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EP0935695B1 - Papier mit tintenstrahlaufzeichnungsschicht - Google Patents

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Info

Publication number
EP0935695B1
EP0935695B1 EP97945864A EP97945864A EP0935695B1 EP 0935695 B1 EP0935695 B1 EP 0935695B1 EP 97945864 A EP97945864 A EP 97945864A EP 97945864 A EP97945864 A EP 97945864A EP 0935695 B1 EP0935695 B1 EP 0935695B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
mixture
pigment
paper according
binder
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97945864A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0935695A1 (de
Inventor
Werner Bergmann
Hans-Jürgen Bucerius
Peter Pfeifer
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.)
Mitsubishi HiTec Paper Bielefeld GmbH
Original Assignee
Mitsubishi HiTec Paper Bielefeld 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
Application filed by Mitsubishi HiTec Paper Bielefeld GmbH filed Critical Mitsubishi HiTec Paper Bielefeld GmbH
Publication of EP0935695A1 publication Critical patent/EP0935695A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0935695B1 publication Critical patent/EP0935695B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • 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
    • 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
    • B41M5/508—Supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5218—Macromolecular coatings characterised by inorganic additives, e.g. pigments, clays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • 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
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5236—Macromolecular coatings characterised by the use of natural gums, of proteins, e.g. gelatins, or of macromolecular carbohydrates, e.g. cellulose
    • 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
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5254—Macromolecular coatings characterised by the use of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. vinyl polymers

Definitions

  • the invention relates to a paper with a applied to at least one of its sides Recording layer containing a Pigment mixture of organic and inorganic Pigment, binder and cationic auxiliary. Furthermore, the invention relates to a method for the production of the paper as well as the use.
  • Papers of the type specified above become Use as a print carrier for the so-called inkjet process (Inkjet printing process) used.
  • inkjet printing process Inkjet printing process
  • Hentzschel / Pelzer in the DE reference Weekly paper production 18 (1996): “Improving the printability of inkjet papers by polyvinyl alcohol and others Components ". Accordingly, between the surface glued papers for the usual Office use and high quality painted Papers, especially for color prints be used, differentiated.
  • Starch possibly cationic starch, is used, contain the coated papers in addition to pigment and binder a cationic additive.
  • DE-A-43 22 178 discloses as a binder Polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, Vinyl acetate homopolymer and / or vinyl acetate copolymer. One becomes a cationic substance quaternary ammonium compound indicated. As Amorphous silicas, clay and Zeolite revealed.
  • EP-A-0 514 633 describes a recording material for the inkjet process in which the recording layer contains polyvinyl alcohol, an amorphous silica with a large specific surface area, a particle size of 2 to 12 ⁇ m and a cationic polymer without crosslinking groups. Cationic polyamides, polyacrylamides or polyamines are disclosed as the cationic component. In addition to good print image quality, this known recording material is said to have improved light and water resistance.
  • EP-A-0 671 282 The production of a primarily transparent recording sheet - using a plastic film as a coating carrier - is described in EP-A-0 671 282.
  • Two layers are applied, of which the recording layer contains a hydrophilic binder and hollow spherical pigments or solid plastic particles as filler in the form of spheres with an average diameter of 0.1 to 50 ⁇ m .
  • further fillers can be added in an amount of up to 60% by weight, with colloidal silicates, titanium dioxide, calcium carbonate, aluminum hydroxide and bright white types of clay being proposed.
  • a coating color is known from DE-A-195 34 327
  • Manufacture of an inkjet paper known for Solution to the problem is using a coating color high pigment concentration and relative to provide low viscosity, so that a well covering line can be applied can, in short, the generation of a satisfactory typeface guaranteed.
  • preferred binders are copolymers of Styrene-butadiene or styrene-acrylate with functional cationic groups and / or cationic polyvinyl acetates
  • cationic Polyvinyl alcohol and their copolymers are disclosed.
  • starch, methyl cellulose, Hydroxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, Alginates, proteins and polyvinyl alcohols, if necessary can also be used in cationic form.
  • pigments suitable according to that document almost all in the field of paper coating usual pigments, such as. B. like and natural calcium carbonate, precipitated or pyrogenic silica, kaolin, calcined kaolin, Talc, titanium dioxide, but also organic Pigments such as B. melamine-formaldehyde resin, disclosed. If possible, pigment mixtures are disclosed, these relate to the mixing of calcium carbonate / calcium silicate hydrate, fumed silica / calcium carbonate, precipitated Silicic acid / calcium carbonate, kaolin / titanium dioxide.
