<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het vervaardigen van een coating voor een substraat voor bedrukking met een printer. Deze uitvinding heeft betrekking op een coating voor het coaten van een substraat, in het bijzonder papier, voor het bedrukken met een printer, in het bijzonder een inkjet- printer.
Dergelijke gekende coatings bestaan voor een groot percentage uit SBR latex, polyvinylpyrrolidone, PVOH, zetmeel, Si02, en een kationische component die als taak heeft de coating aan de oppervlakte te houden tijdens het drogen en de inktjet partikels na bedrukking te fixeren.
Het kationisch karakter van deze coatings is voor een groot aantal processen storend, zodat indien met de coatingmachine overgaan wordt tot het aanbrengen van een andere coating, deze machine grondig moet worden gereinigd.
Deze bekende coatings veroorzaken ook dikwijls coagulaties en verstoppingen in de leidingen indien er daarvoor anionische coatings doorheen gestroomd hebben.
Het dispergeren van het Si02 als basispigment is bij deze bekende coatings zeer kritisch en de droogtijd van de inkt die door een inktjetprinter, soms bubblejetprinter genoemd, op dergelijke coating is aangebracht, kan plaatselijk verschillen, hetgeen een gevlekt uitzicht veroorzaakt.
<Desc/Clms Page number 2>
Bij een hoog gehalte aan pyrrolidones wordt de coating kleverig en bij een hoog moleculair gewicht is het vaste stof-gehalte in de coating beperkt. Vandaar het gebruik van bindmiddelen zoals latex samen met PVOH of een zetmeel.
De emulgatoren aanwezig in de latex veroorzaken evenwel het zogenoemde "bloeden" van de inkt en de gewenste microporeuze eigenschappen van de coating verdwijnen.
Deze bekende coatings kunnen niet met een en dezelfde samenstelling gebruikt worden om een hoge resolutiekwaliteit te garanderen voor uiteenlopende DPI's en kunnen niet bij elke inktjetprinter een zelfde resultaat opleveren.
Om een goed resultaat te leveren, moet ook het gramgewicht van deze bekende coatings vrij hoog zijn.
De uitvinding heeft als doel voornoemde nadelen te verhelpen en een werkwijze voor het vervaardigen van een coating voor een substraat voor bedrukking met een printer te verschaffen waarmee een bijzonder goede kwaliteit van de bedrukking met een printer wordt verkregen, voor uiteenlopende resoluties en kleuren en verschillende types van in de handel zijnde inktjetprinters en sommige kleuren laserprinters, waarbij de coating daarenboven niet kationisch is.
<Desc/Clms Page number 3>
Dit doel wordt volgens de uitvinding verwezenlijkt door een werkwijze voor het vervaardigen van een coating voor een substraat voor bedrukking met een printer, waarbij een, bij voorkeur niet veresterd, copolymeer van styreen en maleinaatanhydride, hierna ook SMA copolymeer genoemd, gehydrolyseerd wordt in aanwezigheid van water, minstens een pigment en alkali, waarna aan deze gehydrolyseerde samenstelling N-vinylpyrrolidone toegevoegd wordt.
Vastgesteld werd dat door het SMA copolymeer aan te maken in aanwezigheid van een of meer pigmenten er later in het productieproces een goede binding en dispersie ontstaat. De negatieve effecten van N-vinylpyrrolidone als bindmiddel kunnen worden vermeden terwijl de goede eigenschappen ervan als basismateriaal kunnen worden behouden.
In het SMA copolymeer is de molaire verhouding styreen/maleinaatanhydride bij voorkeur 3/1, terwijl het moleculair gewicht van het SMA copolymeer bij voorkeur tussen 50. 000 en 150. 000 gelegen is.
Om een goede bevochtiging van het pigment of de pigmenten te verkrijgen, kan voor de hydrolyse aan het SMA copolymeer een dispergeermiddel, bijvoorbeeld tussen 0, 2 en 2 gew. % van de gehydrolyseerde samenstelling worden toegevoegd. Een bijzonder geschikt dispergeermiddel hiervoor is geëthoxyleerd acetyleen.
<Desc/Clms Page number 4>
De hydrolyse wordt het best uitgevoerd bij een temperatuur tussen 75 en 150oC, bij voorkeur tussen 95 en 100 C.
In het bijzonder wordt aan de gehydrolyseerde samenstelling N-vinylpyrrolidone toegevoegd met een moleculair gewicht tussen 350. 000 en 1. 000. 000.
Doelmatig wordt een zodanige hoeveelheid N-vinylpyrrolidone toegevoegd dat de gewichtsverhouding ten opzichte van het SMA copolymeer tussen 15/85 en 60/40 is gelegen.
