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WO2005084958A1 - Verfahren zur herstellung eines thermopapiers - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines thermopapiers Download PDF

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Publication number
WO2005084958A1
WO2005084958A1 PCT/EP2005/002330 EP2005002330W WO2005084958A1 WO 2005084958 A1 WO2005084958 A1 WO 2005084958A1 EP 2005002330 W EP2005002330 W EP 2005002330W WO 2005084958 A1 WO2005084958 A1 WO 2005084958A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
curtain coating
kaolin
caicinated
application suspension
suspension
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/002330
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Boschert
Michael Horn
Günter Pietsch
Rolf Weil
Original Assignee
Papierfabrik August Koehler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34895034&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2005084958(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Papierfabrik August Koehler Ag filed Critical Papierfabrik August Koehler Ag
Priority to US10/591,659 priority Critical patent/US20080038475A1/en
Priority to EP05707715A priority patent/EP1720713B1/de
Priority to AT05707715T priority patent/ATE452032T1/de
Priority to DE502005008705T priority patent/DE502005008705D1/de
Publication of WO2005084958A1 publication Critical patent/WO2005084958A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/40—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used characterised by the base backcoat, intermediate, or covering layers, e.g. for thermal transfer dye-donor or dye-receiver sheets; Heat, radiation filtering or absorbing means or layers; combined with other image registration layers or compositions; Special originals for reproduction by thermography
    • B41M5/42—Intermediate, backcoat, or covering layers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a thermal paper with a carrier substrate, an intermediate pigment layer, a thermal reaction layer and optionally one or more further intermediate layers and / or top layers, the intermediate pigment layer with an aqueous application suspension containing pigments, binders and optionally further application additives by means of the curtain Coating process is formed.
  • a method of the type described above results from DE 101 96 052 Part 1.
  • This method also uses the curtain coating method to form different layers, in particular the pigment intermediate layer mentioned.
  • the known teaching is intended to replace other conventional coating processes with the associated disadvantages. These common processes are the air knife, doctor blade, bar and reversing roll coating processes.
  • the products produced with this are said to pose problems, in particular the quality of the coating layers should be too poor and the top layer should have fine holes.
  • the fine holes lead to an undesirable inhomogeneity, which leads to incorrect image reproduction during use.
  • These processes also do not allow high operating speeds and therefore do not show the remarkable productivity. It is assumed in DE 101 96 052 Tl that it is known that high-quality coating layers can be obtained with the curtain coating process.
  • the present invention has a particularly elegant solution found, the operating speed of the curtain coating process can be significantly more than doubled, can even be seven and multiple times.
  • an aqueous application suspension containing caicinated kaolin and having a solids content of about 25 to 75% by weight is applied and dried by means of the curtain coating method at an operating speed of at least about 500 m / min.
  • the inventors of the claimed process attempted to produce an advantageous product simply and economically using a variety of pigments that are common in the present technology.
  • the caicinated kaolin is of particular advantage.
  • the pigments calcium carbonate, aluminum oxides, magnesium carbonate and the like do not provide the desired effects, in particular the color intensity of the thermal layer applied to the intermediate layer is inadequate due to the poor thermal insulation behavior of these pigments in thermal printing.
  • the caicinated kaolin, which is used according to the invention proves to be of particular value because, due to the calcination, it has an advantageous leaf structure which allows favorable micro-air inclusions, which leads to improved thermal insulation behavior in thermal printing.
  • the heat rays are jammed and reflected, so that the thermal energy is largely available for the color formation reactions in the thermal reaction layer.
  • favorable results are achieved when the average grain size d 50 is approximately 1.0 to 3.0 ⁇ m (measured using the laser diffraction measurement method).
  • the aqueous application suspension containing the caicinated kaolin When carrying out the process according to the invention, it is advantageous for the aqueous application suspension containing the caicinated kaolin to have a solids content of about 25 to 75% by weight, a solids content of about 35 to 60% by weight being preferred. If the upper value is exceeded, the viscosity of the application suspension becomes too high, which impairs or makes an advantageous process management impossible. A drop below the value of about 25% by weight does not lead to the desirable productivity.
  • the application suspension containing the caicinated kaolin is in particular adjusted to the following advantageous general conditions: it should have a viscosity of approximately 150 to 1500 mPas (Brookfield, 100 rpm, 25 ° C.), in particular approximately 250 to 900 mPas, ins - Especially also with regard to the findings made above regarding the general conditions of the solids content of the order suspension.
  • the surface tension of the application suspension is set between approximately 23 and 60 mN / m, in particular between approximately 27 and 40 mN / m (static ring method according to Du Noüy).
  • the additives customary in the form of processing aids are added to the aqueous application suspension containing the caicinated kaolin, in particular in the form of surface-active substances, retention aids and / or rheology aids.
  • the surface-active substances the alkali C 2 -C 2 -dialkyl sulfosuccinates, and among the retention aids, the carboxymethyl celluloses and the polyacrylamides, among the rheology aids, are the higher molecular weight, water-soluble starch derivatives, carboxymethyl celluloses, sodium alginates and polyvinyl alcohols. ly (meth) acrylates are preferred.
  • the invention is not subject to any significant restriction with regard to the particle size of the calcined kaolin. It corresponds to the rule and is expedient for the particle size to be between approximately 0.1 and 10 ⁇ m, in particular between approximately 0.1 and 2 ⁇ m. If the value of 10 ⁇ m is exceeded, this generally leads to a lack of smoothness or to an undesirably rough surface. In addition, the resolution of the image is impaired. If the value falls below about 0.1 ⁇ m, the image reproduction, in particular the color intensity, is impaired.
  • the invention is also not subject to any significant limitation in the choice of the respective carrier substrate.
  • the usual carrier substrates can be used.
  • This can be, for example, a conventional paper backing based on cellulose fiber, but also a synthetic paper backing, the fibers of which are wholly or partly made of synthetic material. fabric fibers. Basically, it can also be a plastic film.
  • the basis weight of the carrier is not subject to any significant restriction. When choosing conventional paper supports, it is advantageous that their basis weight is between about 40 and 120 g / m 2 .
  • a long fiber content of up to about 40% by weight, in particular between about 5 and 40% by weight, and a short fiber content of between about 60 and 95% by weight, in particular between about 60 and 80% by weight, are preferred. The long fiber content leads to an improvement in the strength of the backing paper.
  • the aqueous application suspension used to form the intermediate pigment layer and containing the caicinated kaolin necessarily contains a binder. It is preferred if the binder is in the form of water-soluble starches, starch derivatives, hydroxyethyl celluloses, polyvinyl alcohols, modified polyvinyl alcohols, sodium polyacrylates, acrylamide (meth) acrylate copolymers, acrylamide-acrylate-methacrylate terpolymers, alkali metal salts of styrene-maleic anhydride copolymers and / or alkali salts of ethylene-maleic anhydride copolymers. Such materials result in a coating that is water soluble.
  • the binder serves to connect the mentioned intermediate layer favorably with the carrier substrate, but also to ensure optimal binding to the subsequent layer. It is within the technical considerations to select a particularly suitable binder or a mixture of binders in individual cases.
