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EP1126081B1 - Schichtträger für Aufzeichnungsschichten - Google Patents

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EP1126081B1
EP1126081B1 EP01103793A EP01103793A EP1126081B1 EP 1126081 B1 EP1126081 B1 EP 1126081B1 EP 01103793 A EP01103793 A EP 01103793A EP 01103793 A EP01103793 A EP 01103793A EP 1126081 B1 EP1126081 B1 EP 1126081B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pigment
coating
weight
layer
raw paper
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Revoked
Application number
EP01103793A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1126081A2 (de
EP1126081A3 (de
Inventor
Martina Dr. Wicher
Frank Dr. Römermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Original Assignee
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
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=7631464&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1126081(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH filed Critical Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Publication of EP1126081A2 publication Critical patent/EP1126081A2/de
Publication of EP1126081A3 publication Critical patent/EP1126081A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1126081B1 publication Critical patent/EP1126081B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • Y10T428/31895—Paper or wood
    • Y10T428/31899—Addition polymer of hydrocarbon[s] only
    • Y10T428/31902—Monoethylenically unsaturated

Definitions

  • the invention relates to a layer support for Recording materials, a method for the same Production and its use as a photographic Support and as a support for an ink jet recording material and a thermal Recording material.
  • Polyolefin coated photographic substrates usually consist of a glued base paper, the with polyolefin on both sides, usually by extrusion is coated.
  • the extrusion coating of paper creates the polymer surface depending on the Coating speed of crater-shaped disturbances, so-called pits.
  • pits At high rotation speeds of the cooling cylinder can be in fine recesses the surface of the cooling cylinder enclosed Do not air bubbles before contact with the hot resin escape so that the trapped air only after the Coating the paper to form crater-shaped Wells on the polymer surface escape.
  • This Surface defects have a negative impact on those of one Backing material required and for the image quality decisive surface properties such as gloss and Smooth out.
  • the surface can be improved by Increase in the amount of resin applied this measure is not sufficient for high extrusion speeds and also causes high material costs.
  • US 5 861 209 describes a pigment-coated Paper for gravure printing, being a pigment aragonitic precipitated calcium carbonate with a so-called bimodal particle size distribution used becomes. Through this pigment line, the so-called "missing dot performance" in engraving printing and the Ink absorption improved in this printing process become.
  • US 5 312 484 describes a composite pigment made of titanium dioxide and at least one pigment extender a low refractive index.
  • US 5,605,568 describes a modified calcium carbonate pigment for Coating paper for relief printing Offset printing and engraving printing.
  • EP 0 296 866 A2 discloses a process for making a kaolin pigment with improved optical and Printing properties for coating paper.
  • the US 6th 020 051 relates to an ink from an interference pigment and a water-soluble and / or water-dispersible Binder for printing on the back of for Papers provided with photo base paper bright golden lettering or logos. After this The paper is printed as with photographic Layers usually with a polyolefin resin coated.
  • US 5 759 258 relates to a method for Recycling of mineral pigment fillers Papers.
  • EP 0 285 146 A2 proposes to suppress the Occurrence of pits before, a gas that is lighter than air and can escape through the extruded film to apply the cooling cylinder surface to the To displace air bubbles.
  • the disadvantage of this, however, is the high technical effort.
  • US 4,994,357 proposes the pressure with which the polyethylene coated paper on the cooling cylinder is pressed to suppress the occurrence of pits to increase. Because of the high contact pressure is only a low production speed possible because at higher speeds the polyethylene from the paper can replace.
  • EP 0 952 483 A1 describes a photographic support (base paper), the polyethylene surface of which is of high quality and which is not impaired even by production at high extrusion speeds.
  • EP 0 952 483 A1 proposes to provide the base paper with a layer containing clay, the amount of the clay not exceeding 3.3 g / m 2 .
  • a disadvantage of this carrier material is the insufficient adhesion between the pigment-containing layer and the polyethylene layer extruded thereon.
  • a uniform surface of the carrier material is not only for photographic recording materials from Importance. To get a photo-like look become more non-photographic in the production Recording materials, for example ink-jet papers, papers coated with polyolefin. A uneven or flawed surface of the Backing material is made up of shiny spots on the recorded image is noticeable and is therefore also at these recording materials undesirable.
  • the object of the invention is also to solve problems in the To suppress adhesion of the resin layer on the base paper and a carrier material with high whiteness and To provide rigidity.
  • This task is solved by at least one one side coated with synthetic resin, containing one with at least one on the front Base paper provided with pigment layer, the Pigment layer at least 5 wt.%, Based on the Weight of the total pigment in the pigment layer, one Contains pigments with a narrow grain size distribution, at least 70% by weight of these pigment particles Have a size of less than 1 ⁇ m and at least 40 % By weight of these particles has a particle size of 0.35 to 0.8 ⁇ m have, the resin layer at least on the pigment layer is applied.
  • Preferably 50 to 80% by weight of the particles are present a grain size of less than 1 ⁇ m 0.35 to 0.8 ⁇ m.
  • the percentage of pigment with the narrow distribution can be 10 to 90% by weight, especially preferably 30 to 80% by weight of the total pigment of the Pigment layer.