  • the mixture of binders made of polyvinyl alcohol and cationic starch Mixture of cationic starch and cationic Plastic binder or a mixture of cationic starch / polyvinyl alcohol and cationic plastic binder disclosed.
  • the specified proportion of binder is 10 to 30 % By weight, based on pigment.
  • Another time is an inkjet recording paper, that after one Cast coating process is produced in the EP-B-0 529 308.
  • This script comes from calcium carbonate and silicon dioxide composite pigment for use, which in an amount of at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight in the recording layer is present.
  • Another object of the invention is Development of methods for applying the recording layer for the production of the invention Paper.
  • the existing task is accomplished by the invention a paper with at least one of his Sides of the recording layer applied, which is a pigment mixture of organic and inorganic Pigment, binder and cationic auxiliary contains, the recording layer is characterized in that the pigment mixture - based on 100% by weight of total pigment mixture - 10 to 30% by weight of an organic amide resin Contains pigment and 40 to 90 wt.% Talc and that Binder a mixture of starch ether and Contains polyvinyl alcohol.
  • the organic pigment preferably consists of Melamine-formaldehyde resin, urea-formaldehyde resin or a mixture of these organic pigments.
  • the organic pigment has an internal pore volume of 1.5 to 4.5 cm 3 / g.
  • a proportion of binder in the Range from 35 to 70% by weight based on 100 parts by weight Total pigment mixture, proven.
  • binder mixture calculated as Dry weight parts - from 12 to 25 parts by weight Polyvinyl alcohol and 88 to 75 parts by weight Starch ether.
  • the binder mixture in addition Starch ether and polyvinyl alcohol as others Component one or more latices contain.
  • the latex portion should however less than 12% by weight, based on the Binder mixture.
  • An application weight of the recording layer in the range from 10 to 30 g / m 2 and side has proven to be particularly suitable; in particular an application weight of 18 to 24 g / m 2 and side is preferred.
  • Quaternary agents come as cationic aids Ammonium compounds into consideration, preferably Polydiallyldimethylammonium chloride (Polydadmac) and dimethyldistearylammonium chloride and Benzyldimethylstearylammonium chloride. Furthermore has quaternized polymethacrylate resin as proven suitable as it is called Polycat L 452 from the company CTP paper auxiliaries GmbH & Co. KG in Bobingen, Germany, will be produced. Suitable amounts are used in the range of 2 to 18 parts by weight / 100 parts by weight Pigment mixture (preferably 2 to 7 parts by weight).
  • an aid for crosslinking the binder mixture.
  • An addition of 0.1 to 3.5 has proven suitable % (Otro), based on pigment, proven.
  • Ammonium zirconium carbonate is preferred and / or an epoxy resin is used.
  • a suitable one Epoxy resin is specified in WO 95/05505.
  • base paper for the order of Recording layer in particular comes full bulk glued base paper is used, in particular such a base paper that additionally a surface sizing, especially from starch in combination with a synthetic surface sizing agents, e.g. B. an acrylic styrene dispersion.
  • a surface sizing especially from starch in combination with a synthetic surface sizing agents, e.g. B. an acrylic styrene dispersion.
  • the process of producing the paper according to the invention has proven to be particularly suitable for the cast coating process, in particular a cast coating process in which an aqueous coating color is applied to the paper web, leveled and contacted with a heated high-gloss cylinder with simultaneous drying to form the recording layer.
  • the aqueous coating slip preferably contains a pigment mixture which, based on 100% by weight of the total pigment mixture, contains 10 to 30% by weight of organic pigment consisting of amide resin and 40 to 90% by weight of talc and also a binder which comprises a mixture of starch ether and Contains polyvinyl alcohol.
  • the production of the paper according to the invention is, however, not tied to the casting process described above; rather, the production can also be carried out by the re-wet method or the coagulation process.
  • the coating color according to the invention with the specified pigment and binder mixture can also be applied to a paper web, leveled by means of a knife coating device or a doctor blade, and then dried and calendered.
  • the coating color for producing the recording layer can also contain other auxiliary agents such as optical brighteners, shading dye, dispersing and wetting agents, thickening aids and, in the case of production by the casting process, still releasing agents such as the stearates of Contain sodium and calcium and / or suitable oils. Defoamers and agents for regulating the pH can also be present. Overall, it is preferred that the auxiliaries be present in the coating in an amount of no more than 4 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of total solid.
  • the starch ethers known from WO 95/05505 can be used in the context of the present invention. Low-viscosity types with a high degree of hydrolysis are preferably used as polyvinyl alcohol.
  • film press is one Understand device in which the coating color first applied to transfer rollers and equalized there and the pre-dosed coating color then from the transfer rollers to the is applied to both sides of the paper web.
