SE468531C - Kopieringspapper i arkform - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 1í68 531 pålägg är klart skiljd -från pigmentbestrykning. Med det sistnämnda avses användande av exempelvis kalciumkarbonat. lera. med flera pigment var för sig eller i kombination med varandra i relativt stora mängder.

På marknaden idag finns i form av rullar papper, av vanlig offsetkvalitet, för kombinerat tryck och kopiering.

Dock är användandet av detta papper begränsat till sådana koperingsmaskiner, exempelvis laserprintrar. för rullanvändning. som är byggda Alla arkmatade koperingsmaskiner står utanför den hanteringen. Det har visat sig, att om det för- tryckta papperet i rullform konverteras till arkform för användande i arkmatade kopieringsmaskiner så uppnås ej god körbarhet 1 kopieringsmaskinen, dvs. det blir gång efter annan stopp i maskinen.

Konventionellt kopieringspapper har den nackdelen, som tidigare angivits, att ett högkvalitativt tryck ej kan er- hållas.

Redogörelse för uppfinningen _ Tekniskt problem Det har visat sig svårt, att hos ett och samma kopie- ringspapper i arkform kombinera god tryckbarhet och god kör- barhet 1 kopieringsmaskiner, exempelvis laserprintrar. Ett av problemen är. att fullbestrukna papper ej låter sig in- matas i kopieringsmaskinen på ett bra sätt. vilket leder till upprepade stopp. Detta med friktionen hos papperet att göra. Ett annat problem är, att nämnda papper ofta ej behåller sin ursprungliga plana form under kopier- ingsförloppet, vilket också leder till upprepade stopp. kan ha Lösningen Föreliggande uppfinning 'utgör en lösning pâ ovannämnda problem och avser kopieringspapper innehållande baspapper baserat på fiberrâvara av minst 60% till 17-22°SR mald kort- fibermassa och av' minst 20% till 25-38°SR mald lângfiber- massa och fyllnadsmedel i en mängd av 19-28%, räknat på 10 15 20 25 30 35 1168 531. baspapperet, och på minst en sida av' baspapperet ett be- strykningsskikt med ytvikten 12-18 g/m2, kännetecknat därav, att bestrykningsskiktet som baskomponent(er) håller endera a) 100 delar kalciumkarbonat fördelade enligt 60-80 delar kalciumkarbonat där 90% har en partikelstorlek under- stigande 2/b och 40-20 delar kalciumkarbonat där 95% har en partikelstorlek understigande %¿y eller b) 60-90 delar kalciumkarbonat där 90% har en partikel- storlek understigande 2/u»och 40-10 delar kaolinlera av SPC (selected particle size)-kvalitet och att bestrykningsskiktet dessutom innehåller åtminstone bindemedel och härdare.

Bindemedlet utgöres företrädesvis av stärkelse och/eller latex. Speciellt föredraget är, att stârkelsen är oxiderad och att latexen är av öppen styrenbutadientyp. Lämplig till- satsmängd av stärkelse är 5-7%, räknat på torrt pigment eller baskomponent(er). Lämplig tillsatsmängd av latex är 6-8%, räknat på torrt pigment eller baskomponent(er). Detta gäller vid tillsats av båda dessa kemikalier till bestryk- ningssmeten och senare papperet. Om endera av dessa kemi- Det är före- inne- kalier användes måste tillsatsmängden ökas. draget, att härdaren är fri frân formalin. Exempelvis är glyoxal användbart i. en mängd av 0.5-l.5% räknat på torrt pigment eller baskomponent(er). Andra användbara härdare är ammoniumzirkoniumkarbonat, etandial, som är en polymer med tetra-hydro-4-hydroxy-5-methyl-2-(lH) pyrimidinone och som är propoxylerad och en härdare med handelsnamnet Nopcote 1670, som imidazolinförening, som är en reaktionsprodukt av glyoxal och urea.

