5,0 % war.
• Die resultierenden Papiereigenschaften auf Basis des Mittelwerts einer Anzahl von Messungen in jedem Fall waren wie folgt: Eigenschaft Lauf Test Bendsten (TS) Rauheit (WS) Porosität Taber (MD) Steifheit (CD) Cobb Leimungsgrad Kontaktwinkel
• Schlüssel: TS Oberseite
• WS Siebseite
• MD Maschinenrichtung
• CD Querrichtung
• * Messungen an diesem Papier erfolgten in zwei verschiedenen Labors und im Falle von einem Labor bei drei unterschiedlichen Gelegenheiten über eine Dauer von 11 Wochen. Die Ergebnisse zeigen deutlich die früher diskutierten Probleme einer Datenstreuung.
• Aus den von den Läufen 1 und 2 stammenden Papieren geschnittene Blätter wuren jeweils unter Verwendung eines xerographischen Kopierers Rank Xerox 9400 auf die Photokopiererbedruckbarkeit getestet. Die Tests erfolgten auf zwei verschiedene Arten. In der ersten davon wurde das Testpapier alleine durch den Photokopierer geführt, während in der zweiten vorkollationierte vollständige (aber nicht zusammengeklebte) Formularsätze von Bondpapier plus zwei Blätter des Testpapiers durch den Photokopierer geführt wurden. Als Kontrolle wurden Kopien auch auf einem hochwertigen speziellen Normalphotokopierpapier (d.h. Bondpapier) mit 80 g m&supmin;² gemacht. Es wurden jeweils 20000 Abzüge gemacht, wonach der Kopierer auf Verschmutzung untersucht und das Papier auf vorzeitige Verfärbung, Bedruckungsleistung und Einrollen untersucht wurde. Es wurde festgestellt, daß es keine größere Verschmutzung der Kopiererbänder, der Fixierwalze und des Photorezeptors bei den Testpapieren gab, als bei dem Kontrollpapier auftrat. Die Lauffähigkeit des Papiers durch den Kopierer war ebenfalls mit derjenigen des Kontrollpapiers vergleichbar. Ein Einrollen des Testpapiers war etwas größer als das des Kontrollpapiers, es war aber akzeptabel. Es wurde auch festgestellt, daß das Testpapier gut seine ursprüngliche Tönung beibehielt, d.h. es gab keine signifikante vorzeitige Verfärbung, und daß es auch seine Kopieabbildungsfähigkeit behielt. Das gleiche Programm wurde auch mit dem Papier aus Lauf 3 untersucht, aber in diesem Fall traten Probleme beim Erreichen eines langen Photokopierlaufs auf. Dies kann möglicherweise auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß die Bendsten-Rauheit auf der Siebseite recht hoch und die Taber-Steifheit recht gering verglichen mit den Werten war, die wir bei der Definition der Erfindung spezifiziert haben. Nichts desto weniger ergab das Papier aus Lauf 3 geringere Probleme, als wir sie typischerweise beobachtet haben, wenn man versucht, übliche gefüllte, in sich geschlossene druckempfindliche Kopierpapiere durch einen Photokopierer zu führen.
• Es wurde auch gefunden, daß das Testpapier zufriedenstellend an den Kanten verleimbar zu Kopiersätzen mit einem Bond-Deckblatt war. Der zum Leimen der Kanten verwendete Klebstoff wurde von Howarine Europe S.A., Gonesse, Frankreich, bezogen und war speziell zur Verwendung mit dem Testpapier formuliert worden.
• Wenn zum Vergleich länger dauernde Kopierläufe mit einem üblichen gefüllten, in sich geschlossenen druckempfindlichen Kopierpapier von 60 g m&supmin;² versucht wurden, gab es eine allmähliche Steigerung von Problemen und die maximale Anzahl von erhaltenen zufriedenstellenden Kopien war immer im Bereich von 800 bis 2000 Kopien. Diese Kopien konnten nicht durch einen gegenwärtig verfügbaren Kantenleimungsklebstoff an den Kanten geleimt werden, ob speziell entwickelt oder ein anderer.
Beispiel 2
• Es wurde der in Lauf 2 von Beispiel 1 beschriebenen Prozedur gefolgt, außer daß das Papier auf einen Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereichs von 4,0 bis 4,3 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Papiers, getrocknet wurde und daß eine unterschiedliche gebräuchliche Lösungsmittelzusammensetzung verwendet wurde (eine Mischung aus teilweise hydriertem Terphenyl/Kerosin). Nach Blattformatierung und Verpackung des Papiers wurde gefunden, daß der Feuchtigkeitsgehalt nach der Mühle 4,4 bis 4,5 Gew.-% auf Basis des Gesamtwichts des Papiers war. Es wurden Proben an drei Positionen über die Breite der resultierenden Papierbahn entnommen und die Papiereigenschaften, ausgedrückt als Mittelwerte in jedem Fall, waren wie folgt: Eigenschaft Position Bendsten (TS) Rauheit (WS) Porosität Taber (MD) Steifheit (CD) Cobb-Leimungsgrad Kontaktwinkel
• Schlüssel: TS Oberseite
• WS Siebseite
• MD Maschinenrichtung
• CD Querrichtung
• Das Papier wurde dann wie im ersten Test von Beispiel 1 beschrieben auf Photokopiererbedruckbarkeit getestet, außer daß 6000 Abzüge gemacht wurden, wenn das Papier alleine durch den Photokopierer geführt wurde. Zusätzlich wurden zwei vorkollationierte Sätze (Bondpapier plus zwei Blätter von Test- Selbstkopierpapier) durch den Photokopierer geführt. In beiden Fällen lief das Papier gut ohne Zufuhrstauungen.

