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EP1180173A1 - Bedruckte sowie bedruckbare substrate - Google Patents

Bedruckte sowie bedruckbare substrate

Info

Publication number
EP1180173A1
EP1180173A1 EP00915089A EP00915089A EP1180173A1 EP 1180173 A1 EP1180173 A1 EP 1180173A1 EP 00915089 A EP00915089 A EP 00915089A EP 00915089 A EP00915089 A EP 00915089A EP 1180173 A1 EP1180173 A1 EP 1180173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
particularly preferably
pressure
filmable
fixing layer
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.)
Granted
Application number
EP00915089A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1180173B1 (de
Inventor
Jakob Grob
Thomas Leu
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.)
Landqart AG
Original Assignee
Landqart 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
Application filed by Landqart AG filed Critical Landqart AG
Publication of EP1180173A1 publication Critical patent/EP1180173A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1180173B1 publication Critical patent/EP1180173B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/80—Paper comprising more than one coating
    • D21H19/82—Paper comprising more than one coating superposed
    • 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
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
    • 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
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
    • B41M5/506—Intermediate layers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D21H19/42—Coatings with pigments characterised by the pigments at least partly organic

Definitions

  • the present invention relates to printable and printed substrates, in particular special papers, processes for their production, and their uses.
  • WO 97/18090 (Kimberly-Clark) describes a printable special paper which has a filmable layer arranged on a carrier material and which is intended to be filmed over a large area after printing using heat and / or pressure. The print is then essentially irreversibly bound and protected behind the film.
  • a special paper based on the essentially same idea is also described in DE 196 28 342 (Sihl GmbH, Düren) and EP 0 826 823 by the applicant.
  • the carrier material and the formulation of the filmable layer are chosen in the first font so that the filmed paper is particularly resistant to the influence of water.
  • the specialty papers described above have a number of disadvantages.
  • the special papers have to be kept at temperatures of 140 ° C to 180 ° C for a period of 20-60s for complete filming. Such conditions can only be set with very special heating presses or with laminators of the highest price range.
  • the special papers are no longer planar after the filming, or a curvature of the papers occurs during filming in the laminator and the papers therefore occasionally die Have a tendency to get stuck in the laminator.
  • the object of the invention is to specify how prints, in particular inkjet prints, more abrasion-resistant, smudge-proof, water-resistant, brilliant, light-resistant and finally also more resistant can be made in the sense of increased security against forgery.
  • the substrate should also be inexpensive to manufacture and using conventional machines.
  • the subject of the invention is a printable substrate according to claim 1 and a method for producing such a substrate according to claim 7.
  • the invention further relates to a printed substrate according to claim 10 and a method for producing such a substrate according to claim 12.
  • Claims 17-19 relate to special uses of the substrates according to the invention.
  • the essence of the present invention is therefore to apply e.g. first apply a pressure-fixing layer from paper on at least one side, and apply a filmable coating containing organic pigments (plastic pigments) and binders to this pressure-fixing layer.
  • This filmable coating is intended to be filmed after printing by supplying at least heat, but preferably heat and pressure.
  • the ink penetrates into the porous filmable coating during printing, penetrates it and is bound on or in the fixing layer when the pressure fixing layer arranged between the carrier material and the filmable layer is reached. In other words, before filming, part of the ink is in the filmable layer, and the other, usually larger part of the ink is in resp. bound on the pressure fixing layer.
  • Other printing inks such as those used in offset processes, and which cannot penetrate into the filmable coating due to their physicochemical properties, remain essentially on the surface of the filmable coating after the printing process.
  • Filming the filmable layer means that the print subsequently behind or in the filmed layer is more abrasion-resistant, smudge-proof, water-resistant, brilliant and light-resistant.
  • the use of the pressure-fixing layer means that if there is residual porosity after filming or microscopic cracks in the filmed layer, the print is still water-resistant because the pressure-fixing layer binds the ink under the film.
  • the applied printed image appears to the viewer with increased brilliance. It has also been shown that print images produced according to the invention are substantially more lightfast than conventional inkjet prints. Additional and expensive laminations, such as are sometimes made with inkjet papers, are superfluous. Other printing inks remaining essentially on the surface after the printing process are also partially welded in by the filming and are more strongly bound.
  • a first preferred embodiment is characterized in that the filmable coating contains the following components:
  • binder 1-30% by weight, particularly preferably 2-10% by weight, of binder
  • UV stabilizers - 0- 5% by weight
  • the organic pigments having a particle size preferably in the range from 0.1 to 10 ⁇ m, more preferably in the range from 0.5 to 10 ⁇ m, particularly preferably in the range from 0.5 to 2 ⁇ m, preferably styrenes, butadienes, acrylates and their copolymers or their copolymers Combinations thereof with glass transition temperatures in the range between 40 ° C and 90 ° C, but especially between 50 ° C-70 ° C, as film-forming aids styrenes, butadienes, acrylates and their copolymers or combinations thereof with glass transition temperatures below room temperature, but especially between (-50 ° C) - (+ 20 ° C), and the binder used is preferably starch, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone or a plastic dispersion containing acrylate, styrene or PVAC.
  • Such a formulation of the filmable layer allows filming temperatures below or in the range of 100 ° C. These are conditions that can be easily set with cheap laminators. However, despite the low film-forming temperature, the formulation still allows a coating process for the substrate in which there is no premature filming of the coating when the application of the filmable layer dries, and moreover the substrate does not have to be stored under special conditions such as under cooling before printing. Furthermore, the low filming temperature also has the advantage that the carrier material does not dry out to the same degree during filming as is the case at temperatures above 100 ° C. In this way, the substrates remain flat after filming and the risk of jams in the laminator is reduced. It is shown that, in particular when using the above, deep-melting organic pigments, the use of the pressure fixing layer results in a precise and waterproof printed image.
  • the pressure-fixing layer is cationic and the ink is absorbent, particularly preferably water-resistant.
  • the ink is actively removed from the layer sucked down and, since inks are usually anionic in character, precipitated and fixed by the cationic portions of the pressure-fixing layer.
  • the printed image appears both with a high resolution, and there is also an increase in water resistance through the use of an already waterproof pressure-fixing layer.
  • silica or aluminum oxide hydrates preferably being the inorganic pigment
  • a vinylamine polymer being the cationic polymer, N- Vinylamine-formamide polymer, a combination or copolymers thereof and a polyacrylate or polyvinyl alcohol is preferably used as the binder.
  • inorganic pigments leads to the desired suction power of the pressure-fixing layer, and the use of a cationic resin allows the permanent, water-resistant precipitation and local fixing of anionic inks in the layer.
