Metallisiertes Registrierpapier und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Metallregistrierpapiere auf der Basis von auf Papier aufgebrachten, metallisierten Lackschichten und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Diese Papiere werden verwendet bei Registriervorgängen in der elektronischen Datenverarbeitung.

[0002] Handelsübliche Papiere dieser Art sind beschichtet mit einem schwarz pigmentierten Nitrolack, der als Mattierungsmittel Zinkstearat enthält. Diese Überzüge werden hergestellt aus Nitrolacken, die organische Lösungsmittel enthalten. Als Mattierungsmittel enthalten sie Zinkstearat, da sich herausgestellt hat, daß in diesen Lacken mineralische Füllstoffe als Mattierungsmittel nicht eingesetzt werden können. Bei mit Daten versehenen Registrierpapieren ist die hauchdünne Metallschicht an ganz bestimmten Stellen entfernt und die Lackschicht ist freigelegt. Zur Auswertung der Papiere werden diese mit hoch empfindlichen Metallbürsten abgegriffen. Bei Anwesenheit mineralischer Füllstoffe in dem Lackfilm ist der Abrieb so groß, daß die Bürsten häufig ausgewechselt werden müssen. Da Zinkstearat keinen derartigen Abrieb erzeugt, konnte nur dieses Mattierungsmittel verwendet werden.

[0003] Aus sicherheitstechnischen Gründen war es wünschenswert die in organischen Lösungsmitteln gelösten Nitrolacke zu ersetzen durch wäßrige bzw. wasserverdünnbare Lacksysteme.

[0004] Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Metallregistrierpapier auf der Basis von auf Papier aufgebrachten, metallisierten. Lackschichten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einem Papier eine Lackschicht festhaftend angeordnet ist, in der mineralische Füllstoffe und/oder Pigmente in Kombination mit Wachspartikeln eingelagert sind und die äußere Oberfläche der Lackschicht mit einer Metallschicht überzogen ist.

[0005] Bevorzugt ist die Lackschicht auf einer endlosen Papierbahn angeordnet.

[0006] Bevorzugt sind die in der Lackschicht eingelagerten mineralischen Füllstoff- und/oder Pigmentpartikel von einer Wachshülle umhüllt.

[0007] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Lackschicht eingelagert amorphe Kieselsäure mit einem Brechungsindex von 1,45 - 1,47. Auf diese Weise erscheint die Lackschicht transparent und matt. Besonders vorteilhaft ist es, daß die amorphen Kieselsäure-Partikel mit einer Wachshülle umhüllt sind.

[0008] Die äußere Oberfläche der Lackschicht ist mit einer durch Vakuumverdampfung hergestellten Metallschicht überzogen, die in der Regel und im bevorzugten Fall eine Aluminiumschicht ist.

[0009] Die Lackschicht ist tiefschwarz pigmentiert und stumpf matt. An den Stellen, an denen die Aluminiumschicht von der Lackschicht entfernt ist, erscheint die Aluminiumoberfläche weiß gegen einen tiefschwarzen Untergrund.

[0010] Es war überraschend und nicht vorhersehbar, daß der Wachsgehalt bzw. die von Wachs umhüllten Füllstoff- und/oder Pigmentpartikel den Abrieb soweit vermindern, daß eine Abnutzung der Bürsten praktisch ausgeschlossen ist.

[0011] Die erfindungsgemäßen Metallregistrierpapiere können dadurch hergestellt werden, daß man auf ein Papier oder eine Papierbahn einen wäßrigen Lack aufbringt, der mineralische Füllstoffe und/oder Pigmente enthält, wobei mindestens ein Teil der Füllstoff- und/oder Pigmentpartikel mit einer Wachshülle umhüllt ist, und daß man nach dem Härten des Lackfilmes die Oberfläche des Filmes auf bekannte Weise durch Vakuumverdampfen mit einer Metallschicht überzieht. In bevorzugter Weise wird als Metallschicht eine Aluminiumschicht im Vakuum aufgedampft.

[0012] Der für die erfindungsgemäße Herstellung verwendete wäßrige Lack kann ein Dispersionslack sein, wie sie handelsüblich sind. Bevorzugte Dispersionslacke sind auf Acrylatharzbasis.

[0013] Bevorzugt eingesetzt werden aber säurehärtende wäßrige Lacke. Als Filmbildner enthalten sie mit Methanol veretherte Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, die durch wasserlösliche ungesättigte oder gesättigte Polyesterharze weich gemacht sind.

[0014] Auch solche säurehärtenden wäßrigen Lacke sind handelsüblich. Sie werden durch den Zusatz von Säure kurz vor der Verarbeitung gehärtet.