  • the Predosing / leveling of the coating color can thereby both of knife coaters, of rotating squeegees or rotating Dosing rollers are made.
  • the paper according to the invention is used preferably for printing in an inkjet printer, especially in a multi-color inkjet printer.
  • An aqueous slurry of 78 parts by weight of talc and 22 parts by weight of a urea-formaldehyde pigment with a specific surface area of 20 m 2 / g and an internal pore volume of 2.6 cm 3 / g is made using 17 parts by weight.
  • Parts of a 20% Polydadmac solution are dispersed and then 127 parts by weight of a 24% solution of a hydroxypropyl starch ether with a degree of substitution of 0.07 and 45 parts by weight of a 20% solution of a low-viscosity polyvinyl alcohol with a high degree of hydrolysis are added.
  • the coating color has after setting to a pH of 8.1 a solids content of 39% by weight.
  • aqueous pigment slurry consisting of 81 parts by weight of talc and 19 parts by weight of a urea-formaldehyde pigment. About this slurry become 17.3 parts by weight of a 20% Polydadmac solution added.
  • a binder 131 parts by weight of those given in Example 1
  • 19 parts by weight are used as the release agent a 35% calcium stearate and further 17 parts by weight of a 15% solution of optical brightener and shading dye.
  • 21 parts by weight of a 20 % solution of quaternized polymethacrylate resin added.
  • the finished coating color is on a solids content of 44.3% by weight and a pH set from 7.8.
  • Example 1 or 2 With the coating color specified in Example 1 or 2, a coating base paper with a basis weight of 55 g / m 2 , which is fully glued in the mass and is provided with a surface preparation of starch, is coated on one side on a cast coating machine.
  • the application weight is 25 g / m 2 .
  • the cast coating method used is the so-called direct method, in which the coating color is applied to the paper and the wet coating color is pressed against a heated high-gloss cylinder. A very smooth surface is achieved.
  • the recording papers produced can be printed excellently in multicolor printing using the inkjet printing process.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Papier mit einer auf mindestens einer seiner Seiten aufgetragenen Aufzeichnungsschicht, enthaltend eine Pigmentmischung aus organischem und anorganischem Pigment, Bindemittel und kationischem Hilfsmittel. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Papiers sowie die Verwendung.
Papiere der vorstehend angegebenen Art werden zum Einsatz als Druckträger für das sogenannte Inkjet-Verfahren (Tintenstrahldruckverfahren) eingesetzt. Eine Übersicht über die z. Zt. üblichen Papiersorten, die für die verschiedenen Inkjet-Verfahren eingesetzt werden, geben Hentzschel/Pelzer in der DE-Literaturstelle: Wochenblatt für Papierfabrikation 18 (1996): "Verbesserung der Bedruckbarkeit von Inkjet-Papieren durch Polyvinylalkohol und andere Komponenten" an. Demnach wird zwischen den oberflächengeleimten Papieren für den üblichen Büro-Einsatz und hochwertigen gestrichenen Papieren, die insbesondere für Farbdrucke eingesetzt werden, unterschieden.
Während bei den einfacheren und für den Büro-Einsatz geeigneten Sorten auf eine Pigmentierung verzichtet wird und als Oberflächenleimungsmittel Stärke, ggf. kationische Stärke, eingesetzt wird, enthalten die gestrichenen Papiere neben Pigment und Bindemittel ein kationisches Additiv.
Die DE-A-43 22 178 offenbart als Bindemittel Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Vinylacetat-Homopolymer und/oder Vinylacetat-Copolymer. Als kationische Substanz wird eine quaternäre Ammoniumverbindung angegeben. Als Pigment werden amorphe Kieselsäuren, Clay und Zeolith offenbart.
Die EP-A-0 514 633 beschreibt ein Aufzeichnungsmaterial für das Inkjet-Verfahren, bei dem die Aufzeichnungsschicht Polyvinylalkohol, eine amorphe Kieselsäure mit großer spezifischer Oberfläche, einer Teilchengröße von 2 bis 12 µm und ein kationisches Polymer ohne vernetzende Gruppen enthält. Als kationische Komponente werden kationische Polyamide, Polyacrylamide oder Polyamine offenbart. Dieses bekannte Aufzeichnungsmaterial soll neben einer guten Druckbildqualität über eine verbeserte Licht- und Wasserbeständigkeit verfügen.