  • pigments with a narrow grain size distribution understood at least about 70% by weight of the pigment particles are smaller than has about 1 micron and at 40 to 80 wt.% This Pigment particles the difference between the pigment with the largest grain size (diameter) and the pigment of the smallest grain size is less than about 0.4 ⁇ m.
  • the layer supports according to the invention differ from the layer supports of EP 0 952 483 A1 by the use of a pigment with a specific particle size distribution or by the use of a selected surface-modified calcium carbonate.
  • the layer support according to the invention is not subject to the restriction with respect to an upper limit of 3.3 g / m 2 of the clay contained in the pigment layer.
  • the pigment selection according to the invention achieves a number of surprising advantages.
  • the extrusion coating was able to increase without Liability problems or increasing the level of pits too at high speeds of up to 600 m / min 200 to 250 are currently common m / min. At the same time there was a saving in polyolefin achieved from 15 to 30%.
  • the pigment can be selected from the groups of metal oxides, silicates, carbonates, sulfides and sulfates.
  • Kaolins, talc, calcium carbonate and / or barium sulfate are particularly suitable. Calcium carbonate with ad 50% value of approximately 0.7 ⁇ m, for example, has proven to be particularly advantageous.
  • a pigment mixture of calcium carbonate and kaolin (clay) is used.
  • the mass ratio calcium carbonate / kaolin is preferably 30:70 to 70:30. Surprisingly, it was found that, despite the high proportion of the kaolin which tends to yellow, only an insignificant negative effect on the whiteness of the support was observed.
  • the surface of the calcium carbonate in the pigment layer can be modified with a platelet-shaped inorganic substance.
  • the mass ratio pigment / binder in the Pigment layer is 30:70 to 90:10, in particular 85:15.
  • the pigment-containing layer between the base paper and resin can be applied to the base paper as a single layer or in multiple layers.
  • the coating composition can be applied with all customary application units, the amount being chosen so that after drying the application weight per layer is at most 20 g / m 2 , in particular 8 to 17 g / m 2 .
  • the base paper is provided with an additional pigment-containing preliminary layer before it is coated with the pigment layer according to the invention.
  • All common white pigments such as precipitated calcium carbonate, titanium dioxide, kaolin, talc or barium sulfate with a particle size of 0.1 to 10 ⁇ m, in particular 0.1 to 2 ⁇ m, are suitable as the pigment.
  • the application weight of the preliminary layer must not exceed about 20 g / m 2 .
  • the pigment layer according to the invention is preferably applied only after the preliminary layer has dried.
  • the base paper can Pigments and fillers such as kaolin, calcium carbonate or Titanium dioxide and other auxiliary substances such as defoamers, contain optical brighteners and dyes.
  • the base paper can be produced on a Fourdrinier or cylinder paper machine.
  • the basis weight of the base paper can be 50 to 250 g / m 2 , in particular 80 to 170 g / m 2 .
  • a less qualitatively high-quality paper can also be used for the production of the layer support according to the invention, for the production of which, for example, recycled cellulose fibers were used.
  • the base paper can be used in uncompressed or compacted form (smoothed). Uncompressed base papers with a density of less than 0.9 g / cm 3 are particularly suitable in terms of saving material costs
  • the surface of the pigment layer according to the invention is coated with a synthetic resin, for example polyolefin such as polyethylene, polypropylene or polybutene, and with copolymers of two or more olefins by extrusion.
  • a synthetic resin for example polyolefin such as polyethylene, polypropylene or polybutene, and with copolymers of two or more olefins by extrusion.
  • Low-density polyethylene types (LDPE), high-density polyethylene types (HDPE), ethylene / ⁇ -olefin copolymers (LLDPE) and mixtures thereof are particularly suitable.
  • the polymer layer can contain white pigments such as titanium dioxide and other auxiliaries such as optical brighteners, dyes or dispersing agents.
  • the application weight of the polymer layer is 5 to 30 g / m 2 , in particular 10 to 25 g / m 2 . It was found that a comparable pit level is achieved even with a reduction in the
  • the back of the carrier material can also further functional layers such as antistatic or anticurl layers exhibit.
  • the layer support according to the invention can be used as a support for photographic emulsions, ink jet recording layers and for recording layers for so-called thermal Dye transfer process (D2T2) can be used.
  • D2T2 thermal Dye transfer process
  • a photographic standard base paper with a basis weight of 162 g / m 2 was used , which was made from a pulp suspension containing 100% by weight of hardwood sulfate pulp as well as 0.5% by weight of alkyl ketene dimer and 0.7% by weight of polyamide-polyamine-epichlorohydrin resin and was surface-sized with oxidized starch.
  • the base paper was used in an uncompressed form, ie not smoothed, and had a density of 0.84 g / cm 3 .
  • Example 1 The base paper used in Example 1 was in-line with Using a film press with the coating according to Example 1 coated and dried.
  • the base paper used in Example 1 was in-line with Using a film press with the coating according to Example 1 coated and dried.
  • Application weight was 10 g / m 2 .
  • the compositions of the pigment layers produced are shown in Table 2.