  • FIG. 1 shows a section through the layered structure of the proposed substrate 13.
  • a carrier material 12 which as a rule can be paper, but possibly also a pretreated or partially synthetic paper or a film, is here preferably on the entire surface with a pressure-fixing layer 11 coated.
  • the substrate 13 can also consist of a carrier material 12 coated on both sides with the layers 11 and 10. It can then be printed and filmed on both sides.
  • the substrate 13 should in particular be filmable with conventional, if possible in particular inexpensive laminators.
  • Inexpensive laminators for the continuous process which are available usually have at least one pair of counter-rotating rollers, between which the laminate is guided Laminating paper or the film heated before penetration between the rollers.
  • the cheap laminators usually only allow the setting of a single predetermined temperature, normally in the range from 120 ° C. to 130 ° C., since cooling or special materials for rollers and Housing are necessary
  • the pressure between the rollers can usually not be changed, and the transport speed, if at all, can often only be set between a few discrete values.
  • Conventional filmable and printable substrates according to the prior art can be used in such lam Filming of the inators usually only unsatisfactorily, since higher filming temperatures and / or higher pressure are necessary, and furthermore the papers tend to bulge after filming
  • the three-layer laminate shown in FIG. 1 now solves this problem area in that the ink is bound by a pressure-fixing layer 11 after at least partial penetration into the porous filmable layer 10 just be eliminated.
  • the inks, or corresponding colors, which due to their physicochemical properties are able to penetrate into the filmable layer 10, are sucked down and bound locally on the fixing layer 11.
  • the water resistance remains so high that there is no blurring of the ink.
  • Other printing inks such as those used in offset processes and which cannot penetrate into the filmable coating due to their physicochemical properties, can also be applied, but remain essentially on the surface of the filmable coating after the printing process.
  • carrier material 12 With regard to the type of carrier material 12 and its basis weight, there are no special requirements. Normal cellulose or cotton papers or combinations thereof with typical basis weights in the range between 80 g / m 2 and 300 g / m 2 are suitable. For prints of photographic representations it is preferred to use papers with a higher basis weight in the upper part of the specified range.
  • the structure is the same for applications in the security area, but papers with additional security elements (such as watermarks, chemical security agents or paint applications containing iridescent pigments) in the weight range of 70-150 g / m 2 are preferably used here.
  • the pressure fixing layer 11 is advantageously already applied in a step integrated in the paper production process, for example using a film press.
  • the layer 11 should be absorbent so that the ink is actively absorbed by the layer 11 during the printing process from the filmable coating 10 onto the pressure fixing layer 11.
  • the layer 11 should fix the ink and bind it waterproof.
  • Conventional inks are mostly anionic in nature, and fixing is most easily achieved with cationic substances to which the ink components are locally bound in a precipitation.
  • composition of the pressure fixing layer 11, formulated for application as an aqueous dispersion has e.g. proven suitable:
  • Aerosil K315 (Degussa AG, DE) is a brilliant, white, absorbent, highly dispersed pyrogenic silicon dioxide. It is in the form of a 15% aqueous dispersion of the silica powder. Catiofast * PR 8106 (BASF, Ludwigshafen, DE) is actually an AOX-free wet strength agent for the production of wet-strength paper qualities in the neutral range. It is a light to dark yellow aqueous, 22% solution of a polymer based on vinylamine and N-vinyl-formamide and acts as a cationic, water-soluble, high-molecular resin for fixing anionic inks. It also acts as a binder.
  • Plextol E220 Polymer Latex GmbH & Co KG, Dormagen, DE is a 60% dispersion of a self-adhesive acrylic polymer and acts as a binder.
  • Syloid 244 WR Grace & Co, USA is a powdered matting agent made of silica, it also reduces the viscosity of the dispersion for the coating.
  • the grain size can be set to ⁇ 120 ⁇ m or smaller if required.
  • the dispersion has a pH in the range of 7.5.
  • the layer should be in the range of 6-10 g / m 2 , in the above-mentioned formulation 8-8.5 g / m 2 are ideally applied.
  • the filmable coating 10 should have a minimum film-forming temperature which, on the one hand, enables filming at the lowest possible temperatures, but nevertheless permits an efficient drying process, ie meaningful drying temperatures for drying the filmable coating 10.
  • the following composition of the filmable layer 10 formulated for application as an aqueous dispersion has proven to be suitable, for example:
  • Baystal Polymer Latex GmbH & Co KG, Dormagen, DE is a 50% colloidal dispersion made from a copolymer of butadiene, styrene and acrylic acid and a low proportion of emulsifier. The styrene content is approximately 78%. Baystal forms the major part of filmable organic polymer with a glass transition temperature in the range of 50 ° C-60 ° C. These are pigment beads, such as those formed in emulsion polymerization, with a size in the range of 0.5 - 1 ⁇ m.
  • Gohsenol (Nippon Gohsei, Osaka, JP) and Mowiol (Clariant, Muttenz, CH) are aqueous solutions of polyvinyl alcohol, serve as binders and have a water-absorbing effect.
  • particularly long-chain polyvinyl alcohols can advantageously be used.
  • Litex (Polymer Latex GmbH & Co KG, Dormagen, DE) is an aqueous anionic 50% dispersion of a carboxylated styrene-butadiene copolymer (copolymer of butadiene, styrene and acrylic acid), which is used as a binder for coating colors in the paper industry.
  • Litex has a glass transition temperature of approx. -6 ° C and serves here as a film-forming aid and to increase the gloss.
  • Plextol (Polymer Latex GmbH & Co KG, Dormagen, DE) also serves with a glass transition temperature in the range of -47 ° C.
  • Plextol is a 60% dispersion of a self-adhesive acrylic polymer.
  • Tinuvin (Ciba SC, Basel, CH) is an optional UV stabilizer. It supports, among other things, the light fastness of the colors fixed in the underlying pressure fixing layer 11.
  • plasticizers, inorganic pigments or other additives can also be added. If the above constituents of the filmable layer 11 are mixed, particles of a size in the range of 20 ⁇ m are formed and the dispersion has a pH in the range of 8.
  • the coating formulation can be applied offline or inline by means of a doctor blade application, a screen engraving roller, an air brush or in a casting process onto the substrate material 12 pre-coated with the pressure-fixing layer 11.
  • the layer thickness should be chosen with the above formulation in the range of 9-12 g / m 2 . If you choose thicker layers, a higher temperature must usually be selected for filming; with a thinner coating, the protective function of the layer is reduced.
  • the finished non-filmed substrate can be printed using a classic printing process, but is particularly suitable for printing using an inkjet process.