Die Herstellung eines vorrangig transparenten Aufzeichnungsblattes - unter Einsatz einer Kunststoffolie als Beschichtungsträger - wird in der EP-A-0 671 282 beschrieben. Es werden zwei Schichten aufgebracht, von denen die Aufzeichnungsschicht ein hydrophiles Bindemittel und Hohlkugelpigmente oder solide Kunststoffteilchen als Füllstoff in Form von Kügelchen mit mittlerem Durchmesser von 0,1 bis 50 µm enthält. Zusätzlich können weitere Füllstoffe in einer Menge bis zu 60 Gew.% zugegeben werden, wobei u. a. kolloidale Silikate, Titandioxid, Calciumcarbonat, Aluminumhydroxid und hochweiße Clay-Sorten vorgeschlagen werden.
Als Kationsierungsmittel wird in der EP-A-0 602 326 eine quaternäre Salzverbindung eines Dimethylamin-Epichlorhydrin Adductes vorgeschlagen. Mit der angegebenen kationischen Verbindung wird angestrebt, ein Papier zur Verfügung zu stellen, das auch unter ungünstigen klimatischen Bedingungen die Herstellung eines befriedigenden Druckbildes ermöglicht. Es werden eine Vielzahl von anorganischen und organischen Pigmenten offenbart. Als Bindemittel werden sowohl synthetische als auch natürliche Bindemittel angegeben, u. a. auch Polyvinylalkohol und Stärkeether, ohne daß jedoch spezielle Anweisungen zur Abmischung der einzelnen Pigment- oder Bindemittelkomponenten gegeben werden. Beispielhaft werden synthetisches amorphes Siliziumdioxid als Pigment und Polyvinylalkohol oder Stärke als Bindemittel offenbart.
Aus der DE-A-195 34 327 ist eine Streichfarbe zur Herstellung eines Inkjet-Papiers bekannt, die zur Lösung der Aufgabe dient, eine Streichfarbe mit hoher Pigmentkonzentration und verhältnismäßig niedriger Viskosität zur Verfügung zu stellen, so daß ein gut deckender Strich aufgebracht werden kann, der kurz gefaßt die Erzeugung eines befriedigenden Schriftbildes garantiert. Als bevorzugte Bindemittel werden Copolymere von Styrol-Butadien oder Styrol-Acrylat mit funktionellen kationischen Gruppen und/oder kationische Polyvinylacetate, kationische Polyvinylalkohle bzw. deren Copolymere offenbart. Zusätzlich können auch Stärke, Methylzellulose, Hydroxymethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Alginate, Proteine und Polyvinylalkohole, ggf. auch in kationischer Form, eingesetzt werden. Zu den nach jener Schrift geeigneten Pigmenten werden nahezu alle auf dem Gebiet des Papierstreichens üblichen Pigmente, wie z. B. gefälltes und natürliches Calciumcarbonat, gefällte oder pyrogene Kieselsäure, Kaolin, calcinierter Kaolin, Talkum, Titandioxid, aber auch organische Pigmente, wie z. B. Melamin-Formaldehydharz, offenbart. Sofern beispielhaft Pigmentabmischungen offenbart werden, betreffen diese die Abmischung von Calciumcarbonat/Calciumsilikat-Hydrat, pyrogene Kieselsäure/Calciumcarbonat, gefällte Kieselsäure/Calciumcarbonat, Kaolin/Titandioxid. Als Bindemittelmischung wird neben einer Mischung aus Polyvinylalkohol und kationischer Stärke eine Mischung aus kationischer Stärke und kationischem Kunststoffbinder bzw. eine Mischung aus kationischer Stärke/Polyvinylalkohol und kationischem Kunststoffbinder offenbart. Der angegebene Bindemittelanteil liegt bei 10 bis 30 Gew.%, bezogen auf Pigment.
Zur Erzeugung von Schriftbildern mit erhöhter Lagerstabilität wird in der EP-A-0 739 747 ein Inkjet-Aufzeichnungsblatt vorgeschlagen, bei dem als Pigment Siliziumdioxid und als Bindemittelkomponente in einem Anteil von 5 bis 55 Gew.% ein Butadien/Styrol-Latex eingesetzt werden, der zu 20 bis 45 Gew.% aus Butadienmonomerem erhalten werden soll. Als weiteres Bindemittel wird Polyvinylalkohol in Erwägung gezogen.
Während die einfacheren Papiere für den Büro-Einsatz, d. h. lediglich oberflächengeleimte Papiere, überwiegend problemlos herstellbar und bedruckbar sind, ist die Herstellung der höherwertigen Sorten, insbesondere, wenn es sich um Aufzeichnungspapiere für den Mehrfarben-Inkjet-Druck handelt, nicht völlig problemfrei.
