DE2623802A1

DE2623802A1 - Aktiven ton enthaltende beschichtungsmasse mit hohem feststoffgehalt, verfahren zu deren herstellung und verwendung derselben zum beschichten von papier

Info

Publication number: DE2623802A1
Application number: DE19762623802
Authority: DE
Inventors: Rodney E Williams
Original assignee: Moore Business Forms Inc
Current assignee: Moore Business Forms Inc
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1976-12-30
Also published as: GB1524900A; FR2314834A1; US4042412A; FR2314834B1; IT1073644B; NL171437B; JPS5547992B2; DE2623802B2; CH623876A5; JPS522608A; AU1330076A; NL7606737A; US4071646A; NZ181209A; ZA762467B; BE843016A; NL171437C; CA1090504A

Description

DIPL.-ING. H. MARSCH DIPL.-ING. K. SPARING

PATENTANWÄLTE

4 DÜSSELDORF, !.INDEMANNSTRASSB Sl POSTFACH 140147 TELEFON (02 11) 67 22 4β

37/95

Beschreibung zum Patentgesuch

des Anmelders, Fa. Moore Business Forms, Inc., lool Buffalo Avenue, Niagara Falls, New York, U.S.A.

betreffend:

"Aktiven Ton enthaltende Beschichtungsmasse mit hohem Feststoffgehalt, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben zum Beschichten von Papier".

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Jr -

Aktiven Ton enthaltende BeSchichtungsmasse mit hohem Feststoff gehalt, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben zum Beschichten von Papier

Die Erfindung betrifft verbesserte Ton-BeSchichtungsmassen, deren besondere Verwendbarkeit auf dem Gebiete des kohlefreien Kopierens liegt. So können z. B. diese Massen zur Herstellung von bei Druckeinwirkung selbst-markierenden Papieren des Übertragungs- oder Mehrfachsettyps verwendet werden, bei denen eine erste Markierungskomponente auf einem Papierblatt aufgebracht ist zur Umsetzung mit einer zweiten Markierungskomponente, die in der Regel auf einem mit dem ersten Blatt zusammenpassenden Papierblatt aufgebracht ist. Erfindungsgemäß werden bestimmte inaktive tonige Materialien in Kombination mit einem aktiven Ton, z. B. einem mit Säure ausgelaugten Ton vom Bentonittyp, verwendet zur Erleichterung der Herstellung von Beschichtungsaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt, die mit Hilfe eines Messer-Beschichters auf Papier aufgebracht werden können zur Erzeugung eines sogenannten Empfangsblatts eines kohlefreien Kopiersystems. Derartige Beschichtungsaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt erleichtern die "Auf der Maschine'^Herstellung von Empfangsblättern während das Papier selbst erzeugt wird, und führen somit zu einer ^MEinstufen"-Operation durch Ausschaltung einer nachfolgenden Papierbeschichtungsstufe.

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.

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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, CPB 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 darauf folgenden 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 und der Reaktionspartner für den Kapselinhalt auf der Vorderseite jedes Zwischenblattes schachtförmig aufgebracht werden, kann ge-

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wünschtenfalls auch umgekehrt verfahren werden. Bei einigen bekannten Kopiersystemen werden überhaupt keine Schichten verwendet und die als Reaktionspartner mrkenden 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 in irgend einem durch Zerbrechen bei Druckanwendung zur Verfugung stehenden oder durch Druck freisetzbaren Zustand vorliegt, in Verbindung mit einem Bildentwicklungsblatt, das Feststoffpartikel trägt aus einem Material, das zur Umsetzung mit der Farbvorläufer— verbindung befähigt ist unter Erzeugung eines sichtbaren farbigen Reaktionsprodukts. Die Farbvorläuferverbindung und reaktiver Ton bilden in der Regel die Komponenten einer chemischen Elektronendonator-akzeptor-Oberflächenabsorptionsreaktion, die

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beim Kontakt miteinander ein auffallend farbiges Reaktionsprodukt ergeben.