  • the application weight of the application suspension containing the caicinated kaolin is not critically limited. It is advantageous if a maximum value of about 40 g / m 2 , based on dry substance, is not exceeded. If the value of about 30 g / m 2 is exceeded, this is economically unfavorable, since there is no relevant improvement in the desired effects. It is particularly preferred if the maximum value is approximately 25 g / m 2 .
  • the opti- Mated application weight is between about 2 and 15 g / m 2 , based on dry matter, in particular between about 4 and 8 g / m 2 .
  • so-called "extender pigments” are preferably added to the calcined kaolin in the aqueous application suspension to form the pigment intermediate layer, e.g. for cost optimization in order to influence certain rheological properties, such as the flow behavior of the order suspension.
  • This can be, for example, both inorganic and organic pigments.
  • inorganic pigments natural or precipitated calcium carbonate, clays, diathesis earths, aluminum oxides, silicas, magnesium silicates, magnesium carbonates and the like are preferred.
  • the organic pigments those which have been shown to be hollow spheres have proven particularly advantageous.
  • the wall of these hollow spheres preferably consists of the styrene-acrylate copolymers.
  • Organic pigments which do not have such cavities, such as urea-formaldehyde condensates and the like, can also be used.
  • one or more further pigment intermediate layers are formed on the first pigment intermediate layer using a caicinated kaolin-containing application suspension by means of the curtain coating process, the sequence of the intermediate layers being able to be changed depending on the objective pursued.
  • the procedure can be such that one or more further moist pigment intermediate layers are formed immediately after the formation of the moist first pigment intermediate layer, which is followed by an overall drying process.
  • the intermediate layer formed first is dried and the next layers are formed thereon and these are dried.
  • the curtain coating method which offers various technological possibilities with regard to the formation of liquid films or the liquid film emerging from the curtain coating head, is preferably also used here.
  • the curtain coating process is preferably used under the conditions described to form the thermal reaction layer, a corresponding aqueous application suspension using conventional additives being used which either favor the application as such or the properties of the end product.
  • this aqueous application suspension optionally contains, for example, sensitizing melting aids, other conventional additives, such as, in particular, lubricants, rheological aids, optical brighteners and / or fluorescent substances.
  • the color formers are in the form of 2-anilino-3-methyl-6-diethylamino-fluoran, 2-anilino-3-methyl-6-di-n-butylamino-fluoran, 2-anilino-3 -methyl-6- (N-ethyl-, Np-toluidino-amino) -fluorane, 2-anilino-3-methyl-6- (N-methyl-, N-propyl-amino) -fluorane, and / or 3.3- Bis- (4-dimethylaminophenyl) -6-dimethylamino-phthalide, the color developers in the form of phenol derivatives such as 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane, bis- (4-hydroxyphenyl) sulfone, 4-hydroxy -4 '-iso-propoxy-diphenyl-sulfone, bis- (3-allyl-4-hydroxy-phenyl) -sulfone, 2,2-bis- (4
  • stearic acid amide fatty acid alkanolamides such.
  • B. Carnauba wax and / or fatty acid metal soaps such.
  • the rheological aids in the form of water-soluble hydrocolloids such as starches, starch derivatives, sodium alginates, polyvinyl alcohols, carboxymethyl cellulose, poly (meth) acrylates, the optical brighteners in the form of whiteners z.
  • the drop height of the application suspension for forming the thermal reaction layer when the curtain coating process is carried out is set to about 5 to 35 cm, in particular to about 8 to 20 cm.
  • the aqueous application suspension for forming the thermal reaction layer preferably has a surface tension between approximately 25 to 60 mN / m, in particular to approximately 30 to 40 mN / m (statistical ring method according to Du Noüy).
  • the Bekk smoothness measured according to DIN 53101, is set to about 100 to 1200 seconds, in particular to about 300 to 700 seconds.
  • this can still contain further pigments, in particular extender pigments. These serve to optimize the image reproduction and to improve the adsorption of the melt produced during thermal printing. Furthermore, properties such as writeability, printability, whiteness and smoothness are favored
  • the particularly suitable extender pigments include inorganic pigments, such as, in particular, clays, caicinated clays, calcium carbonates, sodium aluminosilicates, aluminum oxides, titanium dioxides, silicas, diatomaceous earths, magnesium silicates, both of synthetic and natural origin. These preferably have an average particle size of approximately 0.1 to 10 ⁇ m, in particular approximately 0.1 to 2 ⁇ m. Exceeding the value of 10 ⁇ m can lead to an undesirable increase in roughness, while falling below the value of 0.1 ⁇ m affects the color intensity in the image reproduction.
  • inorganic pigments such as, in particular, clays, caicinated clays, calcium carbonates, sodium aluminosilicates, aluminum oxides, titanium dioxides, silicas, diatomaceous earths, magnesium silicates, both of synthetic and natural origin. These preferably have an average particle size of approximately 0.1 to 10 ⁇ m, in particular approximately 0.1 to 2 ⁇ m. Exceeding the value of 10 ⁇ m can lead
  • thermal reaction layer In principle, with the formation of the thermal reaction layer mentioned, a functional thermal paper is available. However, practical purposes regularly require that additional layers be formed on-line or off-line as a protective layer and / or as a layer which favors printability.
  • the method according to the invention is particularly advantageous because, when using the curtain coating method, the production method with a comparatively high speed of 500 m / min leads to advantageous economic and technical results.
  • the economic efficiency is further improved by the fact that, surprisingly, it can also run at a speed of more than 750 m / min and in particular at a speed of at least about 1000 m / min.
  • the inventors were particularly surprised to find that even a speed of more than 1500 m / min leads to an unimpaired advantageous product of the process, without any disadvantages being ascertained during the operation.
  • the clear exit gap width of the curtain coating head in the curtain coating process is approximately 0.1 to 1 mm, in particular approximately 0.2 to 0.6 mm, and / or the nozzle throughputs for the respective application Suspension to about 0.3 to 15.1 cm 3 / (cm working width xs), in particular to about 0.5 to 5.0 cm / (cm xs), are set, the curtain coating head being operated with a single or multiple gap can.
  • the advantages associated with the present invention can essentially be summarized as follows:
  • the method is of great economic benefit. This is particularly possible due to the possibility of extremely high process control up to more than 1500 m / min without any relevant impairment of the properties of the process product to be aimed for.
  • the entire network system can be designed using the high-speed process. This can be done on-line as well as off-line, which means a certain flexibility in the procedure. It is particularly surprising that the properties of the process product are highly satisfactory. This applies in particular to the image reproduction and the printability of the paper as well as to the economy of the paper manufacturing process.
  • the application of an application suspension to form the pigment intermediate layer of thermal paper was carried out using the curtain coating process.
  • the clear exit gap width of the curtain spreading head was 0.3 mm (simple spreading head).
  • the curtain coating head was operated with a nozzle throughput for the order suspension of about 0.35 cm 3 / cm working width xs).
