DE7231286U - Kohlefreies kopierpapier - Google Patents
Kohlefreies kopierpapierInfo
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- Color Printing (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Description
Patentanwälte ΐί™™'-} ^ 2 7. MAI
Dipl. Ing. G. Koch
Dr. i. K si bach
Κ3'·Γ!ππγ-:,'Φ.8. Tel. 240275
Mitsubishi Paper Mills, Ltd
Tokio / Japan
Tokio / Japan
Ko'nlefreies Kooierpatiier
Die Neuerung betrifft ein kohlefreies .Kopierpapier als druckempfindliches
Scnreibmaterial mit einer Beschichtung aus Mikrokapseln unterschiedlicher Größe, wobei die kleineren Kapseln
als Parbkapseln die farbbildende Komponente entnalten und die
größeren Kapseln als Schutzkapseln geg?n das vorzeitige Aufbrechen
der kleineren Kapseln dienen.
Ein Beispiel eines derartigen druckempfindlicnen Schreibmaterials
ist das bekannte kohlefreie Kopierpapier, das üblicherweise aus einem überblast, dessen Rückseite mit Mikrokapseln beschichtet
ist, die einen elektronenabgebenden organischen Farbbildner, beispielsweise einen Triphenylmethanfarbstoff wie etwa Kristallviolettlacton
oder eintn Leukofarbstoff wie Benzoylleukomethylenblau
in Öl gelöst enthalten, wozu man sich der in der USA-Patentschrift 2 800 457 beschriebenen Koazervierungsmethode bedient;
ferner aus einem Unterblatt, fassen obere Fläche mit einem Feststoff sauren Charakters beschichtet ist, beispielsweise
mit Attapulgitj Montmorillonit, Bentonit, saurem japanischem Ton,
7?31?8ß 1*11.75
Kaolin oder mit einem löslichen Phenolharz; sowie gegebenenfalls aus einem oder mehrerer Zwischenblättern besteht, deren obere
Fläche mit einem Feststoff sauren Charaktere und dessen Rückseite mit Mikrokapseln beschichtet ist. Die Schichtflächen des Oberulätucö
uuu ucö uüteFÜlättcö UeFUuTeU einander Oder Sie liegen
gegen das Zwischenblatt an, oder es werden Blätter zwischengefügt; durcn Ausübung eines Schreibdrucks auf die obere Fläche des
Oberblattes entsteht auf dem Unterblatt oder dem Zwischenblatt ein Färbungsbild, das dem Bild der Druckaufbringung entspricht.
Bei einem solchen kohlefreien Kopierpapier ist es wichtig, daß es an der Oberfläche des Zwischenblattes oder des Unterblattes
im übereinandergeschichteten Zustand vor dem Gebrauch nicht zur Farbbildung kommt oder Schmierstellen auftreten. Kommt es nämlich
vor dem Gebrauch zur 3ildung solcher Schmierstellen, so wird hierdurch nicht nur das Kopierpapier als solches unansehnlich,
sondern es erscheinen dann auch die beschriebenen und dem Schreibdrucic
ausgesetzten Stellen nur undeutlich, und es treten in der Praxis Schwierigkeiten auf. Der Vorgang der Schmierstellenbildung
läuft wie folgt ab: Die den Farbstoff und das öl enthaltenden Mikrokapseln (feine Kügelchen mit einem Durchmesser von 3 bis
20 Mikron), mit der die Papierfläche beschichtet ist, können teilweise schon bei einer schwächeren Druckeinwirkung als dem vergleichsweise
nohen Schreibdruck bersten bzw. aufplatzen, wobei ihr Inhalt auf die Oberfläche des Zwischenblattes oder des Unterblattes
übergent und es so zur unerwünschten Schmierstellenbildung kommt.
Diesem unerwünschten Aufplatzen der Farbmikrokapseln bei einer schwächeren Druckeinwirkung als beim Schreibdruck hat man bereits
dadurch vorzubeugen versucht, daß die Farbmikrokapseln mit Stoffen vermischt werden, deren Teilchengröße etwas über jener der Mikrokapseln liegt. Als cerartige Schutzstoffe hat man beispielsweise
Cellulosefaser^ (USA-Patentschrift 2 711 375) oder Stärketeilchen (britische Patentschrift 1 232 3^7) vorgesehen.