  • component 11 12 13 14 15 16 17 18 CaCO 3 (d 50% 0.7 ⁇ m) 30 70 100 - - 30 50 - Modified CaCO 3 - - - - - - - 30 Kaolin 1 70 30 100 - - - 70 Kaolin 2 - - - - 70 - - talc - - - - 100 - 50 - Styrene / butadiene latex 8th 8th 8th 8th 8th 8th 8th 8th 8th 8th 8th Strength 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 calcium stearate 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Application weight [g / m 2 ] 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
  • Example 1 The base paper used in Example 1 was first coated "in-line" with the aid of a film press with a coating solution containing 30% by weight of a conventional calcium carbonate. The application weight was 12 g / m 2 . After drying, a pigment layer according to Example 1 (Tab. 1) was applied in the next step with an application weight of 10 g / m 2 .
  • the base papers coated according to Examples 1 to 19 were mixed with a mixture of 72% by weight of a low density polyethylene (LDPE, 0.923 g / cm 3 ), 15% by weight of a titanium dioxide masterbatch (50% by weight LDPE and 50% by weight). % TiO 2 ) and 13% by weight of other additives such as optical brighteners, calcium stearate and blue pigment with different application weights (28 g / m 2 , 23 g / m 2 , 18 g / m 2 and 13 g / m 2 ). The coating was carried out at extrusion speeds of 250 m / min and 350 m / min.
  • LDPE low density polyethylene
  • titanium dioxide masterbatch 50% by weight
  • % TiO 2 % TiO 2
  • other additives such as optical brighteners, calcium stearate and blue pigment with different application weights (28 g / m 2 , 23 g / m 2 , 18 g / m 2 and 13
  • the CaCO 3 coated paper of Example 4 was coated with an ink receiving layer of the following composition: Al 2 O 3 (average particle size 1.2 ⁇ m) 25% by weight Silica (average particle size 6.5 ⁇ m) 40% by weight Polyvinyl alcohol (fully saponified) 21% by weight quaternary polyammonium salt 14% by weight
  • the coating weight of the recording layer was 20 g / m 2 .
  • This recording material was tested for its Cockle index. The results are shown below.
  • the surface-sized base paper from Examples 1 to 10 was on the front with a polyethylene blend according to Examples 1 to 19 at one Extrusion speeds of 200 m / min and 250 m / min coated.
  • a base paper according to Example 1 of EP 0 952 483 A1 with a mass sizing with starch was coated with a solution of clay and polyacrylic acid.
  • the amount of clay in the layer was 1.9 g / m 2 .
  • the pigment-containing layer was then coated with a mixture of TiO2 and LDPE at an application weight of 29 g / m 2 and an extrusion speed of 300 m / min.
  • the back of the base paper was coated with a clear polyethylene.
  • the base paper from example 4 without pigment coating was used.
  • the ink-receiving layer of Example 20 was applied to the base paper at a coating weight of 20 g / m 2 .
  • the surface of the polyolefin coated paper becomes magnified with a microscope and with a CCD camera sampled.
  • Using an image processing program created a profile of the pit level from 30 measuring points. The results are shown in Table 3.
  • the inventive Samples have a smaller number of pits than the sample of comparative example V1.
  • the pits level of the examples 1 to 10 is comparable to that of V2.
  • the pits level the samples of Examples 11 to 19 only fall slightly compared to that of Examples 1 to 10.
  • the roughness was on papers before Extrusion coating with a UBM measuring device according to DIN 4768 with a cut-off setting of 0.8 mm carried out.
  • the samples according to the invention clearly show better roughness values than the samples from V1 and V2, whereby the sample of V1 drops significantly compared to the Sample of V2.
  • the L, a, b values were determined using the Elrepho 2000 colorimeter in single sheet measurements (D65, 10 °, UVI) carried out.
  • the measurements were made right after the extrusion coating with a tensile strength tester from the company Lorentzen & Wettre on paper samples with a width of 10 mm with a trigger angle of 180 ° and one Peeling speed of 50 mm / min carried out.
  • the Measured values are given in N / 15mm and in Table 3 compiled.
  • the samples according to the invention clearly show one improved adhesion of the resin to the pigment layer both compared to the sample of V1 and V2.
  • the stiffness values were compared with the Flexural strength tester from Lorentzen & Wettre according to the standard SCAN-P 29.69 determined. The values are given in mN and reflect the longitudinal stiffness.
  • the cockle behavior of the samples was carried out visually according to a process developed at the Technical University of Darmstadt.
  • the paper to be tested was placed on a flat surface and illuminated under obliquely incident light.
  • a cockle index of less than 10 means no cockle
  • 10 to 16 means low to moderate cockle
  • 16 to 20 means strong cockle
  • more than 20 means very strong cockle.
  • the sample according to the invention shows an excellent Cockle index (10.7) compared to the comparative examples V3 (24.3) and 4 (20.7).

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtträger für Aufzeichnungsmaterialien, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung als fotografischer Schichtträger und als Schichtträger für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial und ein thermisches Aufzeichnungsmaterial.
Polyolefinbeschichtete fotografische Trägermaterialien bestehen üblicherweise aus einem geleimten Rohpapier, das beidseitig mit Polyolefin meist durch Extrusion beschichtet ist.