  • the viscosity of the aqueous application suspension was set to 500 mPas (according to Brookfield, 100 rpm, 25 ° C.) (in the non-deaerated state).
  • the surface tension of the application suspension was 37 mN / m (statistical ring method).
  • the coating mechanism was arranged in-line.
  • the application of the aqueous application Suspension was carried out on a paper web with a basis weight of 43 g / m 2 .
  • the drop height of the order suspension was set to 13 cm.
  • the curtain coating process was operated at a speed of 1200 m / min.
  • the aqueous application suspension or the thread length in the Ford cup (nozzle 4) was set to a range of 92 cm.
  • thermo paper was produced on the basis of the information given above, the following formulations of aqueous application suspensions being used to form a composite structure with an intermediate pigment layer on a carrier substrate, the further layers, in particular the thermal reaction layer, then being formed in a customary manner. Since this does not affect the essence of the invention, this will not be discussed further.
  • the application weight shown above gives a dry content of approx. 44.8% by weight. Further information: pH 7.4 to 7.8; Viscosity (according to Brookfield 100 rpm, spindle 3, 20 ° C) 400 mPas, surface tension (at 20 ° C) 36 mN / m, thread length (in a Ford cup with nozzle 4) 100 cm. The order was placed on the paper carrier with 6.9 g / m 2 (otro).
  • composition corresponded to recipe 1, with the exception that the calcined clay Ansilex 93 was used instead of Hubertex.
  • the application mass according to recipe 2 gave the following key figures: dry content of approx. 43.1% by weight, pH 6.9 -7.4; Viscosity (according to Brookfield 100 rpm, spindle 3, 20 ° C) 450 mPas, surface tension (at 20 ° C) 36 mN / m, thread length (in a Ford cup with nozzle 4) 100 cm.
  • recipe 3 corresponded to recipe 2 with the exception that 20 percent of the Ansilex 93 pigment was replaced by an organic hollow sphere pigment Ropaque.
  • the application mass according to recipe 3 resulted in the following key figures:
  • Viscosity (according to Brookfield 100 rpm, spindle 3, 20 ° C) 300 mPas,
  • Thread length (in the Ford cup with nozzle 4) 100 cm.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Thermopapiers mit einem Trägersubstrat, einer Pigmentzwischenschicht, einer Thermoreaktionsschicht und gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Zwischenschichten und/oder Oberschichten, wobei die Pigmentzwischenschicht mit einer Pigment, Bindemittel und gegebenenfalls weitere Auftragsadditive enthaltenden wässrigen Auftragssuspension mittels des Curtain-Coating-Verfahrens ausgebildet wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine calciniertes Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension eines Feststoffgehaltes von etwa 25 bis 75 Gew.-% mittels des Curtain-Coating-Verfahrens bei einer Betriebsgeschwindigkeit von mindestens etwa 500 m/min aufgetragen und getrocknet wird. Dieses Verfahren ist technisch einfach und wirtschaftlich zu führen. Insbesondere ermöglicht es die Anwendung des Curtain-Coating-Verfahrens mit hoher Betriebsgeschwindigkeit von mehr als 750 m/min und insbesondere mehr als 1500 m/min.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Thermopapiers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Thermopapiers mit einem Trägersubstrat, einer Pigmentzwischenschicht, einer Thermoreaktions- schicht und gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Zwischenschichten und/oder Oberschichten, wobei die Pigmentzwischenschicht mit einer Pigmente, Bindemittel und gegebenenfalls weitere Auftragsadditive enthaltenden wässrigen Auftragssuspension mittels des Curtain-Coating-Verfahrens ausgebildet wird.
Ein Verfahren der oben beschriebenen Art ergibt sich aus der DE 101 96 052 Tl. Auch dieses Verfahren wendet das Curtain-Coating-Verfahren zur Ausbil- düng verschiedener Schichten an, insbesondere der angesprochenen Pigmentzwischenschicht. Die bekannte Lehre soll andere übliche Beschichtungsverfah- ren mit den damit verbundenen Nachteilen ersetzen. Bei diesen üblichen Verfahren handelt es sich um das Luftmesser-, das Rakel-, das Stab- und das Um- kehrwalzen-Beschichtungsverfahren. Die hiermit hergestellten Erzeugnisse sol- len Probleme aufwerfen, insbesondere soll die Qualität der Überzugsschichten zu schlecht sein und die Oberschicht feine Löcher aufweisen. Die feinen Löcher führen zu einer unerwünschten Inhomogenität, was zu einer fehlerhaften Bildwiedergabe bei der Anwendung führt. Diese Verfahren lassen auch keine hohen Betriebsgeschwindigkeiten zu und zeigen demzufolge nicht die wün- sehenswerte Produktivität. Es wird in der DE 101 96 052 Tl als bekannt unterstellt, dass mit dem Curtain-Coating-Verfahren qualitativ hochwertige Überzugsschichten erhältlich sind. So wird es als wünschenswert herausgestellt, hier ein Verfahren mit hoher Geschwindigkeit zur Anwendung zu bringen. Der Gedanke der "hohen Geschwindigkeit" wird in der DE 101 69 052 Tl auch behandelt. Um allerdings die Nachteile des Standes der Technik zu beheben, ist ein kompliziertes Vorgehen erforderlich. So werden insgesamt mindestens drei Flüssigkeitsfilme on-line gleichzeitig aufgebracht, wobei dem mittleren Flüssigkeitsfilm eine besondere Bedeutung zukommt. Der mittlere Beschichtungsfilm dient dazu, die beiden weiteren außen liegenden Beschichtungsfilme zu isolieren, was durch eine Viskositätssteigerung der beiden äusseren Flüssigfilme erreicht wird. Was unter "hoher Geschwindigkeit" erreicht wird. Was unter "hoher Geschwindigkeit" eines Curtain-Verfahrens verstanden werden soll, ergibt sich auch aus der DE 101 96 052 Tl. Es ist danach unzweifelhaft, dass stets eine Geschwindigkeit von maximal 200 m/min anwendbar ist. Es wird also ein komplexes und aufwendiges Verfahren be- schrieben, das maximal eine Betriebsgeschwindigkeit bei dem angewandten Curtain-Coating-Verfahren von 200 m/min zulässt. Diese komplexe Verfahrensweise zur Ausbildung der besagten Schichten ist störanfällig und im Hinblick auf die Geschwindigkeit von 200 m/min unwirtschaftlich.
Es ist wünschenswert, wenn einerseits die komplizierte Auftragsart nach dem bekannten Verfahren vermieden wird und andererseits mit einer deutlich höheren Betriebsgeschwindigkeit produziert werden könnte, um in technisch einfacher und betriebswirtschaftlich günstiger Weise ein Verfahrenserzeugnis zufriedenstellender Qualität herzustellen.
Entgegen den richtungsweisenden Angaben des Standes der Technik nach der DE 101 96 052 Tl, nämlich komplexe Ausbildung der angesprochenen Schichten und Einhaltung einer Betriebsgeschwindigkeit des angewandten Curtain- Coating-Verfahrens von maximal 200 m/min, hat die vorliegende Erfindung ei- ne besonders elegante Lösung gefunden, wobei die Betriebsgeschwindigkeit des Curtain-Coating-Verfahrens deutlich mehr als verdoppelt werden kann, sogar um das Sieben- und Mehrfache betragen kann.
