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DE19828532C2 - Träger für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Träger für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial

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DE19828532C2 DE19828532A DE19828532A DE19828532C2 DE 19828532 C2 DE19828532 C2 DE 19828532C2 DE 19828532 A DE19828532 A DE 19828532A DE 19828532 A DE19828532 A DE 19828532A DE 19828532 C2 DE19828532 C2 DE 19828532C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Träger für Aufzeichnungsmaterialien für Tintenstrahl-Druckverfahren (Ink-Jet-Druckverfahren).
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren gehört zu den elektronischen Druckverfahren und ist bereits mehrfach beschrieben worden. Es wird in einem breiten Anwendungsfeld zur Herstellung von Farbgraphiken, Farbbildern und auch Textdrucken eingesetzt. An die bei dieser Technologie verwendeten Aufzeichnungsmaterialien werden hohe Anforderungen gestellt. Hierzu gehören beispielsweise hohe Farbdensität, hohe Auflösung, kurze Trocknungszeiten der Tinte, Lichtstabilität sowie Dimensionsstabilität. Eine weitere wichtige Anforderung für kommerzielle Anwendungen stellt der Oberflächenglanz dar. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Kunstgraphiken wichtig. Aber auch bei der Erzeugung von Bildern, bei denen ein fotoähnlicher Eindruck verlangt wird, ist der Glanz eine wichtige Anforderung.
Die US 5 576 088 offenbart ein Tintenstrahl- Aufzeichnungsmaterial mit einem Zweischichtaufbau. Auf dem Träger ist eine Tintenaufnahmeschicht und auf der Tintenaufnahmeschicht eine Glanz liefernde, Polyethylen- und Mikrokugeln aufweisende Schicht ausgebildet. Die DE 195 17 040 betrifft ein Trägermaterial zur Herstellung von Farb-Prüfdrucken im Analog-Proofsystem. Auf dem Trägermaterial ist eine Schicht aus einem hydrophoben Bindemittel oder Bindemittelgemisch und einem Pigmentgemisch ausgebildet, wobei das Pigmentgemisch hohle Mikrokugeln enthält. Diese Schicht dient der Verringerung des bei Proofsystemen als nachteilig bewerteten optischen Punktzuwachses. Die Bilderzeugung bei diesen Materialien ist jedoch vollkommen verschieden von derjenigen bei Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterialien.
Aus der EP 650 850 A ist ein Aufzeichnungsmaterial bekannt, das aus einem polyolefinbeschichteten Basispapier und einer Empfangsschicht besteht. Das Aufzeichnungsmaterial ermöglicht die Herstellung von Bildern mit hoher Auflösung, Farbdensität und hohem Glanz, die im Gesamteindruck mit konventionellen fotografischen Bildern vergleichbar sind. Nachteilig an dem polyethylenbeschichtetem Träger ist die schlechte Aufnahme der Tintenflüssigkeit, bedingt durch das Abdichten des Papiers mit einem Kunststoff, was zum schlechten Trocknungsverhalten des Aufzeichnungsmaterials führt. Nicht vergessen werden sollte darüber hinaus auch die begrenzte Recyclierbarkeit eines solchen polyolefinbeschichteten Trägermaterials.
In der EP 0 709 221 A wird ein Aufzeichnungsmaterial vorgeschlagen, das ein Papiersubstrat mit einer bestimmten Sheffield-Glätte und einem Glanz von mehr als 20, gemessen bei 60° Meßwinkel, sowie eine Tintenaufnahmeschicht mit wasserlöslichen Komponenten enthält, wobei das gesamte Aufzeichnungsmaterial einen Glanz von mehr als 50 aufweist, gemessen bei 60° Meßwinkel.
In einigen weiteren Schriften werden glänzende Aufzeichnungsmaterialien beansprucht, bei denen die Empfangsschicht in einem Gießbeschichtungsvorgang (cast­ coating) gegen eine beheizte spiegelglatte Zylinderoberfläche gepreßt wird, wodurch das Aufzeichnungsmaterial eine hochglänzende Oberfläche erhält.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger für ein, für jede Art von Tintenaufnahmeschichten geeignetes Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial zu schaffen, auf dem besonders glänzende und fotoähnliche Bilder mit üblichen Tintenstrahl-Tinten erzeugt werden können. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahl-Druckverfahren vorzuschlagen, das mit Hilfe des oben genannten Trägers erzeugt werden kann.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Tintenstrahl- Aufzeichnungsmaterial mit einem Basispapier und einer Tintenaufnahmeschicht, das ein Basispapier enthält, welches auf mindestens einer Seite eine Bariumsulfat und Mikrokugeln enthaltende Schicht aufweist.
