SE440767B - Sett for framstellning av framkallningsmaterial - Google Patents

Description

8003711 -2 intensiteten för avtryck erhållna med användning av ett ny- framställt färgframkallningsark avsevärt större än vad som erhålles med samma ark några dagar senare, och denna intensi- tet är i sin tur avsevärt större än vad som erhålles med sam- ma ark några månader senare. Detta är en allvalig nackdel ef- tersom färgframkallningsarket ofta icke användes förrän flera månader efter att det har framställts. Skälet till detta är att distributionskedjan ofta går från papperstillverkaren till en partihandlare till en tryckare och därefter till den slutliga användaren. Detta innebär att för att garantera att intensiteten för trycket är acceptabelt för den slutgiltiga användaren flera månader efter att papperet har tillverkats, måste tillverkaren använda en större mängd reaktivt material vid framställningen av färgframkallningsarken än vad som er- fordras för att ge ett tryck på dessa ark omedelbart efter framställningen. Eftersom färgframkallningsmaterialet är dyr- bart, bidrager detta i en betydande grad till kostnaderna för tryckkänsliga kopieringssystem.

Färgframkallningskompositioner, i vilka den primära reaktiva komponenten är en lera, innehåller vanligen även bin- demedel, fyllmedel, dispergermedel och pH-reglerande medel och ibland även andra material. Natriumhydroxid (eller någon annan alkalisk natriumförening t.ex. natriumsilikat) har under många år använts både för att bidraga till dispersionen av le- ran och för reglering av pH för kompositionerna.

Det har nu överraskande visat sig att användningen av en alkalisk kaliumförening i stället för motsvarande natrium- förening i färgframkallningskompositioner innehållande lera avsevärt reducerar deras försämring ifråga om reaktivitet med tiden.

Sålunda erhålles genom föreliggande uppfinning ett sätt för framställning av färgframkallningsmaterial, innefat- tande stegen att dispergera en syra-tvättad dioktaedrisk färgframkallande montmorillonit-lera i ett vattenhaltigt me- dium, att reglera pH för dispersionen till ett alkaliskt vär- de genom tillsats av en alkalisk kaliumförening till det vat- tenhaltiga mediet före, under eller efter dispersion av leran 80Û3711~2 i det vattenhaltiga mediet, att partikelstorleken för leran är väsentligen oförändrad medan leran är i närvaro av den al- kaliska kaliumföreningen, att dispersionen anbringas på en bana av arkmaterial, och att den sålunda belagda banan torkas.

Uppfinningen hänför sig även till färgframkallnings- material framställt genom föreliggande sätt. Sådana material kan användas i tryckkänsliga eller andra kopierings- eller dupliceringssystem. ' Dispersionen av leran"i det vattenhaltiga mediet kan resultera i sönderbrytning av aggregat av "primära" lerpar- >~tiklar, men icke i en reduktion i storleken av sådana primära partiklar (vilket t.ex. kan ske om leran males eller pulverise- ras). Hänvisningar i denna beskrivning till att partikelstorle- ken för leran är väsentligen oförändrad hänför sig till stor- 'leken för primära lerpartiklar, och möjligheten att aggregat brtyes sönder i närvaro av den alkaliska kaliumföreningen un- der genomförande av sättet enligt föreliggande uppfinning ute- slutes därför icke. I Kaliumhydroxid är den föredragna alkaliska kaliumföre- ningen. Andra sådana föreningar är emellertid välkända, och innefattar t.ex. kaliumsilikat och kaliumkarbonat. Silikatet har hittills visat sig vara mera effektivt än karbonatet, san- nolikt beroende på att karbonatet är en svagare bas.

Banan av arkmaterial består vanligen av papper, men kan även bestå av andra material. Fördelarna härrörande från an- vändningen av kaliumhydroxid eller någon annan kaliumförening är särskilt markanta då det använda papperet är surt, t.ex. ett papper som innehåller upp till 1000 eller 2000 delar per miljon syra (mätt genom Tappi Method T428 SM-67).