Eventueel kan aan de gehydrolyseerde samenstelling een zetmeel worden toegevoegd en/of geethyleerd melamine.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het vervaardigen van een coating voor een substraat voor inktjetbedrukking volgens de uitvinding beschreven.
Om een coating voor het coaten van papier of zelfs een ander substraat zoals filmen van polyethyleen of polypropyleen, dat geschikt is voor het bedrukken met een inkjetprinter of sommige kleuren laserprinters, volgens de uitvinding te vervaardigen, wordt in een eerste stap een niet veresterd copolymeer van styreen en maleinaatanhydride, SMA copolymeer genoemd, gehydrolyseerd in aanwezigheid van water, pigmenten en alkali.
<Desc/Clms Page number 5>
Het SMA copolymeer bevat een molaire verhouding van 3 mol styreen voor 1 mol maleinaatanhydride en een moleculair gewicht tussen 50. 000 en 150. 000.
Als alkali wordt natriumhydroxide, kaliumhydroxide of 2- amino-2-methyl-l-isopropanol, maar bij voorkeur ammoniumhydroxide, gebruikt. De pH is tussen 8, 5 en 9, 5 gelegen.
Geschikte pigmenten zijn vooral siliciumdioxide en bij voorkeur geprecipiteerd calciumcarbonaat, die bij voorkeur samen worden toegevoegd, maar ook pigmenten zoals zeolieten, talk, magnesiumsilicaat en dergelijke kunnen alleen of samen met andere worden gebruikt.
De hoeveelheid pigmenten is tussen 30 en 70 gewichtsdelen gelegen berekend op het totale gewicht van de coating.
Om de bevochtiging van het substraat door de coating te verbeteren, wordt een dispergeermiddel toegevoegd.
Alhoewel klassieke dispergeermiddelen zoals acrylzuur mogelijk zijn, biedt vooral geëthoxyleerd acetyleen goede resultaten, in een hoeveelheid van 0, 2 tot 2 gew. % berekend op de gehydrolyseerde samenstelling.
Om de hydrolyse te versnellen, wordt ze bij voorkeur warm uitgevoerd, bij een temperatuur tussen 75 en 1500C en bij
<Desc/Clms Page number 6>
voorkeur tussen 95 en 100 C. Deze hydrolyse neemt dan ongeveer 3 uur in beslag.
In een tweede stap wordt aan de op voornoemde manier vervaardigde gehydrolyseerde samenstelling een bindmiddel N-vinylpyrrolidone toegevoegd met een moleculair gewicht tussen 350 en 1. 000. 000 en bij voorkeur van ongeveer 800. 000.
De gewichtsverhouding gehydrolyseerd SMA copolymeer/Nvinylpyrrolidone is tussen 15/85 en 60/40 gelegen en bij voorkeur tussen 15/85 en 20/80.
Aan dit mengsel van gehydrolyseerde samenstelling en Nvinylpyrrolidone kan tot 30 gew. % zetmeel worden toegevoegd voor het verminderen van de visco-elasticiteit van de coating. Zowel natieve als oxidatieve zetmelen kunnen worden gebruikt. Aardappelzetmeel is bijzonder geschikt.
Indien de coating waterbestendig moet zijn, wordt aan voornoemd mengsel, bijvoorbeeld 10 tot 20 gew. %, geëthoxyleerd melamine toegevoegd. Dit melamine zorgt voor een vernetting of cross-linking van de coating.
De verkregen coating is anionisch en vermengbaar met andere klassieke bindmiddelen zoals latex en PVOH.
De coating bezit na het aanbrengen en het drogen een ideale microporositeit voor het bedrukken met inkjetprinters van
<Desc/Clms Page number 7>
ulteenlopende in de handel zijnde types en zelfs met sommige kleuren laserprinters. Een coating van 9 g/m2 bezit bijvoorbeeld een verdeling van de microporiën tussen 10 en 0, 05 micrometer diameter, met een piek bij 0, 5 micrometer diameter terwijl de totale porositeit ongeveer 0, 28 cm3/g bedraagt.
De coating laat hoge resoluties van 360 tot 1440 DPI toe en biedt een uitstekende kleurweergave, waarbij de gekleurde inkt, in het bijzonder met de kleuren magenta, geel, groen en zwart associatief wordt gefixeerd.
Ze laat een snel drogen van de inkt toe en is toepasbaar op papier met gramgewichten variërende van 45 tot 850 g/m2 met een hoeveelheid coating van 0, 1 tot 25 g/m2 en bijvoorbeeld 4 tot 15 g/m2. De oppervlakte-bedekkingsgraad is vrij hoog en bedraagt bij 4 g/m2 bijvoorbeeld 95 %.