  • the ink penetrates into or through the porous filmable layer 10 and is sucked in by the pressure-fixing layer 11 and fixed locally on it due to the cationic character of the layer 11.
  • Those types of printing inks which cannot penetrate into the filmable coating remain, as already mentioned above, essentially on the surface of the filmable coating after the printing process.
  • the paper can be passed through a laminator at a local laminating temperature in the range of 100 ° C without further processing. If the temperature of the laminator cannot be adjusted, the local laminating temperature can be adjusted by the transport speed through the laminator.
  • pressure is preferably used at the same time for filming in addition to heat.
  • a pressure in the range between 0.5-5 bar in a static press or a corresponding line pressure in a continuous laminator has proven to be sufficient and cheap. It is also conceivable to carry out the filming at a low temperature but with a very high pressure, but in most cases the time period during which the pressure is applied must then be increased significantly.
  • Films with a roughness between 0.01 - 5 ⁇ m are suitable for "matt" surfaces and those with a roughness less than 0.01 ⁇ m for "glossy” surfaces. After filming, the film must of course be easily removable from the filmed surface. Polyester or polyamide films (such as GRILON 6, 10, 12) are therefore suitable. Siliconized papers are also possible covers for the lamination process, and it turns out that especially not too thick papers with thick siliconization contribute to a good and even filming. For example, it is advantageous to design a so-called carrier in which the substrate to be filmed can be inserted and the inner surface of which has the desired surface structure. The substrate is placed in the carrier for the lamination process, and after the lamination, the carrier is removed again from the filmed paper. Such a carrier can ideally be used several times.
  • rollers of the laminator it is also possible to coat the rollers of the laminator directly in a suitable manner. Teflon or ceramic materials are likely to be suitable for rolls of continuous filming devices with a view to good releasability.
  • the invention is therefore particularly suitable for use in the security field, for example for the production of ID cards, passports, certificates or the like.
  • the security paper can first be printed in the form of a classic printing process, such as an offset process, and then individualized by the end user with simple inkjet printing and then filmed in a laminator.
  • the offset printing ink remains essentially on the surface, but is also partially welded in during filming and fixed. It is also conceivable to combine the substrate with the use of conventional film pockets, in which the paper is embedded and laminated, for outdoor applications or similar applications in which extremely pronounced protection of the printed image is necessary.

Landscapes

  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

BESCHREIBUNG
TITEL
Bedruckte sowie bedruckbare Substrate
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft bedruckbare sowie bedruckte Substrate, insbesondere Spezialpapiere, Verfahren zu deren Herstellung, und ihre Verwendungen.
STAND DER TECHNIK
Die Mehrzahl der modernen bedruckbaren Papiere, sei es für klassische Druckverfahren oder für den Inkjet-Druck, weisen eine oberflächliche Beschichtung oder Imprägnierung auf, welche in unterschiedlichem Masse für eine optimale Haftung der Druckfarbe bzw. Tinte auf dem Papierträger, deren möglichst punktgenaue, nicht verschwimmende Lokalisierung nach der Auftragung, sowie für Lichtechtheit und andere Eigenschaften sorgen. Insbesondere im Bereich des InkJet-Drucks werden Spezialpapiere eingesetzt, welche beispielsweise mit einer anorganische Pigmente enthaltenden Beschichtung unter anderem zur Erhöhung der Farbbrillanz versehen sind. Trotz derartiger Beschichtung weisen aber wässrige InkJet-Drucke vielfach eine geringe Wisch- und/oder Wasserfestigkeit auf. Auch ihre Lichtbeständigkeit lässt zu wünschen übrig.
Zum Schütze von InkJet-Drucken, insbesondere gegen Feuchtigkeit und Verwischen, sowie in gewissem Masse auch zur Erhöhung des Glanzes, werden diese häufig mit einer Folie laminiert, wozu spezielle Laminatoren erhältlich sind. Derartige Applikationen finden sich auch im Ausweis- oder Sicherheitsbereich, wobei zusätzlich oft noch ein Foto, Passbild oder dergleichen in die Folie mit "eingeschweisst" wird. Dieses Ein- schweissen stellt für geschickte Fälscher jedoch kaum ein Fälschungshindernis dar.
Die WO 97/18090 (Kimberly-Clark) beschreibt ein bedruckbares Spezialpapier welches eine auf einem Trägermaterial angeordnete, verfilmbare Schicht aufweist, und welches dazu vorgesehen ist, nach dem Bedrucken unter Anwendung von Wärme und/oder Druck grossflächig verfilmt zu werden. Der Druck ist anschliessend hinter der verfilmten Schicht im wesentlichen irreversibel gebunden und geschützt.
Ein auf der im wesentlichen gleichen Idee beruhendes Spezialpapier beschreiben auch die DE 196 28 342 (Sihl GmbH, Düren) und die EP 0 826 823 der Anmelderin. Das Trägermaterial sowie die Formulierung der verfilmbaren Schicht werden in der ersten Schrift so gewählt, dass das verfilmte Papier gegenüber dem Einfluss von Wasser besonders widerstandsfähig ist.
Die oben beschriebenen Spezialpapiere weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So müssen die Spezialpapiere zur vollständigen Verfilmung während einer Zeit von 20-60s auf Temperaturen von 140°C bis 180°C gehalten werden. Derartige Bedingungen können aber nur mit sehr speziellen Heizpressen oder mit Laminatoren der obersten Preisklasse eingestellt werden. Des weiteren ergibt sich das Problem, dass insbesondere bei einer einseitigen verfilmbaren Beschichtung (und diese ist aus Kostengründen oft bevorzugt) nach der Verfilmung die Spezialpapiere nicht mehr plan sind oder eine Krümmung der Papiere bereits während des Verfilmens im Laminator auftritt und die Papiere deswegen gelegentlich die Tendenz haben, im Laminator stecken zu bleiben.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es anzugeben, wie Drucke, insbesondere InkJet-Drucke, abriebfester, wischfester, wasserbeständiger, brillanter, lichtbeständiger und schliesslich auch noch beständiger im Sinne einer erhöhten Fälschungssicherheit gemacht werden können. Das Substrat soll ausserdem in kostengünstiger weise und unter Verwendung konventioneller Maschinen herstellbar sein.
Im Hinblick auf diese Aufgabe sind Gegenstand der Erfindung ein bedruckbares Substrat gemass Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats gemass Anspruch 7. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein bedrucktes Substrat gemass Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats nach Anspruch 12.