[0015] Der Säurezusatz bedingt aber auch, daß das in den Nitrolacken als Mattierungsmittel verwendete Zinkstearat nicht in den wäßrigen Lacken eingesetzt werden kann, weil Zinkstearat durch Säuren zersetzt wird. Bei der Auswahl der mineralischen Füllstoffe für säurehärtende Lacke können nur solche verwendet werden, die durch Säuren nicht angegriffen werden. Deshalb ist das bevorzugte Mattierungsmittel in den wäßrigen Lacken amorphe Kieselsäure. Sie hat außerdem den weiteren Vorteil, daß sie einen Brechungsindex von 1,45 - 1,47 besitzt, der dem Brechungsindex des Filmbildners entspricht, so daß der Überzug transparent aussieht und je nach Menge des zugesetzten Mattierungsmittels matt bis stumpf matt ist.

[0016] Die wäßrigen Lacke enthalten verarbeitungsfertig einen Festkörper von 50 - 70 Gew-%. Sie enthalten keine organischen Lösungsmittel. Der Anteil an mineralischen Füllstoffen beträgt zwischen 5 und 10 Gew-%, auf den verarbeitungsfertigen Lack bezogen.

[0017] Bevorzugt werden solche wäßrigen Lacke vorgeschlagen deren mineralische Füllstoff- und/oder Pigmentpartikel, bzw. amorphe Kieselsäurepartikel, mit einer Wachshülle umhüllt sind. Das wird dadurch erreicht., daß man eine auf 95 - 100⁰ C erhitzte Wachsemulsion in Wasser in einen unter starkem Rühren gehaltenen wäßrigen Lack einfließen läßt. Mindestens ein Teil der Füllstoffpartikel wird auf diese Weise von einer Wachshülle umhüllt. Das zur Herstellung der heißen Wachsemulsion eingesetzte Wachs ist bevorzugt ein Montanwachs, dessen Schmelzpunkt vorzugsweise über 60⁰ C beträgt.

[0018] Für die Herstellung der Metallregistrierpapiere werden Papiere, in der Regel saugfähige Papiere, in Form von Abschnitten oder als Endlosbänder verwendet. Auf das Papier wird der verarbeitungsfertige wäßrige Lack aufgebracht. Bei säurehärtenden Lacken wurde der Lack vor der Verarbeitung mit dem Säurehärter versetzt und vermischt. Das Aufbringen des Lackes erfolgt mit den in der Lackindustrie bekannten Methoden, vorzugsweise durch Aufwalzen oder durch Aufrakeln mit einem Drahtrakel. Die aufzubringende Menge kann in weiten Grenzen schwanken. In einer beispielhaft erwähnten Verfahrensweise wird eine Papierbahn, die zwischen 30 und 60 g/m² wiegt, derart beschichtet, daß ein Film von 3 - 5 g Festsubstanz je m² entsteht. Der Film wird auf übliche Weise gehärtet. In der Regel werden höhere Temperaturen -verwendet. So liegt z.B. die Oberflächentemperatur des Lackfilmes zwischen 140 und 180 C bei einer Heißluftbestrahlung mittels Düsentrocknung über einen Zeitraum von ca. 10 Sekunden. Diese Zeit kann noch weiter verkürzt werden, wenn die Oberflächentemperatur des Objektes weiter erhöht wird, z.B. durch Infrarotbestrahlen.

[0019] Bei Verwendung eines schwarz pigmentierten wäßrigen Lackes ist der Lackfilm tiefschwarz und stumpf matt. Die Abnahmeborsten für die Computer-Wiedergabe werden von dem Film nicht merklich angegriffen.

[0020] Nach Durchhärtung des Lackfilmes wird die Oberfläche des Lackfilmes in bekannter Weise mit einem der bekannten Vakuummetallisierverfahren mit einer dünnen Schicht aus Metall überzogen. In bevorzugter Weise ist dieses Metall aus Aluminium.

[0021] Die so hergestellten Metallregistrierpapiere können zur Herstellung von Datenträgern verwendet werden.

Beispiel

[0022] Ein weichmacherhaltiger oder weichharzhaltiger wäßriger Lack auf der Basis von mit methanolverethertem Melamin-Formaldehyd-Harz mit einem Bindemittelfestkörper von 60 % und einem eindispergiertem Anteil von 1 Teil Ruß und 5 % amorpher Kieselsäure mit einem Brechungsindex von 1,46 und einer mittleren Teilchengröße zwischen 2 und 8 µm, bezogen auf 100 Teile des wäßrigen Lackes, wird mit Hilfe eines Rührers mit 2000 U/min. gerührt. In den entstandenen Rührkegel werden 50 Teile einer 10 %-igen Wachsemulsion in Wasser, die auf einer Temperatur von 98° C gehalten wird, langsam in den wäßrigen Lack einlaufen gelassen. Das Rühren wird noch eine Zeitlang nach Beendigung des Einfließens fortgesetzt.