Enligt en. utföringsform av' uppfinningen innehåller be- strykningsskiktet och därigenom papperet l-3 delar stearat, företrädesvis kalcium- eller ammoniumstearat, räknat på 100 delar baskomponent(er).

Torrhalten 1 bestrykningssmeten och därigenom också i bestrykningsskiktet i nypâfört tillstånd skall ligga inom intervallet 65-70%. innehåller en 10 15 20 25 30 468 531 Det är absolut föredraget. att kopieringspapperet upp- visar ett bestrykningsskikt på dess båda sidor.

Det fyllnadsmedel som ingår i kopieringspapperet kan utgöras av vilket som helst känt fyllnadsmedel. Dock är kalciumkarbonat föredraget.

Vad gäller tryckningen på kopieringspapperet så sker den vanligtvis före kopieringen. Nämnda tryckning kan endera ske på papper, som redan konverterats till ark eller på papper, som är 1 rullform. I det senare fallet måste papperet kon- verteras till ark före kopieringssteget.

Bestrykningssmetar av ovan beskriven typ ger 1 första hand ett matt papper, dvs. ett papper som har en glans som understiger 20% mätt enligt Lehman (70 graders infallande ljus).

Det är möjligt inom uppfinningens ram att framställa även glansiga papper. I det fallet skiljer sig bestryknings- smetens komposition något från den komposition, som ger ett optimalt matt kopieringspapper och möjligen fordras en extra kemikalietillsats.

Fördelar Kopieringspapper enligt uppfinningen uppvisar såväl god tryckbarhet som god körbarhet 1 kopieringsmaskiner. Genom att välja rätt baspapper och rätt sammansättning av bestryk- ningsskiktet har det visat sig möjligt att uppnå samma driftsäkerhet 1 kopieringsmaskinen vad gäller förtryckta kopieringspapper som vad gäller konventionellt kopierings- papper. Stoppfrekvensen i liten vid finningen. finningen god kopieringsmaskinen är ytterst användande av kopieringspapperet enligt upp- Naturligtvis uppvisar papperet enligt upp- körbarhet 1 kopieringsmaskiner även som otryckt papper. Vidare är de i bestrykningsskiktet ingående kemikalierna sammantaget jämförelsevis billiga, vilket inne- bär, att kopieringspapperets pris kan hållas jämförelsevis lågt. 10 15 20 25 30 Bästa utföringsform Nedan beskrives kopieringspapperet enligt uppfinningen mera i detalj och avsnittet avslutas med ett utförings- exempel. Vad gäller baspapperets fibersammansättning så skall den som tidigare angivits till minst 60% bestå av kortfibermassa och till minst 20% bestå av lângfibermassa.

Med kortfibermassa avses kemisk massa. företrädesvis sulfat- tillverkad av exempelvis lövved, såsom av björk, eucalyptus, bok, trädslag. Med lângfibermassa avses kemisk massa, företrädesvis sulfatmassa, tillverkad av massa, asp m.fl. exempelvis barrved, såsom av tall, gran m.fl. trädslag. En annan användbar kemisk massa är sulfitmassa.

De resterande 20% av fibersammansättningen kan utgöras av endera av de tvâ omnämnda massatyperna eller en blandning därav. Det är ocksâ fullt möjligt att inblanda andra typer av massor sulfitmassa och/eller högutbytesmassa, exempelvis mekanisk massa. Baspapperets fibersammansättning, malningen av de olika massorna och papperets fyllnadsmedel- innehåll skall avpassas sâ, att det färdiga papperet upp- visar låg curlbenägenhet (reaktivitet). Med curl menas, att papperet avviker från den plana formen och intar varierande krökta former.

Genomgående gäller, skall malas enbart måttligt, dvs. samtidigt som det ovannämnda uppfylles skall andra av malningen beroende egenskaper förlänas papperet i såsom att massorna möjligaste mån. De olika massorna separatmales till tidigare angivna malgradsnivâer angivna i °SR, dvs grader Schopper- Riegler.