Avsevärda fördelar erhålles även då papperet har en grad av surhet men även uppbär ett alkaliskt material, som t.ex. mald krita, så att det uppvisar en uppmätt alkalitet (Tappi Method T428 SM-67) av 1500 eller mera delar per miljon eller en aciditet av t.ex. upp till 1000 delar per miljon (Tappi Method T428 SM-67) eller mera. Sådana papper innefattar typiska alun/harts-limmade papper. Fördelar erhålles emeller- tid även med så kallade alkaliskt limmade papper, t.ex. papper 8003711 -2 limmat med ett keten-dimermaterial vid ett lätt surt eller svagt alkaliskt pH-värde, d.v.s. i omrâdet cirka pH 6 - 9.

Den alkaliska kaliumföreningen användes företrädesvis i en sådan mängd att pH för färgframkallarkompositionen före anbringande är cirka 7 - ll, företrädesvis 8 - 10, och spe- ciellt 8,5 - 9.

Om så önskas kan den alkaliska kaliumföreningen an- vändas som endast en partiell ersättning för en alkalisk natriumförening. När natriumhydroxid och kaliumhydroxid använ- des tillsammans, är pH för beläggningskompositionen företrä- desvis i området cirka 8,8 - 10,2.

Kompositionen innehåller normalt även ett eller flera bindemedel, och kan även innehålla fyllmedel såsom kaolin,_yt- terligare dispergermedel, eller andra konventionella tillsat- ser. De använda bindemedlen kan vara sådana som konventio- nellt användes i lerbaserade färgframkallarkompositioner, t.ek. styren-butadien-latex och karboximetylcellulosa (natriumsalt).

Uppfinningen illustreras nedan genom följande exempel, där effekten av användning av en kaliumförening jämföres med effekten av användning av motsvarande natriumförening.

Exempel l Två konventionella beläggningskompositioner A och B för färgframkallning iordningställdes med en halt av cirka 43 % fast substans, varvid båda kompositionerna innehöll syra-tvättad dioktaedrisk montmorillonit-lera (Silton M AB, levererad av Mizusawa Chemical Industries, Japan), kaolin (i en mängd av 22 % baserat på den totala vikten av montmorillo- nit och kaolin), och, som bindemedel, natriumkarboximetyl- cellulosa och styren-butadien-latex. Komposition A innehöll natriumhydroxid för pH-reglering, medan i komposition B natriumhydroxiden var ersatt med kaliumhydroxid. Kompositio- nerna var för övrigt identiska.

De använda mängderna av kalium- och natriumhydroxid valdes så att de gav ungefär samma pH (9,5), varvid mera ka- liumhydroxid än natriumhydroxid érfordrades för att uppnå detta. 8003711-2 Kompositionerna anbringades därefter på respektive banor av samma typ av alun/harts-limmat baspapper (ytvíkt 49 g/m2) med hjälp av en släprakelanordning.

Tryckintensiteten, som erhölls med användning av de erhållna papprena A och B (vilka uppbär beläggningar av kom- positionerna A respektive B) som undre ark i för övrigt kon- ventionella tryckkänsliga kopieringssystem mättes omedelbart och vid intervall under de närmast följande månaderna.

Tryckintensiteterna registrerades som kalenderintensitet (C.I.-värden). Dessa erhölls genom att remsor av mikrokapsel- belagda papper och färgframkallningspapper lades på varandra, varpå de fördes genom en laboratoriekalender så att kapslar- na bringades att brista och därigenom gav en färg på färg- framkallningsremsan, och därefter mättes reflektansen för den sålunda färgade remsan (efter 2 minuter för erhållande av tryckframkallning), och därefter uttrycktes resultaten som ett procenttal av reflektansen för en oanvänd färgfram- kallnings-kontrollremsa. Sålunda gäller att ju lägre C.I.- värdet är, desto större är tryckintensiteten. Resultaten an- ges i tabell l nedan: 8003711-2 mw om mv sv ww mv m mm vm mm Hm av av 4 uwwmcmš uwwmcmfi nwwmcmä uwømcwâ uoxow> uoxow> m w m N w m uwmmmm mnflnHHmumEmnw uwvwm wflu nw>fimcø wfl> wwHm>|.H.u .mvuow .fl fifimnmæ mv vw mw ww mw ¶«« mw ww mv m av mv mv ßw ßv ww vw ww vv 4 noxuw> uoxow> noxuw> mxum> mxow> Hmmmw Hmmmø Hmmmw ummmw v m N N\H.H H m w m o nwmmmm fOGHGHHWUWENHM HÜHMÜ ÜHU. GÜNwHÜHHN .Uflxw Üflflflxwl-H-U H flawnmä 8003711 -2 Det framgår att även om resultaten uppvisar en viss grad av spridning, stiger C.I.-värdet mera långsamt med tiden för papper B än för papper A, och att ett lägre ursprungligt C.I.-värde erhålles med papper B. För att illustrera detta avsattes resultaten grafiskt och linjer med bästa anpassning erhölls. Dessa linjer med bästa anpassning visas schematiskt i fig. l, där C.I.-värdet (vertikalaxeln) avsatts mot tiden (i veckor) efter framställning av papperet (horisontalaxeln).