Die Ansprüche 17-19 etreffen spezielle Verwendungen der erfindungsgemässen Substrate.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, auf ein Substrat z.B. aus Papier mindestens einseitig zunächst eine Druckfixierschicht aufzustreichen, und auf diese Druckfixierschicht eine organische Pigmente (Kunststoff-Pigmente) und Bindemittel enthaltende verfilmbare Beschichtung aufzubringen. Diese verfilmbare Beschichtung ist dazu vorgesehen, nach dem Bedrucken durch Zuführung zumindest von Wärme, vorzugsweise jedoch von Wärme und Druck, verfilmt zu werden. Die Tinte dringt dabei beim Bedrucken in die porös ausgebildete verfilmbare Beschichtung ein, durchdringt diese und wird beim Erreichen der zwischen Trägermaterial und verfilmbarer Schicht angeordneten Druckfixierschicht auf bzw. in der Fixierschicht gebunden. Vor dem Verfilmen befindet sich mit anderen Worten ein Teil der Tinte, in der verfilmbaren Schicht, und der andere, in der Regel grössere Teil der Tinte ist in resp. auf der Druckfixierschicht gebunden. Andere Druckfarben, wie sie beispielsweise in Offset-Verfahren verwendet werden, und welche aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften nicht in die verfilmbare Beschichtung eindringen können, verbleiben nach dem Druckvorgang im wesentlichen auf der Oberfläche der verfilmbaren Beschichtung.
Das Verfilmen der verfilmbaren Schicht führt dazu, dass der Druck anschliessend hinter bzw. in der verfilmten Schicht abriebfester, wischfester, wasserbeständiger, brillanter, und lichtbeständiger ist. Die Verwendung der Druckfixierschicht führt dabei dazu, dass bei nach dem Verfilmen häufig vorhandener Restporosität oder bei mikroskopischen Rissen der verfilmten Schicht der Druck trotzdem wasserbeständig ist da die Druckfixierschicht die Tinte unter dem Film bindet. Das aufgebrachte Druckbild erscheint dem Betrachter mit erhöhter Brillanz. Es hat sich zudem gezeigt, dass nach der Erfindung hergestellte Druckbilder wesentlich lichtbeständiger sind als herkömmliche InkJet- Drucke. Zusätzliche und teure Laminierungen, wie sie bei Inkjet-Papieren teilweise gemacht werden, sind überflüssig. Nach dem Druckvorgang im wesentlichen auf der Oberfläche verbleibende andere Druckfarben werden durch das Verfilmen ebenfalls teilweise mit eingeschweisst und stärker gebunden. Eine erste bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die verfilmbare Beschichtung folgende Komponenten enthält:
- 20-90 Gew.%, insbesondere bevorzugt 70-90 Gew.% organische Pigmente,
- 1-30 Gew.%, insbesondere bevorzugt 2-10 Gew.% Bindemittel
- 0- 20 Gew.%, insbesondere bevorzugt 7-15 Gew.% Filmbildehilfsmittel
- 0- 5 Gew.% UV-Stabilisatoren
- 0 - 5 Gew.% Oxidationsstabilisatoren wobei als organische Pigmente einer Partikelgrösse vorzugsweise im Bereich von 0.1- 10μm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 0.5 und 10μm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.5 bis 2μm, vorzugsweise Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen im Bereich zwischen 40°C und 90°C, insbesondere jedoch zwischen 50°C-70°C, als Filmbildehilfsmittel Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen unterhalb der Raumtemperatur, insbesondere jedoch zwischen (-50°C)-(+20°C), und als Bindemittel vorzugsweise Stärke, Polyvinylal- kohol, Polyvinylpyrrolidon oder eine Acrylat, Styrol oder PVAC enthaltende Kunststoff- Dispersion verwendet sind.
Eine derartige Formulierung der verfilmbaren Schicht erlaubt Verfilmungstemperaturen unterhalb oder im Bereich von 100°C. Dies sind Bedingungen, welche mit billigen Laminatoren problemlos eingestellt werden können. Die Formulierung erlaubt aber trotz der niedrigen Fiimbildetemperatur immer noch einen Beschichtungsprozess für das Substrat, bei welchem beim Trocknen der Auftragung der verfilmbaren Schicht keine frühzeitige Verfilmung der Beschichtung stattfindet, und ausserdem muss das Substrat vor dem Bedrucken nicht unter speziellen Bedingungen wie unter Kühlung aufbewahrt werden. Des weiteren ergibt sich aus der niedrigen Verfilmungstemperatur auch der Vorteil, dass das Trägermaterial beim Verfilmen nicht so stark austrocknet, wie das bei Temperaturen oberhalb von 100°C der Fall ist. So bleiben die Substrate nach dem Verfilmen weiterhin plan und es reduziert sich die Gefahr eines Staus im Laminator. Es zeigt sich, dass insbesondere bei der Verwendung von den obigen, tiefschmelzenden organischen Pigmenten die Verwendung der Druckfixierschicht ein punktgenaues und wasserfestes Druckbild ergibt.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfixierschicht kationisch und die Tinte saugend, insbesondere bevorzugt wasserfest bindend ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Tinte beim Bedrucken aktiv von der Druckfixier- schicht nach unten gesaugt und, da Tinten in der Regel anionischen Charakters sind, von den kationischen Anteilen der Druckfixierschicht ausgefällt und fixiert. Das Druckbild erscheint so sowohl mit einer hohen Auflösung, als auch ergibt sich durch die Verwendung einer bereits wasserfesten Druckfixierschicht eine Erhöhung der Wasserfestigkeit.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass insbesondere bevorzugt die Druckfixierschicht folgende Komponenten enthält:
- 40-80 Gew.%, insbesondere bevorzugt 60-70 Gew.% anorganische Pigmente,
- 5-40 Gew.%, insbesondere bevorzugt 15-25 Gew.% kationische Polymere, und - 1-20 Gew.%, Bindemittel, wobei als anorganisches Pigment vorzugsweise Kieselsäuren oder Aluminiumoxidhydrate, als kationisches Polymer vorzugsweise ein Vinylamin-Polymeres, N-Vinylamin- Formamid-Polymeres, eine Kombination oder Copolymere davon und als Bindemittel vorzugsweise ein Polyacrylat oder Polyvinylalkohol verwendet wird. Die Verwendung von anorganischen Pigmenten führt zu der erwünschten Saugkraft der Druckfixierschicht, und die Verwendung eines kationischen Harzes erlaubt die dauerhafte, wasserfeste Fällung und lokale Fixierung von anionischen Tinten in der Schicht.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung und der erfindungsgemässen Verfahren sowie Verwendungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch den geschichteten Aufbau des vorgeschlagenen Substrates 13. Ein Trägermaterial 12, welches in der Regel ein Papier, gegebenenfalls aber auch ein vorbehandeltes oder teilsynthetisches Papier oder eine Folie sein kann, ist hier auf einer der Oberflächen bevorzugt ganzflächig mit einer Druckfixierschicht 11 beschichtet. Über der Druckfixierschicht 11 und das Substrat oberflächlich abdeckend befindet sich eine verfilmbare Beschichtung 10. Je nach Anwendungsbereich kann das Substrat 13 auch aus einem beidseitig mit den Schichten 11 und 10 beschichteten Trägermaterial 12 bestehen. Es ist dann beidseitig bedruck- und verfilmbar.