Erfindungsgemäß wird die angesprochene Aufgabe demzufolge dadurch gelöst, dass eine caiciniertes Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension eines Feststoffgehaltes von etwa 25 bis 75 Gew.-% mittels des Curtain-Coating- Verfahrens bei einer Betriebsgeschwindigkeit von mindestens etwa 500 m/min aufgetragen und getrocknet wird.
Der sich erfindungsgemäß einstellende technische und wirtschaftliche Erfolg, auf den nachfolgend noch näher eingegangen wird, ist deswegen besonders überraschend, weil man von dem calcinierten Kaolin weiß, dass dieses bei hohen Trägersubstrat-Geschwindigkeiten rheologische Probleme macht. Diese treten insbesondere bei den vorstehend beschriebenen Verfahren auf, bei de- nen die Auftragssuspension zunächst im Überschuss aufgebracht und anschlie- ßend auf das gewünschte Maß mechanisch reduziert wird. So wird beispielsweise die Aufstrichsmasse dilatant, ist demzufolge nicht wünschenswert zu streichen. Es treten Streichfehler, Aussetzer, Nebel beim Beschichten der Streichmasse, Trockenlaufen der Abstreichvorrichtung und dergleichen auf. Es war unter keinem Gesichtspunkt zu erwarten, dass hier unter Einsatz dieses besonderen calcinierten Kaolins als Hauptbestandteil der Pigmentzwischenschicht mit ungewöhnlich hoher Betriebsgeschwindigkeit beim Streichen mit dem Curtain-Coating-Verfahrens die gestellte Aufgabe so umfänglich und in überraschender Weise gelöst wird.
Die Erfinder des beanspruchten Verfahrens haben versucht, anhand vielfältiger, in der vorliegenden Technologie üblicher Pigmente, ein vorteilhaftes Produkt einfach und wirtschaftlich herzustellen. Es hat sich dabei also überraschender Weise gezeigt, dass das caicinierte Kaolin von besonderem Vorteil ist. So liefern beispielsweise die Pigmente Calciumcarbonat, Aluminiumoxide, Magnesiumcarbonat und dergleichen nicht die wünschenswerten Effekte, insbesondere keine ausreichende Farbintensität der auf der Zwischenschicht aufgebrachten Thermoschicht aufgrund eines schlechten Wärmeisolationsverhaltens dieser Pigmente beim Thermodruck. Das caicinierte Kaolin, das erfin- dungsgemäß herangezogen ist, erweist sich deswegen von besonderem Wert, weil dieses durch die Calcinierung eine vorteilhafte Blattstruktur aufweist, die günstige Mikro-Lufteinschlüsse zulässt, was zu einem verbesserten Wärmeisolationsverhalten beim Thermodruck führt. Die Wärmestrahlen werden gestaut und reflektiert, so dass die Wärmeenergie weitestgehend den Farbbildungsre- aktionen in der Thermoreaktionsschicht zur Verfügung steht. Im Allgemeinen werden dann günstige Ergebnisse erzielt, wenn die mittlere Korngröße d50 etwa 1,0 bis 3,0 μm beträgt (gemessen nach dem Laser-Beugungs-Messverfahren).
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zweckmäßig, dass die das caicinierte Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension einen Feststoffgehalt von etwa 25 bis 75 Gew.-% aufweist, wobei ein Feststoffgehalt von etwa 35 bis 60 Gew.-% bevorzugt ist. Wird der obere Wert überschritten, dann stellt sich eine zu hohe Viskosität der Auftragssuspension ein, die eine vorteilhafte Verfahrensführung beeinträchtigt oder unmöglich macht. Ein Un- terschreiten des Wertes von etwa 25 Gew.-% führt nicht zu der wünschenswer- ten Produktivität. Die das caicinierte Kaolin enthaltende Auftragssuspension wird insbesondere noch auf folgende vorteilhafte Rahmenbedingungen eingestellt: So sollte sie eine Viskosität von etwa 150 bis 1500 mPas (Brookfield, 100 U/min, 25 °C), insbesondere von etwa 250 bis 900 mPas, aufweisen, ins- besondere auch im Hinblick auf die oben getroffenen Feststellungen zu den Rahmenbedingungen des Feststoffgehaltes der Auftragssuspension. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Oberflächenspannung der Auftragssuspension zwischen etwa 23 und 60 mN/m, insbesondere zwischen etwa 27 und 40 mN/m (statische Ringmethode nach Du Noüy) eingestellt wird. Darüberhinaus ist es in Einzelfällen vorteilhaft, wenn der das caicinierte Kaolin enthaltenden wässrigen Auftragssuspension übliche Additive in Form von Verarbeitungshilfsmitteln einverleibt werden, insbesondere in Form von oberflächenaktiven Substanzen, von Retentionshilfsmitteln und/oder von Rheologiehilfsmitteln. Dabei wird im Allgemeinen und vorzugsweise unter den oberflächenaktiven Substanzen den Alkali-C2-Cι2-Dialkyl-sulfosuccinaten sowie unter den Retenti- onsmitteln den Carboxymethylcellulosen und den Polyacrylamiden unter den Rheologiehilfsmitteln den höhermolekularen, wasserlöslichen Stärkederivaten, Carboxymethlycellulosen, Natriumalginaten, Polyvinylalkoholen und Po- ly(meth)acrylaten der Vorzug gegeben.
Bezüglich der Teilchengröße des calcinierten Kaolins unterliegt die Erfindung keiner wesentlichen Einschränkung. Es entspricht der Regel und ist zweckmäßig, dass die Teilchengröße zwischen etwa 0,1 und 10 μm, insbesondere zwischen etwa 0,1 und 2 μm liegt. Wird der Wert von 10 μm überschritten, dann führt dies im Allgemeinen zu einer mangelnden Glätte bzw. zu einer unerwünscht rauhen Oberfläche. Darüber hinaus ist die Auflösung bei der Bildwiedergabe beeinträchtigt. Wird der Wert von etwa 0,1 μm unterschritten, dann stellt sich eine Beeinträchtigung der Bildwiedergabe, insbesondere der Farbintensität, ein.
Auch bei der Wahl des jeweiligen Trägersubstrats unterliegt die Erfindung keiner wesentlichen Beschränkung. Grundsätzlich können dabei die üblichen Trägersubstrate herangezogen werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen üblichen Papierträger, auf Zellulosefaserbasis, aber auch um einen synthe- tischen Papierträger handeln, dessen Fasern ganz oder teilweise aus Kunst- stofffasern besteht. Grundsätzlich kann es sich auch um eine Kunststofffolie handeln. Das Flächengewicht des Trägers unterliegt keiner wesentlichen Einschränkung. Es ist bei der Wahl üblicher Papierträger von Vorteil, dass deren Flächengewicht zwischen etwa 40 und 120 g/m2 liegt. Bevorzugt ist ein Langfa- seranteil bis zu etwa 40 Gew.-%, insbesondere zwischen etwa 5 und 40 Gew.- %, und ein Kurzfaseranteil zwischen etwa 60 und 95 Gew.-%, insbesondere zwischen etwa 60 und 80 Gew.-%. Der Langfaseranteil führt zu einer Begünstigung der Festigkeit des Trägerpapiers.