Die eingangs diskutierte DE-Literaturstelle: Wochenblatt für Papierfabrikation verweist in diesem Zusammenhang auf den großen Bindemittelbedarf infolge der hohen spezifischen Oberfläche von Kieselsäure, so daß bei der Auswahl von Polyvinylalkohol als Bindemittel ein Kompromiß gesucht werden muß zwischen einer ausreichenden Pigmenthaftung auf dem Papierblatt und der Streichfarbenviskosität. In diesem Zusammenhang wird auch auf fehlgeschlagene Versuche mit Zellulosederivaten und oxidativ abgebauter Stärke verwiesen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, für den Inkjet-Druck geeignete Aufzeichnungspapiere nach dem Gußstreich-Verfahren herzustellen. Ein entsprechender Vorschlag findet sich in der EP-A-0 634 283. Das aus dieser Schrift bekannte Papier soll über einen hohen Oberflächenglanz, Oberflächenglätte und gute Inkjet-Aufzeichnungseigenschaften verfügen. Es ist dazu ein auf ein Streichrohpapier aufgebrachter pigmenthaltiger Vorstrich vorgesehen, der anschließend mit einer Gußstreichschicht überzogen wird, die ein Polymer mit einem Glasübergangspunkt von mindestens 40 °C enthält und durch Polymerisation eines ethylenisch ungesättigten Monomeren gebildet ist. Eine kationische Substanz wird in den Vorstrich eingetragen, während die Gußstreichschicht in ihrer einfachsten Ausführungsform lediglich aus dem Polymeren, ggf. unter Zusatz der üblichen Gußstreichhilfsmittel, besteht. Beispielhaft ist aber auch die Zumischung kolloidalen Siliziumdioxids zur Gußstreichschicht angegeben. Von der Zugabe kationischer Substanzen zur Gußstreichschicht wird nach dieser Schrift ein geringerer Oberflächenglanz und eine geringere Tintenabsorption erwartet.
Ein weiteres Mal ist ein Inkjet-Aufzeichnungspapier, das nach einem Gußstreichverfahren hergestellt wird, in der EP-B-0 529 308 angegeben. Nach dieser Schrift kommt ein aus Calciumcarbonat und Siliziumdioxid zusammengesetztes Pigment zum Einsatz, das in einer Menge von mindestens 50 Gew.%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.%, in der Aufzeichnungsschicht vorliegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Papier mit einer kostengünstigen Aufzeichnungsschicht zur Verfügung zu stellen, das insbesondere für den Einsatz bei Mehrfarben-Tintenstrahldruckern geeignet ist und das folgende Anforderungen erfüllt:
  • kontrollierte An- und Aufnahme insbesondere von wäßrigen Druckfarben,
  • kontrollierte Absorption der Druckfarben und gute Trennung der darin enthaltenen Farbstoffe und Dispergier- oder Lösemittel,
  • geringe Eindringtiefe der Druckfarben zur Erzielung hoher Farbdichte und -brillianz, Ausbildung der Bildpunkte mit glatten Begrenzungslinien und hohe Bildschärfe, kontrollierte schnelle Farbtrocknung und hohe Wischfestigkeit des Bildes.
    • Insbesondere wurde die Aufgabe auch darin gesehen, eine Aufzeichnungsschicht zu entwickeln, die unter Rückgriff auf die aus dem allgemeinen Gebiet des
    Papierstreichens bekannten Pigmente und Bindemittel den Verzicht auf die bisher für notwendig gehaltenen, aber kostentreibenden pyrogenen und gefällten Kieselsäuren ermöglicht.
    Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung von Verfahren zur Aufbringung der Aufzeichnungsschicht für die Herstellung des erfindungsgemäßen Papieres.
    Die bestehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Papier mit einer mindestens auf einer seiner Seiten aufgetragenenen Aufzeichnungsschicht gelöst, die eine Pigmentmischung aus organischem und anorganischem Pigment, Bindemittel und kationisches Hilfsmittel enthält, wobei die Aufzeichnungsschicht dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pigmentmischung - bezogen auf 100 Gew.% Gesamtpigmentmischung - 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält und das Bindemittel eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält.
    Vorzugsweise besteht das organische Pigment aus Melamin-Formaldehydharz, Harnstoff-Formaldehydharz oder einer Mischung dieser organischen Pigmente.
    Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Pigment ein inneres Porenvolumen von 1,5 bis 4,5 cm3/g auf.