Ze is ook toepasbaar op andere substraten zoals polypropyleen en polyethyleen.
Ze bezit een hoge witheidsgraad (95 tot 125 Elrepho) en benodigt praktisch geen optisch wit en kan gaan van mat tot glanzend en bezit een hoog vaste stof-gehalte, bijvoorbeeld tussen 25 en 35 %.
Het gecoate papier is volledig recycleerbaar en de coating geeft geen problemen bij de behandeling van de afvalwaters.
<Desc/Clms Page number 8>
De coating kan op het substraat worden aangebracht met een rol in een zogenoemde mayrbar of een roller coater, of met een rakel zoals een gladdende rakel, een schrapende rakel of een luchtrakel.
Belangrijk is dat de coating kan worden aangebracht bij een snelheid van het substraat van 450 tot 1250 m/min, meestal ongeveer 600 m/min, daar waar de bekende coatings slechts snelheden tussen 100 en 300 m/min toelaten.
De coating wordt daarbij aangebracht op een temperatuur tussen 25 en 75 C, bij voorbeeld ongeveer 45 C.
De viscoelasticiteit kan worden geregeld door de hoeveelheid zetmeel die wordt toegevoegd of door de druk van een tegenrol indien de coating met een rol wordt aangebracht.
Het drogen gebeurt bij 100 tot 270 C, beginnend met een infrarood droging gevolgd door een hete lucht-tunnel.
Na de droging is het papier kalendreerbaar. Rollen met een gladde rol is voldoende om een minimale C. O. F. te verkrijgen.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van een coating voor een substraat voor inktjetbedrukking kunnen in verschillende varianten
<Desc/Clms Page number 9>
worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Method for manufacturing a coating for a substrate for printing with a printer. This invention relates to a coating for coating a substrate, in particular paper, for printing with a printer, in particular an inkjet printer.
Such known coatings consist for a large percentage of SBR latex, polyvinylpyrrolidone, PVOH, starch, SiO2, and a cationic component whose task is to keep the coating on the surface during drying and to fix the inkjet particles after printing.
The cationic nature of these coatings is disturbing for a large number of processes, so that if the coating machine is applied to another coating, this machine must be thoroughly cleaned.
These known coatings also often cause coagulations and blockages in the pipes if anionic coatings have flowed through them.
Dispersing the SiO 2 as a base pigment is very critical in these known coatings, and the drying time of the ink applied to such a coating by an ink jet printer, sometimes called a bubble jet printer, may vary locally, causing a mottled appearance.
<Desc / Clms Page number 2>
With a high content of pyrrolidones, the coating becomes sticky and with a high molecular weight, the solid content in the coating is limited. Hence the use of binders such as latex together with PVOH or a starch.
However, the emulsifiers present in the latex cause the so-called "bleeding" of the ink and the desired microporous properties of the coating disappear.
These known coatings cannot be used with the same composition to guarantee a high resolution quality for different DPIs and cannot produce the same result with every inkjet printer.
To deliver a good result, the grammage of these known coatings must also be quite high.
The invention has for its object to remedy the aforementioned disadvantages and to provide a method for manufacturing a coating for a substrate for printing with a printer, whereby a particularly good quality of printing with a printer is obtained, for various resolutions and colors and different types of commercial inkjet printers and some color laser printers, the coating being, moreover, not cationic.
<Desc / Clms Page number 3>
This object is achieved according to the invention by a method for producing a coating for a substrate for printing with a printer, wherein a, preferably non-esterified, copolymer of styrene and maleate anhydride, hereinafter also referred to as SMA copolymer, is hydrolyzed in the presence of water, at least one pigment and alkali, after which N-vinylpyrrolidone is added to this hydrolyzed composition.
It was established that by making the SMA copolymer in the presence of one or more pigments, a good bonding and dispersion results later in the production process. The negative effects of N-vinylpyrrolidone as a binder can be avoided while maintaining its good properties as a base material.
In the SMA copolymer, the molar ratio of styrene / maleate anhydride is preferably 3/1, while the molecular weight of the SMA copolymer is preferably between 50,000 and 150,000.
In order to obtain a good wetting of the pigment or pigments, a dispersant, for example between 0, 2 and 2 wt. % of the hydrolyzed composition are added. Ethoxylated acetylene is a particularly suitable dispersant for this.
<Desc / Clms Page number 4>
The hydrolysis is best carried out at a temperature between 75 and 150 ° C, preferably between 95 and 100 ° C.
In particular, N-vinylpyrrolidone is added to the hydrolysed composition with a molecular weight between 350,000 and 1,000,000.
Advantageously, an amount of N-vinylpyrrolidone is added such that the weight ratio to the SMA copolymer is between 15/85 and 60/40.