Die zur Ausbildung der Pigmentzwischenschicht herangezogene und die caiciniertes Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension enthält notwendigerweise ein Bindemittel. Bevorzugt ist es, wenn das Bindemittel in Form von wasserlöslichen Stärken, Stärkederivaten, Hydroxyethylzellulosen, Polyvinylal- koholen, modifizierten Polyvinylalkoholen, Natriumpolyacrylaten, Acrylamid- (Meth)acrylat-Copolymeren, Acrylamid-Acrylat-Methacrylat-Terpolymeren, Alkalisalzen von Styrol-maleinsäureanhydrid-Copolymeren und/oder Alkalisalzen von Ethylen-maleinsäureanhydrid-Copolymeren. Derartige Materialien führen zu einer Beschichtung, die wasserlöslich ist. Andererseits gibt es neben derartigen Materialien auch solche, die bei Ausbildung der Zwischenschichten zu einer wasserunlöslichen Struktur führen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Latices wie Polyacrylatester, Poly-Styrol-Acrylatester-Copolymere, Styrol- Butadien-Copolymere, Polyurethane, Acrylat-Butadien-Copolymere, Polyvinyl- acetate und/oder Acrylnitril-Butadien-Copolymere, und dergleichen. Das Bindemittel dient in allen Fällen dazu, die angesprochene Zwischenschicht günstig mit dem Trägersubstrat zu verbinden, aber auch eine optimale Bindung zu der nachfolgenden Schicht sicherzustellen. Es liegt im fachmännischen Erwägen, hier im Einzelfall ein besonders geeignetes Bindemittel oder ein Bindemittelgemisch auszuwählen.
Das Auftragsgewicht der das caicinierte Kaolin enthaltenden Auftragssuspension ist nicht kritisch beschränkt. Es ist von Vorteil, wenn ein Höchstwert von etwa 40 g/m2, bezogen auf Trockensubstanz, nicht überschritten wird. Wird der Wert von etwa 30 g/m2 überschritten, dann ist das wirtschaftlich ungünstig, da keine relevante Verbesserung der angestrebten Effekte eintritt. Es ist besonders bevorzugt, wenn der Maximalwert bei etwa 25 g/m2 liegt. Das opti- mierte Auftragsgewicht liegt zwischen etwa 2 und 15 g/m2, bezogen auf Trockensubstanz, insbesondere zwischen etwa 4 und 8 g/m2.
Es hat sich in verschiedenen Fällen gezeigt, dass, wenn dem calcinierten Kaolin in der wässrigen Auftragssuspension zur Ausbildung der Pigmentzwischenschicht vorzugsweise sogenannte "Verschnittpigmente" beigemischt werden, dies z.B. zur Kostenoptimierung, um bestimmte rheologische Eigenschaften günstig zu beeinflussen, wie beispielsweise das Fließverhalten der Auftragssuspension. Hierbei kann es sich beispielsweise handeln um anorganische wie auch organische Pigmente. Unter den anorganischen Pigmenten sind natürliches oder gefälltes Calciumcarbonat, Clays, Diathomeenerden, Aluminiumoxide, Kieselsäuren, Magnesiumsilikate, Magnesiumcarbonate und dergleichen bevorzugt. Unter den organischen Pigmenten haben sich insbesondere solche als vorteilhaft erwiesen, die Hohlkugeln darstellen. Die Wand dieser Hohlkugeln besteht vorzugsweise aus den Styrol-Acrylat-Copolymeren. Auch solche organischen Pigmente können in Frage kommen, die derartige Hohlräume nicht aufweisen, wie beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate und dergleichen.
In Einzelfällen ist es vorteilhaft, wenn auf die erste Pigmentzwischenschicht unter Heranziehen einer caiciniertes Kaolin enthaltenden Auftragssuspension eine oder mehrere weitere Pigmentzwischenschichten mittels des Curtain- Coating-Verfahrens ausgebildet werden, wobei die Reihenfolge der Zwischenschichten je nach verfolgtem Ziel gewechselt werden kann. Dabei kann so vor- gegangen werden, dass unmittelbar nach Ausbildung der feuchten ersten Pigmentzwischenschicht eine oder mehrere weitere feuchte Pigmentzwischenschichten ausgebildet werden, wonach sich ein Gesamttrocknungsvorgang anschließt. Andererseits besteht die Möglichkeit, dass die zuerst ausgebildete Zwischenschicht getrocknet und darauf die nächsten Schichten ausgebildet und diese getrocknet werden. Vorzugsweise wird auch hier das Curtain-Coating- Verfahren, das hinsichtlich der Flüssigfilmausbildung bzw. des Flüssigfilmaustritts aus dem Curtain-Streichkopf diverse technologische Möglichkeiten anbietet, angewandt. Grundsätzlich ist es möglich, für die Ausbildung dieser weiteren Zwischenschichten auch andere geeignete Verfahren, wenn zweckmäßig, heranzuziehen. Die oben angesprochen Schichten können on-line oder in einem separaten Streichvorgang off-line, dies auch gleichzeitig, hergestellt werden. Entsprechendes gilt für den Trocknungsvorgang. Das Gleiche gilt im Hinblick auf die Ausbildung der für das Thermopapier erforderlichen Thermoreaktionsschicht. So wird vorzugsweise das Curtain-Coating-Verfahren unter den geschilderten Bedingungen zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht herangezogen, wobei eine entsprechende wässrige Auftragssuspension unter Einbindung üblicher Additive herangezogen wird, die entweder den Auftrag als solchen oder die Eigenschaften des Endproduktes begünstigen. Neben den erforderlichen Farbbildnern sowie Farbentwicklern und Bindemitteln enthält diese wässrige Auftragssuspension fakultativ z.B. sensitivierende Schmelzhilfsmittel, weitere übliche Additive, wie insbesondere Gleitmittel, rheologe Hilfsmittel, optische Aufheller und/oder fluoreszierende Substanzen.