Bei der Extrusionsbeschichtung von Papier entstehen an der Polymeroberfläche in Abhängigkeit von der Beschichtungsgeschwindigkeit kraterförmige Störungen, sogenannte Pits. Bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Kühlzylinders können die in feinen Vertiefungen an der Oberfläche des Kühlzylinders eingeschlossenen Luftbläschen vor dem Kontakt mit dem heißen Harz nicht entweichen, so daß die eingeschlossene Luft erst nach dem Beschichten des Papiers unter Bildung kraterförmiger Vertiefungen auf der Polymeroberfläche entweicht. Diese Oberflächenfehler wirken sich negativ auf die von einem Trägermaterial geforderten und für die Bildqualität entscheidenden Oberflächeneigenschaften wie Glanz und Glätte aus.
Eine Verbesserung der Oberfläche kann zwar durch die Steigerung der Menge des aufgetragenen Harzes erreicht werden, diese Maßnahme ist jedoch nicht ausreichend bei hohen Extrusionsgeschwindigkeiten und verursacht außerdem hohe Materialkosten.
Die US 5 861 209 beschreibt ein mit Pigment gestrichenes Papier für den Gravurdruck, wobei als Pigment ein aragonitisches präzipitiertes Calciumcarbonat mit einer sogenannten bimodalen Teilchengrößenverteilung eingesetzt wird. Durch diesen Pigmentstrich soll die sogenannte "missing dot performance" beim Gravurdruck und die Tintenabsorption in diesem Druckverfahren verbessert werden. Die US 5 312 484 beschreibt ein Verbundpigment aus Titandioxid und wenigstens einem Pigmentextender mit einem geringen Brechungsindex. Die US 5 605 568 beschreibt ein modifiziertes Calciumcarbonatpigment zur Beschichtung von Papieren für den Reliefdruck, den Offset-Druck und den Gravurdruck. Die EP 0 296 866 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kaolin-Pigments mit verbesserten optischen und Druckeigenschaften zum Streichen von Papieren. Die US 6 020 051 betrifft eine Tinte aus einem Interferenzpigment und einem wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren Bindemittel zum Bedrucken der Rückseiten von für die Fotobasispapierherstellung vorgesehenen Papieren mit leuchtend goldenen Schriftzügen oder Logos. Nach dem Bedrucken wird das Papier wie bei fotografischen Schichtträgern üblich mit einem Polyolefinharz beschichtet. Die US 5 759 258 betrifft ein Verfahren zur Recyclisierung von mineralischen Pigmentfüllern aus Papieren.
Die EP 0 285 146 A2 schlägt zur Unterdrückung des Auftretens von Pits vor, ein Gas, das leichter als Luft ist und durch den extrudierten Film entweichen kann, auf die Kühlzylinderoberfläche aufzubringen, um die Luftbläschen zu verdrängen. Nachteilig daran ist jedoch der hohe technische Aufwand.
Die US 4 994 357 schlägt vor den Druck, mit dem das polyethylenbeschichtete Papier an den Kühlzylinder gepreßt wird, zur Unterdrückung des Auftretens von Pits zu erhöhen. Wegen des hohen Anpreßdrucks ist aber nur eine niedrige Produktionsgeschwindigkeit möglich, da sich bei höheren Geschwindigkeiten das Polyethylen vom Papier ablösen kann.
Die EP 0 952 483 A1 beschreibt einen fotografischen Schichtträger (Basispapier), dessen Polyethylenoberfläche qualitativ hochwertig ist und die auch durch Herstellung bei hoher Extrusionsgeschwindigkeit nicht beeinträchtigt wird. Zu diesem Zweck schlägt die EP 0 952 483 A1 vor, das Rohpapier mit einer Clay enthaltenden Schicht zu versehen, wobei die Menge des Clays 3,3 g/m2 nicht überschreiten darf. Nachteilig an diesem Trägermaterial ist die unzureichende Haftung zwischen der pigmenthaltigen Schicht und der darauf extrudierten Polyethylenschicht.
Eine gleichmäßige Oberfläche des Trägermaterials ist nicht nur für fotografische Aufzeichriungsmaterialien von Bedeutung. Zum Erhalt eines fotoähnlichen Aussehens werden bei der Herstellung nichtfotografischer Aufzeichnungsmaterialien, beispielsweise Ink-Jet-Papiere, mit Polyolefin beschichtete Papiere eingesetzt. Eine ungleichmäßige oder Fehler aufweisende Oberfläche des Trägermaterials macht sich durch Glanzflecken des aufgezeichneten Bildes bemerkbar und ist daher auch bei diesen Aufzeichnungsmaterialien unerwünscht.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Schichtträger für Aufzeichnungsmaterialien mit gleichmäßiger, glatter Oberfläche bei niedrigem Pits-Niveau bereitzustellen, der ein ausgezeichnetes Cockleverhalten aufweist und bei hohen Extrusionsgeschwindigkeiten mit Harz beschichtbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, Probleme bei der Haftung der Harzschicht auf dem Rohpapier zu unterdrücken und ein Trägermaterial mit hohem Weißgrad und Steifigkeit bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen mindestens einseitig mit Kunstharz beschichteten Schichtträger, enthaltend ein mindestens auf der Vorderseite mit einer Pigmentschicht versehenes Rohpapier, wobei die Pigmentschicht mindestens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtpigments in der Pigmentschicht, eines Pigments mit einer engen Korngrößenverteilung enthält, wobei mindestens 70 Gew.% dieser Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als 1 µm aufweisen und mindestens 40 Gew.% dieser Partikel eine Korngröße von 0,35 bis 0,8 µm aufweisen, wobei die Harzschicht mindestens auf der Pigmentschicht aufgebracht ist.