Die üblichste Art kohlefreier Druckübertragungspapiere und derjenige Typ, der auch erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Weise verwendbar ist, ist derjenige, der beispielsweise in den angegebenen US-PSen 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 Farbstoffvorlauferverbindung auf die Rückseite eines Blattes in Form einer Schicht aufgebracht werden, und eine Trockenschicht aus einer als Reaktionsρartner 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. Verweisen 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-Ko. 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 beschrie-

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ben 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 ursprünglih 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 Biphenyle, pflanzliche Öle (ζ. B, Rizinusöl, Kokosnußöl und Baumwollsamenöl), Ester (z. B. Dibutyladipat, Dibutylphthalat, Butylbenzyladipat, Benzyloctyladipat, Tricresylphosphat und Trioctylphosphat), 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-Mehrfachsets untergebracht. Ferner ist leicht einzusehen, daß die sauren

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Schichten (oder Empfangsschichten) in der Regel als Vordersohichten angewandt werden, wobei das Farbvorläufermaterial
in einem Lösungsmittel für dasselbe überführt wird von einer
benachbarten Rückschicht auf die Empfangsblattvorderschicht
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 säureausgeläugten Bentonittonen verwendet werden sollten, besteht darin, daß die physikalischen Eigenschaften dieser Materialien deren Verarbeitung zu Aufschlämmungen
mit hohem Feststoffgehalt nicht zulassen, weshalb sich frühere Beschichtungsverfahren als unwirtschaftlich erwiesen. Ferner war es nicht möglich, Aufsohlämmungen 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 erforderlüi 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·

Kreiden wurden zwar in der Vergangenheit in Verbindung mit
verschiedenen Tonen bereits verwendet, doch wurde bisher noch niemals nahegelegt, daß diese die Erzeugung von Beschichtungsaufsohlämmungen aus säureausgelaugten Bentonittyp-Tonmateria-

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lien 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 sseigt, daß sich die Zugabe von Calciumcarbonat neben vielen anderen Zusatzstoffen als wirksam erweist zur Verbesserung des Farbentwicklungseffekts in druckempfindlichem Aufzeichnungspapier. Die US-PS 3 661 610 lehrt die Verwendung eines gemischten Kaolinton-Calciumcarbonatmaterials in PapierbeSchichtungsmassen, Farben, Kautsohuks und Kunststoffmaterialien. Diese Patentschrift befaßt sich offensichtlich hauptsächlich mit den Glanzeigenschaften der BeSchichtungsmasse. Schließlich ist noch aus der US-PS 3 753 761 die Zugabe von Calciumcarbonat-Tongemischen zur Verbesserung des Farbentwicklungseffekts in druckempfindlichem Papier bekannt. Keine der angegebenen Patentschriften legt jedoch auGh nur im entferntesten den erfindungsgemäßen Gesichtspunkt nahe, ein Kreidematerial in einer Bentonitton-Beschichtungsmasse zu/r Erhöhung des Feststoffgehäfcbs dieser Masse zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ton-Beschichtungsmasse für kohlefreie Kopiersysteme anzugeben.

Eine Aufgabe der Erfindung ist auch darin zu sehen, ein verbessertes kohlefreies Übertragungssystem anzugeben, in dem das Empfangsblatt mit einer Bentonitton-Beschichtungsaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt beschichtet ist, wobei die Aufschlämmung auf das Empfangsblatt mit einem Messer- oder Walζenbeschichter aufbringbar ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist auch in der Verwendung einer Beschichtungsaufschlämmung aus Ton vom Bentonittyp mit ausreichend hohem Feststoffgehalt zu sehen, um das "Auf der Maschine"-Beschichten eines Papierschichtträgers mit dieser Aufschlämmung zu erleichtern. Dabei wird die Bentonittonschioht

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zur gleichen Zeit aufgebracht, während welcher das Papier selbst hergestellt wird, so daß die übliche Zweitbeschichtung mit einer Luftrakel oder dergleichen vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß zeigte sich, daß dann, wenn Kalk, d. h. Calciumcarbonat, zu einer Bentonitton-Beschichtungsmasse für Empfangsblätter von druckempfindlichen Kopiersystemen zugegeben wird, eine Beschichtungsaufschlämmung mit hohem Peststoffgehalt erzielbar ist, so daß 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 Walzenbeschichtungstechniken anstelle einer Luftrakel. Dieses spezielle Merkmal erleichtert "Auf der Maschine"-Beschichtungsoperationen.