Dabei wird es bevorzugt, dass die Farbbildner in Form von 2-Anilino-3-methyl- 6-diethylamino-fluoran, 2-Anilino-3-methyl-6-di-n-buthylamino-fluoran, 2- Ani- lino-3-methyl-6-(N-ethyl-,N-p-toluidino-amino)-fluoran, 2-Anilino-3-methyl-6- (N-methyl-, N-propyl-amino)-fluoran, und/oder 3.3-Bis-(4-dimethylamino- phenyl)-6-dimethyl-amino-phthalid, die Farbentwickler in Form von Phenolderivaten wie 2.2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-sulfon, 4- Hydroxy-4 '-iso-propoxy-diphenyl-sulfon, Bis-(3-allyl-4-hydroxy-phenyl)-sulfon, 2.2-Bis-(4-Hydroxyphenyl)-4-methyl-pentan, N-(Benzolsulfonyl)-N '-(3-p-toluol- sulfonyl-oxyphenyl)-harnstoff, Zinksalze von Derivaten der Salicylsäure, die Bindemittel in Form von wasserlöslichen Stärken, Stärkederivaten, Hydroxye- thylzellulosen, Carboxymethylzellulosen, Polyvinylalkoholen, Natriumpolyacryla- ten, Natriumalginaten, Acrylamid-(Meth)acrylat-Copolymeren, Acrylamid- Acrylat-Methacrylat-Terpolymeren, Alkalisalze von Styrol-Maleinsäureanhydrid- Copolymeren, Alkalisalze von Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren und/oder Latices, wie Polyacrylate, Poly(meth)acryIsäureester, Styrol-Butadien- Copolymere, Polyurethane, Acrylat-Butadien-Copolymere, Polyvinylacetate und/oder Acrylnitril-butadien-Copolymere, die sensitivierenden Schmelzhilfsmittel in Form von z.B. folgenden Substanzen wie 2-Benzyloxy-naphthalin (BON), m-Terphenyl, p-Benzylbiphenyl (PBBP), Oxal-säure-dibenzylester, Oxalsäure-di- (p-methylbenzyl)-ester, 1.2-Bis-(phenoxy-methyl)-benzol, 4-(4-Tolyloxy)- biphenyl, Ethylenglykol-diphenylether, Ethylen-glykol-m-tolylether, 1.2-Bis- (3.4-dimethyl-phenyl)-ethan, die Gleitmittel in Form von Fettsäureamiden wie z. B. Stearinsäureamid, Fettsäurealkanolamiden wie z. B. Stearinsäure- methylolamid, Ethylen-bis-alkanoylamiden wie z. B. Ethylen-bis-stearoylamid, synthetische Wachse wie z. B. Paraffinwachse verschiedener Schmelzpunkte, Esterwachse unterschiedlicher Molekulargewichte, Ethylenwache, Propylen- wachse unterschiedlicher Härten oder auch natürliche Wachse wie z. B. Car- naubawachs und/oder Fettsäure-Metallseifen wie z. B. Zinkstearat, Calci- umstearat oder auch Behenatsalze, die Rheologiehilfsmittel in Form von wasse- relöslichen Hydrokolloiden wie z.B. Stärken, Stärkederivate, Natriumalginate, Polyvinylalkohole, Carboxymethylzellulose, Poly(meth)acrylate, die optischen Aufheller in Form von Weißtönern z. B. aus den Substanzgruppen, Diaminostil- ben-disulfonsäure, Distyryl-biphenyle, Benzoxazolderivate, die fluoreszierenden Substanzen in Form von Tageslichtleuchtpigmenten unterschiedlicher Farbtöne oder fluoreszierenden Fasern, die Alterungsschutzmittel in Form von sterisch gehinderten Phenolen wie z. B. 1.1.3-Tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-cyclohexyl- phenyl)-butan, 1.1.3-Tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-tert.-butylphenyl)-butan, l.l-Bis-(2-methyl-4-hydroxy-5-tert.-butyl-phenyl)-butan, 1.1 '-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-cyclohexan vorliegen.
Auch die Berücksichtigung der optimalen Fallhöhe zur erfolgreichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu dessen Begünstigung. So wird es bevorzugt, dass die Fallhöhe der Auftragssuspension zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht bei Durchführung des Curtain-Coating-Verfahrens auf etwa 5 bis 35 cm, insbesondere auf etwa 8 bis 20 cm, eingestellt wird. Die wässrige Auftragssuspension zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht hat vorzugsweise eine Oberflächenspannung zwischen etwa 25 bis 60 mN/m, insbesondere auf etwa 30 bis 40 mN/m (statistische Ringmethode nach Du Noüy).
Nachdem die getrocknete Thermoreaktionsschicht vorliegt, ist es zweckmäßig, sie anhand üblicher Glättmaßnahmen zu glätten. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Bekk-GIätte, gemessen nach DIN 53101, auf etwa 100 bis 1200 sec, insbesondere auf etwa 300 bis 700 s, eingestellt wird. Neben den oben angesprochenen Bestandteilen bzw. wesentlichen Bestandteilen, die die Auftrags- Suspension zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht enthält, kann diese noch weitere Pigmente, insbesondere Extenderpigmente, enthalten. Diese dienen zur Optimierung der Bildwiedergabe sowie zur Adsorbtiosverbesserung der beim Thermodruck entstehenden Schmelze. Des Weiteren werden Eigenschaften wie Beschreibbarkeit, Bedruckbarkeit, Weiße und Glättbarkeit begünstigt
Zu den besonders geeigneten Extenderpigmenten zählen anorganische Pigmente, wie insbesondere Clays, caicinierte Clays, Calciumcarbonate, Natriumalumi- nosilicate, Aluminiumoxide, Titandioxide, Kieselsäuren, Diathomeenerden, Magnesiumsilikate, sowohl synthetischer als auch natürlicher Herkunft. Diese haben vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,1 bis 10 μm, insbesondere von etwa 0,1 bis 2 μm. Ein Überschreiten des Wertes von 10 μm kann zu einer unerwünschten Steigerung der Rauhigkeit führen, während ein Unterschreiten des Wertes von 0,1 μm die Farbintensität bei der Bildwiedergabe beeinträchtigt.
Vom Prinzip her ist mit der Ausbildung der angesprochenen Thermoreaktionsschicht ein funktionsfähiges Thermopapier vorhandenen. Allerdings erfordern es regelmäßig praktische Zwecke, dass weitere Schichten on-line oder off-line als Schutzschicht und/oder als eine die Bedruckbarkeit begünstigende Schicht ausgebildet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft, weil bei Anwendung des Curtain-Coating-Verfahrens das Herstellungsverfahren mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit von 500 m/min zu vorteilhaften betriebs- wirtschaftlichen und technischen Ergebnissen führt. Die Betriebswirtschaftlichkeit wird dadurch weitergehend verbessert, dass es überraschender Weise auch mit einer Geschwindigkeit von mehr als 750 m/min und insbesondere mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 1000 m/min laufen kann. Mit besonderer Überraschung haben die Erfinder festgestellt, dass selbst eine Ge- schwindigkeit von mehr als 1500 m/min zu einem unbeeinträchtigt vorteilhaften Verfahrenserzeugnis führt, ohne dass irgendwelche Nachteile bei der Betriebsdurchführung feststellbar wären. Die angestrebten Ergebnisse werden insbesondere erreicht, wenn die lichte Austrittsspaltbreite des Vorhangstreichkopfs beim Curtain-Coating-Verfahren auf etwa 0,1 bis 1 mm, insbesondere auf etwa 0,2 bis 0,6 mm, und/oder die Düsendurchsätze für die jeweilige Auftrags- Suspension auf etwa 0,3 bis 15,1 cm3/(cm Arbeitsbreite x s), insbesondere auf etwa 0,5 bis 5,0 cm /(cm x s), eingestellt werden, wobei der Vorhangstreichkopf mit einem Einfach- oder Mehrfachspalt betrieben werden kann.