Soweit Ink-Jet-Anwendungen betroffen sind wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Schichtträgers gelöst, der ein mindestens auf der Vorderseite mit einer Pigmentschicht versehenes Rohpapier aufweist, wobei die Pigmentschicht mindestens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtpigments in der Pigmentschicht, eines Pigments mit einer engen Korngrößenverteilung enthält, wobei mindestens 70 Gew.% dieser Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als 1 µm aufweisen und mindestens 40 Gew.% dieser Partikel eine Korngröße von 0,35 bis 0,8 µm aufweisen. Dieser Schichtträger für eine Ink-Jet-Aufzeichnungsschicht weist keine Harzschicht (Polyolefinschicht) auf dem Rohpapier auf.
Vorzugsweise weisen 50 bis 80 Gew.% der Teilchen mit einem geringeren Durchmesser als 1µm eine Korngröße von 0,35 bis 0,8 µm auf. Der Anteil des Pigments mit der engen Verteilung kann 10 bis 90 Gew.%, besonders bevorzugt 30 bis 80 Gew.% des Gesamtpigments der Pigmentschicht betragen.
Unter einem Pigment mit einer engen Korngrößenverteilung werden erfindungsgemäß auch Pigmente mit einer Korngrößenverteilung verstanden, bei der mindestens etwa 70 Gew.% der Pigmentpartikeln eine Größe von kleiner als etwa 1 µm aufweist und bei 40 bis 80 Gew.% dieser Pigmentpartikeln die Differenz zwischen dem Pigment mit der größten Korngröße (Durchmesser) und dem Pigment der kleinsten Korngröße kleiner als etwa 0,4 µm ist.
Von den Schichtträgern der EP 0 952 483 A1 unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Schichtträger durch den Einsatz eines Pigments mit einer spezifischen Korngrößenverteilung oder durch die Verwendung eines ausgewählten oberflächenmodifizierten Calciumcarbonats. Der erfindungsgemäße Schichtträger unterliegt nicht der Beschränkung bezüglich einer Obergrenze des in der Pigmentschicht enthaltenden Clays von 3,3 g/m2. Durch die erfindungsgemäße Pigmentauswahl werden eine Reihe von überraschenden Vorteilen erzielt.
So war es überraschend, daß eine wesentlich bessere Haftung der Polyolefinschicht auf der Pigmentschicht des Rohpapiers erreicht wird als in der EP 0 952 483 A1. Die Rauhigkeitswerte und somit auch die Glätte des Schichtträgers sind verbessert worden. Im Vergleich zu der EP 0 952 483 A1, derzufolge die Rauhtiefe wahrscheinlich wegen Haftungsproblemen den Wert von 0,5µm nicht unterschreiten soll, wird erfindungsgemäß eine gute Haftung auch noch bei Rauhigkeiten von kleiner 0,5 µm erreicht.
Die Extrusionsbeschichtung konnte ohne Zunahme von Haftungsproblemen oder Steigerung des Pits-Niveaus auch bei hohen Geschwindigkeiten von bis zu 600 m/min vorgenommen werden, derzeit üblich sind 200 bis 250 m/min. Gleichzeitig wurde eine Einsparung des Polyolefins von 15 bis 30 % erzielt.
Das Pigment kann aus den Gruppen der Metalloxide, Silikate, Carbonate, Sulfide und Sulfate ausgewählt sein. Besonders geeignet sind Kaoline, Talkum, Calciumcarbonat und/oder Bariumsulfat. Als besonders vorteilhaft erwies sich beispielsweise ein Calciumcarbonat mit einem d50%-Wert von etwa 0,7 µm. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Pigmentgemisch aus Calciumcarbonat und Kaolin (Clay) eingesetzt. Das Massenverhältnis Calciumcarbonat/Kaolin beträgt vorzugsweise 30:70 bis 70:30. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß trotz hohen Anteils des zum Vergilben neigenden Kaolins nur eine unwesentliche negative Auswirkung auf den Weißgrad des Schichtträgers zu beobachten war. Das Calciumcarbonat in der Pigmentschicht kann an dessen Oberfläche mit einer plättchenförmigen anorganischen Substanz modifiziert sein.
Als Bindemittel in der Pigmentschicht können in der Papierindustrie übliche natürliche und synthetische Polymere eingesetzt werden. Besonders geeignet sind solche wie Stärke, Gelatine, Styrol/Butadien-Latex, Styrol/Acrylat-Latex, Polyvinylalkohol oder deren Gemische. Als besonders gut geeignet erwies sich ein Gemisch aus Stärke und Styrollatex in einem Verhältnis von 2:1 bis 1:2.
Das Massenverhältnis Pigment/Bindemittel in der Pigmentschicht beträgt 30:70 bis 90:10, insbesondere 85:15.