Das Hauptziel einer "Auf der Maschine"-BeSchichtung, wie sie durch die erfindungsgemäßen Tonaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt erleichtert wird, ist es, 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 etwa 40 bis 60 Gew.-$ und eine Viskosität im Bereich von beispielsweise etwa 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 Feststoffgehalt als auch eine geeignete Viskosität

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sind erforderlich, um die Erzielung eines geeigneten Beschichtungsgewichts bei den Hoehgeschwindigkeits-Betriebsbedingungen der typischen Fourdrinier-Maschine, d. h. bei BeSchichtungsgeschwindigkeiten von etwa 460 m pro Minute oder mehr, zu erleichtern.

Bisher war es sehr schwierig, Aufschlämmungen 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 Aufschlämmungen dick wie Pasten. Bs zeigte sich, daß dieses Problem zumindest teilweise überwunden werden kann durch Zugabe eines als Verdünnungsmittel wirkenden tonigen Materials solchen Typs, daß hohe Gesamtfeststoffgehalte möglich sind. Wird jedoch ein Verdünnungston, z. B. 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 verloren gegangenen 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 Kreide in Kombination mit dem aktiven Ton verwendbar ist, um eine Beschichtungsaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt zu schaffen, 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

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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 Tonbeschiohtungsmassen mit hohem Peststoff gehalt 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 aus einem Gemisch aus einem aktiven Ton, ζ. B. einem mit Säure ausgelaugten Ton vom Bentonittyp, und einem inaktiven tonigen Material, bei dem es sich entweder um Kreide oder um ein Gemisch aus Kreide und Kaolin handelt· Das inaktive tonartige Material liegt in der Masse in einer Menge vor, die ausreicht, um einen Gesamtfeststoffgehalt in der Aufschlämmung im Bereich von etwa 43 bis 60 Gew.-$> und eine Viskosität von etwa 700 bis 7000 cps zu ergeben. Während die Verwendung eines Kreide-Kaolingemisches als das Verdünnungsmittel in der Beschichtungsmasse die "Auf der Mas chine "-Aufbringung der Aufschlämmung erleichtert, führt das Vorliegen von Kreide statt Kaolin in überwiegender Menge als das inerte tonige Material zu einer Fertigsohicht mit wesentlich verbesserten Bildbildungscharakteifetika·

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Typische erfindungsgemäß verwendbare aktive Tone sind ζ. Β. Tone vom Montmorillonit- oder Bentonittyp -und insbesondere die mit Säure ausgelaugten Tone vom Bentonittvp, wie sie in der angegebenen USA-Patentanmeldung, Serial No, 357 261 beschrieben werden.

Typische erfindungsgemäß verwendbare inaktive tonige Materialien sind z. B. Kaolinite und Kreide. Die Kreide kann eine natürliche Schlämmkreide, vermahlener Marmor oder Calcit oder ein chemisch ausgefälltes Calciumcarbonatmaterial sein. In vorteilhafter Weise ist ein ausgefälltes Albaglos-Galciumcarbonat verwendbar. Andere Verdünnungsmittel, z. B. colloidales Siliciumdioxid, feinteilige Kieselerdepulver, hydratisiertes Aluminium, Aluminiumoxid und Kunststoffpigmente, ζ. Β. Styrol-, Butadien-Mischpolymerisate sind ebenfalls wirksam zur Verbesserung der Bildbildungscharakteristika von Tonaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt.

Die Menge an inaktivem tonartigem Material, das in dem Peststoff anteil der Aufschlämmungsmasse vorliegt, sollte Vorzugs-> weise ausreichen, um die Herstellung wäßriger Aufschlämmungen mit einem Gehalt an mindestens 43 Gew.-# Feststoffen zu erleichtern. Vorzugsweise beträgt der Feststoffgehalt der Aufschlämmung mindestens 44 fit doch nicht mehr als 60 Gew.-$. Zur Erzielung eines derartig hohen Feststoffgehalts kann der Feststoffanteil etwa 10 bis 90 Gew.-Teile inerte tonige Materialien und dementsprechend 90 bis 10 Gew.-Teile aktiven Ton enthalten. Vorzugsweise sollte jedoch der Anteil an Feststoffen 25 bis 45 Gew.-Teile inerte tonartige Materialien und dementsprechend 75 bis 55 Gew.-Teile aktiven Ton enthalten. Das inerte tonige Material selbst weist vorzugsweise etwa 12,5 bis 100 Gew.-?i 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 t 40.

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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen. Aufschlämmungsmassen mit hohem Peststoffgehalt werden derjaktive Ton und inaktive tonige Materialien 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 jewels 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 Beschiohtungsaufschlämmung von aktivem Ton mit hohem Feststoff gehalt, die sich zur "Auf der Maschine¹¹-Messerbeschichtung eignete, wurden 165 g Wasser in einen mit einem Rührer ausgestatteten Becher geschüttet und das Wasser wurde mit 4,05 g öalgon versetzt, worauf gerührt wurde, bis sich das Oalgon gelöst hatte. Danach wurden 81,0 g mit Säure aktivierter Bentonitton in den Becher gegeben unter forgesetztem 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

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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 Albaglos-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 38Ο PG (bei 95 ⁰O etwa 15 bis 30 Minuten lang gekocht) wurde darin in einer Menge dispergiert, die so berechnet war, daß 10 Trockengewichtsteile Stärke für je 100 Teile trockene Peststoffe, ausschließlich des Bindemittels, entfielen. Nachdem die Stärke vollständig eingemischt war, wurde eine wäßrige Emulsion mit einem Gehalt an 50 Gew.-56 eines Butadien-Styrollatex in die Aufschlämmung in solcher Menge eingerührt, daß eine Viskosität von etwa 750 cps bei 30 UpM Brookfield erzielt wurde. Der Gesamt-Trockenfeststoffgehalt der Aufschlämmung einshließlich aktiver Ton, Kreide und Bindematerialien betrug etwa 44»4 Gew.-$ und das Vorliegen der verschiedenen Komponenten ist in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle

Komponente trocken naß

Wasser - 165,0

Calgon 4,05 4,05

mit Säure ausgelaugter Bentonit 81,0 " 81,0

Kreide (Albaglos) 54,0 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

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- Ur-

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

Tabelle II

	Bild*	2Ö	Min	Vi sko
	mm	59	,4	sität
1 :	,1	49	#1	cPs
61	,4	47	,9	4100
51	,7		5400
49			5000

Probe ^{25 x 38}

Be s ohi ohtungsge wi oht

Kaolin 5,2

Kaolin + Kreide 5,3
Kreide 4,5

* Die Bestimmung des prozentuellen Bild—Reflexionsvermögens erfolgte unter Verwendung eines BNL-2-Opacimeters der Diano Corporation. Ein unbelichteter Bezirk des OF-beschichteten

Papiers wurde auf der Rückseite mit dem BKL-2-Weißkörper 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 "inerte¹* tonartige Material statt überwiegend Kaolin die Pertigsohicht eine weitaus bessere Bildintensität aufwies. Der pH-Wert der aktiven Tonaufschlämmung mußte jedooh auf Werte zwischen etwa 7,0 bis 8,0 eingestellt werden, um ein starkes Eindicken zu verhindern.

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- Vrr-

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 besdichteten Blätter wurden auf ihre Bildbildungseigenschaften getestet, wobei gefunden wurde, daß diese allgemein zufriedenstellend waren.

Die Bilder lagen innerhalb der erforderlichen Hbrmanforderungen. Die Durchschriften hatten eine blaue Farbe und das unbewaffnete 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 wurden mit einem Messerbeschichter 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.

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Tabelle III

Komponente

Masse Nr. 1	Masse Nr. 2
5	5
60	60
40	40
22	15
	10

Oalgon Bentonitton Calciumcarbonat Latex Stärke 380 PG

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 Trockenofentemperatur von etwa 168 ⁰G (335 ⁰F). Die Masse Nr. 2 zeigte eine geringe Kante bei der Anwendung, doch wurden be i_jle 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 BeSchichtungsstufe, die mit der Herstellung kohlefreier Kopierempfangsblätter normalerweise verbunden ist, wird auf diese Weise ausgeschaltet, da die Empfangsblätter erfindungsgemäß in einer "Einstufen"-Operation gleichzeitig mit der Herstellung des Papierschichtträgers selbst gewonnen werden können.

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Claims

P atentansprüche

(λ j Beschichtungsmasse mit hohem Fest st off gehalt, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Wasser, einem aktiven Ton vom Bentonittyp, einem inaktiven tonigen Material aus Kreide oder Gemischen aus Kreide und Kaolin, sowie einem Bindemittel, wobei das inaktive tonige Material in der Masse in einer Menge vorliegt, die ausreicht zur Erzielung eines Feststoffgehalts in der Masse von etwa 43 Ms 60 Gew.-$ und einer Viskosität von etwa 700 bis 7000 cPs.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreide aus chemisch ausgefälltem Oalciumcarbonat besteht.
3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von aktivem Bentonitton zu inaktivem tonigen Material etwa 10 : 90 bis 90 : 10 beträgt.
4. Masse nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem tonigen Material die Kreide in einer Menge von etwa 12,5 bis 100 Gew.-$ und Kaolin in einer Menge von 0 bis etwa 87,5 Gew.-$, bezogen auf das gesamte Gewicht des tonigen Materials, vorliegt,
5. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von aktivem Bentonitton zu inaktivem tonigem Material etwa 25 : 45 bis 75 * 55 beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung einer Bentonittonaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt nach Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser, einen aktiven Ton vom Bentonittyp, ein inaktives toniges Material aus Kreide oder Gemischen aus Kreide und Kaolin, sowie ein Bindemittel miteinander vermischt und das inaktive tonige Material in ei-

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ner Menge einsetzt, die ausreicht zur Erzielung einer Aufschlämmung mit einem Gesamtfeststoffgehalt von etwa 43 "bis 60 Gew.-$ und einer Viskosität von etwa 7OO bis 7000 cPs.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst den aktiven Ton vom Bentonittyp mit Wasser aufschlämmt, dann den pH-Wert der Tonaufschlämmung auf etwa 7 bis 8 einstellt und schließlih das inaktive tonige Material zu der Aufschlämmung des Tons vom Bentonittyp zusetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gewichtsverhältnis vom aktiven Ton vom Bentonittyp zu inaktivem tonigen Material in der Aufschlämmung auf etwa 10 : 90 bis 90 : 10 einstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein toniges Material verwendet, in dem die Kreide in einer Menge von etwa 12,5 bis 100 Gew.-$ und Kaolin in einer Menge von 0 bis etwa 87,5 Gew.-^, bezogen auf das gesamte Gewicht des tonigen Materials, vorliegen.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung aus aktivem Ton vom Bentonittyp und inaktivem tonigen Material einer Mischbehandlung in einer Mühle unterwirft.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gewichtsverhältnis von aktivem Ton vom Bentonittyp zu inaktivem tonigen Material in der Aufschlämmung auf Bereiche von etwa 25 : 45 Ms 75 ί 55 einstellt.
12. Verwendung der Beschichtungsmasse nach Anspruch 1 zum Be schichten von Papier, wobei die Masse auf eine:n Papierschichtträger unter Verwendung eines Messerbeschichters aufgebracht wird.

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13· Verwendung nach. Anspruii 12, wobei das Beschichten bei einer linearen Geschwindigkeit von mindestens etwa 460 m. pro Minute bewirkt wird.

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