Die Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind, lassen sich im Wesentlichen wie folgt zusammenfassen: Das Verfahren ist betriebswirtschaftlich von hohem Nutzen. Dies ist insbesondere auf die Möglichkeit der extrem hohen Verfahrensführung bis zu mehr als 1500 m/min möglich, ohne dass irgendwelche relevanten Beeinträchtigungen der anzustrebenden Eigenschaften des Verfahrenserzeugnisses auftreten. Darüber hinaus ist es erstmalig möglich, das besonders vorteilhafte caicinierte Kaolin in einer Zwischenschicht eines Thermopapiers bei hoher Betriebsgeschwindigkeit des Herstellungsverfahrens einzusetzen. Dies war nach bekannten Verfahren wegen rheologischer Probleme nicht möglich. Darüber hinaus kann das gesamte Verbundsystem unter Nutzung des mit Hochgeschwindigkeit betriebenen Verfahrens ausgebildet werden. Dies kann on-line wie auch off-line erfolgen, was eine gewisse Flexibilität bei der Verfahrensführung bedeutet. Es ist insbesondere überraschend, dass die Eigenschaften des Verfahrenserzeugnisses in hohem Maße zufriedenstellen. Dies gilt insbesondere für die Bildwiedergabe sowie die Bedruckbarkeit des Papiers als auch für die Wirtschaftlichkeit des Papierherstellungsprozesses.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von nicht beschränkenden Beispielen im Detail dargestellt werden:
Beispiele
Der Auftrag einer Auftragssuspension zur Ausbildung der Pigmentzwischenschicht eines Thermopapiers erfolgte mittels des Curtain-Coating-Verfahrens. Die lichte Austrittsspaltweite des Vorhangstreichkopfes betrug 0,3 mm (einfa- eher Streichkopf). Der Vorhangstreichkopf wurde mit einem Düsendurchsatz für die Auftragssuspension von etwa 0,35 cm3/cm Arbeitsbreite x s) betrieben. Die Viskosität der wässrigen Auftragssuspension betrug 500 mPas (nach Brookfield, 100 U/min, 25 °C) eingestellt (in nicht entlüftetem Zustand). Die Oberflächenspannung der Auftragssuspension betrug 37 mN/m (statistische Ringmethode). Das Streichwerk war in-line angeordnet. Der Auftrag der wässrigen Auftrags- Suspension erfolgte auf eine Papierbahn eines Flächengewichtes von 43 g/m2. Die Fallhöhe der Auftragssuspension wurde auf 13 cm eingestellt. Das Curtain- Coating-Verfahren wurde bei einer Geschwindigkeit von 1200 m/min betrieben. Des Weiteren wurde die wässrige Auftragssuspension bzw. die Fadenlänge im Ford-Becher (Düse 4) auf einen Bereich von 92 cm eingestellt.
Nach dem Auftrag der wässrigen Auftragssuspersion erfolgte in üblicher Weise der Trocknungsvorgang des beschichteten Papierträgers. Anhand der vorstehend gemachten Angaben wurde ein Thermopapier hergestellt, wobei die folgenden Rezepturen von wässrigen Auftragssuspensionen zur Ausbildung eines Verbundgebildes mit einer Pigmentzwischenschicht auf einem Trägersubstrat herangezogen wurden, wobei anschließend in üblicher Weise die weiteren Schichten, insbesondere die Thermoreaktionsschicht, aus- gebildet wurden. Hierauf soll, da dadurch nicht der Kern der Erfindung berührt wird, nicht weiter eingegangen werden.
Rezeptur 1: Eine caiciniertes Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension, wurde anhand der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise herangezogen, um ein Verbundgebilde aus Papierträger und Pigmentzwischenschicht herzustellen. Hinweis: Alle obigen Angaben beziehen sich auf otro. Gew.-% (ofentrocken).
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Anmerkungen:
Diese Verbindungen bedeuten folgendes:
*1 Bindemittel vom Typ Styrol-butadien-Latex
*2 Calziniertes Kaolin
*3 Carboxymethylcellulose, Rheologiehilfsmittel, 0,7 %ige wässrige Lösung, Brookfield-Viskosität (1 %): 3000 - 6000 mPas bei 25 °C, Sp. 4/ 30 U/min *4 Optischer Aufheller, Weißmittel *5 Oberflächenaktives Mittel
Die oben wiedergegebene Auftragsmasse ergibt einen Trockengehalt von ca. 44,8 Gew.-%. Weitere Angaben: pH-Wert 7,4 bis 7,8; Viskosität (nach Brook- field 100 U/min, Spindel 3, 20 °C) 400 mPas, Oberflächenspannung (bei 20 °C) 36 mN/m, Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 100 cm. Der Auftrag er- folgte mit 6,9 g/m2 (otro) auf dem Papierträger.
Rezeptur 2:
Die Zusammensetzung entsprach der Rezeptur 1. mit der Ausnahme, dass als cal-zinierter Clay Ansilex 93 anstelle von Hubertex eingesetzt wurde.
Die Auftragsmasse gemäß Rezeptur 2 ergab folgende Kennzahlen: Trockengehalt von ca. 43,1 Gew.-%, pH-Wert 6,9 -7,4; Viskosität (nach Brookfield 100 U/min, Spindel 3, 20 °C) 450 mPas, Oberflächenspannung (bei 20 °C) 36 mN/m, Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 100 cm.
Der Auftrag erfolgte mit 7,0 g/m2 (otro) auf dem Papierträger.
Rezeptur 3:
Die Zusammensetzung der Rezeptur 3 entsprach der Rezeptur 2 mit der Ausnahme, daß das Ansilex 93-Pigment zu 20 Prozent durch ein organisches Hohl- kugelpigment Ropaque ersetzt wurde. Die Auftragsmasse gemäß Rezeptur 3 ergab folgende Kennzahlen:
Trockengehalt von ca. 35,5 Gew.-%, pH-Wert 6,9 - 7,4 ;
Viskosität (nach Brookfield 100 U/min, Spindel 3, 20 °C) 300 mPas,
Oberflächenspannung (bei 20 °C) 34 mN/m,
Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 100 cm.
Der Auftrag erfolgte mit 6,3 g/m2 (otro) auf dem Papierträger.