    Zusätzlich zu Talkum und Amidharz als Pigmentkomponenten kann die Pigmentmischung der Aufzeichnungsschicht als weitere anorganische Pigmente noch gefälltes oder sehr fein gemahlenes Calciumcarbonat, Titandioxid, calcinierten Clay, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, modifizierten Bentonit oder eine Mischung dieser Pigmente enthalten, wobei eine Menge von mehr als 50 Gew.% dieser Pigmente nicht zu überschreiten ist. Als nicht geeignet im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben sich grob gemahlenes Calciumcarbonat, üblicher Streichclay und Satinweiß erwiesen. Als ein geeignetes Talkum hat sich eine relativ grobe Type mit folgender Korngrößenverteilung als geeignet erwiesen:
  • 15% < 2 µm
  • 47% < 5 µm
  • 83% < 10 µm
  • 98% < 20 µm
    • Als modifizierte Bentonite sind im Rahmen der Erfindung die Dreischichtsilikate geeignet, wie sie in der DE-A-44 38 305 und DE-A-44 38 306 offenbart sind.
    Als geeignet hat sich ein Bindemittelanteil im Bereich von 35 bis 70 Gew.%, bezogen auf 100 Gew.-Teile Gesamtpigmentmischung, erwiesen.
    Überraschenderweise wird dadurch die Aufzeichnungsqualität nicht negativ beeinflußt und andererseits entstehen trotz des im Vergleich zum Stand der Technik höheren Anteils an Bindemittel, bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment, insofern keine allzu hohen Materialkosten, weil der Anteil des kostengünstigen Stärkeethers an der Bindemittelmischung relativ hoch ist. Vorzugsweise besteht die Bindemittelmischung - gerechnet als Trockengewichtsteile - aus 12 bis 25 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol und 88 bis 75 Gew.-Teilen Stärkeether. Insbesondere wird eine Mischung bevorzugt, bei der der Anteil an Polyvinylalkohol im Bereich von 14 bis 22 Gew.% und der Anteil an Stärkeether im Bereich von 78 bis 86 Gew.% liegt.
    Ggf. kann die Bindemittelmischung neben Stärkeether und Polyvinylalkohol als weitere Komponente noch einen oder mehrere Latices enthalten. Der Latex-Anteil sollte dabei jedoch weniger als 12 Gew.%, bezogen auf die Bindemittelmischung, betragen.
    Als besonders geeignet hat sich ein Auftragsgewicht der Aufzeichnungsschicht im Bereich von 10 bis 30 g/m2 und Seite erwiesen; insbesondere wird ein Auftragsgewicht von 18 bis 24 g/m2 und Seite bevorzugt.
    Als kationische Hilfsmittel kommen quaternäre Ammoniumverbindungen in Betracht, vorzugsweise Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Polydadmac) sowie Dimethyldistearylammoniumchlorid und Benzyldimethylstearylammoniumchlorid. Desweiteren hat sich quaterniertes Polymethacrylatharz als geeignet erwiesen, wie es unter der Bezeichnung Polycat L 452 von der Firma CTP Papierhilfsmittel GmbH & Co. KG in Bobingen, Deutschland, hergestellt wird. Geeignete Einsatzmengen liegen im Bereich von 2 bis 18 Gew.-Teilen/100 Gew.-Teile Pigmentmischung (vorzugsweise bei 2 bis 7 Gew.-Teilen).
    Zur Einstellung einer naßabriebbeständigen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht kann diese in einer zweckmäßigen Ausführungsform ein Hilfsmittel zur Vernetzung der Bindemittelmischung enthalten. Als geeignet hat sich ein Zusatz von 0,1 bis 3,5 Gew.% (otro), bezogen auf Pigment, erwiesen. Vorzugsweise werden Ammonium-Zirkonium-Karbonat und/oder ein Epoxidharz eingesetzt. Ein geeignetes Epoxidharz ist in der WO 95/05505 angegeben.
    Als Streichrohpapier zum Auftrag der Aufzeichnungsschicht kommt insbesondere ein voll in der Masse geleimtes Rohpapier zum Einsatz, insbesondere ein solches Streichrohpapier, das zusätzlich noch eine Oberflächenleimung, insbesondere aus Stärke in Kombination mit einem synthetischen Oberflächenleimungsmittel, z. B. einer Acrylat-Styroldispersion, erhalten hat.
    Als Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Papiers hat sich insbesondere das Gußstreichverfahren als geeignet erwiesen, insbesondere ein Gußstreichverfahren, bei dem eine wäßrige Streichfarbe auf die Papierbahn aufgebracht, egalisiert und mit einem beheizten Hochglanzzylinder unter gleichzeitiger Trocknung zur Ausbildung der Aufzeichnungsschicht kontaktiert wird. Vorzugsweise enthält die wäßrige Streichfarbe eine Pigmentmischung, die, bezogen auf 100 Gew.% der Gesamtpigmentmischung, 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält und ferner ein Bindemittel, das eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Papieres ist aber nicht an das vorstehend beschriebene Gußstreichverfahren gebunden, vielmehr kann die Herstellung auch nach der re-wet - Methode oder dem Koagulierungsverfahren erfolgen.
    Die erfindungsgemäße Streichfarbe mit der angegebenen Pigment und Bindemittelmischung kann auch auf eine Papierbahn aufgetragen, mittels einer Messerstreicheinrichtung oder einem Rollrakel egalisiert, anschließend getrocknet und kalandriert werden. Außer der erfindungsgemäß vorgesehenen Pigmentmischung, Bindemittelmischung und kationischem Hilfsmittel kann die Streichfarbe zur Herstellung der Aufzeichnungsschicht noch weitere Hilfsmittel, wie optische Aufheller, Nuancierfarbstoff, Dispergier- und Netzmittel, Verdickungshilfsmittel und, im Fall der Herstellung nach dem Gußstreichverfahren, noch Ablösemittel, wie die Stearate von Natrium und Calcium und/oder geeignete Öle enthalten. Ferner können noch Entschäumer und Mittel zur Regulierung des pH-Wertes vorliegen. Insgesamt wird bevorzugt, daß die Hilfsmittel in einer Menge von nicht mehr als 4 bis 7 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Gesamtfeststoff, der Beschichtung vorliegen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die aus der WO 95/05505 bekannten Stärkeether eingesetzt werden. Als Polyvinylalkohol kommen vorzugsweise niederviskose Typen mit hohem Hydrolysegrad zum Einsatz.
    Eine weitere Möglichkeit besteht im Einsatz einer Filmpresse, mit der eine die erfindungsgemäß vorgesehenen Komponenten enthaltende Streichfarbe auf die Papierbahn ggf. gleichzeitig beidseitig aufgetragen und anschließend getrocknet wird. Unter dem Begriff Filmpresse ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, bei der die Streichfarbe zunächst auf Übertragungswalzen aufgetragen und dort egalisiert und die vordosierte Streichfarbe anschließend von den Übertragungswalzen auf die beiden Seiten der Papierbahn aufgebracht wird. Die Vordosierung/Egalisierung der Streichfarbe kann dabei sowohl von Messerstreicheinrichtungen, von rotierenden Rollrakeln oder rotierenden Dosierwalzen vorgenommen werden.
    Seinen Einsatz findet das erfindungsgemäße Papier vorzugsweise zum Bedrucken in einem Inkjet-Drucker, insbesondere in einem Inkjet-Mehrfarbendrucker.
    Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung:
    Herstellung der Streichfarbe Beispiel 1
    Eine wäßrige Aufschlämmung aus 78 Gew.-Teilen Talkum und 22 Gew.-Teilen eines Harnstoff-Formaldehydpigments mit einer spezifischen Oberfläche von 20 m2/g und einem inneren Porenvolumen von 2,6 cm3/g wird mit Hilfe von 17 Gew.-Teilen einer 20 %igen Polydadmac-Lösung dispergiert und anschließend werden 127 Gew.-Teile einer 24 %igen Lösung eines Hydroxypropylstärkeethers mit einem Substitutionsgrad von 0,07 und 45 Gew.Teile einer 20 %igen Lösung eines niederviskosen Polyvinylalkohols mit hohem Hydrolysegrad zugefügt.
    Als weitere Hilfsmittel werden 18 Gew.-Teile einer 35 %igen Calciumstearat-Dispersion und insgesamt 10,3 Gew.-Teile einer 10 %igen Lösung aus optischem Aufheller und Nuancierungsfarbstoffen zugegeben. Die Streichfarbe hat nach Einstellung auf einen pH-Wert von 8,1 einen Feststoffgehalt von 39 Gew.%.
    Beispiel 2
    Es wird eine wäßrige Pigmentaufschlämmung hergestellt, bestehend aus 81 Gew.-Teilen Talkum und 19 Gew.-Teilen eines Harnstoff-Formaldehydpigmentes. Zu dieser Aufschlämmung werden 17,3 Gew.-Teile einer 20 %igen Polydadmac-Lösung zugefügt. Als Bindemittel werden 131 Gew.-Teile der in Beispiel 1 angegebenen Stärkeetherlösung und 46 Gew.-Teile der in Beispiel 1 angegebenen Polyvinylalkohollösung zugegeben. Als Ablösemittel werden 19 Gew. -Teile eines 35 %igen Calciumstearats zugegeben und ferner 17 Gew.-Teile einer 15 %igen Lösung von optischem Aufheller und Nuancierungsfarbstoff. Schließlich werden noch 21 Gew.-Teile einer 20 %igen Lösung von quaterniertem Polymethacrylatharz zugemischt. Die fertige Streichfarbe wird auf einen Feststoffgehalt von 44,3 Gew.% und einen pH-Wert von 7,8 eingestellt.
    Herstellung des Aufzeichnungspapiers Beispiel 3
    Mit der in Beispiel 1 oder 2 angegebenen Streichfarbe wird auf einer Gußstreichmaschine ein Streichrohpapier einer Flächenmasse von 55 g/m2, das in der Masse vollgeleimt ist und mit einer Oberflächenpräparation aus Stärke versehen ist, auf einer Seite gestrichen. Das Auftragsgewicht beträgt 25 g/m2. Bei dem angewendeten Gußstreichverfahren handelt es sich um die sogenannte direkte Methode, bei der die Streichfarbe auf das Papier aufgetragen und die nasse Streichfarbe gegen einen beheizten Hochglanzzylinder gepreßt wird. Es wird eine hochglatte Oberfläche erzielt. Die hergestellten Aufzeichnungspapiere lassen sich im Mehrfarbendruck nach dem Inkjet-Druckverfahren hervorragend bedrucken.
    Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, beziehen sich alle Gewichtsangaben auf das otro-Gewicht, d. h. ofentrocken.

    Claims (15)

    1. Papier mit einer mindestens auf einer seiner Seiten aufgetragenenen Aufzeichnungsschicht, enthaltend eine Pigmentmischung aus organischem und anorganischem Pigment, Bindemittel und kationisches Hilfsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentmischung - bezogen auf 100 Gew.% Gesamtpigmentmischung - 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält und das Bindemittel eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält.
    2. Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment aus Melamin-Formaldehydharz, Harnstoff-Formaldehydharz oder aus einer Mischung dieser organischen Pigmente besteht.
    3. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment ein inneres Porenvolumen von 1,5 bis 4,5 cm3/g aufweist.
    4. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht als weiteres anorganisches Pigment gefälltes oder fein gemahlenes Calciumcarbonat, Titandioxid, calcinierten Clay, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, modifizierten Bentonit oder eine Mischung dieser Pigmente in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.% - bezogen auf Gesamtpigmentmischung - enthält.
    5. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht 35 bis 70 Gew.% Bindemittel - bezogen auf 100 Gew.-Teile Gesamtpigmentmischung - enthält.
    6. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht ein Vernetzungsmittel für das Bindemittel enthält.
    7. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.%, bezogen auf Pigment, in der Aufzeichnungsschicht vorliegt.
    8. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus der Ammonium-Zirkonium-Karbonat und Epoxidharz umfassenden Gruppe.
    9. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht in einer Menge von 10 bis 30 g/m2/Seite aufgetragen ist.
    10. Verfahren zur Herstellung eines Papieres nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht enthaltend eine Pigmentmischung, die - bezogen auf 100 Gew.% Gesamtpigmentmischung - 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält sowie ein Bindemittel, das eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält, in einem Gußstreichverfahren aufgetragen wird.
    11. Verfahren zur Herstellung eines Papieres nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Streichfarbe zur Ausbildung der Aufzeichnungsschicht auf eine Papierbahn aufgebracht, egalisiert und mit einem beheizten Hochglanzzylinder unter gleichzeitiger Trocknung kontaktiert wird.
    12. Verfahren zur Herstellung eines Papieres nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Streichfarbe, enthaltend eine Pigmentmischung, die - bezogen auf 100 Gew.% Gesamtpigmentmischung - 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält sowie ein Bindemittel, das eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält, auf eine Papierbahn aufgetragen, mittels einer Messerstreicheinrichtung oder einem Rollrakel egalisiert, getrocknet und kalandriert wird.
    13. Verfahren zur Herstellung eines Papieres nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Streichfarbe, enthaltend eine Pigmentmischung, die - bezogen auf 100 Gew.% Gesamtpigmentmischung - 10 bis 30 Gew.% aus Amidharz bestehendes organisches Pigment und 40 bis 90 Gew.% Talkum enthält sowie ein Bindemittel, das eine Mischung aus Stärkeether und Polyvinylalkohol enthält, mittels einer Filmpresse auf die Papierbahn aufgetragen wird.
    14. Verwendung eines Papiers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Inkjet-Drucker.
    15. Verwendung eines Papiers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Inkjet-Mehrfarbendrucker.
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