Das Substrat 13 soll neben der Verfilmung in Laminierpressen insbesondere mit herkömmlichen, wenn möglich insbesondere billigen Laminatoren verfilmbar sein. Zur Zeit erhältliche kostengünstige Laminatoren zum Durchlaufverfahren weisen meist wenigstens ein Paar von gegenläufig rotierenden Walzen auf, zwischen welchen das Lami- niergut gefuhrt wird Zur Erwärmung des Laminierguts werden entweder eine oder beide der Walzen beheizt, oder es wird den Walzen unmittelbar ein Heizelement vorgeschaltet, welches das zu laminierende Papier oder die Folie vor dem Eindringen zwischen die Walzen erwärmt Insbesondere die billigen Laminatoren erlauben meist nur die Einstellung einer einzigen vorgegebenen Temperatur, normalerweise im Bereich von 120°C-130°C, da für höhere Temperaturen eine Kühlung oder besondere Materialien für Walzen und Gehäuse notwendig sind Der Druck zwischen den Walzen kann in der Regel nicht verändert werden, und die Transportgeschwindigkeit kann, wenn überhaupt, oft nur zwischen wenigen diskreten Werten eingestellt werden Herkömmliche verfilmbare und bedruckbare Substrate nach dem Stand der Technik lassen sich in derartigen Laminatoren meist nur unbefriedigend verfilmen, da höhere Verfilmungstemperaturen und/oder höherer Druck notwendig sind, und ausserdem neigen die Papiere nach dem Verfilmen dazu, sich aufzuwölben
Werden nun, um die obigen Nachteile zu vermeiden, einfach bei verfilmbaren Papieren nach dem Stand der Technik Pigmente verwendet, die niedrigere Glasubergangstem- peraturen aufweisen, so stellt man fest, dass die Druckbilder schlecht aufgelost erscheinen, die Abrieb- und Wasserfestigkeit abnimmt, und dass ein Verfliessen der Druckfarbe bereits beim Bedrucken auftritt Eine Beimischung von anorganischen Pigmenten in die verfilmbare Schicht 10 kann zwar die Druckqualitat erhohen, die Wasserfestigkeit bleibt aber trotzdem unbefriedigend schlecht
Eine ubermassige Erniedrigung der Glasubergangstemperatur der organischen Pigmente fuhrt ausserdem zu Problemen im Beschichtungsprozess bei der Herstellung der Papiere Diese müssen nach der Beschichtung mit der verfilmbaren Schicht 10 getrocknet werden, wobei sich die Schicht noch nicht verfilmen darf Da normalerweise zwecks Beschleunigung des Herstellungsprozesses die Trocknungstemperaturen im Bereich wenigstens von 30°C gewählt werden, muss bei der Wahl der Pigmente ein sinnvoller Kompromiss gefunden werden
Das in Figur 1 dargestellte dreischichtige Laminat lost nun diesen Problemkreis, indem die Tinte nach dem wenigstens teilweisen Eindringen in die poröse verfilmbare Schicht 10 von einer Druckfixierschicht 11 gebunden wird Auf diese Weise können die bei der Verwendung von tiefschmelzenden organischen Polymeren auftretenden Probleme einfach beseitigt werden. Die Tinten, oder entsprechende Farben, welche aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften in der Lage sind, in die verfilmbare Schicht 10 einzudringen, werden nach unten gesaugt und auf der Fixierschicht 11 lokalisiert gebunden. Die Wasserfestigkeit bleibt so hoch, es tritt kein Verschwimmen der Tinte auf. Andere Druckfarben, wie sie beispielsweise in Offset-Verfahren verwendet werden, und welche aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften nicht in die verfilmbare Beschichtung eindringen können, können ebenfalls aufgetragen werden, verbleiben aber nach dem Druckvorgang im wesentlichen auf der Oberfläche der verfilmbaren Beschichtung.
Der dadurch mögliche Einsatz von tieferschmelzenden organischen Pigmenten erlaubt es, die lokal auftretende Laminiertemperatur wesentlich zu senken, insbesondere in den Bereich von 100°C, was nicht nur die Verwendung von Billiglaminatoren erlaubt, sondern auch dazu führt, dass das Trägermaterial 12 während des Laminierprozesses nicht so stark austrocknet und ein Aufwölben der Papiere deshalb weniger auftritt.
Hinsichtlich der Art des Trägermaterials 12 und dessen Flächengewicht ergeben sich keine besonderen Anforderungen. Normale Zellstoff- oder Baumwollpapiere bzw. Kombinationen davon mit typischen Flächengewichten im Bereich zwischen 80 g/m2 und 300 g/m2 sind geeignet. Für Drucke von photographischen Darstellungen wird man bevorzugt Papiere mit einem höheren Flächengewicht im oberen Teil des angegeben Bereichs verwenden. Für Anwendungen im Sicherheitsbereich ist der Aufbau gleich, doch werden hier bevorzugt Papiere mit zusätzlichen Sicherheitselementen (wie z.B. Wasserzeichen, chemischen Sicherungen oder irisierende Pigmente enthaltende Farbaufträge) im Gewichtsbereich von 70-150 g/m2 verwendet.
Die Druckfixierschicht 11 wird vorteilhafterweise bereits in einem im Papierherstel- lungsprozess integrierten Schritt z.B. mit einer Filmpresse aufgetragen. Die Schicht 11 soll saugend sein, damit die Tinte von der Schicht 11 aktiv beim Druckvorgang aus der verfilmbaren Beschichtung 10 auf die Druckfixierschicht 11 aufgenommen wird. Ausserdem sollte die Schicht 11 die Tinte fixieren und wasserfest binden. Herkömmliche Tinten sind meist anionischen Charakters, und eine Fixierung wird am einfachsten mit kationischen Substanzen erreicht, an welche die Tintenbestandteile in einer Fällung lokal gebunden werden. Um dies zu erreichen müssen anorganische, saugende Bestandteile vorhanden sein (z.B. Kieselsäuren), ein kationisches Bindemittel (z.B. kationische Polyvinylamine) sowie bevorzugt ein Bindemittel um die getrocknete Schicht auf dem Papier besser zu verankern. Weitere Bestandteile wie Weichmacher oder Substanzen zur Erhaltung der Lichtechtheit und/oder der UV-Beständigkeit können optional beigefügt werden.
