NO134805B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et elektrofotografisk kopieringspapir som er fremstilt av fibre, og som inneholder, et volumøkende materiale, særlig i form av mikrokuler, celluloseplast o.l., med lav tetthet, i en mengde på opp til 10 vektsprosent, fortrinnsvis fra 0,5 til 5 vektsprosent av de papirdannende fibre.

Papir har mange anvendelser ved pakking, trykking, frem-stilling av beholdere og liknende. En av de vesentlige ulemper ved vanlig papir er dets vekt. Papirets relativt høye.-tetthet forårsaker en betydelig økonomisk belastning ved forsendelse og liknende. For eksempel vil tidsskrifter når de trykkes på et papir som er tilstrekkelig tett og tykt til å gi leseren inn-trykk av kvalitet generelt veie betydelig mer enn nødvendig dersom det blir benyttet den minimale papirtykkelse som ga lesbar-het. Blant tykkere papirer, ofte kalt papp eller kartong, kreves det ofte en relativ høy vekt på grunn av den ønskete tykkelse og stivhet. I mange tilfeller, såsom ved fremstillingen av papir-kopper, har vanlige papirtyper ikke den tilstrekkelige isola-sjonsevne for bruk til varme drikker uten at det benyttes betydelig mengde pulp.

I US-patentskrift 3.293.114 er det beskrevet et produkt

som overkommer ulempene ved vanlig papir. Dette patentskrift beskriver fremstillingen av et lett papir ved å inneslutte et flertall syntetiske polymere partikler, generelt med kuleform og med et stort sett konsentrisk, kuleformet hulrom, i papir-fibre. Tilvirkningen omfatter tilsetting av fra 0,05 til 60%

av de kuleformete, polymere partikler, med en diameter fra 0,5

til 200 mikron, til en pulp-oppslemming. Det resulterende papirprodukt er.lett og har fremragende stivhetsegenskaper.

En annen fremgangsmåte for å gjøre papir lettere er beskrevet i US-patentskrift 3.210.239. Dette patentskrift beskri ver et voluminøst papirprodukt som inneholder kantete fiberfrag-menter av aminoplast-harpikser i skumform som fyllmateriale. Fremstillingen av det lette papir omfatter tilsetting av opptil 50 vektsprosent av en oppdelt aminoplast-harpiks til en pulp-oppslemming før tildannelsen av papirarkene. Papirproduktet er kjennetegnet med en lav tetthet sammenliknet med papir fremstilt av bare trepulp.

Ved elektrofotografi er papir en viktig -forbruksvare som benyttes i alle elektrofotografiske kopieringsmaskiner. Selv om det lette papir som er beskrevet i US-patentskrifter 3.293.114 og 3.210.239 fjerner mange av de problemer som finnes ved vanlig papir, finnes det mer spesielle behov ved anvendelse av et lett papir som medium for elektrofotografisk kopiering. Det finnes blant annet bestemte problemer med hensyn til papirets fysiske og elektriske egenskaper. Dersom et slikt papir for eksempel er for ujevnt vil det kjøre seg fast under bevegelsen fra materen gjennom kopieringsmaskingen. Likeledes vil papirarkene, dersom papiret enten har for høy friksjonskoeffisient eller samler opp elektrostatiske ladninger på overflaten, klebe seg sammen og ikke bli ført riktig inn i kopieringsmaskinen.

Det har vist seg at vanskeligheten som er angitt foran eksisterer når det benyttes et papir som er blitt gjort lett ved tilsetning av volumøkende stoffer. For eksempel viser lett .papir som inneholder gassholdige, termoplastiske harpikskuler sterke tendenser til å krølle seg, noe som får papiret til å vikle seg rundt materullene i maskinen og dermed danne floker.