Die pigmenthaltige, zwischen Rohpapier und Harz befindliche Schicht kann als Einzelschicht oder mehrschichtig auf das Rohpapier aufgetragen werden. Die Beschichtungsmasse kann mit allen üblichen Auftragsaggregaten aufgebracht werden, wobei die Menge so gewählt wird, daß nach dem Trocknen das Auftragsgewicht pro Schicht höchstens 20 g/m2, insbesondere 8 bis 17 g/m2, beträgt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Rohpapier, bevor es mit der erfindungsgemäßen Pigmentschicht beschichtet wird, mit einer zusätzlichen pigmenthaltigen Vorschicht versehen. Als Pigment geeignet sind alle gebräuchlichen Weißpigmente wie gefälltes Calciumcarbonat, Titandioxid, Kaolin, Talkum oder Bariumsulfat mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 10 µm, insbesondere 0,1 bis 2 µm. Das Auftragsgewicht der Vorschicht darf etwa 20 g/m2 nicht überschreiten. Der Auftrag der erfindungsgemäßen Pigmentschicht erfolgt vorzugsweise erst nach Trocknung der Vorschicht.
Zur Herstellung des Rohpapiers eignen sich alle Sorten von Cellulosefasern sowie synthetische Fasern. Für die Leimung eignen sich alle in der Papierindustrie bekannten Leimungsmittel und Naßfestmittel. Das Rohpapier kann Pigmente und Füllstoffe wie Kaolin, Calciumcarbonat oder Titandioxid sowie weitere Hilfsstoffe wie Entschäumer, optische Aufheller und Farbstoffe enthalten.
Das Rohpapier kann auf einer Fourdrinier- oder Zylinder-Papiermaschine hergestellt werden. Das Flächengewicht des Rohpapiers kann 50 bis 250 g/m2, insbesondere 80 bis 170 g/m2, betragen.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtträgers kann auch ein qualitativ weniger hochwertiges Papier eingesetzt werden, zu dessen Herstellung beispielsweise recyclierte Zellstoffasern verwendet wurden. Das Rohpapier kann in unverdichteter oder verdichteter Form (geglättet) eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind unverdichtete Rohpapiere mit einer Dichte kleiner 0,9 g/cm3 im Hinblick auf die Einsparung von Materialkosten
Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Pigmentschicht ist mit einem Kunstharz, beispielsweise Polyolefin wie Polyethylen, Polypropylen oder Polybuten sowie mit Copolymeren aus zwei oder mehr Olefinen durch Extrusion beschichtet. Besonders geeignet sind Polyethylen-Typen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen-Typen hoher Dichte (HDPE), Ethylen/α-Olefin-Copolymere (LLDPE) und deren Gemische. Die Polymerschicht kann Weißpigmente wie Titandioxid sowie weitere Hilfsstoffe wie optische Aufheller, Farbstoffe oder Dispergierhilfsmittel enthalten. Das Auftragsgewicht der Polymerschicht beträgt 5 bis 30 g/m2, insbesondere 10 bis 25 g/m2. Es wurde festgestellt, daß auch bei einer Verringerung des Auftragsgewichts von 15 bis 30 % ein vergleichbares Pits-Niveau erreicht wird. Die Polymerschicht kann einschichtig extrudiert oder mehrschichtig coextrudiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Rückseite des Rohpapiers mit einem klaren, d.h. pigmentfreien Polyolefin, insbesondere Polyethylen, beschichtet. Die Rückseite des Trägermaterials kann auch weitere Funktionsschichten wie Antistatik- oder Anticurl-Schichten aufweisen.
Der erfindungsgemäße Schichtträger kann als Träger für fotografische Emulsionen, Ink-Jet-Aufzeichnungsschichten und für Aufzeichnungsschichten für sogenannte thermische Farbstoffübertragungsverfahren (D2T2) eingesetzt werden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele Beispiele 1 bis 10
Eingesetzt wurde ein fotografisches Standard-Rohpapier mit einem Flächengewicht von 162 g/m2, welches aus einer 100 Gew.% Laubholz-Sulfatzellstoff sowie 0,5 Gew.% Alkylketendimer und 0,7 Gew.% Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrinharz enthaltenden Zellstoffsuspension hergestellt und mit oxidierter Stärke oberflächengeleimt wurde.
Das Rohpapier wurde in unverdichteter Form, d.h. nicht geglättet, eingesetzt und wies eine Dichte von 0,84 g/cm3 auf.