Optionally, a starch and / or ethylated melamine can be added to the hydrolyzed composition.
With the insight to better demonstrate the features of the invention, some preferred embodiments of a method for manufacturing a coating for an ink-jet printing substrate according to the invention are described below as an example without any limiting character.
In order to produce a coating for coating paper or even another substrate such as films of polyethylene or polypropylene suitable for printing with an inkjet printer or some color laser printers, according to the invention, a non-esterified copolymer of styrene and maleate anhydride, called SMA copolymer, hydrolyzed in the presence of water, pigments and alkali.
<Desc / Clms Page number 5>
The SMA copolymer contains a molar ratio of 3 moles of styrene for 1 mole of maleate anhydride and a molecular weight between 50,000 and 150,000.
Sodium hydroxide, potassium hydroxide or 2-amino-2-methyl-1-isopropanol, but preferably ammonium hydroxide, is used as the alkali. The pH is between 8, 5 and 9, 5.
Suitable pigments are in particular silica and preferably precipitated calcium carbonate, which are preferably added together, but also pigments such as zeolites, talc, magnesium silicate and the like can be used alone or together with others.
The amount of pigments is between 30 and 70 parts by weight calculated on the total weight of the coating.
To improve the wetting of the substrate through the coating, a dispersant is added.
Although conventional dispersants such as acrylic acid are possible, ethoxylated acetylene in particular offers good results in an amount of from 1.2 to 2 wt. % calculated on the hydrolyzed composition.
In order to accelerate the hydrolysis, it is preferably carried out hot, at a temperature between 75 and 1500C and at
<Desc / Clms Page number 6>
preferably between 95 and 100 C. This hydrolysis then takes about 3 hours.
In a second step, the hydrolyzed composition prepared in the aforementioned manner is added a binder N-vinylpyrrolidone with a molecular weight between 350 and 1,000,000 and preferably from about 800,000.
The weight ratio of hydrolyzed SMA copolymer / Nvinylpyrrolidone is between 15/85 and 60/40 and preferably between 15/85 and 20/80.
Up to 30 wt.% To this mixture of hydrolyzed composition and Nvinylpyrrolidone % starch are added to reduce the viscoelasticity of the coating. Both native and oxidative starches can be used. Potato starch is particularly suitable.
If the coating is to be water-resistant, the aforementioned mixture, for example 10 to 20 wt. % ethoxylated melamine added. This melamine causes a cross-linking or cross-linking of the coating.
The resulting coating is anionic and can be mixed with other traditional binders such as latex and PVOH.
The coating has after application and drying an ideal microporosity for printing with inkjet printers from
<Desc / Clms Page number 7>
Ultrathin commercial types and even with some color laser printers. For example, a coating of 9 g / m2 has a micropore distribution between 10 and 0.5 micron diameter, with a peak at 0.5 micron diameter while the total porosity is about 0.28 cm 3 / g.
The coating allows for high resolutions from 360 to 1440 DPI and offers an excellent color reproduction, fixing the colored ink, in particular with the colors magenta, yellow, green and black.
It allows a quick drying of the ink and is applicable on paper with gram weights ranging from 45 to 850 g / m2 with an amount of coating of 0.1 to 25 g / m2 and for example 4 to 15 g / m2. The surface coverage ratio is quite high and amounts to, for example, 95% at 4 g / m2.
It is also applicable to other substrates such as polypropylene and polyethylene.
It has a high degree of whiteness (95 to 125 Elrepho) and requires practically no optical white and can range from matte to glossy and has a high solid content, for example between 25 and 35%.
The coated paper is fully recyclable and the coating gives no problems in the treatment of the waste waters.
<Desc / Clms Page number 8>
The coating can be applied to the substrate with a roller in a so-called mayrbar or a roller coater, or with a doctor blade such as a smooth doctor blade, a scraping doctor blade or an air doctor blade.
It is important that the coating can be applied at a speed of the substrate from 450 to 1250 m / min, usually about 600 m / min, where the known coatings only allow speeds between 100 and 300 m / min.
The coating is thereby applied at a temperature between 25 and 75 C, for example approximately 45 C.
The viscoelasticity can be controlled by the amount of starch that is added or by the pressure of a counter roll if the coating is applied with a roll.
The drying is done at 100 to 270 C, starting with an infrared drying followed by a hot air tunnel.
After drying, the paper is calendable. Rolling with a smooth roll is sufficient to obtain a minimal C.O. F..
The invention is by no means limited to the embodiments described above, but such a method for manufacturing a coating for an inkjet printing substrate can be produced in different variants
<Desc / Clms Page number 9>
be achieved without departing from the scope of the invention.