Das Verfahren mit Cellulosefasem (Zellstoffflocken) hat den
Nachteil, daß die hierfür verwendete mechanisch zerkleinerte Pulpe keine einheitliche Teilchengröße aufweist, sondern in
dSiCi !Vlsti^rio.! °ucb hRfcyMnhfclich srr*öbej?e Teilchen νοϊΊίββςβπ-Die
beschichtete Fläche des Oberblattes wird demzufolge sehr rauh und erhält eine im Vergleich zum Unterblatt schlechte
Qualität. Ferner ergibt sich beim Umsetzen einer wäßrigen Beschichtungsmasse durch Vermischen der FärbmikrokapseIn mit
Zellstoffflocken, die solche groben Teilchen enthalten und deren Teilchengröße nicht einheitlich ist, eine hohe Viskosität
des Beschichtungsmaterials, dessen Fließfähigkeit dadurch außerordentlich beeinträchtigt ist. Außerdem erhöht sich beim
kontinuierlich durchgeführten Aufbringen der Beschichtungsmasse nach und nach der Anteil der Flocken in dem Beschichtungsmaterial,
so daß sich durch diese allmähliche Entmischung auch die Beschaffenheit der Oberblätter· (Menge des aufgebrachten Beschichtungsmaterials,
Glätte usw.) verändert.
Bei Verwendung von Stärketeilchen als Schutzmittel gegen unerwünschtes
Aufplatzen der Farbkapseln kann zwar zum einen eine jeweils besonders geeignete Stärkeart ausgewählt werden, und da
zudem die Teilchengröße relativ einheitlich ist, läßt sich die Glätte der Schichtfläche auf dem Oberblatt beträchtlich verbessern.
Auch ist das durch Mischen der Stärketeilchen und der Mikrokapseln bereitete wäßrige Beschichtungsmaterial von einer
erheblich besseren Stabilität, und es tritt nur eine geringfügige Viskositätserhöhung ein. Jedoch ändert sich im Verlauf der Aufbringung
der Beschichtungsmasse deren Zusammensetzung, weil die
Werte für das spezifische Gewicnt (etwa 1,6) und die durchschnittliche Teilchengröße (etwa 30 Mikron) der Stärketeilchen
beträchtlich höher liegen als die entsprechenden Werte für das spezifische Gewicht (etwa 1,0) und die Teilchengröße (3 bis
20 Mikron) der Mikrokapseln. Es bildet sich also eine Anhäufung oder ein Bodensatz von Stärketeilchen in der Beschichtungsmasse,
und es kommt damit zu einer Erhöhung des Anteils der Stärketeilchen in dem Beschichtungsmaterial, so daß sich die Eigenschaften
1*11.75
der Oberblätter (Menge des Beschichtungamateriais, Glätte,
Farbbildung, Schmierenstellenbildung usw.) ändern.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 955 5^2 ist es bereits bekannt,
zum Schutz gegen vorzeitiges unerwünschtes Aufbrechen der Farbkapsein eine Beschichtungsmasse zu verwenden, welche sv:ei Kapselarten
unterschiedlicher Größe aufweist, von welchen die einen, kleineren den Farbstoff und die anderen, größeren ein.iLösungs-
oder Verdünnungsmittel für den Farbstoff der Farfckapseln enthalten.
Auch hier liegt somit eine Beschichtungsmasse vor, die von vornherein unterschiedlich große Farbkapseln und Schutzkapseln
enthält, so daß es auf Grund der unterschiedlicnen Größenverhältnisse der beiden Komponenten der Beschichtungsmasse zu den
gleichen erwähnten Schwierigkeiten infolge einer Veränderung der Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials im zeitlichen
Verlauf der Aufbringung kommt.