Auf dieses Rohpapier wurden verschiedene erfindungsgemäße Beschichtungen mit Hilfe eines "Bent Blade"-Auftragsaggregats aufgetragen und getrocknet. Die Zusammensetzungen der erzeugten Pigmentschichten sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Komponente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CaCO3 (d50%=0,7µm) 30 30 30 100 - - 30 50 - 70
Modifiziertes CaCO3 - - - - - - - - 30 -
Kaolin 1 70 70 70 100 - - - 70 30
Kaolin 2 - - - - - - 70 - - -
Talkum - - - - - 100 - 50 - -
Styrol/Butadien-Latex 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
Stärke 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
Calciumstearat 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Auftragsgewicht g/m2 5 11 17 10 10 10 10 10 10 10
Beispiel 11 bis 18
Das in Beispiel 1 eingesetzte Rohpapier wurde in-line mit Hilfe einer Filmpresse mit den Beschichtung gemäß Beispiel 1 beschichtet und getrocknet. Das
Auftragsgewicht betrug 10 g/m2. Die Zusammensetzungen der erzeugten Pigmentschichten sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Komponente 11 12 13 14 15 16 17 18
CaCO3 (d50%=0,7µm) 30 70 100 - - 30 50 -
Modifiziertes CaCO3 - - - - - - - 30
Kaolin 1 70 30 100 - - - 70
Kaolin 2 - - - - 70 - -
Talkum - - - - 100 - 50 -
Styrol/Butadien-Latex 8 8 8 8 8 8 8 8
Stärke 6 6 6 6 6 6 6 6
Calciumstearat 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Auftragsgewicht [g/m2] 10 10 10 10 10 10 10 10
Beispiel 19
Das in Beispiel 1 eingesetzte Rohpapier wurde zunächst "in-line" mit Hilfe einer Filmpresse mit einer 30 Gew.% eines herkömmlichen Calciumcarbonats enthaltenden Beschichtungslösung beschichtet. Das Auftragsgewicht betrug 12 g/m2. Nach Trocknung wurde im nächsten Schritt eine Pigmentschicht gemäß Beispiel 1 (Tab. 1) mit einem Auftragsgewicht von 10 g/m2 aufgetragen.
Die gemäß den Beispielen 1 bis 19 beschichteten Rohpapiere wurden mit einer Mischung aus 72 Gew.% eines Polyethylens niedriger Dichte (LDPE, 0,923 g/cm3), 15 Gew.% eines Titandioxid-Masterbatches (50 Gew.% LDPE und 50 Gew.% TiO2) und 13 Gew.% weiterer Zusatzstoffe wie optische Aufheller, Calciumstearat und Blaupigment mit verschiedenen Auftragsgewichten (28 g/m2, 23 g/m2, 18 g/m2 und 13 g/m2) beschichtet. Die Beschichtung erfolgte bei Extrusionsgeschwindigkeiten von 250 m/min und 350 m/min.
Beispiel 20
Das mit CaCO3 beschichtete Papier von Beispiel 4 wurde mit einer Tintenaufnahmeschicht der folgenden Zusammensetzung beschichtet:
Al2O3 (mittlere Teilchengröße 1,2 µm) 25 Gew.%
Silica (mittlere Teilchengröße 6,5 µm) 40 Gew.%
Polyvinylalkohol (vollständig verseift) 21 Gew.%
quaternäres Polyammoniumsalz 14 Gew.%
Das Beschichtungsgewicht der Aufnahmeschicht betrug 20 g/m2. Dieses Aufzeichnungsmaterial wurde im Hinblick auf seinen Cockleindex getestet. Die Ergebnisse werden weiter unter gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Das oberflächengeleimte Rohpapier aus Beispiel 1 bis 10 wurde auf der Vorderseite mit einem Polyethylengemisch gemäß den Beispielen 1 bis 19 bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 200 m/min und 250 m/min beschichtet.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Basispapier gemäß Beispiel 1 der EP 0 952 483 A1 mit einer Masseleimung mit Stärke wurde mit einer Lösung aus Clay und Polyacrylsäure beschichtet. Die Menge des Clay in der Schicht betrug 1,9 g/m2. Die pigmenthaltige Schicht wurde anschließend mit einem Gemisch aus TiO2 und LDPE bei einem Auftragsgewicht von 29 g/m2 und einer Extrusionsgeschwindigkeit von 300 m/min beschichtet.
Die Rückseite des Basispapiers wurde mit einem klaren Polyethylen beschichtet.
Vergleichsbeispiel 3
Zum Vergleich mit dem Ink-Jet Aufzeichnungsmaterial von Beispiel 20 wurde das Rohpapier von Beispiel 4 ohne Pigmentbeschichtung verwendet. Auf das Rohpapier wurde die Tintenaufnahmeschicht des Beispiels 20 bei einem Beschichtungsgewicht von 20 g/m2 aufgetragen.
Vergleichsbeispiel 4
Zum Vergleich mit dem Ink-Jet-Aufzeichnungsmaterial von Beispiel 20 wurde ein herkömmliches Kopierpapier geprüft. Solche herkömmlichen Kopierpapiere weisen eine Pigmentbeschichtung auf.
Prüfung der gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen hergestellten Schichtträger
Bestimmung der Pits-Anzahl
Die Oberfläche des polyolefinbeschichteten Papiers wird mit einem Mikroskop vergrößert und mit einer CCD-Kamera abgetastet. Mittels eines Bildverarbeitungsprogramms wird ein Profil des Pits-Niveau aus 30 Meßstellen erstellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Proben eine geringere Pits-Anzahl aufweisen als die Probe des Vergleichsbeispiels V1. Das Pits-Niveau der Beispiele 1 bis 10 ist vergleichbar demjenigen von V2. Das Pits-Niveau der Proben der Beispiele 11 bis 19 fällt nur geringfügig gegenüber dem der Beispiele 1 bis 10 ab.
Glanzmessung
Die Messung erfolgte mit einem Dreiwinkelglanzmeßgerät DIN 67 530 bei einem Winkel von 60°. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Die Glätte der Proben der Beispiele 1 bis 19 ist mit Ausnahme derjenigen der Beispiele 4, 10 und 11 verbessert gegenüber V1 als auch V2.