Besonders gut geeignet sind hohle polymere Mikrokugeln aus einem thermoplastisch verformbaren Kunststoff auf Polystyrol/Acrylat-Basis und Styrol- oder Acrylharz- Basis. Besonders gut geeignet sind Mikrokugeln mit einem Durchmesser von 0,2 bis 5 µm, beispielsweise Mikrokugeln die einen Durchmesser von mindestens 0,4 µm aufweisen.
Der Mikrokugelgehalt in der bariumsulfathaltigen Schicht kann 1 bis 70 Gew.-% betragen, bezogen auf die Schicht. Besonders gute Ergebnisse wurden bei einem Gehalt von 20 bis 50 Gew.-% Mikrokugeln erreicht.
Das in der oben genannten Schicht verwendete Bindemittel kann aus der Gruppe der hydrophilen, kolloidalen und/oder wasserlöslichen Bindemittel ausgewählt werden wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Gelatine, Stärke, Stärke-Derivate, Polyvinylacetat, Polyethylenglykol, Celluloseester, Proteine, Alginate, Polyacrylsäure oder Gemische aus diesen Bindemitteln.
Das Auftragsgewicht der Schicht beträgt 10 bis 50 g/m2, insbesondere 15 bis 25 g/m2. Das Basispapier weist einen Rohpapierkern auf, zu dessen Herstellung vorzugsweise Zellstoffe oder Zellstoffmischungen mit einem Kurzfaseranteil von 80 bis 98 Gew.-%, insbesondere 85 bis 95 Gew.-%, eingesetzt werden (ungemahlener Zellstoff).
Besonders gut geeignet sind Laubholz-Zellstoffmischungen mit einer Faserlänge von 0,50 bis 0,60 mm (ungemahlener Zellstoff) bzw. 0,40 bis 0,50 mm (bei einem Mahlgrad zwischen 25 und 35 SR). Die erfindungsgemäße Zellstoffmischung weist insbesondere einen Mahlgrad von 28 bis 32 SR (gemessen nach Schopper-Riegler).
Das Rohpapier kann weitere Stoffe wie Leimungsmittel und Füllstoffe enthalten. Als Leimungs- und Naßfestmittel können prinzipiell alle für die Papierherstellung üblichen Verbindungen eingesetzt werden. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung enthält das Rohpapier Kaolin und Calciumkarbonat in einem Verhältnis von 2 : 1 bis 1 : 2 und weist einen Cobb-Wert von 20 bis 100 auf. Das Rohpapier kann zusätzlich mit Stärke, Gelatine oder Polyvinylalkohol oberflächengeleimt werden. Das Flächengewicht des Rohpapiers beträgt 60 bis 220 g/m2, insbesondere jedoch 80 bis 160 g/m2.
Es hat sich herausgestellt, daß durch den Einsatz des näher spezifizierten Faserstoff-Gemisches sowie durch den Einsatz des Füllstoffs bei gleichzeitiger Reduzierung der Leimungsmittel-Menge ein Basispapier hergestellt werden kann, mit dem ein Aufzeichnungsmaterial mit sehr guter Dimensionsstabilität (Curl- und Cockle-Verhalten) und guter Aufnahme der Tintenflüssigkeit erhalten werden kann.
Der erfindungsgemäße Träger kann auf mindestens einer Seite noch weitere Funktionsschichten, beispielsweise Haft-, Antistatik- oder "non-curl"-Schichten enthalten.