Slutsatsen kan dragas att ersättande av natriumhydroxid med kaliumhydroxid resulterar i signifikant bättre àldrings- och ursprungliga tryckintensitetsvärden.

Exempel 2 Detta exempel jämför åldringsgraden av färgframkall- ningsark framställda genom anbringande av färgframkallnings- kompositioner innehållande antingen natriumhydroxid eller ka- liumhydroxid på baspapper av olika aciditets-nivåer.

Två beläggningskompositioner A och B iordningsställdes såsom beskrivits för kompositionerna A och B i exempel l, för- utom att halten fast substans var cirka 42 %.

De använda mängderna av hydroxiden valdes så att de ger ungefär samma pH (9,5), varvid mera kaliumhydroxid än natriumhydroxid erfordras för uppnående av detta.

Kompositionerna anbringades därefter vardera på ett om- råde av alun/harts-limmade baspapper av olika aciditet eller alkalitet (erhållna från en mångfald leverantörer) med hjälp av en släprakel så att papper A och B erhölls i samtliga fall.

C.I.-värdena vid olika tider efter framställningen mättes för varje papper, såsom beskrives i exempel l ovan, och resulta- ten avsattes grafiskt för erhâllande av linjer med bästa an- passningen. Étigningen i C.I.-Värdet över en period från l till 10 veckor efter framställning fastställdes därefter, och denna stigning betecknades som âldringsgraden för varje papper. Resultaten anges i tabell 2 nedan: 8003711-2 8 Tabell 2 papper åldringsgrad substans aciditet papper A papper B (g/mz) (ppm) (NaOH) (Kon) 49 240 2,3 1,0 49 Å 33 2,9 1,8 48 241 2,9 2,2 49 161 3,2 2,1 48 557 4,0 2,3 48 574 3,9 2,4 49 ll8 2,5 -0,5 48 920 4,0 1,3 48 467 3,5 2,1 49 67 3,0 2,0 49* looo 10,5 5,6 Detta papper var belagt med hjälp av en beläggningsanord- ning i laboratorieskala. De angivna aciditetsvärdena ovan som delar per miljon är baserade på att syran består av svavelsyra, och bestämdes i enlighet med Tappi Method T428 SM-67. Det framgår att åldringsgraden är lägre i samtliga fall för papper B (kaliumhydroxid) än för papper A (natriumhydroxid).

Exempel 3 Även i detta exempel jämföres åldringsgraderna för färgframkallningsark tillverkade genom beläggning av färg- framkallningskompositioner innehållande antingen natrium- hydroxid eller kaliumhydroxid på olika alun/harts-limmade bas- papper. I detta fall uppvisade emellertid samtliga baspapper mald krita som en komponent och/eller som en för-beläggning, vilken påverkar den mätta aciditeten eller alkaliteten för papperet. Samma beläggningskompositioner användes som i exem- pel 2 och även samma procedur användes. Aciditeten eller alkaliteten för papperet mättes i enlighet med Tappi Method 8003711-'2 T428 SM-67. Resultaten anges i tabell 3 nedan: Tabell 3 papper âldringsgrad substans aciditet papper A papper B (g/mz) (ppm) p (Naon) (Kon) 38 210 3,1 1,3 47 -300 3,8 3,1 49 122 2,5 l,9 38 151 3,9 2,5 47 -23 2,6 2,0 47 -228 3,2 1,8 47* -looo 2,7 1,8 47* -lsoo 3 , 5 2 ,6 * Dessa papper var belagda med hjälp av en beläggningsanord- ning i laboratorieskala.

