CH623876A5

CH623876A5 -

Info

Publication number: CH623876A5
Application number: CH692576A
Authority: CH
Inventors: Rodney E Williams
Original assignee: Moore Business Forms Inc
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1981-06-30
Also published as: DE2623802B2; NL171437B; GB1524900A; JPS522608A; CA1090504A; IT1073644B; NL7606737A; NZ181209A; ZA762467B; BE843016A; US4071646A; AU1330076A; FR2314834B1; NL171437C; DE2623802A1; US4042412A; JPS5547992B2; FR2314834A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsmasse mit hohem Feststoffgehalt, ein Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben zum Beschichten von Papier.

Gegenüber Anschlag oder Druck empfindliche kohlefreie Übertragungspapiere haben in jüngster Zeit weltweit eine weitverbreitete Anwendung gefunden. Derartige Papiere werden gewöhnlich bedruckt und zu Mehrfachsets kollationiert, die Mehrfachkopien zu erzeugen vermögen. Dabei bewirkt ein auf das oberste Blatt ausgeübter Druck eine entsprechende Markierung auf jedem der übrigen Blätter des Mehrfachsets.

Das oberste Papierblatt, auf welchem der Maschinenanschlag oder der Druck unmittelbar ausgeübt wird, ist gewöhnlich auf seiner Rückseite mit mikroskopisch kleinen Kapseln beschichtet, die eine der reaktiven Komponenten, welche eine Markierung erzeugt, enthalten. Ein Empfangsblatt, das im Kontakt mit einer derartigen Rückseite des Deckblattes angeordnet ist, trägt auf seiner Vorderseite eine Schicht aus einem Material, das eine zur Umsetzung mit dem Inhalt der Kapseln befähigte Komponente aufweist, so dass dann, wenn die Kapseln durch Druckeinwirkung mit Hilfe eines Schreibstiftes oder einer Schreibmaschinentaste gebrochen werden, der ursprünglich farblose oder praktisch farblose Inhalt der gebrochenen Kapseln ausläuft und mit einem auf dem Empfangsblatt befindlichen Reaktionspartner in Kontakt gelangt und damit reagiert. Auf diese Weise wird auf dem Empfangsblatt eine Markierung gebildet, die der durch den Schreibstift oder die Schreibmaschinentaste aufgedrückten Markierung entspricht.

Auf diesem Fachgebiet werden druckempfindliche Übertragungspapiere mit den Bezeichnungen CB, CFB und CF versehen, die für «auf der Rückseite beschichtet», «auf der Vorder-und Rückseite beschichtet» bzw. «auf der Vorderseite beschichtet» stehen. Beim CB-Blatt handelt es sich somit in der Regel um das oberste Blatt, auf das die Druckeinwirkung direkt ausgeführt wird; die CFB-Blätter sind die Zwischenblätter, von denen jedes ebenfalls den Inhalt von gebrochenen Kapseln von seiner Rückseite auf die Vorderseite des nächsten darauffolgenden Blattes überträgt; und beim CF-Blatt handelt es sich um das letzte Blatt, das als einziges nur auf seiner Vorderseite beschichtet ist, um darauf ein Bild zu erzeugen. Das CF-Blatt ist normalerweise auf seiner Rückseite nicht beschichtet, da keine weitere Übertragung gewünscht wird, obwohl in der Regel die Kapseln auf der Rückseite auf der Reaktionspartner für den Kapselinhalt auf der Vorderseite jedes Zwischenblattes schichtförmig aufgebracht werden, kann gewünschtenfalls auch umgekehrt verfahren werden. Bei einigen bekannten Kopiersystemen werden überhaupt keine Schichten verwendet und die als Reaktionspartner wirkenden Komponenten werden in den Blättern selbst untergebracht, oder eine der Komponenten kann in einem der Blätter untergebracht sein und die andere in Form einer Oberflächenschicht vorliegen. Ferner können beide Reaktionspartner in Form von in Mikrokapseln untergebrachten Flüssigkeiten vorliegen. Zahlreiche der verschiedenen Arten von Systemen, die sich derartiger, miteinander reagierender Komponenten bedienen und die zur Herstellung von Mehrfach-Übertragungspapieren verwendbar sind, werden z. B. in den US-PSen 2 299 694, 2 712 507, 3 016 308, 3 429 827 und 3 720 534 beschrieben.