Der Meuerung liegt daher als Aufgabe zugrunde, ein druckempfindliches
Schreibmaterial, ciessen Beschichtung neben den die
Schreibfarbe enthaltenden Kapseln zum Schutz gegen ein vorzeitiges unerwünschtes Aufplatzen dieser Farbkapseln größere
Schutzkapseln enthält, zu schaffen, bei dem die sich aus der unterschiedlichen Größe und der dadurch bedingten Entmischung
der beiden Komponenten der Beschichtungsmasse im Verlauf der Beschichtung ergebenden Probleme zuverlässig vermieden werden.
Zu diesem Zweck ist bei einem Kopierpapier der eingangs genannten Art gemäß der Meuerung vorgesehen, daß die Beschichtung als
Schutzkapseln wärmedehnbare Mikrokügelchen enthält.
Diese neuerungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, bei der Herstellung
in dem zur Beschichtung verwendeten Überzugsmittel die beiden Komponenten in im wesentlichen gleicher Größe vorzusehen,
so daß eine nennenswerte Entmischung der beiden
7?3i?Bfi η 1175
Komponenten in der flüssigen Überzugsmasse zuverlässig vermieden wird und auch über lange Zeiten hin aus ein und derselben
Überzugsmittelcharge gleichmäßige Beschichtungen mit
einem gleichen Verhältnisanteil von Farbkapseln ur.>~l Schutzkomponente
gewährleistet werden. Indem erfindunesgemäß die
Schutzkapsein aus einem wärmedehnbaren Material bestehen, können die Schutzkapseln nach der Aufbringung der Beschichtung
auf die Blätter· bei der nachfolgenden Trocknung auf den gewünschten, über der mittleren Teilchengröße der Farbkapseln
liegenden Wert der Abmessungen vergrößert werden. Durch Variation des für die Schutzkapseln verwendeten wärmedehnbaren Materials
und/oder der Wärmebehandlung bei der Trocknung läßt sich dabei der Grad des Anschwellens der Schutzkapseln innerhalb weiter
Grenzen steuern und so den unterschiedlichsten Bedürfnissen
anpassen.
Mach einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist vorgesehen,
daß die als Schutzkapsein dienenden Mikrükügeloheri
0110 οι nöm Wi οΛ^ΛΛίυηιανιι aof ana Vi n\/T i Hörlnhl ^V1I H linrj
ester bestehen.
Das neue rungs geraäße Kopierpapier kann in an sich bekannter Weise
aus einem Oberblatt und einem Unterblatt und gegebenenfalls einem
oder mehreren Zwischenblättern bestehen, v/obbi die Rückseite
des Oberblattes und gegebenenfalls des Zwischenblatts bzw. der Zwischenblätter mit dem die Schutzkapseln aus wärmedehnbaren
Mikrokapseln enthaltenden Überzugsmittel beschichtet ist.
7?31?86 13 η
dieser zeigt !
sei für ein kohlefrcies Kopierpapier. , >
/ur Verwendung in Verbindung mit der Farbkapsel j
geniäii einer Ausführungsform der ilrfindurtg, und '
zwar im aufgeblähten, vergrößerten Zustand nach |
der Wärmebehandlung. ί
4« lrig. 3 in Querschnittsansicht ein Teil eines Ober- j
blatts eines kohlefreien Kopierpapiers unmittelbar !
nach der Aufbringung einer die Färb- und die
Schutzkapseln enthaltenden wäßrigen Bcschichlungsmassc nach dem crfindungsgemäLcn Verfahren vor j
dem Trocknen und der Wärmebehandlung, j
fahren aufgebrachten Überzug, nach dem Trocknen t
und dtr Wärmebehandlung· in gebrauchsfertigem Zu- j
In der folgenden Beschreibung ist der F.infachhcit
halber und /ur besseren Unterscheidung für den Be-
* griff »Farbkapsel« die Bezeichnung »Mikrokapsel«
und für den Begriff »Schulzkapsel» du Bezeichnung
SS »Mikrokügclchcn« verwendet.
Der in Verbindung mit Fig. 2 benutzte Begriff
»Mikrokiigclchen« bezeichnet ein feines Kügelchen
mit einer Wand 1 aus einem Mischpolymerisat aus
Vinylidenchlorid und Acrylsäureester. Jas einen auf-
schäumbaren Kohlenwasserstoff 2 enthiüt. wobei sich
das spezifische Gewicht au! etwa 1,3 beläuft und die
durchschnittliche Teilchengröße etwa 5 Mikron beträgt und wobei diese Kugeln durch das durch Verschäumen des Kohlenwasserstoffs bei einer Tempera-
tür von 90 bis 12(T C bewirkte Aufblühen der
Wand 1 in Teilchen mit eirur durchschnittlichen
Teilchengröße von 30 Mikron (10 bis 70 Mikron,
vorzugsweise 20 bis SO Mikron) umgewandelt wer-
7?31?fifi 13 11 7IE
40
den können, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Mikrokügclchen
dieser Art sind handelsüblich.
Eine geeignete Menge der Mikrokügelchen kann
mil den Mikrokapseln cut durchgemischt werden, und es bildet sich praktisch kein Bodensatz, da die
Teilchengröße der Mikrokügelchen erheblich geringer ist als die der Cellulosefasern und Stärkeleilchcn
und fast der Teilchengröße der Mikrokapseln entspricht, und da die Mikrokügelchen überdies auch
ein geringes spezifisches Gewicht haben. Auch kann dem angestrebten Zweck schon durch Zugabe eines
geringen Mengenantcils der Mikrokügelchen gedient werden. Das Mischverhältnis der Mikrokapseln und
der Mikrokügelchen beläuft sich auf 100 Prozent zu 1 bis 20 Prozent, vorzugsweise aber auf 100 Prozent »5
zu 2 bis 10 Prozent.
Wird eine solche wäßrige Mischflüssigkeit auf ein Blatt Papier aufgebracht, so liegen die Mikrokügelchen
1 noch in Form feiner Kugeln vor, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, die den Zustand unmittelbar
nach der Schichtaufbringnng zeigi. Beim Wärmctrocknungsvorgang
blähen sich die Mikrokügelchen auf, und wie aus F i g· 4 hervorgeht, sind die Mikrokügelchen
1' dann größe 1 als die Mikrokapseln 2'.
Doch behalten die Mikrokügelchen auch nach dem Aufblühen ihre Kugelgestalt, und die Glätte des Materials
ist daher hervorragend.
Die Größe der Mikrokügelchen kann nach Wunsch eingestellt werden, indem man die Bcschichtungsmasse
entsprechenden Trockcnbcdirigungen aussetzt, also indem man beispielsweise die Erhitzungstemperatur,
die Erhitzungsdauer usw. zweckentsprechend wählt. Durch Anwendung der Mikrokügelchen
läßt sich daher im Unterschied zu Ccllulosefascrn und Stärketeilchen, deren Form und Größe
von vornherein festliegen, für jede Teilchengröße der Mikrokapseln eine dem jeweils vorgesehenen Endzweck
angepaßte Beschaffenheit des Obcrblattcs erzielen. Im Rahmen der Erfindung können nicht nur
die erwähnten handelsüblichen Mikrokügelchen aus einem Mischpolymerisat aus Vinylidenchlorid und
Acrylsäureester eingesetzt werden, sondern auch beliebige andere MikrokUgclchcn, die durch Erhitzen
verschäuml und aufgebläht werden können.
Die Mikrokügelchen kennen selbstverständlich auch in die Mikrokapselschicht auf der Rückseite des
Zwischcnblattes eingebracht werden, wodurch sich die gleichen Wirkungen hervorbringen lassen.
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung.
Aufführungsbeispiel 1
Ein durch Auflösen von 2 Teilen Kristallviolcttlacton
und 1 Teil Bcnzoyllcukomethylenblau in 100 Teilen Tripropylnaphthalin bereitetes öl wurde ttach
der in der USA.-Patentschrift 2 800457 beschriebenen
Koazervicrungsmethode eingekapselt. Die durchschnittliche Teilchengröße der so erhaltenen Mikrokapseln betrug 10 Mikron, und der Feststoff anteil belief
sich auf 18,0 Prozent.