De ovan angivna positiva skenbara aciditetssiffrorna som delar per miljon är baserade på att syran består av sva- velsyra. Ett negativt värde indikerar en skenbar alkalitet, och siffrorna är i detta fall baserade på att alkalit består av kalciumkarbonat (d.v.s. mald krita).

Det framgår att åldringsgraden är lägre i samtliga fall för papper B (kaliumhydroxid) än för papper A (natrium- hydroxid).

Exempel 4 Detta exempel visar effekten av användning av olika mängder av kaliumhydroxid i färgframkallningskompositionen.

Resultaten för kompositioner innehållande natriumhydroxid an- ges som jämförelse. w De använda kompositionerna var desamma som beskrivits i exempel l, förutom att mängderna av kaliumhydroxid eller natriumhydroxid, som användes, varierades så att man erhöll ett område av pH-värden. Kompositionerna anbringades därefter 8003711-2 på samma alun/harts-limmade baspapper, så att papper A (NaOH) och B (KOH) erhölls för varje pH-värde. C.I.-värdena vid olika tider efter framställning mättes därefter för varje pap- per, såsom beskrivits i exempel l ovan, och resultaten avsat- tes grafiskt för erhâllande av linjer av bästa anpassning. Åldringsgradvärden erhölls därefter på samma sätt som beskri- vits i exempel 2. Resultaten anges nedan i tabell 4: Tabell 4 åldringsgrad pH (NaOH eller KOH) papper A papper B 8,0 3,1 2,4 8,5 2,9 l,8 9,0 2,7 2,4 9,5 2,6 2,5 ,0 2,0 2,5 ,2 2,1 2,5 ,8 2,4 3,0 Det framgår av ovanstående att även om resultaten upp- visar avsevärd spridning var det optimala.pH-värdet för mins- ta möjliga åldringseffekter för färgframkallningskompositio- nen innehållande kaliumhydroxid cirka 8,5, medan för komposi- tionen innehållande natriumhydroxid det var cirka 10,0.

Exempel 5 Detta exempel illustrerar användningen av kaliumhydr- oxid och natriumhydroxid i kombination för pH-reglering. Pro- ceduren var densamma som beskrivits i exempel 4, förutom att en ekvimolär blandning av kaliumhydroxid och natriumhydroxid användes i stället för kaliumhydroxiden eller natriumhydroxi- den som användes i exempel 4. Resultaten anges nedan i ta- bell 5: 8003711-2 ll Tabell 5 pH åldringsgrad 7,9 2,2 8,5 2,0 9,0 1,7 9,5 2,5 ,0 1,1 Det framgår att bättre âldringsegenskaper erhölls än vad som erhölls i exempel 4 för enbart natriumhydroxid.

ExemEel 6 Detta exempel illustrerar effekten av användning av kaliumhydroxid i en färgframkallningskomposition med utnytt- jande av en annan kvalitet av färgframkallningslera jämfört med den som användes i tidigare exempel i förbindelse med ett harts/alun-límmat papper av relativt låg aciditet (mind- re än 200 ppm, mätt enligt Tappi Method T428 SM-67, baserat på att syran är svavelsyra).

Resultaten för kompositioner innehållande natrium- hydroxid innefattas som jämförelse.

Två konventionella färgframkallningskompositioner A och B iordningställdes med en halt av fast material av cirka 43 %, där båda kompositionerna innehöll en syra-tvättad di- oktaedrisk montmorillonit-lera, vilken tidigare hade luftsik- tats för avlägsnande av stora partiklar, kaolin (i en mängd av 10 % baserat på den totala vikten av montmorillonit och kaolin) samt natriumkarboximetylcellulosa och styren-buta- __ dien-latex som bindemedel. Komposition A innehöll natrium- hydroxid för pH-reglering, medan i komposition B natrium- hydroxiden ersatts med kaliumhydroxid.