[0023] Zur Herstellung der Wachsemulsion wurde ein Esterwachs auf Basis eines gebleichten und modifizierten Montanwachses verwendet. Das Wachs hatte einen Schmelzpunkt von 78 - 80° C, einen Kegelfließpunkt bei 25° C nach Höppler von ca. 100 kg/cm², eine Penetrometerzahl bei 25° C/100 g/ 5 sec. bei 3,5, eine Dichte bei 20° C von 1,01'- 1,02, eine Schmelzviskosität nach Ubbelohde bei 100 C von ca. 27 Centistokes und einen Trübungspunkt in Toluol von ca. 39° C. Zur Herstellung der Wachsemulsion wurde heißes Wasser vorgelegt, in das die Wachsschuppen solange eingerührt wurden, bis sie sich zu einer Emulsion gelöst hatten. Anschließend wurde die Mischung kurz aufgekocht und auf 10 Gew-% Wachs eingestellt. Bis zur Verarbeitung wurde die Temperatur auf 98° C aufrechterhalten. Der so hergestellte und das Wachs enthaltende wäßrige Lack ist verarbeitungsfertig. Kurz vor der Verarbeitung wird noch eine Härterlösung, die 10 Teile p-Toluolsulfonsäure enthält, zugemischt.

[0024] Dieser schwarze Mattlack wird auf eine endlose Papierbahn mit Hilfe von Walzen aufgewalzt. Das verwendete Papier hat ein Gewicht von ca. 45 g/m². Es wird soviel aufgewalzt, daß sich nach dem Härten des Lacküberzuges ca. 3 - 5 g/m² trockener Lackfilm befinden. Die Härtung des aufgewalzten Überzuges erfolgt mit Hilfe von Düsentrocknung, wobei der Lackfilm 10 Sec. 160 - 180° C ausgesetzt wird. Der erhaltene Überzug ist tiefschwarz und stumpf matt.

[0025] Er wird anschließend in bekannter Weise mit Hilfe eines Vakuummetallisierungsverfahrens mit einem Aluminium bedampft. Danach ist das Metallregistrierpapier fertig und verwendungsfähig.

Ansprüche

1. Metallregistrierpapier auf der Basis von auf Papier aufgebrachten, metallisierten Lackschichten, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Papier eine Lackschicht festhaftend angeordnet ist, in der mineralische Füllstoffe und/oder Pigmente in Kombination mit Wachspartikeln eingelagert sind und die äußere Oberfläche der Lackschicht mit einer Metallschicht überzogen ist.

2. Metallregistrierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht auf einer endlosen Papierbahn angeordnet ist.

3. Metallregistrierpapier nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralischen Füllstoff- und/oder Pigmentpartikel von einer Wachshülle umhüllt sind.

4. Metallregistrierpapier nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß amorphe Kieselsäure mit einem Brechungsindex von 1,45 bis 1,47 in die Lackschicht eingelagert ist.

5. Metallregistrierpapier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphen Kieselsäure-Partikel mit einer Wachshülle umhüllt sind.

6. Metallregistrierpapier nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Lackschicht mit einer durch Vakuumverdampfen hergestellten Metallschicht überzogen ist.

7. Metallregistrierpapier nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht eine Aluminiumschicht ist.

8. Metallregistrierpapier nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschicht tief schwarz und stumpf matt ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Metallregistrierpapiers, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein Papier oder eine Papierbahn einen wäßrigen Lack aufbringt, der mineralische Füllstoffe und/oder Pigmente enthält, wobei mindestens ein Teil der Füllstoff- und/oder Pigment-Partikel mit einer Wachshülle umhüllt ist und daß man nach dem Härten des Lackfilms die Oberfläche des Filmes auf bekannte Weise durch Vakuumverdampfen mit einer Metallschicht überzieht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man einen wäßrigen Lack verwendet, der amorphe Kieselsäure mit einem Brechungsindex von 1,45 bis 1,47 enthält, wobei gegebenenfalls mindestens ein Teil der Kieselsäurepartikel mit einer Wachshülle umhüllt ist.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumschicht im Vakuum aufgedampft wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrige Lack schwarz pigmentiert ist.