***

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Thermopapiers mit einem Trägersubstrat, einer Pigmentzwischenschicht, einer Thermoreaktionsschicht und gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Zwischenschichten und/oder Oberschichten, wobei die Pigmentzwischenschicht mit einer Pigmente, Bindemittel und gegebenenfalls weitere Auftragsadditive enthaltenden wässrigen Auftragssuspension mittels des Curtain- Coating-Verfahrens ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine caiciniertes Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension eines Feststoffgehaltes von etwa 25 bis 75 Gew.-% mittels des Curtain- Coating-Verfahrens bei einer Betriebsgeschwindigkeit von mindestens etwa 500 m/min aufgetragen und getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffgehalt der Auftragssuspension zwischen etwa 35 und 60 Gew.- % liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallhöhe der das caicinierte Kaolin enthaltenden wässrigen Auftragssuspension bei der Durchführung des Curtain-Coating-Verfahrens auf etwa 5 bis 35 cm, insbesondere auf etwa 8 bis 20 cm, eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das caicinierte Kaolin enthaltende Auftragssuspension auf eine Viskosität von etwa 150 bis 1500 mPas (Brookfield, 100 U/min, 25 °C), insbesondere von etwa 250 bis 900 mPas, eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der das caicinierte Kaolin enthaltenden Auftragssuspension auf etwa 23 bis 60 mN/m, insbesondere auf etwa 27 bis 40 mN/m (statische Ringmethode nach Du Noüy), eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägersubstrat ein übliches Trägerpapier, eines synthetisches Trägerpapier und/oder eine Kunststofffolie herangezogen wird, wobei der Papierträger insbesondere ein Flächengewicht von etwa 40 bis 120 g/m2 aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierträger zur Dimensionsstabilisierung neben natürlichen Zellstoff- Fasern synthetische Fasern enthält, wobei der Langfaseranteil bis zu etwa 40 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis 40 Gew.-%, und der Kurzfaseranteil etwa 60 bis 95 Gew.-%, insbesondere von etwa 60 bis 80 Gew.-%, ausmacht.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der das caicinierte Kaolin enthaltenden Auftragssuspension übliche Additive in Form von Verarbeitungshilfsmitteln, insbesondere in Form von oberflächenaktiven Substanzen, Reten- tionshilfsmitteln und/oder Rheologiehilfsmitteln einverleibt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenaktiven Substanzen in Form von C2-Cι2-Dialkylsulfosuccinat-Alkali- salzen oder Siloxanen , die Retentionshilfsmittel in Form von Carbo- xymethylzellulosen oder Polyacrylamiden und/oder die Rheologiehilfsmittel in Form von höhermolekularen, wasserlöslichen Stärkederi- vaten Carboxymethylcellulosen, Natriumalginaten, Polyvinylalkoholen oder Poly(meth)acrylaten eingesetzt werden.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das caicinierte Kaolin der wässrigen Auf- tragssuspension eine Teilchengröße von etwa 0,1 bis 10 μm, insbesondere von etwa 0,1 bis 2 μm aufweist.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das caicinierte Kaolin enthaltende wässrige Auftragssuspension ein Bindemittel in Form von wasserlösli- chen Stärken, Stärkederivaten, Hydroxyethylzellulosen, Polyvinylalko- holen, modifizierten Polyvinylalkoholen, Natriumpolyacrylaten, Acryla- mid-(meth)acrylat-Copolymeren, Acrylamid-acrylat-methacrylat-Terpo- lymeren, Alkalisalze von Styrol-maleinsäureanhydrid-Copolymeren, Al- kalisalze von Ethylen-maleinsäureanhydrid-Copolymeren und/oder Latices wie Polyacralate, Styrol-butadien-Copolymere, Polyurethane, Acry- lat-butadien-Copolymere, Polyvinylacetate und/oder Acrylnitril-buta- dien-Copolymere enthält.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der das caicinierte Kaolin enthaltenden wässrigen Auftragssuspension auf bis zu etwa 30 g/m2, bezogen auf Trockensubstanz, insbesondere auf bis zu etwa 25 g/m2 eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der das caicinierte Kaolin enthaltenden wässrigen Auftragssuspension auf etwa 2 bis 20 g/m2, bezogen auf Trockensubstanz, insbesondere auf etwa 4 bis 8 g/m2, eingestellt wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Pigmentzwischenschicht, gegebenenfalls nach dem Trocknen, eine oder mehrere weitere Pigmentzwischenschichten mittels des Curtain-Coating-Verfahrens ausgebildet werden.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Pigmentzwischenschicht bzw. Pigmentzwischenschichten gleichzeitig on-line oder in einem separaten Streichvorgang off-line eine Thermoreaktionsschicht mittels des Curtain-Coating-Verfahrens oder mittels eines Walzenauftragsverfahren oder mittels eines Rollrakelverfahrens oder mittels eines Luftbürstenverfahrens ausgebildet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht herangezogenen wässrigen Auftragssuspension Farbentwickler, Farbbildner, sensitivierende Schmelzhilfsmittel, Alterungsschutzmittel, Bindemittel und übliche Ad- ditive wie insbesondere Gleitmittel, Rheologiehilfsmittel, optische Aufheller, und/oder fluoreszierende Substanzen einverleibt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Fallhöhe der wässrigen Auftragssuspension zur Ausbil- düng der Thermoreaktionsschicht bei Durchführung des Curtain- Coating-Verfahrens auf etwa 5 bis 35 cm, insbesondere auf etwa 8 bis 20 cm, eingestellt wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragssuspension zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht auf eine Viskosität von etwa 150 bis 1500 mPas (Brookfield, 110 U/min, 25 °C), insbesondere von etwa 250 bis 900 mPas, eingestellt wird.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der Auftragssuspension zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht auf etwa 23 bis 60 mN/m, insbesondere auf etwa 30 bis 40 mN/m (statische Ringmethode nach Du Noüy), eingestellt wird.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Thermoreaktionsschicht anhand einer üblichen Glättmaßnahme auf eine Bekk-Glätte, gemessen nach DIN 53101, von etwa 100 bis 1200 s, insbesondere von etwa 300 bis 700 s, eingestellt wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ausbildung der Thermoreaktionsschicht herangezogene wässrige Auftragssuspension zusätzlich weitere Pig- mente enthält.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente anorganische Extenderpigmente, insbesondere Clays, Magnesi- umcarbonate, Natriumaluminosilikate, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikat, Kieselsäuren, Diathomeenerden, Magnesiumsilikate, Titandioxide, Calciumcarbonate sowohl synthetischer als auch natürlicher Herkunft, darstellen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Extenderpigmente eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,1 bis 10 μm, ins- besondere von etwa 0,1 bis 2 μm, aufweisen.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Thermoreaktionsschicht weitere Schichten on-line oder off-line als Schutzschicht und/oder als die Bedruckbar- keit begünstigende Schicht ausgebildet werden.
25. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Curtain-Coating-Verfahren mit einer Geschwindigkeit von mehr als 750 m/min betrieben wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Cur- tain-Verfahren mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 1000 m/min, insbesondere von mindestens etwa 1500 m/min, betrieben wird.
27. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Austrittsspaltbreite des Vorhangstreichkopfs beim Curtain-Coating-Verfahren auf etwa 0,1 bis 1 mm, insbesondere auf etwa 0,2 bis 0,6 mm, und/oder die Düsendurchsätze für die jeweilige Auftragssuspension auf etwa 0,3 bis 15,1 cm3/(cm Arbeitsbreite x s), insbesondere auf etwa 0,5 bis 5,0 cm3/(cm x s), eingestellt werden, wobei der Vorhangstreichkopf auf einen Einfach- oder Mehrfachspalt einstellbar ist.
* * *
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