I tillegg vil fremstillingen av denne papirtype resultere i at kulene blir anordnet ved eller på papirfibrenes overflate. I denne stilling skaper de polymere kuler en høy friksjonskoeffisient for papirflaten, noe som til slutt resulterer i en uønsket oppbygning av elektrostatisk ladning. Dette lette papir som er fylt med gassfylt termoplastisk harpiks, er på grunn av dets uønskete elektrostatiske egenskaper og friksjonsegenskaper stort sett uvirksomt i papirmatere av friksjonstypen som finnes i vanlig elektrofotografisk utstyr. Papir med polymere kuler på overflaten vil derfor oppta slike høye elektrostatiske ladninger at det vil svikte i ma-skiner som benytter fotoreseptor-tromler, det vil si papiret vil klebe til fotoreseptor-trommelen og ikke komme ut.

De samme ulemper som møtes ved bruk av lett papir som inne holder harpikskuler ved elektrofotografisk kopiering opptrer når papiret inneholder andre materialer for å øke volumet. For eksempel har papiret, når det benyttes varmtherdende harpikser av aminoplast som volumøkende materiale, slik det beskrives i US-patentskrift 3.210.239, for sterk krølling, overflatefrik-sjon og misfarging for bruk ved elektrofotografisk kopiering. Dessuten er dette lette papir funnet uegnet for elektrofotografiske formål når det benyttes naturlige polymere stoffer, såsom celluloseplaster, cellulosederivater og proteiner som volumøkende stoffer. Årsaken til ulempene ved disse typer volum-økende materialer synes å være den samme som for syntetiske plaster ved at det volumøkende stoff finnes på papirets overflate og derved gjøji det ubrukbart ved elektrof otograf i.

Disse særlige egenskaper til lett papir med øket volum er så alvorlige at når papiret benyttes i en elektrofotografisk maskin vil det opptre svikt opp til en gang for hver ti ark og noen ganger oftere. I tillegg har de resulterende kopier dårlig kvalitet på grunn av en svak misfarging. Selv om det kan ventes at appretering av overflaten kan fjerne de nevnte ulemper, har tilsettingen av vanlige overflate-appreturer med vanlige salter i en konsentrasjon fra 1 til 5% generelt ikke vært hensikts-messig fordi det volumøkende stoff fremdeles finnes blottlagt på overflaten og derfor fremdeles vil forårsake de problemer som er nevnt foran. I tillegg vil benyttelsen av vanlige salter ved overflateappretering bevirke en øket tendens til inn-tørking eller misfarging av papiret når tonersmeltingen gjennom-føres ved bestråling eller under trykk.

Papir som inneholder volumøkende materiale er for øvrig kjent fra de norske patentskrifter 120.218 og 124.273. Likeledes er det kjent ulike former for appretur for papir, for eksempel fra tysk patentskrift 533.198 og fra tysk utlegnings-skrift 1.040.360.

Men felles for papiret ifølge de ovennevnte publikasjoner er at det ikke er egnet for bruk i elektrofotografiske kopier-ingsma skiner.

Det foreligger således behov for et slikt papir, og for-målet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et lett, elektrofotografisk kopieringspapir som er egnet for bruk i elektrofotografiske kopieringsmaskiner.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at papiret er

utstyrt med en overflateappretur som inneholder

a) et bindemiddel i en mengde av minst ,4 0 vektsprosent av appreturen, b) et metallsulfat i en mengde av fra 1 til 50 vektsprosent av bindemidlet, samt c) leire i en mengde, av fra 40 til 50 vektsprosent av appreturen, idet vekten av metallsulfatet<p>g leiren tilsammen

ikke overstiger 60 vektsprosent av appreturen.

Bindemidlet som skal benyttes i blandingen har ingen ves-entlig betydning for det frembrakte elektrofotografiske kopieringspapir. Derfor kan ethvert handelsvanlig bindemiddel som benyttes i blandinger for overflateappretering benyttes. Vanlige bindemidler omfatter stivelse, stivelsesderivater, polyvinylalkohol, polystyren og blandinger av disse. Polystyren-lateks i et vektforhold fra omtrent 4 0% eller mer er særlig egnet fordi det motvirker uttørking. -

Metallsulfatet som skal benyttes i kombinasjon med bindemidlet i et forhold fra 1 til 50 vektsprosent kan være ethvert salt som i kombinasjon med bindemidlet gir en overflateappretering som gir papiret motstandsevne mot inntørking, bedre led-ningsevne og øket styrke under oppvarming. Metallsulfater som gir særlig gode resultater er magnesiumsulfat, sinksulfat og natriumsulfat og hydratene av disse.

