DE212020000447U1

DE212020000447U1 - Dekorpapierschicht

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Publication number: DE212020000447U1
Application number: DE212020000447.1U
Authority: DE
Original assignee: Unilin BV
Current assignee: UNILIN BV, BE
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: EP3934918A1; US20220126620A1; EP3705304A1; WO2020178666A1; CN113518720A

Abstract

Dekorpapierschicht, umfassend eine Basispapierschicht und ein Muster, das durch digitales Aufbringen von Tinten auf mindestens eine von Oberflächen der Basispapierschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinten von der Oberfläche in den Kern der Basispapierschicht über eine Tiefe eindringen, die weniger als 30 % der Dicke der Basispapierschicht entspricht, wobei die Basispapierschicht ein Papierflächengewicht von 60 bis 85 Gramm pro Quadratmeter aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dekorpapierschicht zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Paneelen mit einer Dekoroberfläche, oder so genannten Dekorpaneelen, sowie eine in einem solchen Verfahren verwendete Tinte. Die vorliegende Offenbarung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines mit Tintenstrahl bedruckbaren Papiers oder eines anderen Substrats zur Verwendung z.B. als Dekorpapier an solchen Paneelen sowie das mit einem solchen Verfahren erhältliche bedruckbare Papier. Gemäß einer Variante kann das erhaltene Dekorpapier in einer anderen laminierten Anordnung als einem Paneel verwendet werden, beispielsweise in einem so genannten CPL (compact laminate, Kompaktlaminat), das aus einem Laminat aus zwei oder mehr konsolidierten harzimprägnierten Papierschichten bestehen kann.
Insbesondere betrifft die Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung von Laminatpaneelen, wobei die Paneele zumindest ein Substratmaterial und eine darauf befindliche Deckschicht mit einem gedruckten Dekor umfassen. Das Verfahren könnte zur Herstellung von Paneelen verwendet werden, deren Deckschicht aus wärmehärtendem Harz und einer oder mehreren Papierschichten gebildet wird, wobei die Papierschichten ein Dekorpapier mit einem gedruckten Muster umfassen.
Traditionell wird das Dekor oder Muster solcher Paneele im Offset- oder Tiefdruckverfahren auf Papier gedruckt. Das erhaltene Papier wird als Dekorpapier in ein so genanntes Laminatpaneel aufgenommen. Zur Herstellung solcher Paneele kann der DPL-Prozess angewendet werden. Beim DPL-Verfahren (Direct Pressure Laminate, Direktdrucklaminat) wird das bereits bedruckte Papier oder Dekorpapier mit einem Harz auf Melaminbasis versehen, um eine Dekorschicht zu bilden. Anschließend wird ein Stapel gebildet, der zumindest ein plattenförmiges Substrat, die Dekorschicht und möglicherweise eine Schutzschicht auf der Dekorschicht umfasst, wobei die Schutzschicht oder das Overlay ebenfalls auf Harz und/oder Papier basiert. Der Stapel wird gepresst und die Pressbehandlung führt zu einer gegenseitigen Verbindung oder Haftung des Dekorpapiers, des Substrats und der Schutzschicht sowie zu einer Aushärtung des im Stapel vorhandenen Harzes. Als Ergebnis des Pressvorgangs erhält man ein Dekorpaneel mit einer Melaminoberfläche, die sehr verschleißfest sein kann. An der Unterseite des plattenförmigen Substrats kann eine Gegen- oder Ausgleichsschicht aufgebracht werden, oder alternativ kann eine Dekorschicht auch auf der Unterseite angebracht werden, insbesondere bei Laminatpaneelen für Möbel. Eine solche Gegen- oder Ausgleichsschicht oder irgendeine andere Schicht an der Unterseite des Laminatpaneels schränkt ein mögliches Biegen des Dekorpaneels ein oder verhindert es und wird in der gleichen Pressbehandlung, z.B. durch die Bereitstellung einer harztragenden Papierschicht als unterste Schicht des Stapels, an der der Dekorschicht entgegengesetzten Seite des Stapels aufgebracht. Für Beispiele eines DPL-Prozesses wird auf die EP 1 290 290 verwiesen, aus der ferner bekannt ist, während derselben Pressbehandlung bzw. desselben Pressvorgangs ein Relief in der Melaminoberfläche vorzusehen, und zwar durch Inkontaktbringen der Melaminoberfläche mit einem strukturierten Presselement, beispielsweise einer strukturierten Pressplatte.
Das Bedrucken von Papier mittels eines analogen Druckprozesses, wie beispielsweise im Tief- oder Offsetdruck, zu erschwinglichen Preisen führt zwangsläufig zu großen Mindestbestellmengen eines bestimmten Dekorpapiers und schränkt die erreichbare Flexibilität ein. Ein Dekor- oder Musterwechsel erfordert einen Stillstand der Druckanlage von ca. 24 Stunden. Diese Stillstandszeit wird für den Austausch der Druckwalzen, das Reinigen der Druckanlage und für das Anpassen der Farben des zu druckenden neuen Dekors oder Musters benötigt.
Anstelle von analogen Drucktechniken werden zunehmend digitale Drucktechniken, insbesondere Tintenstrahldrucktechniken, für die Erstellung von Dekoren oder Mustern eingesetzt, sei es auf Papier oder direkt auf einem plattenförmigen Substrat, eventuell unter Zwischenschaltung vorbereitender Schichten. Solche digitalen Techniken können die Flexibilität beim Drucken von Dekoren deutlich erhöhen. Es wird unter anderem auf die EP 1 872 959 , WO 2011/124503 , EP 1 857 511 , EP 2 431 190 , EP 2 293 946 , WO 2014/084787 , WO 2015/140682 und die WO 2015/118451 verwiesen, in denen solche Techniken offenbart sind.
EP 2 132 041 offenbart ein Verfahren, das zumindest den Schritt des Versehens einer Papierschicht mit wärmehärtendem Harz und den Schritt des Versehens der mit Harz versehenen Papierschicht mit einem Druckmuster umfasst. Zur Realisierung eines Dekors, das z.B. ein Holzmuster darstellt, werden bevorzugt mehrfarbige Druckmuster auf die vorstehend genannte Papierschicht aufgebracht. Ein solches Dekor erstreckt sich über den Großteil oder sogar über die gesamte mit Harz versehene Papierschicht. In der EP 2 132 041 wird ein digitaler Drucker, insbesondere ein Tintenstrahldrucker, eingesetzt. Die zuverlässige Weiterverarbeitung solcher bedruckten Papiere zur Herstellung von Laminatpaneelen, beispielsweise in einem DPL-Prozess, gestaltet sich jedoch sehr schwierig, da Pressfehler in der Harzoberfläche entstehen können und Fräsen, Bohren oder Sägen durch die Laminatoberfläche oder an deren Rand oft zu Aufspaltungen in der Deckschicht führt. Außerdem können die Tinten oder Farbstoffe der EP'041 die Papierschicht zu stark benetzen und bei der weiteren Handhabung des bedruckten Papiers Faltenbildung oder Ausbluten verursachen, was zu einem instabilen und/oder langsamen Produktionsprozess führt. Um dieses Problem zu lösen, schlägt die EP'041 vor, die bedruckte Papierschicht sofort zu trocknen.
EP 1 044 822 , EP 1 749 676 und EP 2 274 485 offenbaren die Verwendung einer Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung zur Verbesserung der Druckqualität auf einer ansonsten unbehandelten Basispapierschicht. Eine solche Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung besteht aus Pigmenten und einem Polymer wie beispielsweise Polyvinylalkohol. Obwohl verbessert, ist die erzielte Farbdichte des Drucks auf so behandeltem Papier immer noch schlechter als die von analogen Drucken.
Wie in der WO 2015/118451 erkannt wurde, kann die Verwendung von Papier, das mit einer Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung behandelt wurde, zu Fehlfunktionen der Druckanlage führen. Staub kann sich von der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung lösen und alle Arten von schädlichen Auswirkungen auf die kritischen Teile eines Tintenstrahldruckers mit sich bringen. Der Staub kann beispielsweise eine oder mehrere der Düsen verstopfen und zu Druckfehlern führen. Die WO 2015/118451 schlägt vor, eine zu große, d.h. zu scharfe Biegung des Papiers in der Druckanlage zu vermeiden, um die Staubfreisetzung zu minimieren.
Bei privaten Recherchen ist der Erfinder auch auf Probleme mit der nachträglichen Imprägnierung von staubabweisenden Papierschichten gestoßen, auch in den Fällen, in denen die Papierschichten bereits bedruckt waren. Der freigesetzte Staub kann das Harzbad, die Walzen, Kameras und andere Geräte im oder in unmittelbarer Nähe des Imprägnierkanals verschmutzen, was zu Defekten am Endprodukt oder an der verwendeten Anlage führen kann.
Die vorliegende Erfindung zielt in erster Linie auf eine alternative Dekorpapierschicht ab, die in einem Verfahren zur Herstellung von Paneelen mit einer Dekoroberfläche verwendet werden kann, und versucht gemäß mehreren ihrer bevorzugten Ausführungsformen, eines oder mehrere der Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung gemäß ihrem ersten unabhängigen Aspekt eine Dekorpapierschicht, die eine Basispapierschicht und ein Muster umfasst, das durch digitales Aufbringen von Tinten auf mindestens eine der Oberflächen der Basispapierschicht gebildet ist, mit der Eigenschaft, dass die Tinten von der Oberfläche in den Kern der Basispapierschicht über eine Tiefe eindringen, die weniger als 30 % der Dicke der Basispapierschicht und bevorzugt mindestens 10 % der Dicke der Basispapierschicht entspricht. Bevorzugt liegt die Dicke der Basispapierschicht zwischen 50 und 200 µm, bevorzugt zwischen 60 und 130 µm. Das durch die digital aufgebrachten Farben gebildete Muster erstreckt sich bevorzugt über den Großteil oder sogar über die gesamte Basispapierschicht. Bevorzugt ist im Durchschnitt eine Tintenlast von mindestens 1 Gramm pro Quadratmeter oder mindestens 2 Gramm pro Quadratmeter in dem bedruckten Bereich der Basispapierschicht vorhanden.
Es ist klar, dass die Längskanten der Basispapierschicht unbedruckt bleiben können oder mit einem technischen Bild wie beispielsweise Positionsmarken und/oder Markierungen zur visuellen Prüfung der Druckqualität, bedruckt sein können.
Bevorzugt liegt die Dekorschicht in Rollenform vor und hat daher eine praktisch endlose Länge, zum Beispiel mindestens 1000 Meter, und/oder die Breite der Dekorschicht liegt bevorzugt zwischen 1 Meter und 4 Meter, besonders bevorzugt zwischen 1,6 und 2,2 Meter.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Tinten um wässrige pigmentierte Tinten. Besonders in den Fällen, in denen die Tinten durch Tintenstrahldruck aufgebracht wurden, kann der Wassergehalt der aufgebrachten Tinten groß sein, da das Abfeuern von Mikrotröpfchen, beispielsweise Tröpfchen mit einem Volumen von 65 Picoliter (pL) oder weniger, eine niedrige Viskosität der Tinte erfordert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die verwendeten Tröpfchen zwischen 1 und 10 pL liegen, beispielsweise 3- oder 6-Pikoliter- Tröpfchen.
Bevorzugt weist die Basispapierschicht einen mittleren Luftwiderstand nach dem Gurley-Verfahren (Tappi T460) von 25 Sekunden oder weniger auf. Durch den geringen Luftwiderstand ist die Basispapierschicht besonders geeignet für die Imprägnierung mit Harz. Bevorzugt wird ein wärmehärtendes Harz verwendet, wie es auch im vorstehend genannten DPL-Prozess der Fall sein kann. Ein bevorzugtes wärmehärtendes Harz ist ein Harz auf Melaminbasis, wie beispielsweise ein Melaminformaldehydharz.
Bevorzugt hat die Basispapierschicht ein Papierflächengewicht von 60 bis 85 Gramm pro Quadratmeter, wobei 70 Gramm oder etwa 70 Gramm pro Quadratmeter ein bevorzugter Wert ist.
Der Erfinder hat festgestellt, dass ein gewisses Eindringen der Druckfarben in die Tiefenrichtung der Basispapierschicht toleriert werden sollte, jedoch nicht zu viel. Das tolerierbare Eindringen zielt darauf ab, ein gewisses Ausbluten der Druckfarben in horizontaler Richtung, d.h. in den in der Papieroberfläche umfassten Richtungen, zu erreichen. Das horizontale Ausbluten kann zu einem schließlich aufgezeichneten Punkt führen, der deutlich größer ist als die auf Grundlage des Volumens des aufgetragenen Tintentröpfchens erwartete Größe des aufgezeichneten Punkts, im Falle eines Tintenstrahldruckers insbesondere größer als die auf Grundlage der Abmessung des abgefeuerten Tintentröpfchens erwartete Größe. Ein deutliches horizontales Ausbluten oder Punktzuwachs führt zu einer hohen Farbdichte des erhaltenen Drucks, und lebendige Farben können mit weniger auf die Basispapierschicht aufgebrachter Tinte erzielt werden. Bevorzugt werden die Tinten durch Aufschießen von Tröpfchen auf die Basispapierschicht mit einer Schärfe aufgebracht, die durch einen DPI-Wert (Dots Per Inch, Punkte pro Zoll) ausgedrückt wird und einen durchschnittlichen Abstand zwischen der Mitte benachbarter Punkte ergibt, die durch das jeweilige Tintentröpfchen gebildet werden, wobei die durch die Tintentröpfchen gebildeten Punkte größer als der durchschnittliche Abstand sind.
Bevorzugt beträgt die Tiefe, über die die Tinten eindringen, weniger als 30 µm, vorzugsweise 20 µm oder weniger.
Ein begrenztes Eindringen der Tinte in Kombination mit einem signifikanten horizontalen Ausbluten bzw. einem Punktzuwachs kann gemäß einer oder einer Kombination aus zwei oder mehr der nachstehend aufgeführten Möglichkeiten erreicht werden.
Gemäß einer ersten Möglichkeit sind Siliciumdioxidpartikel auf der Oberfläche der Basispapierschicht vorhanden. Bevorzugt ist der Siliciumdioxidgehalt der Basispapierschicht im Wesentlichen an der Oberfläche vorhanden. Bevorzugt nimmt der Siliciumdioxidgehalt der Basispapierschicht unterhalb der Oberfläche rasch ab. Bevorzugt liegt der Siliciumdioxidgehalt der Basispapierschicht in einer Tiefe von 20 % oder sogar in einer Tiefe von 10 % der Dicke der Basispapierschicht unter 5 % des Siliciumdioxidgehalts an der Oberfläche oder sogar unter 1 %, wenn nicht gar bei 0 %. Die Siliciumdioxidpartikel können in einer an der Oberfläche vorgesehenen Tintenaufnahmeschicht vorhanden sein. Bevorzugt umfasst eine solche Tintenaufnahmeschicht ferner ein Bindemittel, bevorzugt ein hydrophiles Bindemittel, wie PVA (Polyvinylalkohol), und/oder umfasst ein Metallsalz wie Calciumchlorid oder CaCl₂. Das Vorhandensein von Siliciumdioxidpartikeln unmittelbar auf der Oberfläche der Basispapierschicht, eventuell in Kombination mit einem hydrophilen Bindemittel, führt zu einer schnellen Absorption des Trägerstoffs der Tinten und zu einem begrenzten Ausbluten in Tiefenrichtung der in diesem Trägerstoff dispergierten Farbpigmente. Das bevorzugte Vorhandensein eines Metallsalzes an der Oberfläche der Basispapierschicht destabilisiert die dispergierten Pigmente und neigt dazu, die Pigmente an der Oberfläche oder in deren unmittelbarer Nähe festzuhalten, während der Trägerstoff weiter nach unten eindringen kann.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit sind Siliciumdioxidpartikel in und/oder auf der Basispapierschicht vorhanden, wobei es sich bei den Siliciumdioxidpartikeln um Partikel aus ausgefälltem Siliciumdioxid handelt, vorzugsweise mit einer durch die mit der Laserlichtstreuungs-Granulometrietechnik bestimmte d50-Partikelgröße ausgedrückten Partikelgröße von 1 bis 40 Mikrometer, bevorzugt 1 bis 15 Mikrometer oder 2 bis Mikrometer. Im Gegensatz zu kleineren Partikeln neigen Partikel im Bereich von 1 bis 40 Mikrometer weniger dazu, beim Aufbringen in der Basispapierschicht absorbiert zu werden, und sind dadurch an der Oberfläche der Papierschicht wirksamer. Die Siliciumdioxidpartikel des ausgefällten Typs sind im Allgemeinen größer als z.B. Partikel des pyrogenen Typs und weisen eine höhere Oberflächenrauheit auf. Ausgefälltes Siliciumdioxid ist porös, und in den Fällen, in denen die bedruckte Papierschicht anschließend mit einem Harz wie Melaminharz imprägniert wird, kann das Harz auch in die Porositäten des ausgefällten Siliciumdioxids eindringen. Ferner umfasst ausgefälltes Siliciumdioxid mehr Silanolgruppen und Hydroxygruppen als pyrogenes Siliciumdioxid. Diese Gruppen weisen eine höhere Affinität bzw. Kompatibilität mit einem Harz wie Melaminharz auf. Der Erfinder hat ferner beobachtet, dass eine mit ausgefälltem Siliciumdioxid hergestellte Beschichtung eine höhere Rauheit oder, anders ausgedrückt, einen BEKK-Glättewert (gemessen nach ISO 5627:1995) aufweist, der deutlich niedriger ist, als wenn die gleiche Beschichtung mit pyrogenem Siliciumdioxid gebildet ist. All dies führt zu einer besseren Haftung eines Harzes oder einer Harzschicht, die auf das Druckmuster aufgetragen wird, insbesondere wenn hohe Tintenlasten verwendet werden, um das Muster oder bestimmte Bereiche davon zu bilden, beispielsweise Tintenlasten von 4 Milliliter pro Quadratmeter oder mehr.
Gemäß einer dritten Möglichkeit ist der Kern der Basispapierschicht frei oder im Wesentlichen frei von Siliciumdioxidpartikeln. Es ist bevorzugt, dass jede Beschichtung mit Siliciumdioxid bevorzugt hauptsächlich an der Oberfläche der Basispapierschicht vorhanden ist, nämlich dort, wo sie am effektivsten die Eindringtiefe begrenzt und ein gewisses horizontales Ausbluten oder einen Punktzuwachs erzeugt. Der Erfinder hat beobachtet, dass bestimmte handelsübliche mit Tintenstrahl bedruckbare Basispapierschichten für den Einsatz in DPL-Paneelen einen hohen Gehalt an relativ kleinen, d.h. 200 Nanometer oder kleiner, pyrogenen Siliciumdioxidpartikeln aufweisen, die zwischen die Zellulosefasern der Basispapierschicht eingedrungen sind. Diese Papiere führen zu einem wesentlich stärkeren Eindringen von pigmentierten wässrigen Tinten in Tiefenrichtung und damit zu einem Verlust an Farbdichte. Um eine bestimmte Farbdichte zu erreichen, muss ein höherer Tintenauftrag praktiziert werden, was dann wiederum zu Problemen bei der Haftung mit einem in oder auf die bedruckte Papierschicht aufzubringenden Harz führt. Der Erfinder hat beobachtet, dass bei diesen handelsüblichen Papieren ein horizontales Ausbluten praktisch nicht vorkommen kann, insbesondere wenn kleine Tröpfchen wie 3-pL-Tröpfchen aufgetragen werden.
Vorzugsweise werden alle drei der vorstehend genannten Möglichkeiten auf der Oberfläche desselben Rohpapiers kombiniert. Bevorzugt wird eine Basispapierschicht erhalten, die an einer ihrer Hauptoberflächen Partikel aus ausgefälltem Siliciumdioxid mit einem d50-Partikelgrößenwert zwischen 1 und 40 Mikrometer umfasst, während der Kern der Papierschicht frei oder im Wesentlichen frei von Siliciumdioxidpartikeln ist.
Vorzugsweise weisen die kleinsten vom Drucker ausstoßbaren Tintentropfengrößen einen signifikanten Punktzuwachs auf, z.B. 10 % oder mehr.
Bevorzugt wird das Papier so behandelt, dass ein Tintentropfen der Größe 5pL einen Punktzuwachs von 10 % oder mehr aufweist.
Vorzugsweise wird ein Tintentröpfchen von 3 pL, ob es sich nun um das kleinste verfügbare Tröpfchen handelt oder nicht, und das einen theoretischen Tropfendurchmesser von etwa 18 Mikrometer hat, als Punkt mit einem Durchmesser von mindestens 20 Mikrometer aufgezeichnet. Mit anderen Worten: Der Punktzuwachs eines 3-pL-Tröpfchens beträgt vorzugsweise 10 % oder mehr. Ein Tintentropfen von 6 pL, der einen theoretischen Tröpfchendurchmesser von etwa 22,5 Mikrometer hat, wird bevorzugt als Punkt mit einem Durchmesser von mindestens 35 Mikrometer oder mindestens 40 Mikrometer aufgezeichnet. Mit anderen Worten: Der Punktzuwachs eines 6-pL-Tröpfchens beträgt vorzugsweise 55 % oder mehr, oder 77 % oder mehr. Ein Punktzuwachs von etwa 100 %, d. h. eine erfasste Größe, die dem doppelten oder etwa dem doppelten theoretischen Tröpfchendurchmesser entspricht, ist nicht ausgeschlossen.
Der Punktzuwachs ist bevorzugt derart, dass der Durchmesser des aufgezeichneten Punkts dem durchschnittlichen Abstand zwischen benachbarten Punkten entspricht oder diesen übertrifft. Dieses Merkmal ist wichtig, unabhängig davon, ob das Eindringen der Tinte auf 30 % der Dicke der Basispapierschicht begrenzt ist oder nicht. Daher betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten unabhängigen Aspekt auch eine Dekorpapierschicht gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Dekorpapierschicht eine Basispapierschicht und ein Muster umfasst, das durch digitales Aufbringen von Tinten auf mindestens eine der Oberflächen der Basispapierschicht gebildet ist, mit der Eigenschaft, dass die Tinten durch Abfeuern von Tröpfchen auf die Basispapierschicht mit einer Schärfe aufgebracht werden, die durch einen DPI-Wert (Dots Per Inch) ausgedrückt wird und einen durchschnittlichen Abstand zwischen der Mitte der von jedem Tintentröpfchen gebildeten Punkte ergibt, und dass die von den Tintentröpfchen gebildeten Punkte größer sind als der durchschnittliche Abstand und/oder dass die von den kleinsten in dem Muster verwendeten Tintentröpfchen gebildeten Punkte größer sind als der durchschnittliche Abstand. Bevorzugt überschreiten die aufgezeichneten Punkte zumindest der kleinsten Tintentröpfchen den durchschnittlichen Abstand aufgrund des zuvor erwähnten Punktzuwachses bzw. des horizontalen Ausblutens, wie im ersten Aspekt beschrieben. Mit anderen Worten: Während der theoretische Durchmesser der Tintentropfen kleiner sein kann als der genannte durchschnittliche Abstand, ist der Punktzuwachs bevorzugt so, dass der Durchmesser des aufgezeichneten Punkts größer ist als der genannte durchschnittliche Abstand. Beispielsweise kann das Druckmuster durch Aufschießen von Tröpfchen, wobei die kleinsten Tröpfchen ein Volumen von 3 pL haben, auf die Basispapierschicht mit einer Schärfe von 1200 DPI erzeugt werden, was zu einem durchschnittlichen Abstand zwischen der Mitte der von jedem Tröpfchen gebildeten Punkte von etwa 21 Mikrometer führt. Theoretisch beträgt der Durchmesser der 3-pL-Tropfen etwa 18 Mikrometer, also weniger als der durchschnittliche Abstand zwischen den Mitten der Punkte. Der Punktzuwachs bzw. das horizontale Ausbluten ist vorzugsweise derart, dass der aufgezeichnete Punkt einen Durchmesser von mehr als 21 Mikrometer hat.
Die Merkmale der Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt erhöhen die Farbdichte von Mustern, insbesondere wenn sie mit geringer Farblast (z.B. 2 Milliliter pro Quadratmeter oder weniger) und/oder mittels Rasterdruck hergestellt werden. Bei solchen Mustern wird das Risiko, ein körniges Bild oder visuell fehlende Düsenausfälle zu erhalten, durch die Erfindung reduziert.
Gemäß einer alternativen Definition der Erfindung nach ihrem zweiten Aspekt ist der erfasste Punktdurchmesser des kleinsten Tröpfchens im Druckmuster mindestens gleich der Abstandsweite der Düsen im angewendeten Druckkopf, nämlich mindestens gleich dem Abstand zwischen benachbarten Düsen im verwendeten Druckkopf. Bevorzugt haben alle Düsen des Druckkopfs die gleiche Größe der Düsenöffnung. Bevorzugt hat das kleinste Tröpfchen einen theoretischen Durchmesser, der kleiner als die Abstandsweite ist, jedoch ist aufgrund von horizontalem Ausbluten oder Punktzuwachs auf der Oberfläche der Basispapierschicht der aufgezeichnete Durchmesser eines solchen Tröpfchens gleich oder größer als die Abstandsweite. In Fällen, in denen die Düsen des Druckkopfes in sich wiederholenden Reihen aus zwei oder mehr benachbarten Düsen mit unterschiedlicher Größe der Düsenöffnung angeordnet sind, ist die Summe der aufgezeichneten Durchmesser der aus diesen Reihen abgefeuerten Tröpfchen bevorzugt größer als die Abstandsweite zwischen zwei solcher Reihen. Die Düsen können beispielsweise abwechselnd als große und kleine Düsen angeordnet sein. In diesem Fall enthält die Serie zwei Düsen, und die Abstandsweite ist der Abstand zwischen zwei großen Düsen oder zwischen zwei kleinen Düsen. Bevorzugt ist die Summe der erfassten Durchmesser einer kleinen und einer großen Düse größer als der Abstand zwischen zwei großen Düsen bzw. zwischen zwei kleinen Düsen.
Es ist klar, dass in der vorstehenden Darstellung bevorzugt ein einziges Tröpfchen zur Aufzeichnung eines Punktes verwendet wird, also 1 dpd (drops per dot, Tröpfchen pro Punkt). In den Fällen, in denen mehrere Tröpfchen, z.B. im Graustufen- oder Rasterdruck, zur Aufzeichnung eines Punktes verwendet werden, beträgt der Durchmesser des aufgezeichneten Punktes bevorzugt mindestens das gleiche Vielfache des durchschnittlichen Abstands und/oder der Düsenabstandsweite. Bevorzugt werden maximal 3 Tropfen pro Punkt verwendet. Die zur Bildung eines einzelnen Punktes verwendeten Tropfen können ein unterschiedliches Volumen aufweisen, z.B. eine Kombination aus Tropfen mit 6 pL und Tropfen mit 3 pL. Die Verwendung mehrerer Tropfen pro Punkt führt in der Regel zu einem geringeren Tintenverbrauch, einem geringeren Risiko von optischen Düsenausfällen und einer homogeneren und gleichmäßigeren Druckoberfläche.
Aus den obigen Ausführungen wird klar, dass es bevorzugt ist, dass jegliche Beschichtung auf der Oberfläche der bedruckbaren Papierschicht auf der Oberfläche konzentriert ist und nicht innerhalb des Zellulosegehalts der Papierschicht, d.h. im Inneren der Papierschicht, vorhanden ist. Dies ist besonders umständlich bei Basispapierschichten, die sich für eine anschließende Imprägnierung mit Harz eignen, beispielsweise mit einem wärmehärtenden Harz, wie einem Harz auf Melaminbasis, nämlich zur Verwendung z.B. in einem DPL-Prozess. Solche Rohpapiere sind porös und zeichnen sich insbesondere durch einen geringen mittleren Luftwiderstand, ausgedrückt durch ihren Gurley-Wert, aus. Mit dem Ziel, eine solche Beschichtung zuverlässig zu erreichen, betrifft die vorliegende Offenbarung gemäß einem dritten unabhängigen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer bedruckbaren Papierschicht, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

- den Schritt des Bereitstellens einer Basispapierschicht mit einem Gurley-Wert von 25 Sekunden oder weniger (gemessen nach Tappi T460),
- den Schritt des Aufbringens einer Beschichtungssubstanz auf mindestens eine der Oberflächen der Basispapierschicht, wobei die Beschichtungssubstanz zumindest ein Bindemittel und Siliciumdioxidpigmente umfasst, mit der Eigenschaft, dass Maßnahmen ergriffen werden, um die Absorption der Beschichtungssubstanz im Kern der Basispapierschicht zu minimieren, wobei die Maßnahmen eine beliebige oder eine Kombination aus zwei oder mehr der Folgenden sind:
- der Schritt des Aufbringens der Beschichtungssubstanz wird mit einer anderen Beschichtungsanlage als einer Leimpresse durchgeführt. Leimpressen sind in der Papierherstellung bekannt. In einer Leimpresse wird das zu behandelnde Papier von oben nach unten durch den Spalt zweier Walzen geführt. Am Eingang des Spalts befindet sich zwischen den Walzen ein Beschichtungssubstanzreservoir, ein so genannter „gefluteter Spalt“. Die Beschichtungssubstanz wird in das Papier absorbiert, während es durch das Reservoir läuft. Durch hydrodynamischen Druck und mechanischen Druck, den die Walzen ausüben, wird die Substanz in den Zellulosekern des Papiers gepresst. Dies soll gemäß dem vorliegenden dritten Aspekt der Offenbarung vermieden werden.
- der Schritt des Aufbringens der Beschichtungssubstanz wird durchgeführt, ohne das beschichtete Papier zu quetschen. Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, ist ein Quetschen oder Ausüben von mechanischem Druck auf die Beschichtungssubstanz während des Aufbringens auf die Basispapierschicht bevorzugt zu vermeiden, um das Eindringen der Beschichtungssubstanz in den Zellulosekern der Basispapierschicht zu minimieren.
- der Schritt des Aufbringens der Beschichtungssubstanz wird mittels einer so genannten Filmpresse durchgeführt. Eine Filmpresse ist ein Beispiel für eine Beschichtungsanlage, die nur einen minimalen mechanischen Druck auf die Beschichtungssubstanz ausübt, während sie auf die Basispapierschicht aufgebracht wird. In einer Filmpresse wird das zu behandelnde Papier von oben nach unten durch den Spalt zweier Walzen geführt. Eine oder beide Walzen, bevorzugt nur eine, ist an ihrer Oberfläche mit der Beschichtungssubstanz versehen. Die Walze überträgt dann die Substanz im oder in der Nähe des Spalts auf die Oberfläche des Papiers. Die Menge der aufzubringenden Beschichtung kann durch das Aufbringen der Substanz auf die Walze definiert werden, das dosiert erfolgen kann, beispielsweise weil das Aufbringen der Substanz auf die Walze mittels einer Klinge, eines Drahtbarrens oder Ähnlichem erfolgt. Durch das Fehlen des hydrodynamischen Drucks und den deutlich geringeren mechanischen Druck der Walzen wird die Menge der in den Zellulosekern des Papiers gepressten Beschichtungssubstanz minimiert. Die Auftragwalzen können wahlweise mit Gummi, z.B. mit einer Shore-A-Härte zwischen 30 und 80, bezogen sein, um den Quetscheffekt zu minimieren. Andere Beläge für die Walzen, bevorzugt mit einer Shore-A-Härte von 30 bis 80, können den Quetscheffekt ebenfalls begrenzen.
- der Schritt des Aufbringens der Beschichtungssubstanz wird mittels Tiefdruckwalzen, Sprühen, Schlitzbeschichtung, Vorhangbeschichtung, Aniloxbeschichtung, Druckkammerbeschichtung, Siebbeschichtung und/oder Rotationssiebbeschichtung, wie z.B. mittels der sogenannten Magnorolle der Firma Zimmer Maschinenbau GmbH aus Österreich, durchgeführt. Jede dieser Beschichtungsanlagen bildet einzeln oder in Kombination eine Alternative zur vorstehend genannten Filmpresse.
- die Siliciumdioxidpigmente sind vom ausgefällten Typ. Wie bereits in Bezug auf den ersten Aspekt erwähnt, sind Siliciumdioxidpigmente vom ausgefällten Typ im Allgemeinen größer als z.B. Siliciumdioxidpigmente vom pyrogenen Typ. Pigmente mit größerer Partikelgröße neigen zu geringerer Imprägnierung in den Zellulosekern der Basispapierschicht.
- die Siliciumdioxidpigmente weisen eine durch den mit der Laserlichtstreuungs-Granulometrietechnik bestimmten d50-Partikelgrößenwert definierte Größe von 1 Mikrometer oder mehr auf, z.B. bis zu und einschließlich 40 Mikrometer. Unabhängig von der Art des Siliciumdioxids gilt, je größer die durchschnittliche Größe der Partikel ist, desto weniger werden sie in den Zellulosekern imprägniert.

Für eine Basispapierschicht mit einem Gurley-Wert von 25 Sekunden oder weniger ist eine d50-Größe von 1 Mikrometer das Minimum.

- die Siliciumdioxidpigmente weisen eine durch die nach ISO 9277:2010 gemessene BET-Fläche definierte spezifische Oberfläche zwischen 100 und 750 m²/Gramm, vorzugsweise zwischen 300 und 750 m²/Gramm, auf. Die größere BET-Fläche führt zu einer besseren Einarbeitung der Pigmente in die anderen Bestandteile der Beschichtungssubstanz, beispielsweise in ein Bindemittel. Die besser eingearbeiteten Pigmente werden eher an der Oberfläche des Papiers gehalten, als dass sie in den Zellulosekern eindringen, und halten auch andere Bestandteile der Beschichtungssubstanz an der Oberfläche.

Wie bereits erwähnt, können Haftungsprobleme mit möglichem Harz oder Harzschichten, die auf die Dekorpapierschicht aufgebracht werden sollen, von der Farblast in jedem Bereich des Druckmusters oder anderen Merkmalen des zu druckenden Musters abhängen. Mit dem Ziel, einen flexibleren Umgang mit Ressourcen und Material zu erreichen, betrifft die vorliegende Offenbarung gemäß einem vierten unabhängigen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Muster bedruckbaren Substrats, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

- den Schritt des Bereitstellens eines Basissubstrats,
- den Schritt des Aufbringens einer Beschichtungssubstanz auf mindestens eine der Oberflächen der Basispapierschicht, wobei die Beschichtungssubstanz zumindest ein Bindemittel und Siliciumdioxidpigmente umfasst, mit der Eigenschaft, dass der Schritt des Aufbringens einer Beschichtungssubstanz zumindest teilweise mittels des Musters definiert und/oder gesteuert wird.

Bevorzugt wird die an einem bestimmten Bereich der Oberfläche aufgebrachte Beschichtungssubstanz auf Grundlage der im anschließenden Digitaldruckschritt auf dem jeweiligen Bereich zu erwartenden Tintenlast definiert und/oder gesteuert. Dies kann nach mehreren Beispielen erfolgen, von denen im Folgenden zwei näher beschrieben werden, ohne einschränkend zu sein.
Gemäß einem ersten Beispiel kann die Beschichtungssubstanz von einem Papierteilstück zu einem weiteren, nachfolgenden Papierteilstück variiert werden, wobei jedes Papierteilstück digital mit einem anderen Druckmuster versehen wird. Ein Papierteilstück kann beispielsweise mit einem hellen Holzmuster bedruckt werden, während ein nachfolgendes Papierteilstück mit einem dunklen Holzmuster bedruckt werden kann.
Gemäß einem zweiten Beispiel, das mit dem ersten Beispiel kombiniert werden kann oder auch nicht, kann die Beschichtungssubstanz innerhalb eines Papierteilstücks variiert werden. Einige Abschnitte eines Papierteilstücks können beispielsweise mit einem allgemein hellen Holzmuster bedruckt werden, während ein anderes Papierteilstück mit einem dunkleren Abschnitt desselben Holzmusters bedruckt werden kann, das beispielsweise einen Riss oder einen Knorren darstellt, und die Beschichtungssubstanz kann entsprechend diesen Abschnitten variiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des vierten Aspekts umfasst das Steuern bzw. die Definition der Beschichtungssubstanz mittels des aufzubringenden Musters zumindest ein Steuern bzw. eine Definition der Menge der auf den jeweiligen Bereich der Papieroberfläche aufgebrachten Beschichtungssubstanz und damit bevorzugt eine Variation dieser Menge.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die mit der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsform kombiniert werden kann oder nicht, umfasst das Steuern oder die Definition der Beschichtungssubstanz mittels des aufzubringenden Musters zumindest ein Steuern oder eine Definition der Zusammensetzung der Beschichtungssubstanz, die auf einen bestimmten Bereich der Papieroberfläche aufgebracht wird, und somit bevorzugt eine Variation dieser Zusammensetzung. Die Zusammensetzung der Beschichtung kann variiert werden, indem beispielsweise das Mischungsverhältnis zwischen Pigmenten, z.B. ausgefällten Siliciumdioxidpigmenten, und Bindemittel, z.B. PVA (Polyvinylalkohol), verändert wird, und/oder indem die Verfügbarkeit anderer Bestandteile, wie z.B. der Gehalt an Metallsalzen, verändert wird, und/oder indem die Größe oder Art der Pigmente variiert wird, und/oder indem das Bindemittel, sofern vorhanden, variiert wird.
Vorzugsweise wird die Beschichtungssubstanz so gesteuert, dass in den Bereichen der Papieroberfläche, in denen eine größere Druckfarbenlast zu erwarten ist, also auf den dunkler bedruckten Abschnitten, ein höheres Wasserrückhaltevermögen erreicht wird, z.B. durch Erhöhen der Menge der Beschichtungssubstanz, Erhöhen der Größe der Pigmente, Erhöhen der Menge der Pigmente, Erhöhen des Gehalts des Metallsalzes, falls vorhanden.
Bevorzugt hat eine bedruckbare Papierschicht, die durch das Verfahren des dritten und/oder vierten Aspekts der Offenbarung erhalten wird oder erhältlich ist, an der Oberfläche, auf der die Beschichtung oder die Tintenaufnahmeschicht aufgebracht wird, eine gemäß ISO 5627:1995 gemessene BEKK-Glätte von 150 Sekunden oder weniger, vorzugsweise 100 Sekunden oder weniger. Wie bereits erläutert, ist eine solche begrenzte Glätte vorteilhaft für die Laminierfestigkeit bei nachfolgenden Harzschichten, die auf das Druckmuster aufgebracht werden.
Bevorzugt weist eine solche bedruckbare Schicht weiterhin die Eigenschaften des ersten und/oder des zweiten Aspekts der Erfindung und/oder ihrer bevorzugten Ausführungsformen auf, ohne bedruckt zu sein.
Bevorzugt umfasst die bedruckbare Papierschicht zumindest auf einer ihrer Oberflächen eine Beschichtung, die Siliciumdioxidpartikel umfasst, während der Kern der Papierschicht Siliciumdioxidpartikel in einer geringeren Menge und/oder mit einer kleineren Partikelgröße umfasst und/oder im Wesentlichen frei von Siliciumdioxidpartikeln ist.
Gemäß einem fünften unabhängigen Aspekt zielt die Erfindung darauf ab, das Risiko des Auftretens von Druckfehlern zu minimieren. Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung eine Tinte zum Bilden eines Musters auf einer Oberfläche einer Papierschicht durch Tintenstrahldruck, wobei die Tinte auf Wasser basiert und/oder 1 bis 40 Gew.-% unlösliches Material und/oder Polymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte ferner ein wasserlösliches, bevorzugt organisches, Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck über 120 °C umfasst. Ein solches Lösungsmittel kann ausgewählt sein aus der Liste, bestehend aus Alkohol, mehrwertigem Alkohol, Glykolderivaten, Aminen und polaren Lösungsmitteln. Der Gesamtgehalt des Lösungsmittels beträgt bevorzugt 5 bis 70 Gew.-%, oder 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%.
Es versteht sich, dass mit „unlöslich“ „unlöslich im Farbträgerstoff bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck“ gemeint ist. Bei dem Farbträgerstoff handelt es sich bevorzugt um Wasser, wie es bei Tinte auf Wasserbasis der Fall ist.
Bevorzugt umfasst die Tinte 20 bis 40 Gew.-% unlösliche Stoffe, z.B. zumindest Pigmente, und/oder Polymer, wobei die Tinte vorzugsweise auf Wasser basiert. Es ist natürlich möglich, dass der Gehalt an unlöslichen Stoffen unter 20 % oder sogar unter 10 % liegt.
Bei Tinten auf Wasserbasis oder Tinten, die große Mengen an dispergierten unlöslichen Bestandteilen oder Polymerverbindungen enthalten, z.B. einer Tinte, die ein Pigment oder eine Harzmikropartikel-Dispersion oder Ähnliches verwendet, tritt ein Phänomen auf, bei dem sich das Lösungsmittel, z.B. Wasser, in der Tinte während des Drucks oder während des Wartens auf den Druck aus den Düsen verflüchtigt. Dadurch sinkt die Lösungsmittelkonzentration in der Tinte um die Düsen herum, und die Viskosität der Tinte steigt. Wenn die Viskosität der Tinte um die Düsen herum zunimmt, erhöht sich der Strömungswiderstand in den Düsen, so dass es zu einem Ausstoßausfall kommen kann. Zu den Ausstoßausfällen zählen Schwankungen des Volumens, der Flugzeit oder der Flugrichtung der ausgestoßenen Tintentröpfchen oder ein Stoppen des Ausstoßes, z.B. aufgrund einer zugesetzten Düse. Infolgedessen kann es zu einer Verschiebung der Punktposition auf dem Druckmedium oder zu einem Fehler in der Punktgröße oder sogar zum Fehlen von Punkten kommen.
Als Lösung schlägt die Erfindung gemäß ihrem fünften unabhängigen Aspekt vor, der Tinte ein wasserlösliches, bevorzugt organisches Lösungsmittel zuzusetzen, das bevorzugt einen Siedepunkt bei Atmosphärendruck von über 120 °C aufweist. Zu konkreten Beispielen für die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel zählen Alkohole (beispielsweise Pentanol, Hexanol, Cyclohexanol und Benzylalkohol); mehrwertige Alkohole (beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Butylenglykol, Glycerol, Hexandiol, Pentandiol, Glycerin, Hexantriol und Thiodiglykol); Glykolderivate (beispielsweise Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Triethylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether, Ethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldimethylether, Triethylenglykoldimethylether, Propylenglykoldimethylether, Dipropylenglykoldimethylether, Tripropylenglykoldimethylether, Ethylenglykoldiacetat, Ethylenglykolmonomethyletheracetat, Triethylenglykolmonomethylether, Triethylenglykolmonoethylether und Ethylenglykolmonophenylether); Amine (beispielsweise Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, Morpholin, N-Ethylmorpholin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Polyethylenimin und Tetramethylpropylendiamin); und andere polare Lösungsmittel (beispielsweise Formamid, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon, 2-Oxazolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Triacetin, Harnstoff).
Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Arten wasserlöslicher organischer Lösungsmittel verwendet werden, die in Wasser ohne Phasentrennung mischbar sind.
Der Gesamtgehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels in der Tintenstrahltinte beträgt bevorzugt 5 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 50 Gew.%, ganz besonders bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%.
Es wird darauf hingewiesen, dass die durch das Verfahren des dritten und/oder vierten Aspekts erhaltenen bedruckbaren Substrate bevorzugt zum Bedrucken mit wasserbasierten Tinten oder ggfs. mit UV-härtenden Tinten oder mit latexbasierten Tinten oder mit Hydro-UV-Tinten verwendet werden. Diese Substrate sind in erster Linie für das Bedrucken mit Tintenstrahldruckanlagen vorgesehen. Der Erfinder hat aber auch eine verbesserte Druckqualität bei der Verwendung von so behandelten Papieren in analogen Druckanlagen festgestellt, beispielsweise bei der Verwendung der so behandelten Papiere im Tiefdruck, beispielsweise mit 3 oder mehr Zylindern.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wenn in Verbindung mit einem der genannten Aspekte der Erfindung Siliciumdioxidpartikel auf die Oberfläche der Basispapierschicht aufgebracht werden, diese Siliciumdioxidpartikel mit Silan behandelt sein können. Die Silanbehandlung der Pigmente kann im Allgemeinen die Staubfreisetzung der erzielten Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung und des so behandelten Papiers weiter verbessern, d.h. verringern. Die Silanbehandlung kann sich auf eine Behandlung mit einem Haftvermittler wie Amino-Organo-Silanen, Hydroxysilanen, dipodalen Silanen und/oder anderen Silanen beziehen. Bevorzugt wird der Haftvermittler so gewählt, dass die Gefahr der Vergilbung bei Alterung der erhaltenen Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung gering ist. Bevorzugt macht der Haftvermittler 0,1 bis 10 % des gesamten Nassgewichts der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung aus.
Bevorzugt umfasst jede Beschichtung auf der Oberfläche der Basispapierschicht neben Siliciumdioxidpartikeln auch ein Bindemittel. Zu bevorzugten Bindemitteln für die Tintenstrahlaufnahmeschicht zählt Polyvinylalkohol (PVA), je nach Variante kann aber auch ein Vinylalkohol-Copolymer oder modifizierter Polyvinylalkohol verwendet werden. Der modifizierte Polyvinylalkohol kann ein Polyvinylalkohol vom kationischen Typ sein, wie beispielsweise die kationischen Polyvinylalkoholtypen von Kuraray, wie POVAL C506, POVAL C118 von Nippon Goshei.
Jede Beschichtung auf der Oberfläche der Basispapierschicht umfasst neben Siliciumdioxidpartikeln und ggfs. Bindemittel bevorzugt eines oder mehrere der folgenden Mittel:

- Vernetzungsmittel: zwischen 0,05 und 5 g/m², bevorzugt zwischen 0,2 und 2 g/m², z.B. ausgewählt aus der Liste, bestehend aus Aldehyden, Polyaldehyden, Dialdehyden, Alkoholen, Borsäure, Borax, Polyalkoholen, Carbamaten, Polycarbamaten, Carbonsäuren, Mitteln auf Glyoxalbasis, Mitteln auf Zirkoniumbasis und Polycarbonsäuren.
- Partikeloberflächenmodifizierungsmittel oder Haftvermittler: zwischen 0,05 und 5 g/m², bevorzugt zwischen 0,2 und 2 g/m², z.B. ausgewählt aus der nicht einschränkenden Liste, bestehend aus Aminosilanen, Ureidosilanen, Aldehydsilanen, Tetraethylorthosilikat, Siliazanen, organisch modifizierten Silanen, organisch modifizierten Siliazanen, Chlorsilanen, organisch modifizierten Chlorsilanen, Bissilanen, Organobissilanen, Silsesquioxanen, Polysilsesquioxanen, Silan-Oligomeren, organisch modifizierten Silan-Oligomeren, Bissilan-Oligomeren, organisch modifizierten Bissilan-Oligomeren, oligomeren Silsesquioxanen und oligomeren Polysilsesquioxanen.
- Zusatzstoffe: Netzmittel zwischen 0,005 und 2 g/m², bevorzugt zwischen 0,05 und 1 g/m²; und/oder Entschäumungsmittel zwischen 0,005 und 2 g/m², bevorzugt zwischen 0,05 und 1 g/m²; und/oder Fungizid zwischen 0,005 und 2 g/m², bevorzugt zwischen 0,05 und 1 g/m².

Bevorzugt hat die Basispapierschicht, auf die die Beschichtung aufgebracht wird, eine Flächenmasse von 50 bis 100 Gramm pro Quadratmeter, z.B. zwischen 60 und 80 Gramm pro Quadratmeter.
Im Falle einer Papierschicht ist die Seite der Papierschicht, auf die die Beschichtung bzw. die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung aufgebracht werden soll, bevorzugt schon bei ihrer Herstellung geglättet worden. Durch die Glättung wird die Bindemittelmenge, die in den Papierkern eindringt, verringert, so dass die darin enthaltenen Pigmente durch die vorhandene Bindemittelsubstanz besser gebunden werden können und Schwankungen in der Absorption geringer sein können. Bevorzugt haben die durch die erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen oder erhältlichen bedruckbaren Papierschichten, d.h. einschließlich einer möglichen Beschichtung, einen Gurley-Wert zwischen 30 und 120 Sekunden, vorzugsweise zwischen 30 und 80 Sekunden. Eine solche Papierschicht führt zu einer ausgezeichneten Druckqualität, da die aufgebrachten Tinten weniger in das Papier ausbluten und die Positionsübereinstimmung, das sogenannte Register, zwischen Druckmustern, die mit verschiedenen Tintenstrahlköpfen aufgebracht wurden, leichter erreicht und beibehalten werden kann. In der Tat führt ein relativ hoher Gurley-Wert zu einem formstabileren Papier, da es weniger zur Wasseraufnahme neigt. Bei der Imprägnierung mit wärmehärtenden Harzen mit einem so hohen Gurley-Wert könnte man ein Herabsetzen der Geschwindigkeit des Imprägnierkanals, die Verwendung von Druckimprägniertechniken und ein Senken der Viskosität des Imprägnierharzes in Betracht ziehen.
Die auf der Papieroberfläche vorhandene Beschichtung kann in einem einzigen Schritt aufgebracht werden, alternativ und gemäß der am meisten bevorzugten Ausführungsform wird die Beschichtung in mindestens zwei Teilschritten aufgebracht, wobei jeweils eine erste Schicht mit einer ersten Zusammensetzung und anschließend eine zweite Schicht mit einer zweiten Zusammensetzung aufgebracht wird, wobei beide Zusammensetzungen zumindest das Bindemittel umfassen.
Der Erfinder hat beobachtet, dass das Aufbringen einer Beschichtung in zwei Teilschritten zu einer besseren Einarbeitung bzw. Bindung des Pigments führt. