NO126385B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved belegning av mikroskopiske,

farvestoffholdige kapsler på en våt fiberbane.

Denne oppfinnelse angår fremstilling av trykkfølsomt kopieringspapir (manifold record paper) på papirmaskiner. Papir av denne type, som er i vanlig bruk, er overflatebehandlet på

den ene side med et lag av trykkbrytbare små kapsler av mikro-

skopisk størrelse og som inneholder et stoff som er i stand til å gi en bestemt farve når det adsorberes på overflaten av et underliggende ark som er belagt med et stoff som er i stand til å bevirke fremkalling av den bestemte farve. Disse kopierings-papirtyper og -materialer er beskrevet i en rekke U.S.-patenter hvorav følgende er representative eksempler: 2.505.470,

2.548.364, 2.548.365, 2.548.366, 2550.469, 2.712.507, 2.800.457

og Reissue 24.899.

Kort angitt blir kapslene fremstilt ved hjelp av en

prosess betegnet som koaservering ved hvilken et filmdannende materiale eller stoff blir bragt til å trekke seg sammen om en dispergert farvestoffholdig væske for å danne kapsler i hvilke det er innesluttet et farvestoff innenfor en trykkbrytbar film. Farvestoffet er vanligvis et aromatisk farvestoff, hvorav mange forskjellige typer er kjent, og er normalt farveløst. På den annen side vil farvestoffet bli farvet og synlig når det kommer i berøring med en sur substans eller forbindelse, så som sur leire, f.eks. attapulgit-leire. I sin oppbygning og som er angitt i U.S.-patent 2.548.366, er den her omhandlede særlige type kopieringspapir et papirark med sin fremre eller frontflate belagt med den sure leire, eller andre adsorberende partikler som bevirker at farvestoffet skifter farve, og den bakre eller nedre overflate av papiret er belagt med et lag som inneholder farvestoffet i et trykkbrytbart substrat. Når dette kopferingspapir er stablet med flere ark over hverandre, vil skrivetrykk mot den øvre flate av det øvre ark bevirke at det brytbare materiale blir ødelagt eller revet opp for å frigjøre farvestoffet som så blir overført til den fremre side eller den øvre overflate av et underliggende ark hvor farvereaksjonen finner sted.

Skønt kopieringspapir av denne type har funnet utstrakt anvendelse i industri og næringsliv, har det vært noe kostbart i fremstilling på grunn av at fremstillingen av dette papir tidligere har krevet at papiret ble belagt ved anvendelse av prosess-trinn utenfor papirmaskinen. På den annen side tilsier den ut-strakte bruk av papiret og kravet om reduksjon av omkostningene,

at de økonomiske fordeler forbundet med utførelse av prosessen på papirmaskinen i en eneste operasjon utnyttes.

Det har vært gjort forsøk på å fremstille kopieringspapir eller -materiale av denne type ved anvendelse av papirmaskin-prosesser, men disse har ikke vært vellykket. Mer spesielt har de brytbare farvestoffholdige kapsler vært innblandet i den masse-blanding som brukes i et Fourdrinier-system, for å avsette de farvestoffholdige kapser i papiret som fremstilles. Uheldigvis er kapslene meget små, og disse vil i likhet med alle finfordelte partikkelformige komponenter som inngår i masseblandingen, fordeles mer eller mindre jevnt i hele papiret som fremstilles, istedenfor å bli lokalisert i hovedsaken på den ene overflate av papiret, hvilket er det resultat som ønskes innen denne teknikk. Enda mer uheldig er det at en del av kapslene ikke blir i papiret på wiren, men går istedet tapt i bakvannet. Da kapslene er temmelig kostbare, må de gjenvinnes fra bakvannet og føres til-bake til masseblandingen. Som det fremgår av dette, har de tidligere forsøk på fremstilling på papirmaskinen ikke vært til-fredsstillende.

Det er også mulig å påføre de farvestoffholdige kapsler

på papiret \efter at dette er i det vesentlige tørket, men denne metode medfører mange vanskeligheter da kapslene selv ikke er vedheftende, slik at man fullstendig må basere seg på bruk av et sær-skilt bindemiddel, og - i den grad fornyet fuktning av papiret kreves - er det økonomisk ufordelaktig å tilsette vann ved den tørre ende av papirfremstillingsprosessen. Hvis det videre blir ■ foretatt noen nevneverdig ny fuktning, vil de mikroskopiske far-vestof fholdige kapsler i betydelig utstrekning bli dispergert gjennom hele papirmassen nøyaktig som når papiret blir fuktet på

ny ved påføring av lim.

I henhold til denne oppfinnelse blir de farvestoffholdige mikroskopiske kapsler påført tørre på det våte papir ved anvendelse av elektrostatiske krefter slik som beskrevet i norsk pa-tentsøknad nr. 34/68. I henhold til denne oppfinnelse er det funnet at de farvestoffholdige kapsler påvirkes av den elektrostatiske ladning og blir avsatt i det vesentlige jevnt på det våte papir og blir holdt på papirets overflate efter at de er avsatt. Til tross for nærvær av de mikroskopiske kapsler på papir-overflaten, er det funnet at disse kan bli ført gjennom pressesylindrene og tørkesylindrene i en konvensjonell Fourdririier-maskin uten å bli ødelagt.

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en fremgangsmåte ved belegning av mikroskopiske, farvestoffholdige kapsler på en våt fiberbane, hvorefter følger avvanning og papirdannelse, karakterisert ved at en våt bane av fiberformig cellulosemateriale før formingen til papir blir fremført forbi en partikkelavsetningssone, at det til sonen tilføres mikroskopiske, far-vestof fholdige kapsler som er elektrostatisk oppladet for innbyrdes frastøtning samtidig som kapslene blir elektrostatisk tiltrukket til og jevnt fordelt på den våte bane i form av adskilte partikler, hvorefter banen blir avvannet og formet, og at det eventuelt inngår

påføring av farvereaktant-adsorberende partikler på banen.

Det foretrekkes å avsette de farvestoffholdige kapsler

på papirets filtside før dette blir ført -til tørkesylindrene. Denne metode er særlig effektiv ved fremstilling av den innlednings-vis omtalte spesielle type kopieringspapir fordi wiresiden av papiret, som er den sterkeste side, er beregnet for skriving etc. Videre er de fleste Fourdrinier-maskiner konstruert for påføring av lim-materiale på papirets wireside og den sure leire eller andre farvereagerende adsorbsjonspartikler lettest blir anvendt i limet da disse partikler normalt blir holdt i en bindefilm. Ved enkel modifikasjon av den konvensjonelle Fourdrinier-maskin og ved å anvende en passende sur leire i den konvensjonelle limpresse, kan det således direkte fremstilles kopieringspapir av overlegen kva-litet og uten å ta i bruk spesielle belegningsprosesser utenfor maskinen.

Skjønt de farvestoffholdige kapsler kan avsettes i fravær av særlige bindemidler, idet man baserer seg på vann for fuktning av kapslene og føring av disse til kohesjonsforbindelse med papir-fibrene, kan man også basere seg på anvendelse av bindemidler i masseblandingen. På den annen side kan det sammen med de farvestoffholdige kapsler avsettes en mengde stivelse eller vann-reagerende vedheftende plast for å forbedre adhesjonen mellom de farvestoffholdige kapsler og papirsubstratet. Med hensyn til meng-den av vann i papiret på det tidspunkt da kapslene blir avsatt elektrostatisk på dette kan den våte papirhane fortrinnsvis inne-holde i det minste 25 vektprosent vann og mer foretrukket minst 45 vektprosent vann. Ved en særlig foretrukken utførelse inneholder den fuktige papirbane minst 60 vektprosent vann når kapslene avsettes på filtsiden av papiret mens dette fremdeles er på Fourdrinier-wiren, f.eks. foran guskevalsen. På dette punkt inneholder vannet normalt 80% eller mer vann.

Elektrostatisk avsetning av partiklene betraktes som helt vesentlig, da - i fravær av elektrostatisk avsetning - de kostbare farvestoffholdige kapsler ikke ville bli avsatt jevnt, og en del av materialet som påføres, ville bli blåst bort av den tur-bulens som eksisterer ved overflaten av en bane som beveges med slike hastigheter som er vanlige ved papirfremstilling. I til-legg til forurensning av atmosfæren og eksplosjonsfare er de mikroskopiske kapsler meget kostbare, og det økonomiske tap kunne

ikke tolereres.

Den mengde kapsler som blir avsatt, kan variere betrakte-lig. Det vil forstås at disse mengder bare er av sekundær interesse i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, da de mengder som konvensjonelt brukes, fortsatt ville finne anvendelse. På

den annen side vil den sterke begrensning eller konsentrasjon av kapslene i den øvre overflate av papiret, den jevne fordeling oppnådd ved hjelp av oppfinnelsen og evnen til å redusere behovet for særlige bindemidler, alle bidra til reduksjon av den mengde eller vekt av mikrokapsler som kreves pr. overflatearealenhet på papiret. På dette grunnlag kan så lite som 2,4 g farvestoffholdige

2

kapsler anvendes pr. m av overflaten, skjønt større mengder kan anvendes hvis det ønskes.

Oppfinnelsen skal forklares mer inngående i forbindelse

med tegningen, på hvilken den eneste figur viser et perspektivriss av en konvensjonell papirmaskin omfattende et eksempel på en an-ordning for avsetning av elektrostatisk ladete farvestoffholdige kapsler på pairbanen.

På tegningen viser henvisningstallet 10 generelt til en Fourdrinier-maskin omfattende en innløpskasse 11, en spatel eller avstryker 12, en brystvalse 13, registervalser 14 og en guske 15 rundt hvilken wiren 16 føres. En konvensjonell vannmerkevalse kan være anordnet om ønskelig, men en slik valse er ikke vist. Den konvensjonelle sugekasse er betegnet med tallet 17. Når den nett-opp dannede våte papirhane forlater wiren.16, blir den ført til pressene, idet pressesylindrene er betegnet med tallet 18 og fil-ten, som transporterer papiret, er betegnet med tallene 19, 20 og 21.

Papiret P som først avsatt fra innløpskassen 11 på wiren i nærheten av brystvalsen 13, består for det meste av vann, og vanninnholdet blir redusert gradvis ved drenering og derefter ved sugning til et nivå på omkring 80% i nærheten av guskevalsen 15. Efter at papiret forlater guskevalsen, føres det til et presse-parti hvor pressesylindrene 18 samvirker for ytterligere utpres-ning av vann fra papirhanen for ytterligere å redusere vanninnholdet i papiret og øke den indre styrke i arket. Til slutt blir den delvis avvannede banen ført til tørkepartiet D som reduserer arkets fuktighet ytterligere til et nivå som er ønskelig i det ferdige produkt.

Ifølge oppfinnelsen blir de elektrostatisk ladete farvestoffholdige kapsler enten alene eller sammen med vannfølsomme bindemidler eller vannoppløselig plast avsatt på den øvre eller filtsiden av papiret P før papirbanen er ført mellom det første par pressesylindre 18. Som det sees, blir kapslene tilført som angitt med pilen 22 gjennom fordelingskanaler eller -rør 23 og så gjennom rør 24 til fordelingshoder 25 som er plasert over overflaten av papiret P. En dosert mengde kapsler blir blåst inn og fordelt av fordelingshodene 25, hvilke kapsler blir oppladet elektrostatisk for å danne en jevn sky av kapsler i kammeret 26, hvilke kapsler føres til forbindelse eller vedheftning med papiret P som følge av sin elektrostatiske ladning, slik som tidligere beskrevet.

Anordningen for påføring av de farvestoffholdige kapsler kan være plasert på forskjellige punkter langs forløpet av Fourdrinier-wiren. Den kan være plasert mellom eller istedenfor et av pressesylindersettene, eller den kan være plasert mellom de siste pressesylindre og tørkepartiet. Likeledes kan anord-ningen vendes og brukes for elektrostatisk påføring av kapslene på undersiden eller wiresiden av papiret, slik som angitt med pilen 32. På den annen side er påføring bare på papirets filtside klart foretrukket i henhold til denne oppfinnelse.

Som det fremgår av tegningen, blir papiret P med de farvestoffholdige kapsler på filtsiden av dette ført gjennom pressesylindrene og tørkesylindrene, og disse kapsler blir ikke skadelig påvirket av denne behandling.

Den sure leire eller annet adsorberende materiale blir fortrinnsvis påført på wiresiden av papiret ved anvendelse av en konvensjonell limpresse som på tegningen er betegnet med bok-staven S.

Ved den foretrukne utførelse i henhold til oppfinnelsen,

er de farvestoffholdige mikrokapsler av en type som er til-gjengelig kommersielt og kan kjøpes eller de kan fremstilles ved anvendelse av koaservering som omtalt i U.S. Reissue patent 24.899. De adsorberende stoffer kan påføres på hvilken som helst ønsket måte, men det foretrekkes å påføre dem ved innblanding av en mengde attapulgit-leire i den konvensjonelle stivelses-limblanding. Mer spesielt blir belegningsstivelse i vann og med en mengde på 20 vektprosent av papiret, kokt ved 93°C i 15 minutter

og avkjølt til romtemperatur. Separat blir en vektdel attapulgit-leire dispergert i 3 vektdeler vann ved anvendelse av en kule-mølle eller lignende. Fire vektdeler våt dispersjon blir blandet med en vektdel stivelsesoppløsning for å danne den attapulgit-holdige stivelses-limblanding.

Den spesielle art av bindemidlet som anvendes for å

lette forankringen av de farvestoffholdige mikrokapsler på overflaten av papiret, er av sekundær interesse, slik som angitt tidligere, idet det er praktisk å anvende en umodifisert papir-masseblanding uten ytterligere bindemidler da blandingen normalt omfatter tilstrekkelig med bindemidler i oppløsning til å be-

virke at kapslene blir fastholdt på overflaten av papiret. På

den annen side kan disse bindemidler suppleres efter ønske eller stivelse- eller vannfølsom plast, så som polyvinylacetat kan på-føres på papiret enten i blanding med kapslene eller separat,

men også her ved anvendelse av elektrostatiske krefter for avset-ningen. Med hensyn til separat påføring, foretrekkes det spesielt å foreta suksessiv påføring, f.eks. blir stivelses- eller den vann-følsomme plast påført på det våte papir forut for kapslene, idet kapslene blir avsatt over de tidligere påførte bindemiddelpartikler.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved belegning av mikroskopiske, farvestoffholdige kapsler på en våt fiberbane, hvorefter følger avvanning og papirdannelse, karakterisert ved at en våt bane av fiberformig cellulosemateriale før formingen til papir blir fremført forbi en partikkelavsetningssone, at det til sonen til-føres mikroskopiske, farvestoffholdige kapsler som er elektrostatisk oppladet for innbyrdes frastøtning samtidig som kapslene blir elektrostatisk tiltrukket til og jevnt fordelt på den våte bane i form av adskilte partikler, hvorefter banen blir avvannet og formet, og at det eventuelt inngår påføring av farvereaktant-adsorberende partikler på banen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den våte papirhane inneholder minst 25 vektprosent vann under påføringen av kapslene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den våte papirhane inneholder minst 60 vektprosent vann når kapselene blir avsatt på filtsiden av banen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kapslene blir avsatt på papirmaskinen på filtsiden av banen og wiresiden av banen mens den fremdeles er på papirmaskinen og blir behandlet med en limblanding omfattende adsorberende partikler som reagerer med farvestoffet, fortrinnsvis sur leire.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kapslene blir elektrostatisk avsatt sammen med tørre partikler av et vannfølsomt bindemiddel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved den endring at bindemiddelpartiklene blir avsatt på den våte bane forut for kapslene.