Der erfindungsgemäße Träger wird anschließend auf bekannte Weise einem Satinierungsvorgang unterzogen. Auf die Vorderseite des Trägers kann jede beliebige Tintenaufnahmeschicht für Tintenstrahl-Druckverfahren aufgetragen werden. Bei der Tintenaufnahmeschicht handelt es sich meistens um eine hydrophile Schicht, die für den Empfang der meist wäßrigen Tinten geeignet ist. Eine Tintenaufnahmeschicht enthält in der Regel ein hydrophiles bzw. wasserlösliches Bindemittel, kationische farbstoffixierende Verbindungen, Pigmente und gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe. Das Auftragsgewicht der Tintenaufnahmeschicht beträgt 5 bis 20 g/m2.
Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
Beispiele 1 bis 3
Eine Mischung aus 100 Gew.-% Laubholz- Sulfatzellstoffmischung mit einem mittleren Kurzfaseranteil von 93% (ungemahlen) wurde bei einer Stoffdichte von 4, 5% bis zu einem Mahlgrad von 32 SR gemahlen. Der Zellstoffsuspension wurden dann folgende Stoffe entsprechend Tabelle 1 zugesetzt und aus den auf etwa 1,2 Gew.-% verdünnten Suspensionen in bekannter Weise etwa 150 g/m2 schwere Rohpapiere gefertigt.
Tabelle 1
Die Vorderseite der Basispapiere nach Beispiel 1 bis 3 wurde dann mit einer wäßrigen barythaltigen Beschichtungsmasse beschichtet, getrocknet und das beschichtete Papier anschließend satiniert. Die erhaltenen Schichten haben folgende Zusammensetzung:
Tabelle 2
Beispiele 4 bis 5
Eine Mischung aus 100 Gew.-% Laubholz- Sulfatzellstoffmischung mit einem mittleren Kurzfaseranteil von 90% (ungemahlen) wurde bei einer Stoffdichte von 4,5% bis zu einem Mahlgrad von 28 SR gemahlen. Der Zellstoffsuspension wurden dann folgende Stoffe entsprechend Tabelle 3 zugesetzt und wie in den Beispielen 1 bis 3 etwa 150 g/m2 schwere Basispapiere gefertigt.
Tabelle 3
Die Vorderseite der nach den Beispielen 4 und 5 hergestellten Rohpapiere wurde mit einer wäßrigen barythaltigen Beschichtungsmasse beschichtet, getrocknet und das beschichtete Papier anschließend satiniert. Die erhaltenen Schichten haben folgende Zusammensetzung:
Tabelle 4
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Eine Mischung aus 80 Gew.-% Laubholz- Sulfatzellstoffmischung und 20 Gew.-%, Nadelholz- Sulfatzellstoff mit einem mittleren Kurzfaseranteil von 88,6% wurde bei einer Stoffdichte von 4,5% bis zu einem Mahlgrad von 29 SR gemahlen. Der Zellstoffsuspension wurden dann folgende Stoffe entsprechend Tabelle 5 zugesetzt und aus den auf etwa 1,2 Gew.-% verdünnten Suspensionen in bekannter Weise etwa 150 g/m2 schwere Rohpapiere gefertigt.
Tabelle 5
Die nach den Vergleichsbeispielen V1 bis V3 hergestellten Rohpapiere wurden auf der Vorderseite mit einer Baryt- Beschichtungsmasse beschichtet, getrocknet und das beschichtete Papier anschließend satiniert. Die Baryt- Schicht besteht aus 74 Gew.-%, Bariumsulfat und 26 Gew.-% Gelatine.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Zellstoffmischung aus 70 Gew.-%, Laubholz- Sulfatzellstoff und 30 Gew.-% Nadelholz-Sulfatzellstoff wurde bei einer Stoffdichte von 4,5% bis zu einem Mahlgrad von 37 SR gemahlen. Der Zellstoffsuspension wurden dann folgende Stoffe entsprechend Vergleichsbeispiel V3 zugesetzt und aus den auf etwa 1,2 Gew.-% verdünnten Suspensionen in bekannter Weise etwa 150 g/m2 schweres Rohpapier gefertigt. Anschließend wurde die Vorderseite dieses Rohpapiers wie in den Vergleichsbeispielen V1-V3 mit einer Baryt-Schicht versehen.