Teile
Mikrokapseln (Nettomenge) 100
Handelsübliche Mikrokügelchen (Netto-
menge 2
2()prozcntigc wäßrige l-ösung einer handelsüblichen
oxidierten japanischen Nahrurgsstärkc (Bindemittel) 50
Diese Bestandteile wurden miteinander vermischt und in einem Rührtank verrührt.
Die so erhaltene wässerige Beschichtungsmasse
mit den obigen Mischungsbestandteilen (Feststoffanteil
19 Prozent) wurde mittels einer L-mrtürstenauftrageinrichtung
in einer Nctlomcngc von 6 g/m2 auf die eine Fläche einer Papierunterlage mit einem FIachcngcwicht
von 4OgZm2 aufgebracht und mit einem
Heißlufttrockner mit einer Innentemperatur von 120'-C getrocknet, wodurch ein Oberblatt erhallen
wurde. Die Mikrokügelchen wurden hierbei zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Mikron (20
bis 60 Mikron) aufgebläht. Die Schichtfliiche des erzeugten Obcrblattes hatte eine hervorragende Glätte.
Dieses Obcrblatt wurde auf ein Unterblatt aufgebracht,
und es konnte festgestellt werden, daß es nur in sehr geringem Umfang ?u einer Schmicrstellcnbildung
kam. Die Aufbringung der Beschichtungsmasse wurde einige Stunden fortgesetzt, wobei sich zeigte,
daß die Zusammensetzung des Beschichlungsmatcria's
irn wesentlichen die gleiche blich wie beim Beginn der Schichtaufbringung.
AusfUhrungsbcispicl 2
Unter Verwendung der Mikrokapseln des Ausführungsbcispicls
1 wurde eine BcscMchtungsmas.se mit den folgenden Bestandteilen angesetzt:
Teile
Mikrokapseln (Nettomenge) 100
Handelsübliche Mikrokügelchen (Nettomenge) 5
20prozentige wäßrige Lösung einer handelsüblichen oxidierten japanischen Nahrungsstärke 80
Die so erhaltene Beschichtungsflüssigkcit (Fcststoffantcil
19 Prozent) wurde mittels einer Luftbürstcnauftrageinrichtung
in einer Nettomengc von 7 g/m2 auf die eine Fläche einer Papicruntcrlage mit
einem Flächcngcwicht von 40 g/m2 aufgebracht und mit einem Heißlufttrockner mit einer Inncntempcratur
von 1000C getrocknet, wodurch ein Oberblatt
erzeugt wurde. Die Mikrokügelchen wurden zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 Mikron (20
bis 50 Mikron) aufgebläht. Die Schichtfläche des so hergestellten Oberblattes hatte eine hervorragende
Glätte. Dieses Obcrblatt wurde auf ein Unlcrblatt aufgebracht, und es konnte festgestellt werden, daß
es nur sehr schwer zu einer Schmierstcllenbildung kam. Die Schichtaufbringung wurde einige Stunden
fortgesetzt, wobei sich zeigte, daß die Zusammensetzung des Bcschichtungsmatcrials praktisch die gleiche
blieb wie zu Beginn.
Vergleichsbcispiel 1
Unter Verwendung der Mikrokapseln des Ausführungsbeispicls
1 wurde eine Beschichtungsmasse mit den folgenden Bestandteilen angesetzt.
Teile
Mikrokapseln (Nettomenge) 100
Handelsübliche feine Puipcfiocken (Nettomengc) 20
20pro/cntigc wäßrige Lösung einer handelsüblichen oxidierten japanischen Nahrungsstärke 80
Die so erhaltene Beschichtungsmasse wurde mittels einer I.ufibürstcnauftraßcinrichiung in einer
Neitomeiige von l.ig/m2 auf die eine Fläche Hner Pa-"
pu-runterlage mit einem Flächengewicht von 40 g/maufgeiragen
und mit einem Heißlufttrockner mit einer liincntcmpcratur von 12Ü C. getrocknet, woduicli
ein Oberblatl erzeugt wurde. Die dlätic der
Scliichtfllichc des Oherblaites ließ sehr zu wünschen
übrig. Dieses Oberhlatt wurde auf ein Unterblait aufgebracht,
und es wurde der Grad der SchmiiTstcllenbildung
beobachtet, wobei festzustellen war, daß in einem gewissen Umfang Schmierstcllen entstanden
waren. Nach einigen Stunden der Schichtaufbringung wurde die Beschichtungsmasse untersucht, und es
zeigte sich eine Erhöhung des Anteils der handelsüblichen Pulpeflocken sowie eine Viskositätserhöhung.
Vergleichsbeispiel 2 Es wurde wie im Vergleichsbeispiel 1 verfahren,
ob(Lri jedoch zur Erzeugung eines Oberblaues statt
; \fob(Lri jedoch zur Erzeugung eines Oberblaues statt
'ider'haniiclSübliWfen Pulpef locken 20 Teile Weizen- /1/Ί
mehl (Teilchengroße 25 bis 35 Mikron) eingesetzt/7 W
wurden. Die Sohichifläche dieses Oberblattes hatte eine ausgezeichnete (Hatte. Das Oberblatl wurde auf
ein Unterblatt aufgebracht, und es wurde der (irad tier Schmiersteilenbildung geprüft, wobei festzustellen
war, daß es nur schwer zu einer Schmierstellenbildung kam.
ο Nach einigen Stunden der Aufbringung der Beschichtungsmasse wurde die. Zusammensetzung des
Beschichlungsmaterials untersucht, und es wurde festgestellt, daß sich der Anteil der Weizenstärke erhöht
hatte und sich diese in der Bcschichiungsmasse · abgesetzt hatte und daß die Viskosität etwas erhöht
war. Die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele 1 und 2 sowie der Verg'ieichsbeispicle 1 und 2 sind in der
nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.
Ausführungs- beispicl 1 |
Alisführungs beispiel 2 |
-Viskosimeter gemessen. | Vtrglcichs- bcispicl 1 |
Vcrgleichs- beispiel 2 |
handelsübliche Mikrokügelchen |
handelsübliche Mikrokügelchen |
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen | handelsübliche Pulpeflocken |
Weizenstärke |
50 see | 5°o 35 see |
20 °/o 7 see |
20 0O 30 see |
|
gering | gering | stark (merklich) | gering | |
fast keine 55Cp |
fast keine 55Cp |
sehr stark (merklich) H)OCp |
stark (merklich] 65Cp |
|
58Cp | 56Cp | 350Cp | 90Cp | |
+ 3Cp | -t-1 Cp | + 250Cp | + 25Cp | |
Mittel gegen Schmierstellenbildung
Menge dieses Mittels, bezogen auf
die Mikrokapseln
Glätte des Oberblattes*)
Schmicrstellcnbildung, bewirkt
durch Oberblatt
Änderung der Zusammensetzung der Beschichtungsmasse
AnfangsviskosiMjt **)
Viskosität Räch dreistündiger Beschichtung**)
Viskositätserhöhung der Beschichtungsmasse
*) Bekk-Giätte.
509 615/252
Claims (4)
1. Kohlefreies Kopierpapier als druckempfindliches Schreibmaterial
mit einer Beschichtung aus Mikrokctpseln unterschiedlicher Größe, wobei die kleineren Kapseln als Farbkapseln
die farbbildende Komponente enthalten und die größeren Kapseln als Schutzkapseln gegen das vorzeitige Aufbrechen
der kleineren Kapsein dienen, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung als
Schutzkapseln wärmedehnbare Mikrokügelchen enthält.
2. Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die als Schutzkapseln dienenden
Mikrokügelchen aus einem Mischpolymerisat aus Vinylidenchlorid und Acrylsäureester bestehen.
3· Kopierpapier nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Oberblatt
und einem Unterblatt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückseite des Oberblattes mit dem die Schutzkapseln aus wärmedehnbaren Mikrokügelchen enthaltenden
Überzugsmittel beschichtet ist.
4. Kopierpapier nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Oberblatt,
einem Unterblatt und mindestens einem Zwischenblatt, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückseite
des Oberblattes und des Zwischenblattes· bzw. der Zwischenblätter
mit dem die Schutzkapseln aus wärmedehnbaren Mikrokügelchen enthaltenden überzugsmittel beschichtet wird.
7231286 13.1175
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