De använda mängderna av natriumhydroxid valdes så att man erhöll ett omrâde av pH-värden för kompositíonen, nämli- gen 8,7, 9,3, 10,1 och 10,5. ' De använda mängderna av kaliumhydroxid valdes så att ett omrâde av pH-värden erhölls för kompositionen B, nämli- 8003711-2 12 gen 8,9, 9,8 och 10,1. p Kompositionerna anbringades pâ respektive banor av samma typ av alun/harts-limmat baspapper med ytvikten 49 g/m2 och den ovan angivna aciditeten med hjälp av en släprakel så att papper A och B erhölls i vardera fallet.

C.I.~värden vid olika tider efter framställningen mättes för varje papper, såsom beskrivits i exempel l ovan. Resultaten anges i tabell 6 nedan: Tabell 6 kom- papper A papper B p°si_ ursprung- C.I.-värde ursprung- C.I.~värde ti” ligt c.I.- efter 12 A ligt c.I.- efter 12 A PH värde månader värde månader 8,7 45 51 6 - - - 8,9 - - - 42 42 0 9,3 43 48 5 - _ - - 9,8 - - - 42 43 1 lO,l 42 47 5 43 43 0 l0,5 43 47 4 - - - Det framgår att medan papper A försämras i reaktivitet under denna 12 månaders period, så bibehåller papper B sin reaktivitet eller försämras endast i en mycket liten utsträck- ning.

Exempel 7 Detta exempel illustrerar effekten av användning av kaliumhydroxid i en färgframkallningskomposition anbringad på baspapper, vilket har limmats med ett alkaliskt lim ("Aquapel", levererat av Hercules Powder Company) i stället för alun/harts. Detta baspapper uppvisade ett pH av 8,5 - 8,9,. mätt både genom varm- och kallvattenextraktion. Resultaten för kompositioner innehållande natriumhydroxid innefattas som jämförelse. 8003711-2 13 Två beläggningskompositioner A och B iordningställdes med en halt fast substans av cirka 43 %. Komposition A ut- gjordes av en färgframkallningskomposition innehållande natriumhydroxid och generellt såsom beskrivits i exempel 6, förutom att det enda använda bindemedlet var styren-butadien- latex. I komposition B var natriumhydroxiden ersatt med ka- liumhydroxid. Komposition A uppvisade ett pH av 9,5 och kom- position B ett pH av 9,0.

De båda kompositionerna anbringades på det ovan be- skrivna baspapperet med en släprakel för erhållande av pap- per A (NaOH) och B (KOH). C.I.-värden vid olika tider efter framställningen mättes för varje papper såsom beskrivis i exempel l. Åldringsgraden bestämdes grafiskt liksom i exem- pel 2. Resultaten anges i tabell 7 nedan: Tabell 7 papper A papper B (Na0H) (KOH) åldringsgrad 0,97 0,44 C.I.-värde efter l8 veckors åldring 49 47 Det framgår att åldringsgraden är lägre för papper B än för papper A.

Exempel 8 Detta exempel illustrerar effekten av användning av ka- liumhydroxid på reaktiviteten av färgframkallningskompositio- nen med avseende på kristallviolett lakton (CVL).

Detta är sannolikt den mest använda färgbildaren i tryckkänsliga kopieringssystem. Resultat för kompositioner innehållande natriumhydroxid anges som jämförelse.

Två beläggningskompositioner iordningställdes med sam- ma komponenter som i exempel 7, förutom att kaolinet var när- varande i en mängd av 40 % baserat på den totala vikten av 8003711-2 14 montmorillonit och kaolin. Kompositionerna anbringades på två baspapper med genomsnittliga aciditetsvärden av cirka 675 ppm och cirka 60 ppm, mätt genom Tappi Method T428 SM - 67, base- rat på svavelsyra. Vid beläggningsprocessen användes återi- gen en släprakel.

C.I.-värden bestämdes såsom i exempel l, förutom att endast en färgbildare var närvarande i mikrokapslarna i det mikrokapselbelagda arket, nämligen kristallviolett lakton.

Reflektansen för den färgade remsan mättes både efter 2 minu- ters framkallning och 2 dagars framkallníng. De erhållna re- sultaten omedelbart efter beläggning och efter 9 veckors åld- ring anges i tabell 8 nedan: Tabell 8« gen0m_ fram_ papper A (NaOH) papper B (KOH) snittl ig kall- (Komposition) i (Komposition) pappers- nings- pH 9,5 pH 9,0 aciditet tid' (ppm) C.I.-värde C.I.-värde C.I.-värde C.I.-värde direkt efter 9 direkt_ efter 9 efter veckors efter veckors beläggning åldring beläggning åldring 675 2 min 59 72 60 68 2 dag 55 78 54 68 60 2 min 58 64 59 57 2 dag 53 63 53 52 Det framgår att kaliumhydroxiden i komposition B har en avsevärd effekt ifråga om reduktion av försämringen i reak- tivitet hos färgframkallningsarket.

Exempel 9 Detta exempel illustrerar effekten av användning av kaliumsilikat för reglering av pH hos beläggningskompositio- 8003711-2 nens alkalitet. Resultaten för natriumsilikat anges som jäm- förelse.

Två beläggningskompositioner iordningställdes med cirka 40 % halt fast substans. Komposition A innehöll nat- riumsilikatlösning (Pyrmaid Brand Sodium Silicate nr 120, levererat av Joseph Crosfield and Sons Ltd., Warrington, England) i en tillräcklig mängd för att reglera pH till 9,5.

Komposition B innehöll kaliumsílikatlösning (Pyramid Brand Potassium Silicate nr 120, likaså levererad av Joseph Crosfield and Sons Ltd.) i en tillräcklig mängd för att reg- lera pH till 9,0. Kompositionerna var för övrigt desamma som för den i exempel l beskrivna kompositionen.

C.I.-värden bestämdes liksom i exempel 1 och de er- hållna resultaten (2 minuters framkallningstid) anges i ta- bell 9 nedan: Tabell 9 C.I.-värden vid (2 min framkallning) omedelbart efter papper âldrat beläggning 6 månader papper A (natriumsilikat) 47 50 papper B (kaliumsilikat) 47 47 Det framgår att kaliumsilikatet i kompositionen B uppvisar en avsevärd effekt ifråga om reduktion av försäm- ringen av reaktiviteten hos färgframkallningsarket.

Claims (11)

8003711-2 16 Patentkrav

1. l. Sätt för framställning av färgframkallningsmate- rial, k ä n n e t e c k n a t av att en syra-tvättad di- oktaedrisk färgframkallande montmorillonit-lera dispergeras i ett vattenhaltigt medium, att pH för dispersionen regleras till ett alkaliskt värde genom tillsats av en alkalisk kalium- förening till det vattenhaltiga mediet före, under eller efter dispergeringen av leran i det vattenhaltiga mediet, att par- tikelstorleken för leran är väsentligen oförändrad medan le- ran är i närvaro av den alkaliska kaliumföreningen, att dis- persionen anbringas på en bana av arkmaterial som en belägg- ning, och att den sålunda belagda banan torkas.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den alkaliska kaliumföreningen består av kaliumhydroxid.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att pH för dispersionen regleras till ett värde i området 7 - ll.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att pH för dispersionen regleras till ett värde i området 8 - 10.

5. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t _ av att både natriumhydroxid och kaliumhydroxid användes för pH- reglering och att pH för dispersionen regleras till ett vär- de av 8,8 - 10,2.

6. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att banan av arkmaterial består av syra- limmatlpapper.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att papperet uppvisar en aciditet av upp till 2000 delar per miljon, mätt genom Tappi Method T428 SM-67.

8. Sätt enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a t av att det syra-limmade papperet även uppbär ett alkaliskt material.

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att det syra-limmade papperet, som uppbär det alkaliska mate- rialet, uppvisar en alkalitet av upp till 1500 delar per 8003711-2 17 miljon eller en aciditet av upp till 1000 delar per miljon, i båda fallen mätt genom Tappi Method T428 SM~67.

10. Sätt enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a t av att banan av arkmaterial är ett neutralt eller alkaliskt limmat papper.

11. ll. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att färgframkallningsleran består av en syra-tvättad montmorillonit-lera.