Folgende zur Auftragung als wässrige Dispersion formulierte Zusammensetzung der Druckfixierschicht 11 hat sich z.B. als geeignet erwiesen:
50 g Aerosil K315 (15% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
70 g Wasser
26.5g Catiofast* PR 8106 (22% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
6 g Plextol E220 (60% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
10 g Syloid 244 (Pulvergewicht)
Aerosil K315 (Degussa AG, DE) ist ein Brillanz erzeugendes weisses, saugendes hochdisperses pyrogenes Siliciumdioxid. Es liegt als 15%-ige, wässrige Dispersion des Kieselsäurepulvers vor. Catiofast* PR 8106 (BASF, Ludwigshafen, DE) ist eigentlich ein AOX-freies Nassverfestigungsmittel für die Herstellung von nassfesten Papierqualitäten im Neutralbereich. Es ist eine hell- bis dunkelgelbe wässrige, 22%-ige Lösung eines Polymers auf Basis von Vinylamin und N-Vinyl-Formamid und wirkt als kationisches, wasserlösliches, hochmolekulares Harz zur Fixierung von anionischen Tinten. Es wirkt ausserdem als Bindemittel. Plextol E220 (Polymer Latex GmbH &Co KG, Dormagen, DE) ist eine 60%-ige Dispersion eines selbstklebenden Acrylpolymeren und wirkt als Bindemittel. Syloid 244 (W.R. Grace & Co, USA) ist ein pulverförmiges Mattierungs- mittel aus Kieselsäure, es reduziert ausserdem die Viskosität der Dispersion für den Strich.
Alle Bestandteile ausser Catiofast werden vorgemischt und nach Zugabe von Catiofast in der Kugelmühle homogenisiert. Die Korngrösse kann so auf <120μm oder bei Bedarf auch kleiner eingestellt werden. Die Dispersion weist einen pH im Bereich von 7.5 auf. Die Schicht sollte im Bereich von 6-10 g/m2 liegen, bei der obenerwähnten Formulierung werden idealerweise 8-8.5 g/m2 aufgetragen.
Die verfilmbare Beschichtung 10 soll eine Mindestfilmbildetemperatur aufweisen, welche auf der einen Seite eine Verfilmung bei möglichst niedrigen Temperaturen ermöglicht, aber dennoch einen effizienten Trocknungsprozess, d.h. sinnvolle Trocknungstemperaturen für die Trocknung der verfilmbaren Beschichtung 10 erlaubt. Folgende zur Auftragung als wässrige Dispersion formulierte Zusammensetzung der verfilmbaren Schicht 10 hat sich z.B. als geeignet erwiesen:
60- g Baystal S21C (50% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
15 g Gohsenol GL-03 (10% Lösung, Gewicht der Lösung)
5 g Mowiol 28-99 (10% Lösung, Gewicht der Lösung)
4 g Litex PS 5020 (50% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
4 g Plextol E 220 (60% Dispersion, Gewicht der Dispersion)
0.5 g Tinuvin 213
30 g Wasser
Baystal (Polymer Latex GmbH &Co KG, Dormagen, DE) ist eine 50%-ige, kolloidale Dispersion aus einem Copolymer aus Butadien, Styrol und Acrylsäure und einem niedrigen Emulgatoranteil. Der Styrolanteil beträgt ca. 78%. Baystal bildet den wesentlichen Anteil an verfilmbarem organischem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von 50°C-60°C. Es handelt sich dabei um Pigmentkügelchen, wie sie in der Emulsionspolymerisation entstehen, mit einer Grosse im Bereich von 0.5 - 1 μm. Gohsenol (Nippon Gohsei, Osaka, JP) und Mowiol (Clariant, Muttenz, CH) sind wässrige Lösungen von Polyvinylalkohol, dienen als Bindemittel und wirken wasserziehend. Für die Verwendung des Substrats im Offset-Druck empfiehlt es sich, den Bindemittelanteil gegebenenfalls um 50% zu erhöhen. Um mögliche mikroskopische Rissbildung in der verfilmbaren Schicht 10 zu vermeiden, können vorteilhafterweise besonders langkettige Polyvinylalkohole verwendet werden. Litex (Polymer Latex GmbH &Co KG, Dormagen, DE) ist eine wässrige anionische 50%ige Dispersion eines carboxylierten Styrol- Butadien-Copolymerisates (Copolymer aus Butadien, Styrol und Acrylsäure), welche als Binder für Streichfarben in der Papierindustrie eingesetzt wird. Litex weist eine Glasübergangstemperatur von ca. -6°C auf und dient hier als Filmbildehilfsmittel sowie zur Erhöhung des Glanzes. Gleichermassen dient Plextol (Polymer Latex GmbH &Co KG, Dormagen, DE) mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von -47°C. Plextol ist eine 60%-ige Dispersion eines selbstklebenden Acrylpolymeren. Tinuvin (Ciba SC, Basel, CH) ist ein optionaler UV-Stabilisator. Er unterstützt u.a. die Lichtechtheit der in der darunterliegenden Druckfixierschicht 11 fixierten Farben. Optional können des weiteren Weichmacher, anorganische Pigmente oder andere Additive beigefügt werden. Werden die obigen Bestandteile der verfilmbaren Schicht 11 vermischt, so bilden sich Partikel einer Grosse im Bereich von 20μm und die Dispersion weist einen pH im Bereich von 8 auf. Die Streichformulierung kann mittels eines Rakelauftrags, einer Rastergravurwalze, einer Luftbürste oder in einem Giessverfahren auf das mit der Druckfixierschicht 11 vorgestrichene Trägermaterial 12 offline oder inline aufgetragen werden. Die Schichtdicke sollte mit obiger Formulierung im Bereich von 9-12 g/m2 gewählt werden. Wählt man dickere Schichten, so muss zur Verfilmung in der Regel eine höhere Temperatur gewählt werden, bei einer dünneren Beschichtung wird die Schutzfunktion der Schicht heruntergesetzt.