Im weiteren Schritt wurden die erfindungsgemäßen beschichteten Papiere mit einer Tintenaufnahmeschicht beschichtet. Hierfür kann jede beliebige Empfangsschicht für Tintenstrahl-Druckverfahren verwendet werden. Die im vorliegenden Fall zu den Testzwecken verwendete Tintenaufnahmeschicht hat folgende Zusammensetzung:
Gew.-%
Polyvinylalkohol 31,6
Polyvinylpyrrolidon 31,6
Vinylacetat/Butylacrylat-Cop. 31,6
Polydiallyldimethylammonium-Chlorid 5,2
Das Auftragsgewicht der Tintenaufnahmeschicht betrug 10 g/m2. Die mit der Tintenaufnahmeschicht versehenen erfindungsgemäßen Papiere wurden mit Hilfe eines sogenannten "Thermal Jet"-Verfahrens bedruckt und anschließend analysiert. Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Prüfung der gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen hergestellten Papiere
Das aus den erfindungsgemäßen Papieren und der Tintenaufnahmeschicht bestehende Aufzeichnungsmaterial wurde mit Hilfe eines nach dem Bubble-Jet-Prinzip (Thermal Jet) arbeitenden Tintenstrahldruckers HP Deskjet 550 C® bedruckt.
Bei den erhaltenen Test-Druckbildern wurden Glanz, Trocknungszeit, Durchschlagen der Tinte auf die Rückseite des Papiers, Curl und sog. "Cockle" (Welligkeit) untersucht, wobei die letzten beiden Eigenschaften als Dimensionsstabilität zusammengefaßt sind.
Die Messung der Glanzwerte erfolgte mit dem Labor Reflektometer RL3® nach DIN 67530 bei einem Meßwinkel von 60°.
Das Trocknungsverhalten des Aufzeichnungsmaterials wurde folgendermaßen ermittelt:
Auf ein Blatt Papier wird mit schwarzer Tinte (reines Schwarz) ein Balken gedruckt und nach einer Wartezeit von 2 Minuten Papier (20 Blatt) aufgelegt. Der Farbtransfer auf das darauf liegende Papier wird als Maß für Trocknung genommen. Die Trocknungszeit wird für die Bereiche < 2 (sehr gut), 2-7 (mittel) und < 7 Minuten (schlecht) beurteilt.
Das Tintendurchschlag-Verhalten wird durch die Intensität der Verfärbung beurteilt, die durch das Austreten der Tintenfarbe auf die Rückseite des Papiers bedingt ist. Hier werden Noten 1 bis 12 (sehr gut bis sehr schlecht) vergeben.
Zur Bestimmung der Dimensionsstabilität legt man das zu prüfende Papier auf eine ebene Unterlage. Die Planlage des Papiers wird mit den Noten 1 bis 12 (sehr gut bis sehr schlecht) beurteilt.
Auf die übrigen Eigenschaften wie Farbdensität, Wasserfestigkeit oder Farbverlauf (Bleed), die ebenfalls geprüft und als sehr gut befunden wurden, soll hier nicht näher eingegangen werden.
Tabelle 6
Prüfergebnisse
Wie aus der Tabelle ersichtlich, weisen die erfindungsgemäßen Basispapiere im Vergleich zu den Vergleichspapieren vor allem einen deutlich höheren Glanz sowie eine bessere Dimensionsstabilität auf. Die Papiere sollten jedoch stets in der Gesamtheit ihrer Eigenschaften beurteilt werden.

Claims (7)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit einem Basispapier und einer Tintenaufnahmeschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier auf mindestens einer Seite eine Bariumsulfat und thermoplastische hohle Mikrokugeln enthaltende Schicht aufweist.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Mikrokugeln in der Schicht auf dem Basispapier mindestens 1 Gew.% beträgt, bezogen auf das Gewicht der trockenen Schicht.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Mikrokugeln in der Schicht auf dem Basispapier 20 bis 50 Gew.% beträgt, bezogen auf das Gewicht der trockenen Schicht.
4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf dem Basispapier hydrophile kolloidale und/oder wasserlösliche Bindemittel enthält.
5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier eine Zellstoff- Mischung mit einem Kurzfaseranteil von 80 bis 98 Gew.-% insbesondere 85 bis 95 Gew.-%. enthält.
6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier Kaolin und Calciumkarbonat in einem Massenverhältnis von 2 : 1 bis 1 : 2 enthält.
7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier einen Leimungsgrad mit einem Cobb-Wert von 20 bis 100 aufweist.
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