Kohlefreie Kopiersysteme erfreuen sich weitverbreiteter Anwendung für Geschäftsaufzeichnungen, Auskopierpapiere für Computer und dergleichen, und es hat sich daher eine beträchtliche Menge von die Herstellung derartiger Materialien betreffender Patentliteratur angesammelt, angefangen von verschiedenen früheren Serien von Patenten, z. B. den US-PSen 2 505 470 bis 2 505 489; 2 348 364 bis 2 348 366; und 2 550 467 bis 2 550 473. Aus allen diesen Patenten sind in der Regel druckempfindliche Aufzeichnungsmaterialien bekannt, die, in verschiedenen physikalischen Vereinigungen oder Anordnungen, Gebrauch machen von einer farbbildenden Farbstoffvorläuferverbindung, die vorzugsweise farblos und aus einer grossen Zahl chemischer Klassen ausgewählt ist und s

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in irgend einem durch Zerbrechen bei Druckanwendung zur Verfügung stehenden oder durch Druck freisetzbaren Zustand vorliegt, in Verbindung mit einem Bildentwicklungsblatt, das Feststoffpartikel trägt aus einem Material, das zur Umsetzung mit der Farbvorläuferverbindung befähigt ist unter Erzeugung eines sichtbaren farbigen Reaktionsprodukts. Die Farbvorläuferverbindung und reaktiver Ton bilden in der Regel die Komponenten einer chemischen Elektroendonator-akzeptor-Ober-flächenabsorptionsreaktion, die beim Kontakt miteinander ein auffallend farbiges Reaktionsprodukt ergeben.

Die üblichsten kohlefreien Druckübertragungspapiere sind von dem Typ, der beispielsweise in den angegebenen US-SSon

2 712 507 und 3 016 308 beschrieben wird, wonach mikroskopisch kleine Kapseln, die gefüllt sind mit einer Flüssigkeit aus einer Lösung einer ursprünglich farblosen, chemisch reaktiven, farbbildenden Farbstoffvorläuferverbindung auf die Rückseite eines Blattes in Form einer Schicht aufgebracht werden, und eine Trockenschicht aus einer als Reaktionspartner für die Farbvorläuferverbindung wirkenden chemischen Verbindung auf die Vorderseite eines Empfangsblattes aufgetragen wird.

Zahlreiche in Verbindung mit kohlefreien Kopiersystemen verwendbare Farbvorläuferverbindungen sind dem Fachmann auf dem technischen Spezialgebiet, zu dem auch die vorliegende Erfindung gehört, bekannt. Verwiesen sei z. B. insbesondere auf die Farbvorläuferverbindungen, die in der US-PS

3 455 721, insbesondere in dem die Spalten 5 und 6 dieser Patentschrift überbrückenden Absatz beschrieben werden. Andere Farbvorläuferverbindungen sind bekannt aus den US-PSen 3 703 397 und 3 713 863. Diese Farbvorläufermaterialien sind zur Reaktion mit einer Empfangsschicht befähigt, die ein saures Material enthält, z. B. den mit Säure ausgelaugten Ton vom Bentonittyp, der beispielsweise in der USA-Patentanmeldung Serial-No. 357 261 beschrieben wird, auf die besonders Bezug genommen wird.

Zahlreiche der in den angegebenen Patentschriften beschriebenen Farbvorläuferverbindungen sind dazu befähigt, mit einem sauren Material eine Reaktion vom Säure-Basentyp einzugehen. Andere bekannte Farbvorläuferverbindungen sind die Spiro-dipyranverbindungen, die z. B. in der US-PS 3 293 060 beschrieben werden, wobei besonders auf die Ausführungen von Spalte 11, Zeile 32 bis Spalte 12, Zeile 21 dieser Patentschrift verwiesen wird. Die aus den angegebenen Patentschriften bekannten Farbvorläuferverbindungen sind in der Regel ursprünglich farblos und dazu befähigt, stark farbig zu werden, wenn sie mit einer sauren Schicht in Kontakt gebracht werden, z. B. mit einem mit Säure ausgelaugten Ton vom Bentonittyp. Andere geeignete Farbvorläuferverbindungen sind solche, wie sie z. B. in den US-PSen 3 193 404, 3 278 327 und 3 377 185 beschrieben werden.

Ganz allgemein werden die Farbvorläufermaterialien in einem Lösungsmittel gelöst und die erhaltene Lösung wird eingekapselt nach Verfahren, wie sie z. B. in den angegebenen US-PSen 3 016 308 und 3 429 827 beschrieben werden. Andere Verfahren zum Einkapseln von Farbvorläuferverbindungen sind z. B. aus den US-PSen 2 712 507 und 3 578 605 bekannt. In diesem Zusammenhang verdient hervorgehoben zu werden, dass der exakte Typ der Kapsel selbst für die vorliegende Erfindung in keiner Weise kritisch ist. Typische, zum Lösen von Farbvorläuferverbindungen bekanntermassen geeignete Lösungsmittel sind z. B. chlorierte Diphenyle, pflanzliche Öle (z. B. Rizinusöl, Kokosnussöl und Baumwoll-samenöl), Ester (z. B. Dibutyladipat, Dibutylphthalat, Butyl-benzyladipat, Benzyloctyladipat, Tricresylphosphat und Trioc-tylphosphat), Erdölderivate (z. B. Ligroin, Kerosin und Mineralöle), aromatische Lösungsmittel (z. B. Benzol und Toluol), Siliconöle oder Kombinationen derselben. Besonders geeignet sind die alkylierten Naphthalinlösungsmittel, wie sie z. B. in der US-PS 3 805 463 beschrieben werden.

In den angegebenen farbbildenden Systemen werden, wie dem Fachmann ohne weiteres einleuchtet, die in Mikrokapseln eingeschlossenen Farbvorläuferverbindungen üblicherweise in den Rückschichten der Blätter von kohlefreien Kopier-Mehr-f achsets untergebracht. Ferner ist leicht einzusehen, dass die sauren Schichten (oder Empfangsschichten) in der Regel als Vorderschichten angewandt werden, wobei das Farbvorläufermaterial in einem Lösungsmittel für dasselbe überführt wird von einer benachbarten Rückschicht auf die Empfangsblatt-vorderschicht nach Bruch der Kapseln, die das Farbvorläufermaterial enthalten.

Ein ernsthaftes Problem, das der Fachwelt in der Vergangenheit zumindest in den Fällen arg zusetzte, in denen Empfangsschichten mit säureausgelaugten Bentonittonen verwendet werden sollten, besteht darin, dass die physikalischen Eigenschaften dieser Materialien deren Verarbeitung zu Aufschläm-mungen mit hohem Feststoffgehalt nicht zulassen, weshalb sich frühere Beschichtungsverfahren als unwirtschaftlich erwiesen. Ferner war es nicht möglich, Aufschlämmungen von säureausgelaugten Bentonittonen mit niedrigem Feststoffgehalt zum wirksamen Beschichten von Papier bei linearen Geschwindigkeiten zu verwenden, wie sie während der Herstellung des Papiers selbst, in der Regel auf einer Fourdrinier-Maschine, angewandt werden (etwa 460 m pro Minute oder mehr). Es erwies sich daher in der Regel als erforderlich, kohlefreie Empfangsblätter «ausserhalb der Maschine» in einer separaten Verfahrensstufe zu beschichten, was natürlich eine von Haus aus weniger wirksame und unökonomischere Verfahrensweise darstellt wegen der zusätzlichen Handhabungsschritte, die erforderlich sind. Zusätzliche Kosten fallen ausserhalb der Maschine beim Aufbringen von Schichten aus Aufschlämmungen mit niedrigem Feststoffgehalt, z. B. mit Hilfe einer Luftrakel, auch deshalb an, weil extra getrocknet werden muss.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine Ton-Beschich-tungsmasse mit hohem Feststoffgehalt, insbesondere für kohlefreie Kopiersysteme zu schaffen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei die Beschichtungsmasse als Aufschlämmung auf ein Empfangsblatt so aufbringbar sein soll, dass das «Auf der Maschine»-Beschichten eines Papierschichtträgers mit dieser Aufschlämmung erleichtert wird und die Tonschicht zur gleichen Zeit aufbringbar ist, während welcher das Papier selbst hergestellt wird, so dass die übliche Zweitbeschichtung mit einer Luftrakel oder dergleichen vermieden werden kann.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht in der im Anspruch 1 gekennzeichneten Beschichtungsmasse mit hohem Feststoffgehalt, deren erfindungsgemässe Herstellung und Anwendung in den unabhängigen Ansprüchen 7 bzw. 13 gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen 2-6, 8-12 und 14 zu entnehmen.

Kreiden wurden zwar in der Vergangenheit in Verbindung mit verschiedenen Tonen bereits verwendet, doch wurde bisher noch niemals nahegelegt, dass diese die Erzeugung von Beschichtungsaufschlämmungen aus säureausgelaugten Bento-nittyp-Tonmaterialien mit hohem Feststoffgehalt in irgend einer Weise erleichtern könnten. So ist z. B. aus der US-PS 3 468 698 die Verwendung einer Ton-Calciumcarbonat-Masse zur Herstellung beschichteter Papiere für den Offsetdruck bekannt, die eine verbesserte Festigkeit, Glätte und dergleichen aufweisen. Die US-PS 3 622 364 zeigt, dass sich die Zugabe von Calciumcarbonat neben vielen anderen Zusatzstoffen als wirksam erweist zur Verbesserung des Farbentwick-lungseffektes in druckempfindlichem Aufzeichnungspapier. Die US-PS 3 661 610 lehrt die Verwendung eines gemischten Kaolin-Calciumcarbonatmaterials in Papierbeschichtungsmas-sen, Farben, Kautschuks und Kunststoffmaterialien. Diese Patentschrift befasst sich offensichtlich hauptsächlich mit den s

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Glanzeigenschaften der Beschichtungsmasse. Schliesslich ist noch aus der US-PS 3 753 761 die Zugabe von Calciumcarbo-nat-Tongemischen zur Verbesserung des Farbentwicklungsef-fektes in druckempfindlichem Papier bekannt.

Keine der angegebenen Patentschriften legt jedoch auch nur im entferntesten den erfindungsgemässen Gesichtspunkt nahe, ein Calciumcarbonat enthaltendes inaktives Material in einer Bentonitton-Beschichtungsmasse zur Erhöhung des Feststoffgehalts dieser Masse zu verwenden.

Es hat sich nun gezeigt, dass dann, wenn Kalk, d. h. Calciumcarbonat, zu einer Bentonitton-Beschichtungsmasse für Empfangsblätter von druckempfindlichen Kopiersystemen zugegeben wird, eine Beschichtungsaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt erzielbar ist, durch die die «Auf der Maschine»-Aufbringung der Aufschlämmung auf den Schichtträger unter gleichzeitiger Beschichtung des Papiers während dessen Herstellung erleichtert wird. Die erfindungsgemässen Bentonitton-Aufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt können daher in Form von Schichten aufgebracht werden unter Verwendung von beispielsweise Messer- oder Walzenbe-schichtungstechniken anstelle einer Luftrakel. Dieses spezielle Merkmal erleichtert «Auf der Maschine»-Beschichtungsopera-tionen.

Das Hauptziel einer «Auf der Maschine»-Beschichtung, wie sie durch die erfindungsgemässen Tonaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt erleichtert wird, ist, die Kosten für die separate Beschichtung des bereits hergestellten Schichtträgermaterials zu vermeiden. Bei der «Auf der Maschine»-Beschichtung wird die Tonaufschlämmung auf das Papier aufgetragen, während das Papier hergestellt wird. Bei der Erzeugung von Tonbeschichtungsmassen mit hohem Feststoffgehalt für «Auf der Maschine»-Verwendungszwecke ist die Einhaltung spezieller Eigenschaften in der Regel wünschenswert. Ein Gesamtfeststoffgehalt von 43 bis 60 Gew.-% und eine Viskosität im Bereich von 700 bis 7000 cps (20 UpM Brookfield) erwies sich als allgemein akzeptabel. Der hohe Feststoffgehalt der Tonaufschlämmung erleichtert das Trocknen der Schicht unter leichter Entfernung der wässrigen Phase. Sowohl der hohe Feststoff gehalt als auch eine geeignete Viskosität sind erforderlich, um die Erzielung eines geeigneten Beschichtungsgewichts bei den Hochgeschwindigkeits-Betriebsbedingungen der typischen Fourdrinier-Maschine, d. h. bei Beschichtungsgeschwindigkeiten von etwa 460 m pro Minute oder mehr, zu erleichtern.

Bisher war es sehr schwierig, AufscHämmungen von mit Säure ausgelaugtem Ton vom Bentonittyp oder dergleichen mit hohem Feststoffgehalt herzustellen. Bei Feststoffgehalten, die eindeutig unter denjenigen lagen, wie sie für eine Messerbeschichtung und Trocknung bei einer linearen Geschwindigkeit von 460 m pro Minute gebraucht werden, wurden die Auschlämmungen dick wie Pasten. Es zeigte sich, dass dieses Problem zumindest teilweise überwunden werden kann durch Zugabe eines als Verdünnungsmittel wirkenden inaktiven Materials solchen Typs, dass hohe Gesamtfeststoffgehalte möglich sind, wie z. B. Ton. Wird jedoch zur Verdünnung Ton oder Kaolin in ausreichender Menge angewandt, um eine geeignete Viskosität zu schaffen, so hat es sich oftmals gezeigt, dass die Bildbildungsfähigkeit des aktiven Tons in der auf dem Empfangsblatt befindlichen Schicht vermindert war. Ein Teil dieser verlorengegangenen Bildbildungsfähigkeit liess sich wiedergewinnen durch Verminderung der Menge an Bindemittel in der Schicht, doch verminderte dies bisweilen die Kopierfähigkeit, weil dann, wenn die Bindemittelmenge unzureichend ist, der Ton während des Kopierens vom Papier abblättert, was mit einem Verlust an Kopierqualität einhergeht.

Erfindungsgemäss zeigte es sich, dass inaktives Calciumcar-bonat-Material wie Kreide, in Kombination mit dem aktiven Ton eine Beschichtungsaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt ergibt, die «auf der Maschine» auf Papierschichtträger aufbringbar ist und ausserdem eine Schicht ergibt, die vorteilhafte Eigenschaften in bezug auf Bildbildungscharakteristika und Widerstandsfähigkeit gegenüber Abblättern aufweist. In diesem Zusammenhang wird die Theorie vertreten, dass das Calciumcarbonat als ein Separator zwischen aktiven Tonpartikeln in der Schicht wirkt, so dass die Dichtpackung zwischen aktiven Bentonittonpartikeln vermindert wird. Dies führt dazu, dass die maximale Oberfläche an reaktivem Ton zugänglich ist, wenn die Schicht mit einer Farbvorläuferverbindung und Lösungsmittel in der üblichen Weise während kohlefreier Kopieroperationen in Kontakt gelangt.

Es zeigte sich, dass es dann, wenn Kreide in aktiven Tonbeschichtungsmassen mit hohem Feststoffgehalt verwendet wird, oftmals wünschenswert ist, den pH-Wert während der Herstellung der Masse zu steuern. So sollte vor der Zugabe der Kreide zu der aktiven Bentonittonaufschlämmung der pH-Wert der Aufschlämmung vorzugsweise auf etwa 7 bis 8 eingestellt werden. In der Regel ist die aktive Tonaufschlämmung selbst leicht sauer, so dass diese Einstellung durch Zugabe einer Base, z. B. Ammoniak oder dergleichen, bewirkt werden kann. Geschieht dies, so bleibt die Dispersion flüssig und es erfolgt keine Agglomeration.

Erfindungsgemäss bestehen die zur Herstellung von kohlefreien Kopiersystem-Empfangsblättern bestimmten verbesserten Tonaufschlämmungsmassen mit hohem Feststoffgehalt wie erwähnt aus einem Gemisch aus einem aktiven Ton, z. B. einem mit Säure ausgelaugten Ton vom Bentonittyp, und einem inaktiven Material, bei dem es sich entweder um ein Caldumcarbonatmaterial oder um ein Gemisch aus Caldumcarbonatmaterial und Kaolin handelt. Das inaktive Material liegt in der Masse in einer Menge vor, die ausreicht, um einen Gesamtfeststoffgehalt in der Auschlämmung im Bereich von 43 bis 60 Gew.-% und eine Viskosität von 700 bis 7000 cps zu ergeben. Während die Verwendung eines Kreide-Kaolingemisches als das Verdünnungsmittel in der Beschichtungsmasse die «Auf der Maschine»-Aufbringung der Aufschlämmung erleichtert, führt das Vorliegen von Kreide statt Kaolin in überwiegender Menge als das inaktive Material zu einer Fertigschicht mit wesentlich verbesserten Bildbildungscharakteristika.

Typische verwendbare aktive Tone vom Bentonittyp, die als Hauptbestandteil Montmorillonit enthalten, sind insbesondere die mit Säure ausgelaugten Tone vom Bentonittyp, wie sie in der angegebenen USA-Patentanmeldung, Serial No. 257 261 beschrieben werden.

Für das erfindungsgemässe Material kann als Caldumcarbonatmaterial natürliche Schlämmkreide, vermahlener Marmor oder Caldt oder ein chemisch ausgefälltes Caldumcarbonatmaterial verwendet werden. In vorteilhafter Weise ist ein ausgefälltes Albaglos-Caldumcarbonat verwendbar. Verdünnungsmittel, z. B. colloidales Siliciumdioxid, feinteilige Kieselerdepulver, hydratisiertes Aluminium, Aluminiumoxid und Kunststoffpigmente, z. B. Styrol-, Butadien-Mischpolymerisate können zur Verbesserung der Bildbildungscharakteristika den Aufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt zugegeben werden.

Die Menge an inaktivem Material, das in dem Feststoff an-teil der Aufschlämmungsmasse vorliegt, soll ausreichen, um wässrige Aufschlämmungen mit einem Gehalt an mindestens 43 Gew.-% Feststoffen, vorzugsweise mindestens 44%, doch nicht mehr als 60 Gew.-% Feststoffe, zu ergeben. Zur Erzielung eines derartig hohen Feststoffgehalts kann der Feststoff-anteil etwa 10 bis 90 Gew.-Teile inaktives Material und dementsprechend 90 bis 10 Gew.-Teile aktiven Ton enthalten, vorzugsweise sollte jedoch der Anteil an Feststoffen 25 bis 45 Gew.-Teile inaktives Material und dementsprechend 75 bis 55 Gew.-Teile aktiven Ton enthalten. Das inaktive Material selbst

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weist vorzugsweise etwa 12,5 bis 100 Gew.-% Kreide auf, wobei der Rest vorzugsweise aus Kaolin besteht. Der Feststoffanteil einer besonders bevorzugten erfindungsgemässen Masse enthält aktiven Ton und Kreide in einem Verhältnis von 60:40.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen Aufschlämmungs-massen mit hohem Feststoffgehalt werden der aktive Ton und inaktives Material in Wasser aufgeschlämmt und, nachdem die erhaltene Aufschlämmung in einer Mühle behandelt oder anderweitig gründlich dispergiert worden ist, wird ein geeignetes Bindemittel zu der Aufschlämmung in einer Menge zugegeben, die ausreicht, um eine gegenüber Abblättern widerstandsfähige Fertigschicht zu erzielen. Zahlreiche geeignete Bindemittel sind dem Fachmann auf diesem und dem Fachgebiet von Penford Gums bekannt und als geeignet erwiesen sich z. B. die in den US-PSen 2 516 632,2 516 633 und 2 516 634 beschriebenen Bindemittel. Verwendbar sind in der Regel Stärken, die durch Enzymumwandlung oder chemische Behandlung modifiziert wurden, und ebenso Kasein, Polyvinylalkohol und synthetische Latexemulsionen mit einem Gehalt an Styrol-Butadien-oder Acrylharzen. In der Regel beträgt die Menge an trockenem Bindemittel etwa 15 bis 30 Gew.-Teile pro jeweils 100 Gew.-Teile des Gehalts an Gesamtfeststoffen, ausschliesslich des Bindemittels.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Zur Herstellung einer Beschichtungsaufschlämmung von aktivem Ton mit hohem Feststoffgehalt, die sich zur «Auf der Maschine»-Messerbeschichtung eignete, wurden 165 g Wasser in einen mit einem Rührer ausgestatteten Becher geschüttet und das Wasser wurde mit 4,05 g Calgon versetzt, worauf gerührt wurde, bis sich das Calgon gelöst hatte. Danach wurden 81,0 g mit Säure aktivierter Bentonitton in den Becher gegeben unter fortgesetztem Rühren und die erhaltene Aufschlämmung wurde mit Ammoniak versetzt, um den pH-Wert der Aufschlämmung in ein Bereich von etwa 7,0 bis 8,0 einzustellen. Dann wurden 54,0 g Albaglos-Kreide in die Aufschlämmung aus aktivem Ton eingerührt und das erhaltene Gemisch wurde in einer Porzellangefässmühle etwa 2 Stunden lang bei etwa 58 bis 60 UpM gemischt. Das Gewichtsverhältnis von trockenem aktivem Ton zu der Albeglos-Kreide betrug 60:40. Die gemischte Aufschlämmung wurde sodann in ein Waring-Mischgefäss dekantiert und eine wässrige Lösung mit einem Gehalt an 30 Gew.-% Stärke des Typs 380 PG (bei 95°C etwa 15 bis 30 Minuten lang gekocht) wurde darin in einer Menge dispergiert, die so berechnet war, dass 10 Trok-kengewichtsteile Stärke für je 100 Teile trockene Feststoffe, ausschliesslich des Bindemittels, entfielen. Nachdem die Stärke vollständig eingemischt war, wurde eine wässrige Emulsion mit einem Gehalt an 50 Gew.-% eines Butadien-Styrollatex in die Aufschlämmung in solcher Menge eingerührt, dass eine Viskosität von etwa 750 cps bei 30 UpM Brockfield erzielt wurde. Der Gesamt-Trockenfeststoffgehalt der Aufschlämmung einschliesslich aktiver Ton, Kreide und Bindematerialien betrug etwa 44,4 Gew.-% und das Vorliegen der verschiedenen Komponenten ist in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Komponente trocken nass

Wasser

—

165,0

Calgon

4,05

mit Säure ausgelaugter Bentonit

81,0

Kreide (Albaglos)

54,0

Stärke (30 gew.-%ige Lösung)

13,5

45,0

Latex (50 gew.-%ige Lösung)

20,25

40,5

gesamt

172,8

389,55

Das obige Beispiel wurde wiederholt unter Verwendung eines Verhältnisses von aktivem Bentonitton zu Kaolinton von 60:40 und einem Verhältnis von aktivem Bentonitton:Kaolin: Kreide von 60:20:20. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt.

Tabellen

Probe

25X38 Beschich-tungs-gewicht

1 mm

Bild*

20 Min

Viskosität cPs

Kaolin

5,2

61,1

59,4

4100

Kaolin +

Kreide

5,3

51,4

49,1

5400

Kreide

4,5

49,7

47,9

5000

* Die Bestimmung des prozentuellen Bild-Reflexionsvermögens erfolgte unter Verwendung eines BNL-2-Opacimeters der Diano Corporation. Ein unbelichteter Bezirk des CF-beschich-teten Papiers wurde auf der Rückseite mit dem BNL-2-Weiss-körper versehen und als 100 calibriert. Die Reflexion des Bildbezirks im Verhältnis zu diesem Standard wurde sodann bestimmt durch Einbringen des Bildbezirks in die Messzone unter Versehen der Rückseite mit dem Weisskörper. Der auf diese Weise erhaltene Reflexionswert stellt das Verhältnis von Bild zu Hintergrund dar.

Die Ergebnisse der Tabelle II lassen erkennen, dass bei Verwendung von vorwiegend Kreide als das inaktive Material statt überwiegend Kaolin die Fertigschicht eine weitaus bessere Bildintensität aufwies. Der ph-Wert der aktiven Tonaufschlämmung musste jedoch auf Werte zwischen etwa 7,0 bis 8,0 eingestellt werden, um ein starkes Eindicken zu verhindern.

Beispiel 2

Es wurde eine «Auf der Maschine»-Beschichtungsoperation durchgeführt unter Verwendung einer Aufschlämmung, die praktisch gemäss der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise hergestellt worden war. Die «Auf der Maschine»-Anwendbarkeit der erhaltenen Masse war sehr gut und Proben der bedichteten Blätter wurden auf ihre Bildbildungseigenschaften getestet, wobei gefunden wurde, dass diese allgemein zufriedenstellend waren.

Die Bilder lagen innerhalb der erforderlichen Normanforderungen. Die Durchschriften hatten eine blaue Farbe und das imbewaffnete Auge konnte kein Rot erkennen, das üblicherweise bei der Bildbildung auf einem mit einer Luftrakel beschichteten Papier gesehen wird. Auch der Abrieb sah gut aus, was eine zufriedenstellende Kopierbarkeit anzeigte.

Beispiel 3

Zwei praktisch nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellte Massen aus mit Säure ausgelaugtem Bentonitton mit hohem Feststoffgehalt werden auf einem Messer-beschichter auf einen Papierschichtträger aufgebracht. Die auf Trockengewicht bezogene Zusammensetzung der beiden Massen, die lediglich in bezug auf verwendetes Bindemittel variierten, ist in der folgenden Tabelle III aufgeführt. Es wurde eine ausreichende Menge Wasser zugegeben, um den Gesamtfeststoffgehalt jeder Masse auf etwa 44 Gew.-% zu bringen.