Das fertige unverfilmte Substrat kann in einem klassischen Druckverfahren bedruckt werden, insbesondere geeignet ist es aber für ein Bedrucken mit einem InkJet- Verfahren. Die Tinte dringt dort in bzw. durch die poröse verfilmbare Schicht 10 hindurch und wird von der Druckfixierschicht 11 angesaugt und auf dieser aufgrund des kationischen Charakters der Schicht 11 lokalisiert fixiert. Jene Arten von Druckfarben, welche nicht in die verfilmbare Beschichtung eindringen können, verbleiben, wie schon oben erwähnt, nach dem Druckvorgang im wesentlichen auf der Oberfläche der verfilmbaren Beschichtung. Anschliessend an das Bedrucken kann das Papier ohne weitere Bearbeitung durch einen Laminator bei einer lokalen Laminiertemperatur im Bereich von 100°C hindurch gelassen werden. Die lokale Laminiertemperatur kann bei unverstellbarer Temperatur des Laminators durch die Transportgeschwindigkeit durch den Laminator angepasst werden. Wie erwähnt, wird zum Verfilmen ausser Wärme vorzugsweise gleichzeitig Druck angewendet. Ein Druck im Bereich zwischen 0,5-5 bar in einer statischen Presse oder ein entsprechender Liniendruck in einem Durchlauflami- nator hat sich als ausreichend und günstig erwiesen. Es ist auch denkbar, das Verfilmen bei niedriger Temperatur aber dafür sehr hohem Druck durchzuführen, meist muss dann aber auch die Zeitspanne, während derer der Druck angewendet wird, wesentlich erhöht werden.
Wasserfestigkeit und Wischbeständigkeit, vor allem jedoch hohe Brillanz sind typische Eigenschaften von Papierabzügen fotografischer Bilder. Mit der Erfindung lassen sich z.B. ausgehend von elektronisch gespeicherten Bildern "Papierabzüge" von praktisch gleicher Qualität von jedermann mit einem Standard-Inkjet-Farbdrucker und einem einfachen Laminator herstellen. Im Vergleich zu Fotopapier ist das beschichtete Substrat nach der Erfindung meist billiger. Selbst die Oberflächenbeschaffenheit der Bilder im Sinne von "matt" oder "glänzend" kann in einfachster Weise gesteuert und bestimmt werden durch Wahl der Oberfläche, welche während des Verfilmens mit der Bildoberfläche unter Druck in Kontakt ist. So genügt es z.B., zusammen mit dem zu verfilmenden Bild bzw. Druck eine matte oder glänzende Folie durch einen Durchlauflaminator laufen zu lassen. Für "matte" Oberflächen sind Folien mit einer Rauhtiefe zwischen 0,01 - 5 μm geeignet und für "glänzende" solche mit einer Rauhtiefe kleiner als 0.01 μm. Die Folie muss sich nach dem Verfilmen natürlich wieder gut von der verfilmten Oberfläche ablösen lassen. Geeignet sind deshalb Polyester- oder auch Polyamidfolien (wie z.B. GRILON 6, 10, 12). Ebenfalls mögliche Abdeckungen für den Laminiervorgang sind silikonisierte Papiere, und es zeigt sich, dass insbesondere nicht allzu dicke Papiere mit einer dicken Silikonisierung zu einer guten und gleichmässigen Verfilmung beitragen. Vorteilhaft ist z.B. die Gestaltung eines sog. Carriers, in welchen das zu verfilmende Substrat eingelegt werden kann, und dessen innere Oberfläche die gewünschte Oberflächenstruktur aufweist. Das Substrat wird für den Laminiervorgang in den Carrier eingelegt, und nach dem Laminieren, wird der Carrier wieder vom verfilmten Papier entfernt. Ein solcher Carrier kann idealerweise mehrfach verwendet werden.
Es ist andererseits auch möglich, die Walzen des Laminators direkt auf geeignete Weise zu beschichten. Für Walzen von Durchlaufvorrichtungen zum Verfilmen dürften Teflon oder keramische Materialien im Hinblick auf eine gute Wiederablösbarkeit geeignet sein. Um in einem Laminator zwei verschiedene Oberflächenstrukturierungen ohne notwendigen Umbau des Laminators zu ermöglichen ist es vorteilhaft, die zwei Walzen mit unterschiedlicher Rauhtiefe zu gestalten, so dass das Papier je nach gewünschter Oberfläche mit der verfilmbaren Schicht nach oben oder nach unten durch den Laminator geschickt wird.
Durch die Einbettung der Tinte in den sich ausbildenden Kunststoffilm sind nachträgliche Veränderungen des Druckbildes, ohne dass dies erkennbar wäre, kaum noch möglich. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere auch zur Anwendung im Sicherheitsbereich wie z.B. zur Herstellung von Ausweisen, Pässen, Urkunden oder dergleichen. Dabei kann das Sicherheitspapier zunächst in einem klassischen Druckverfahren wie z.B. einem Offset-Verfahren formularmässig bedruckt werden und anschliessend beim Endverbraucher mit einem einfachen Inkjet-Druck individualisiert und daraufhin in einem Laminator verfilmt werden. Die Offset-Druckfarbe verbleibt dabei im wesentlichen auf der Oberfläche, wird aber beim Verfilmen ebenfalls teilweise eingeschweisst und fixiert. Es ist auch denkbar, für Aussenanwendungen oder ähnliche Anwendungen, bei denen ein äusserst ausgeprägter Schutz des Druckbildes nötig ist, das Substrat mit der Verwendung von konventionellen Folientaschen, in welche das Papier eingebettet und einlaminiert wird, zu kombinieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Bedruckbares Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerschicht (12) mindestens einseitig eine Druckfixierschicht (11) aufweist, und dass auf der Druckfixierschicht (11) eine filmbildende organische Pigmente und Bindemittel enthaltende verfilmbare Beschichtung (10) angeordnet ist.
2. Substrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die verfilmbare Beschichtung (10) folgende Komponenten enthält:
- 20-90 Gew.%, insbesondere bevorzugt 70-90 Gew.% organische Pigmente,
- 1 - 30 Gew.%, insbesondere bevorzugt 2-10 Gew.% Bindemittel
- 0 - 20 Gew.%, insbesondere bevorzugt 7-15 Gew.% Filmbildehilfsmittel
- 0 - 5 Gew.% UV-Stabilisatoren
- 0 - 5 Gew.% Oxidationsstabilisatoren wobei:
- als organische Pigmente einer Partikelgrösse vorzugsweise im Bereich 0.1 - 10μm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.5 bis 2μm, vorzugsweise Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen im Bereich zwischen 40°C und 90°C, insbesondere jedoch zwischen 50°C-70°C,
- als Filmbildehilfsmittel Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen unterhalb der Raumtemperatur, insbesondere jedoch zwischen (-50°C)-(+20°C), und
- als Bindemittel vorzugsweise Stärke, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder eine Acrylat, Styrol oder PVAC enthaltende Kunststoff-Dispersion verwendet sind.