Bestimmung der Rauhigkeit
Die Rauhigkeit wurde an Papieren vor der Extrusionsbeschichtung mit einem UBM-Meßgerät nach DIN 4768 bei einer Cut-off-Einstellung von 0,8 mm durchgeführt.
Auch hier weisen die erfindungsgemäßen Proben deutlich bessere Rauhigkeitswerte auf als die Proben von V1 und V2, wobei die Probe von V1 deutlich abfällt gegenüber der Probe von V2.
Farbwertbestimmung
Die L,a,b-Werte wurden mit Hilfe des Elrepho 2000-Farbmeßgeräts in Einzelblattmessungen (D65, 10°, UVI) durchgeführt.
Haftung von Polyethylen
Die Messungen wurden gleich nach der Extrusionsbeschichtung mit einem Zugfestigkeitsprüfer der Firma Lorentzen & Wettre an Papierproben mit einer Breite von 10 mm bei einem Abzugswinkel von 180° und einer Abziehgeschwindigkeit von 50 mm/min durchgeführt. Die Meßwerte sind in N/15mm angegeben und in Tabelle 3 zusammengestellt.
Die erfindungsgemäßen Proben zeigen eine deutlich verbesserte Haftung des Harzes auf der Pigmentschicht sowohl gegenüber der Probe von V1 als auch V2.
Steifigkeit
Die Steifigkeitswerte wurden mit dem Biegesteifigkeitsprüfer von Lorentzen & Wettre gemäß Norm SCAN-P 29.69 ermittelt. Die Werte sind in mN angegeben und geben die Steifigkeit in Längsrichtung wieder.
Gegenüber dem Vergleichsbeispiel V1 zeigen alle Proben eine deutlich verbesserte Steifigkeit. Die erfindungsgemäßen Proben der Beispiele 1 und 2 zeigen gegenüber der Probe von V2 eine geringfügige Verbesserung.
Cockleindex
Das Cockleverhalten der Proben wurde visuell nach einem bei der technischen Universität Darmstadt entwickelten Verfahren vorgenommen. Zur Untersuchung wurde das zu prüfende Papier auf eine ebene Unterlage aufgebracht und unter schräg einfallendem Licht beleuchtet. Ein Cockleindex von weniger als 10 bedeutet kein Cockle, 10 bis 16 bedeutet geringer bis mäßiger Cockle, 16 bis 20 bedeutet starker Cockle, mehr als 20 bedeutet sehr starker Cockle. Die erfindungsgemäße Probe zeigt einen ausgezeichneten Cockleindex (10,7), verglichen mit den Vergleichsbeispielen V3 (24,3) und 4 (20,7).
Figure 00170001

Claims (9)

  1. Mindestens einseitig mit Kunstharz beschichteter Schichtträger, enthaltend ein mindestens auf der Vorderseite mit einer Pigmentschicht versehenes Rohpapier, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentschicht mindestens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtpigments in der Pigmentschicht, eines Pigments mit einer engen Korngrößenverteilung enthält, wobei mindestens 70 Gew.% dieser Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als 1 um aufweisen und mindestens 40 Gew.% dieser Partikel eine Korngröße von 0,35 bis 0,8 µm aufweisen, wobei die Harzschicht mindestens auf der Pigmentschicht aufgebracht ist.
  2. Schichtträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment ein Calciumcarbonat ist.
  3. Schichtträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht ein Pigmentgemisch enthält, das mindestens 30 Gew.% Kaolin enthält.
  4. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragsgewicht der Schicht höchstens 20 g/m2 beträgt.
  5. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohpapier ein gering verdichtetes Papier mit einer Dichte von weniger als 1 g/cm3 ist.
  6. Schichtträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentschicht ein strukturiertes Calciumcarbonat enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung eines mindestens einseitig mit Kunstharz beschichteten Schichtträgers, der mindestens auf der Vorderseite eine Pigmentschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Vorderseite eines Rohpapiers mindestens eine Pigment enthaltende Schicht aufträgt, wobei die Pigmentschicht mindestens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtpigments in der Schicht, eines Pigments mit einer engen Korngrößenverteilung enthält, wobei mindestens 70 Gew.% dieser Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als 1 µm aufweisen und mindestens 40 Gew.% dieser Partikel eine Korngröße von 0,35 bis 0,8 µm aufweisen, und mindestens auf die Pigmentschicht mittels Extrusion bei einer Geschwindigkeit von bis zu 600 m/min ein Kunstharz aufbringt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kunstharz bei einer Geschwindigkeit von 350 bis 600 m/min auf die Pigmentschicht des Rohpapiers extrudiert.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschichtung des Rohpapiers zweistufig derart aufträgt, daß man zuerst eine Pigment enthaltende Vorschicht mit einem Auftragsgewicht von bis zu 20g/m2 auf das Rohpapier aufbringt und anschließend die ein Pigment mit einer engen Korngrößenverteilung enthaltende Beschichtung, bei der 50% der Pigmentpartikeln einen Durchmesser von 0,7 µm aufweisen, aufträgt.
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