Tabelle III

Komponente Masse Nr. 1 Masse Nr. 2

Calgon

5

Bentonitton

60

Calciumcarbonat

40

Latex

22

15

Stärke 380 PG

-

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Mit jeder dieser Massen wurde soviel Papier beschichtet, um einen Kopierversuch durchführen zu können. Blätter, die mit jeder der Massen beschichtet worden waren, ergaben ausgezeichnete Bildintensitätscharakteristika. Die Aufbringbarkeit jeder Masse wurde als sehr gut beurteilt bei einer Geschwindigkeit von 460 m pro Minute unter Verwendung einer Trok-kenofentemperatur von etwa 168°C (335°F). Die Masse Nr. 2 zeigte eine geringe Kante bei der Anwendung, doch wurden beide Massen als sehr gut beurteilt.

Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemässen Massen mit hohem Feststoffgehalt wirksam «auf der Maschine» bei normalen Maschinenbetriebsgeschwindigkeiten messerbeschichtet werden können. Die zusätzliche Beschich-s tungsstufe, die mit der Herstellung kohlefreier Kopieremp-fangsblätter normalerweise verbunden ist, wird auf diese Weise ausgeschaltet, da die Empfangsblätter in einer «Einstufen»-Operation gleichzeitig mit der Herstellung des Papierschichtträgers selbst gewonnen werden können.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Beschichtungsmasse mit hohem Feststoffgehalt, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Wasser, einem aktiven Ton vom Bentonittyp, einem inaktiven Material, das aus der Calciumcarbonat-Material und Gemisch aus Calciumcarbonat-Material und Kaolin umfassenden Stoffgruppe ausgewählt ist, sowie einem Bindemittel, wobei das inaktive Material in der Masse in einer Menge vorliegt, die ausreicht zur Erzielung eines Feststoffgehalts in der Masse von 43 bis 60 Gew.-% und einer Viskosität von 700 bis 7000 cPs.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumcarbonat-Material aus Kreide besteht.
3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumcarbonat-Material aus chemisch ausgefälltem Calciumcarbonat besteht.
4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von aktivem Bentonitton zu inaktivem ■ Material 10:90 bis 90:10 beträgt.
5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem inaktiven Material das Calciumcarbonat-Material in einer Menge von 12,5 bis 100 Gew.-% und Kaolin in einer Menge von 0 bis 87,5 Gew.-% bezogen auf das gesamte Gewicht des inaktiven Materials, vorliegt.
6. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von aktivem Bentonitton zu inaktivem Material 25:45 bis 75:55 beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Wasser, den aktiven Ton vom Bentonittyp, das inaktive Material sowie das Bindemittel miteinander vermischt und das inaktive Material in einer Menge einsetzt, die ausreicht zur Erzielung einer Aufschlämmung mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 43 bis 60 Gew.-% und einer Viskosität von 700 bis 7000 cPs.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass man zunächst den aktiven Ton vom Bentonittyp mit Wasser aufschlämmt, dann den pH-Wert der Tonaufschläm-mung auf 7 bis 8 einstellt und schliesslich das inaktive Material zu der Aufschlämmung des Tons vom Bentonittyp zusetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass man das Gewichtsverhältnis vom aktiven Ton vom Bentonittyp zu inaktivem Material in der Aufschlämmung auf 10:90 bis 90:10 einstellt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man ein inaktives Material verwendet, in dem Calciumcarbonat-Material in einer Menge von 12,5 bis 100 Gew.-% und Kaolin in einer Menge von 0 bis 87,5 Gew.-% bezogen auf das gesamte Gewicht des inaktiven Materials, vorliegen.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Aufschlämmung aus aktivem Ton vom Bentonittyp und inaktivem Material einer Mischbehandlung in einer Mühle unterwirft.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gewichtsverhältnis von aktivem Ton vom Bentonittyp zu inaktivem Material in der Aufschlämmimg auf Bereiche von 25:45 bis 75:55 einstellt.
13. Verwendung der Beschichtungsmasse nach Anspruch 1 zum Beschichten von Papier, wobei die Masse auf einen Papierschichtträger unter Verwendung eines Messerbeschich-ters aufgebracht wird.
14. Verwendung nach Anspruch 13, wobei das Beschichten bei einer linearen Geschwindigkeit von mindestens 460 m pro Minute bewirkt wird.