3. Substrat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfixierschicht (11 ) kationisch und eine Druckfarbe und/oder Tinte saugend, insbesondere bevorzugt wasserfest bindend ausgebildet ist.
4. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfixierschicht (11) folgende Komponenten enthält:
- 40-80 Gew.%, insbesondere bevorzugt 60-70Gew.% anorganische Pigmente,
- 5-40 Gew.%, insbesondere bevorzugt 15-25Gew.% kationische Polymere, und
- 1-20 Gew.%, Bindemittel, wobei
- als anorganisches Pigment vorzugsweise Kieselsäuren oder Aluminiumoxidhydrate,
- als kationisches Polymer vorzugsweise ein Vinylamin-Polymeres, N- Vinylamin-Formamid-Polymeres, eine Kombination oder Copolymere davon und
- als Bindemittel vorzugsweise ein Polyacrylat oder Polyvinylalkohol verwendet wird.
5. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verfilmbare Beschichtung (10) mit einem Flächengewicht von 9-12 g/m2 und die Druckfixierschicht (11) mit einem Flächengewicht von 6-10 g/m2, insbesondere bevorzugt von 8-9 g/m2 aufgebracht ist.
6. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerschicht (12) ein gegebenenfalls vorbehandeltes oder teilsynthetisches Papier oder eine Folie verwendet ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Substrats nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Papiersubstrat wenigstens einseitig mit einer die Druckfixierschicht (11 ) bildenden ersten Mischung vorgestrichen oder imprägniert wird, und dass über die Druckfixierschicht (11) eine die verfilmbare Beschichtung (12) bildende, verfilmbare organische Pigmente sowie Bindemittel enthaltende zweite Mischung aufgetragen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischung und/oder die zweite Mischung als wässrige Dispersionen aufgetragen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischung mit einer Filmpresse, bevorzugt in einem im Pa- pierherstellungsprozess integrierteren Schritt aufgetragen wird, dass die zweite Mischung mit einem Rakelauftrag, einer Rastergravurwalze, einer Luftbürste oder in einem Giessverfahren aufgetragen wird, und dass die nachfolgende Trocknung der verfilmbaren Beschichtung (10) bei einer Oberflächentemperatur durchgeführt wird, bei welcher keine Verfilmung der verfilmbaren Beschichtung (10) auftritt, insbesondere bevorzugt bei maximal 45 °C.
10. Bedrucktes Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest einseitig eine Druckfixierschicht (11 ) aufweist, in und/oder auf welcher Tinte fixiert ist, und dass es auf der Druckfixierschicht (11) eine verfilmte bzw. zusammengesinterte Schicht aufweist, welche die Druckfixierschicht (11) in schützender Weise abdeckt und in welcher gegebenenfalls ein weiterer Anteil der Druckfarbe und/oder Tinte in verfilmten bzw. zusammengesinterten organischen Pigmenten und Bindemittel eingebettet ist.
11. Bedrucktes Substrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfixierschicht (11) abgesehen von der Druckfarbe und/oder der Tinte sowie von Papierfasern folgende Zusammensetzung aufweist:
- 40-80 Gew.%, insbesondere bevorzugt 60-70 Gew.% anorganische Pigmente,
- 5-40 Gew.%, insbesondere bevorzugt 15-25 Gew.% kationische Polymere, und
- 1-20 Gew.%, Bindemittel, wobei
- als anorganisches Pigment vorzugsweise Kieselsäuren oder Aluminiumoxidhydrate,
- als kationisches Polymer vorzugsweise ein Vinylamin-Polymeres, ein N- Vinylamin-Formamid-Polymeres, eine Kombination oder Copolymere davon und
- als Bindemittel vorzugsweise ein Polyacrylat oder Polyvinylalkohol verwendet wird, und dass die verfilmte Schicht abgesehen von der Druckfarbe und/oder der Tinte sowie von Papierfasern folgende Zusammensetzung aufweist: - 20-90 Gew.%, insbesondere bevorzugt 70-90 Gew.% organische Pigmente,
- 1-30 Gew.%, insbesondere bevorzugt 2-10 Gew.% Bindemittel
- 0- 20 Gew.%, insbesondere bevorzugt 7-15 Gew.% Filmbildehilfsmittel
- 0- 5 Gew.% UV-Stabilisatoren
- 0 - 5 Gew.-% Oxidationsstabilisatoren wobei:
- als organische Pigmente einer Partikelgrösse vorzugsweise im Bereich von 0.1-10μm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.5 bis 2μm, vorzugsweise Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen im Bereich zwischen 40°C und 90°C, insbesondere jedoch zwischen 50°C-70°C,
- als Filmbildehilfsmittel Styrole, Butadiene, Acrylate sowie deren Copolymere bzw. Kombinationen davon mit Glasübergangstemperaturen unterhalb der Raumtemperatur, insbesondere jedoch zwischen (-50°C)-(+20°C), und
- als Bindemittel vorzugsweise Stärke, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder eine Acrylat, Styrol oder PVAC enthaltende Kunststoff-Dispersion verwendet sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Substrats nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Bedrucken eines Substrats, nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- Verfilmen der verfilmbaren Beschichtung (10) durch Applikation von Wärme, dies bei einer Temperatur im Bereich zwischen 70°C und 140°C, insbesondere jedoch im Bereich von 80°C-100°C, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung von Druck, vorzugsweise zwischen 0,5-5 bar.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfilmen im Durchlaufverfahren, insbesondere bevorzugt in einem Laminator durch beheizte Rollen hindurch oder durch mit Heizelementen kombinierte Rollen hindurch, durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die der verfilmbaren Beschichtung zugewandte Rolle eine Beschichtung aus Teflon mit einer bestimmten, die Oberflächencharakteristik der Substratoberfläche im verfilmten Zustand vorgebenden Rauhtiefe.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfilmen unmittelbar im Anschluss an das Bedrucken, insbesondere in einem Inkjet-Drucker, noch im Drucker oder in einem mit dieser verbundenen Verfilmungsaggregat durchgeführt wird.
16. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12-15 zur Herstellung eines Druckes mit abriebfester und/oder wasserresistenter Oberfläche.
17. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12-16 zur Herstellung eines Ausweis- oder Sicherheitsdokuments, einer Urkunde oder dergleichen.
18. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12-17 zur Herstellung von Abzügen von Fotografien.
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