Enhver kjent beleggingsleire kan benyttes innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse. Det eneste krav som stilles til leireblandingen gjelder mengden som foreligger i overflateappre-teringen. Som nevnt foran skal leiren foreligge i en mengde fra 4 0 til 50 vektsprosent, regnet av den samlete blanding, men slik at kombinasjonen av salt og leire ikke overstiger 60 vektsprosent.

Selv om appreturen ifølge den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet ut fra de tre hovedkomponenter, vil det være klart for fagfolk på området at mindre mengder tilsetnings-stoffer kan benyttes i blandingen av bindemiddel og metallsulfat. For eksempel kan det tilsettes fuktemidler for å forbedre på-føringen av overflatebelegget.

Som nevnt foran inneholder lett elektrofotografisk kopieringspapir ifølge den foreliggende oppfinnelse opp'til.10%'volumøkende materiale. For å oppnå optimale egenskaper for bruk i elektrofotografiske maskiner bør papiret inneholde over 90% cellulosefibre for å unngå ruhet i papirflaten. Papiret ifølge oppfinnelsen bør derfor inneholde fra omtrent 0,5 og opptil 5% volumøkende materiale.

Det materiale som skal benyttes for å øke papirets volum

er ikke kritisk for sluttresultatet og det kan være syntetiske harpikser av den type som er beskrevet i US-patentskrifter 3.293.114, 3.210.239, 3.128.478, 2.929.106 og 2.797.201. Naturlige volumøkende stoffer, såsom ekspandert stivelse og celluloseplast i skumform kan benyttes med liknende resultater. I tillegg kan det benyttes uorganiske stoffer, såsom små hule kuler av glass, keramikk og metall.

Ved fremstillingen av det lette elektrofotografiske papir ifølge den foreliggende oppfinnelse er det funnet at det volum-økende materiale samler seg opp på overflaten av en side av papiret. På denne måte får denne side av papiret en meget høy friksjonskoeffisient. Selv om det ikke er nødvendig for å frem-stille det elektrofotografiske kopieringspapir ifølge den foreliggende oppfinnelse er det derfor fordelaktig å utsette den side av papiret som inneholder det volumøkende materiale for en mekanisk gnidebehandling med et bomullsstoff før overflateappre-teringen slik at det skjer en utflating, fjerning eller bort-bryting av overflødig volumøkende materiale på papirets overflate. Ved hjelp av den mekaniske behandling av papiret blir de løse eller utragende partikler av det volumøkende materiale fjernet eller brutt opp, og den etterfølgende appretering blir dermed mer effektiv.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse ble en vandig pulp-oppslemming fremstilt og omtrent 3 vektsprosent regnet av den tørre pulp, med "Såran"-mikrokuler, som er gassfylte termoplastiske harpikspartikler, tilsatt oppslemmingen. Sammen-setningen av pulp og harpiks ble deretter ført inn i en papirmaskin som dannet en papirbane av pulpfibrene og avsatte en overflateappretur-blanding som inneholdt 12% natriumsulfat,

38% leire og 50% etylert stivelse i en vandig dispersjon. Dette resulterte i et lett papir som virket godt som kopieringspapir i elektrofotografiske maskiner og det oppviste ingen tegn til misfarging.

I de elektrofotografiske maskiner ble det nye lette kopieringspapir benyttet ved den vanlige elektrofotografiske fremgangsmåte med lading av en elektrofotografisk plate, billed-dannelse på den ladete plate med aktiverende stråling, frem- kalling av bildet med elektroskopiske markeringspartikler og overføring av bildet under varme- eller trykkfiksering til det lette kopieringspapir ifølge oppfinnelsen. Den vanlige elektro-fotograf iske fremgangsmåte er beskrevet detaljert i US-patentskrift 2.297.691.