Claims (10)

1. Druckempfindliches Kopierpapier, das als Füllungen innerhalb der Dickenabmessung des Papiers enthält:

< a) anorganisches Farbentwicklermaterial und

(b) Mikrokapseln, die ein im wesentlichen farbloses chromogenes Material enthalten,

wobei die Mikrokapseln durch Abbildungsdruck zerstörbar sind, um chromogenes Material in Kontakt mit dem Farbentwicklermaterial freizusetzen, wodurch ein gefärbtes Kopiebild erzeugt wird, und wobei das Papier dadurch gekennzeichnet ist, daß es aufweist:

(i) eine mittlere Bendsten-Rauheit an seiner Oberseite von bis zu 880 ml min&supmin;¹,

(ii) eine mittlere Bendsten-Porosität im Bereich von bis zu 200 ml min&supmin;¹ und

(iii) einen Feuchtigkeitsgehalt nach der Mühle von nicht mehr als 5,5 % auf Basis des Gesamtgewichts des Papiers.

2. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1, worin die Taber-Steifheit des Papiers im Bereich von 1,50 bis 1,60 in der Maschinenrichtung und 0,50 bis 0,80 in der Querrichtung ist.

3. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 1 oder 2, worin ein Unterschied in den Cobb-Leimungswerten zwischen den zwei Oberflächen des Papiers von 4 bis 7 g m&supmin;² min&supmin;¹ ist.

4. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 3, worin der Unterschied 6 bis 7 g m&supmin;² min&supmin;¹ ist.

5. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 4, worin die Cobb-Leimungswerte des Papiers im Bereich von 20 bis 24 g m&supmin;² min&supmin;¹ an der Siebseite und 26 bis 31 gm&supmin;² min&supmin;¹ an der Oberseite sind.

6. Druckempfindliches Kopierpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Kontaktwinkel (30 Sekunden Kontaktzeit) für beide Oberflächen des Papiers im Bereich von 90 bis 115º ist.

7. Druckempfindliches Kopierpapier nach Anspruch 6, worin der Kontaktwinkel (30 Sekunden Kontaktzeit) für beide Oberflächen des Papiers im Bereich von 97 bis 108º ist.

8. Druckempfindliches Kopierpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bendsten-Rauheit der Oberseite bis zu 800 ml min&supmin;¹ ist und die Bendsten- Rauheit der Siebseite bis zu 550 ml min&supmin;¹ ist.

9. Verfahren zur Herstellung von Geschäftsformularen aus druckempfindlichem Kopierpapier durch ein Laserdruck- oder ein anderes xerographisches Photokopierverfahren, worin das Kopierpapier gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ist.

10. Geschäftsformularsatz, umfassend ein Deckblatt aus gewöhnlichem Papier und ein oder mehrere laserbedruckte oder anders durch xerographisches Photokopieren bedruckte untere Blätter umfaßt, worin das oder jedes untere Blatt aus einem Kopierpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhalten wird.