Mängden fyllnadsmedel skall uppgå till 19-28%, trädesvis 20-25%, räknat på baspapperet. Föredraget fyll- nadsmedel är kalciumkarbonat i olika former. såsom krita, mald marmor och fälld kalciumkarbonat. Dock är det möjligt att helt eller delvis använda även andra fyllnadsmedel, såsom kaolinlera, talk och gips (CaSO4). före- 10 15 20 25 30 468 551 Uppbyggnaden och framställningen av baspapperet har avsevärd betydelse för det färdiga papperets körbarhet i kopieringsmaskiner. Bestrykningsskiktets sammansättning har stor och i. vissa fall avgörande betydelse för det färdiga papperets körbarhet i kopieringsmaskiner. Påläggsmängden inverkar också till viss del.

Bestrykningsskiktet(n) hos kopieringspapperet enligt uppfinningen kommer från endera av två bestrykningssmetar.

Den ena smeten innehåller som pigment eller baskomponent 100 delar kalciumkarbonat. Det finns kalciumkarbonat med olika partikelstorleksfördelning och kalciumkarbonatet anges ha olika grad av finhet, såsom fin, superfin o.s.v. I detta fall användes 60-80 delar av sådan kalciumkarbonat, där 90% av partiklarna har en storlek som understiger Qyp, och 40-20 delar av en ännu finare kalciumkarbonat, nämligen där 95% av partiklarna har en storlek som understiger 2/Q. Förutom de tidigare nämnda ingredienserna i form av bindemedel och hårdare kan smeten tillföras optiskt vitmedel, nyanserings- färg av olika slag samt ett ämne för justering av pH i smeten. Exempel på sådana ämnen är natriumhydroxid och ammo- niak. Tillsatsmängderna av bindemedel respektive hårdare har tidigare angivits. Vad gäller tillsatsmängden av de övriga kemikalierna så ligger den på en mycket låg nivå, dvs. l del eller därunder. Även ytterligare kemikalier kan tillsättas smeten.

Den andra smeten innehåller som pigment eller baskompo- nenter 60-90 delar kalciumkarbonat där 90% av partiklarna har en storlek som understiger Q;toch 40-10 delar kaolinlera av SPS-kvalitet. SPS är en förkortning av den engelska be- nämningen 'selected particle size". Aven denna smet inne- håller bindemedel och härdare i tidigare angiven mängd.

Smeten kan också innehålla optiskt vitmedel, nyanseringsfärg och ett alkali för justering av pH-nivån m.m. Det är före- draget, att smeten även innehåller en jämförelsevis stor 10 15 20 25 30 468 531 mängd av stearat. Nämnda tillsats har visat sig ge kopie- ringspapperet mycket bra körbarhet i kopieringsmaskiner.

Troligen bidrar stearatet till att ge papperet rätt ytbe- skaffenhet och framförallt rätt friktion.

Det är möjligt att tillsätta stearat även i den första smeten.

Vad gäller dessa båda bestrykningssmetar kan nämnas, att man normalt undviker stärkelse som bindemedel vid toppbe- strykningar, eftersom stärkelsen ger en kraftig bindemedels- vandring, med ett flammigt tryck (mottling) som följd. En fördel med stärkelsetillsatsen är, att papperet förlänas god styvhet och god toneradhersion och vidare förhindrar den klibbning i kopieringsmaskiner, när papperet utsättes för höga temperaturer. Vidare torde tillsats av stearat i tidig- are beskriven mängd icke tidigare vara använt i bestryk- ningssammanhang.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen så är kopieringspapperets båda sidor försedda med ett bestryk- ningsskikt. Bestrykningen i det fallet utföres 1 en två- stationers bestrykningsmaskin.d Som tidigare angivits skall bestrykningssmeten ha en jämförelsevis hög torrhalt, näm- ligen inom intervallet 65-70%. Efter det att papperet be- strukits torkas detsamma först på den först bestrukna sidan och därefter på den andra sidan. Torkningen av den första sidan drives så, att papperet innehåller 6-9% vatten och torkningen av den andra sidan fortsättes tills papperets vatteninnehâll är 4-5%.

Nedan redovisas i ett utföringsexempel framställning av och egenskaperna hos kopieringspapper i enlighet med upp- finningen i jämförelse med framställning av och egenskaper hos kopieringspapper utanför uppfinningen.

Exempel 1 Ett baspapper framställdes på en 6.5 m bred pappers- maskin av typ Valmet på följande sätt. 10 15 20 25 30 468 551 Tre typer av massafibrer blandades 1 följande mängder.

Sulfatmassa av björk = 70%. Sulfatmassa av tall = 24%.

Sulfitmassa av gran = 6%. Före ihopblandningen separatmaldes de tre massorna till följande malgrader: Björkmassan = l8°SR. tallmassan = 34°SR och granmassan = l8°SR.

Fyllnadsmedel, huvudsakligen kalciumkarbonat, tillfördes 1 en mängd av 2l.2% i färdigt papper. 131 kg fyllnadsmedel tillfördes per ton papper som dispersion och resterande fyllnadsmedel tillfördes via inkommande utskottspapper.

Hälden innehöll även följande kemikalier: Stärkelse (katjonaktiv) = 4.5 kg/ton papper Lim (alkydketendimer) = 8.5 “ ' Retentionsmedel 1 (polyakrylamid) = 1.7 “ “ Retentionsmedel 2 (bentonitlera) = 0.16 ' ' Optiskt vitmedel (ßlankophor P) = 0.4 ” “ Nyanseringsfärg (etylviolett) = 0.02 ' “ Papperét ytlimmades med en 8%-ig ytlimsstärkelse 1 ett pålägg av ca 3 g/m .

Ovan beskrivna baspapper med en ytvikt av 97 g/m2 pâfördes bestrykningssmetarna A. B och C. Bestrykningssmeten A pâfördes baspapperet såväl i en pilotbestrykare som 1. ett fullskale- försök, medan bestrykningssmetarna B och C pâfördes baspapperet enbart 1 pilotbestrykaren. De tre bestrykningssmetarna hade följande sammansättningar.

A 80 delar kalciumkarbonat med handelsnamnet Hydrocarb 90 i en 75 %-ig dispersion. 90% kalciumkarbonat har en partikelstorlek som understiger 2/¿. 20 delar SPS-bestryknings- lera (kaolin), vilken dispergerats med 0.2 delar polyakrylat till en torrhalt av 68%.

Dessa tvâ pigment eller baskomponenter ihopblandades. Där- efter tillsattes: av denna f) 10 15 20 Iæ 30 468 551 6 delar styrenbutadienlatex med handelsnamnet Dow 905 och 6 delar oxiderad stärkelse med handelsnamnet Cerestar 05595. kokad till en torrhalt av ca 32%.

Därefter tillsattes i följande ordning: 0.8 delar härdare (glyoxal), 2 delar kalciumstearat med handelsnamnet Nopcoat C104, 0.8 delar optiskt vitmedel med handelsnamnet Blankophor PC 0.001 delar nyanseringsfärg (levanylviolett).

Ammoniak tillsattes. så att smetens pH blev 8.5 och dess torr- halt var 65%.

B 80 delar kalciumkarbonat med handelsnamnet Hydrocarb 90 1 en 75%-ig dispersion. 90% av denna kalciumkarbonat har en par- tikelstorlek som understiger 2/L. 20 delar kalciumkarbonat med handelsnamnet Setacarb i en 75%-lg dispersion. 95% av denna kalciumkarbonat har en partikelstorlek som understiger 2/¿.

Dessa tvâ pigment eller baskomponenter ihopblandades. Där- efter tillsattes: , 6 delar styrenbutadienlatex med handelsnamnet Dow 905 och 6 delar oxiderad stärkelse med handelsnamnet Cerestar 05595, kokad till en torrhalt av ca 32%.

Därefter tillsattes i följande ordning: 0.8 delar hårdare (glyoxal) 0.8 delar optiskt viktmedel med handelsnamnet Blankophor PC. 0.001 delar nyanseringsfärg (levanylviolett).

Ammoniak tillsattes så, att smetens pH blev 8.5 och dess torrhalt var 68%.

Q 100 delar SPC-bestrykningslera (kaolin) dispergerad med 0.2 delar polyakrylat till en torrhalt av 65%.

Till leran sattes: 10 15 20 25 30 10 468 551 6 delar styrenbutadienlatex med handelsnamnet Dow 905 och 6 delar oxiderad stärkelse med handelsnamnet 05595, kokad till en torrhalt av ca 32%.

Därefter tillsattes i följande ordning: 0.8 delar hårdare (glyoxal) 0.8 delar optiskt vitmedel med handelsnamnet Blankophor PC. 0.001 delar nyanseringsfärg (levanylviolett).

Cerestar Ammoniak tillsattes så, att smetens pH blev 8.5 och dess torrhalt var 59%.

Bestrykningarna utfördes under realistiska förhållanden, dels på en pilotbestrykare (smetarna A. B och C) med böjt blad i en hastighet av 800 m/minut och dels på fullstor bestrykare (smet A) med en bredd av 3.3 meter av typ Jagenberg med höjt blad i en hastighet av 800 m/minut. I samtliga fall har bas- papperet bestrukits på dess båda sidor i en påläggsmängd av 16 g/m2. Det färdiga, bestrukna papperets ytvikt var 130 g/m2.

Samtliga papper var matta enligt tidigare angiven definition.

Vad gäller pappers körbarhet i kopieringsmaskiner har det visat sig, att för att en god körbarhet skall erhållas så bör friktionen hos olika material vara följande.

Friktionen mellan matningsbandet och papperet skall vara större än friktionen mellan bromsningsbandet och papperet, som 1 sin tur skall vara större än friktionen mellan papper och papper.

Friktionen mellan de olika materialen inkluderande de fyra papperen har mätts enligt ASTM (American Society for Testing and Materials) Dl894.

Mätningen av friktionen har gjorts så, att man i ena fallet mätt friktionen mellan matningsbandet och papperets översida (OS) och i andra fallet mellan matningsbandet och papperets virasida (VS). Mätning har gjorts på liknande sätt vad gäller bromsningsbandet och papperet. Hos papperen har såväl statisk som kinetisk friktion uppmätts. Resultaten framgår av' nedan- stående tabell l. 10 15 20 25 30 ll Tdælll Friktion i gran Försök Smet Matningsband/Papper 'Bromsningsband/Papper Papper/Papper ös vs ös vs statisk kinetisk Fullskale A - 292 262 260 257 ll0 80 Pilot A 232 235 170 162 83 60 Pilot B 440 372 258 255 122 94 Pilot C 505 468 l43 200 66 65 Andra försök har visat, att inblandning av enbart lera som pigment eller för stor mängd lera i bestrykningssmetarna på- verkar körbarheten av papperet 1 samtliga kopiatorer negativt, såsom är fallet med papperet Pilot C. Vidare innebär ett ute- slutande av stearattillsatsen i papperen enligt Fullskale A och Pilot A, att körbarheten av papperet försämras i samtliga kopiatorer.

Det har visat sig, att skillnaden mellan statisk och kine- tisk friktion hos papperet avspeglar körbarheten av papperet 1 kopieringsmaskiner. Dubbelmatning av papper och andra fenomen, som ger stopp i kopieringsmaskinerna har visat sig öka med minskad skillnad i statisk och kinetisk friktion hos papperet.

Ur tabell 1 återupprepas nämnda talvärden och skillnaden mellan talvärdena framgår av nedanstående tabell 2.

Tabell 2 Friktion i gram Försök Smet Statisk/Kinetisk Skillnad Fullskale A 110/80 30 Pilot A 83/60 23 Pilot B 122/94 28 Pilot C 66/65 1 I ovanstående tabeller är de tre första papperen i enlighet med uppfinningen, vilket ej är fallet med det fjärde papperet, dvs. det som pâförts bestrykningssmeten C. Skillnaden, mellan statisk och kinetisk friktion hos papperen enligt uppfinningen 10 15 20 12 _P- Ch OO UI (N _.) är 23 eller mer, medan motsvarande skillnad hos papperet utan- för uppfinningen (0-prov) är så liten. som 1. För att kopie- ringspapperet skall ha fullgod funktion och körbarhet har man ställt kravet, att 5000 kopior (simplex) respektive 3000 kopior (duplex) skall kunna kopieras i en följd, utan att det blir något stopp i koperingsmaskinen. Med simplex menas, att man kopierar enbart på papperets ena sida och med duplex menas, att man kopierar på papperets båda sidor.

Försök med samtliga fyra papper gjordes på fyra kopierings- maskiner av typ Rank Xerox med beteckningarna 4050, 4090. 5090 och 9700. Vad gäller de tre papperen enligt uppfinningen så erhölls inget stopp inom 5000 kopieringar i vare sig simplex eller duplex, medan papperet utanför uppfinningen, dvs. 0-provet, ledde till mer än ett stopp inom 1000 kopieringar vid såväl simplex som duplex.

Dessa försök visar. att innehållet i papperets bestryknings- skikt eller om man sâ vill bestrykningsskiktets uppbyggnad har avgörande betydelse för papperets uppförande vid inmatningen i kopieringsmaskinen och under kopieringsförloppet. I detta fall har även 0-provet utförts med ett baspapper. som är i enlighet med uppfinningen. Om bestrykningssmeten C pâförts ett baspapper av annat slag hade skillnaden i körbarhet i kopieringsmaskinen mellan papperen varit ännu tydligare.

Claims (9)

10 15 20 25 30 468 531 13 PATENTKRHV l. Kopieringspapper innehållandB»QââPàPPer baserat på fiberråvara av minst 60% till l7-22°SR mald kortfibermassa och av minst 20% till 25-38°SR mald långfibermassa och fyllnadsmedel i en mängd av 19-28%, räknat på baspapperet, och på minst en sida av baspapperet ett bestrykningsskikt med ytvikten 12-18 g/mï k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att bestrykningsskiktet som baskomponent(er) innehåller endera 100 delar kalciumkarbonat fördelade enligt 60-80 delar kalciumkarbonat där 90% har en partikelstorlek understigande 2 pm och 40-20 delar kalciumkarbonat där 95% har en partikelstorlek understigande 2 pm a) eller 60-90 delar kalciumkarbonat där 90% har en partikel- storlek understigande 2 pm och 40-10 delar kaolinlera av SPS (selected particle size)-kvalitet och att bestrykningsskiktet dessutom innehåller åtminstone b) bindemedel och härdare.

2. Kopieringspapper enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att bindemedlet ut- göres av stärkelse och/eller latex.

3. Kopieringspapper enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att stärkelsen är oxiderad och att latexen är av öppen styrenbutadientyp.

4. Kopieringspapper enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att härdaren är fri från formalin.

5. Kopieringspapper enligt patentkraven l-4, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att bestrykningsskiktet innehåller l-3 delar stearat, företrädesvis kalcium- eller 10 468 551 14 ammoniumstearat, räknat på 100 üèlar;baskompenent(er).

6. Kopieringspapper enligt patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att bestryknings- skiktet i nypàfört tillstànd har en torrhalt av 65-70%.

7. Kopieringspapper enligt patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a V, att bestrykningsskikt är påfört baspapperets båda sidor.

8. Kopieringspapper enligt patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att fyllnadsmedlet utgöres av kalciumkarbonat.

9. Kopieringspapper enligt patentkraven l-8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att papperet före kopieringstillfället konverterats till arkform.