I det følgende vil det bli gitt enkelte eksempler på ut-førelsesformer, som illustrerer oppfinnelsen nærmere. I alle eksempler er det benyttet vektdeler dersom annet ikke er angitt.

Eksempel 1.

Et elektrofotografisk kopieringspapir ifølge den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt på følgende måte: Det ble fremstilt et overflateappretur ved å tilsette 100 vektdeler "Penford Gum 280", en etylert stivelse, 50 vektdeler "Vinol 125", en polyvinylalkohol, samt 18 deler natriumsulfat til 1500 deler vann. 220 vektdeler pre-dispergert leiroppløsning fremstilt med "Nuclay", som ble fremstilt ved å tilsette tilstrekkelig leire til vann til å oppnå en blanding med 60% tørr-stoffinnhold, ble deretter tilsatt blandingen. Det ble fremstilt en oppslemming til å tilsette 454 kg tørre fibre av myktre og 227 kg fibre av hårdved til 189300 liter vann i en såkalt "hydrapulper". Fiberet ble raffinert til en malegrad på 350 etter kanadisk standard i en jordanmølle..Deretter ble 40,8 kg "Experimental Resin CX 7058-1", som er gassholdige harpikskuler, tilsatt oppslemmingen. Oppslemmingen ble fortynnet til 0,5-1 vektsprosent fiber og deretter ført inn i innløpskassen til en Fourdrinier-papirmaskin. Det resulterende papir ble ført gjennom tørkerne, og i appreturpressen ble den forannevnte appreturblanding påført papiret. Den appre-terte bane ble deretter tørket og kalandrert meget svakt.

Det resulterende lette kopieringspapir ble skåret slik at det passet for en "Xerox 720"-kopieringsmaskin. En stabel på

200 ark ble deretter satt i en slik maskin og denne ble benyttet til å kopiere et standardmønster 200 ganger. Det oppsto ingen opphopning i maskinen, og alle de 200 kopier hadde fremragende kvalitet uten tegn til misfarging.

Eksempel II

Et urea-formaldehyd-skum (0,13 kg/dm"^, 150 mikron celle-diameter) ble pulverisert i en "Abbe"-mølle med en siktplate med raster 0,16 mm. 13,6 kg av det delte skum ble deretter blandet med en oppslemming av 4 54 kg tørre fiber av mykved, 227 kg fiber av hårdved og 18930 liter vann, idet oppslemmingen ble fremstilt på samme måte som i eksempel I. Dette tilsvarte 2% skum. Oppslemmingen ble deretter fortynnet til et fiberinnhold på omtrent 1 vektsprosent og det ble fremstilt en apprétert bane på samme måte som i eksempel I under benyttelse av samme slags appreturblanding. Det resulterende papir ble undersøkt i en "Xerox 720"-kopieringsmaskin på samme måte som i eksempel I med de samme fordelaktige resultater.

Claims (2)

1. Elektrofotografisk kopieringspapir som er fremstilt av fibre, og som inneholder et volumøkende materiale, særlig i form av mikrokuler, celluloseplast o.l. med lav tetthet i en mengde på opptil 10 vektsprosent, fortrinnsvis fra 0,5 til 5,0 vektsprosent av de papirdannende fibre,karakterisert vedat papiret er utstyrt med en overflateappretur som inneholder

a) et bindemiddel i en mengde åv minst 4 0 vektsprosent av appreturen, b) et metallsulfat i en mengde av fra 1 til 50 vektsprosent av bindemidlet, samt c) leire i en mengde av fra 4 0 til 50 vektsprosent av appreturen, idet vekten av metallsulfatet og leiren til sammen ikke overstiger 60 vektsprosent av appreturen.

2. Elektrofotografisk kopieringspapir i samsvar med krav 1,karakterisert vedat sulfatet er magnesiumsulfat, sinksulfat, natriumsulfat eller et hydrat av disse.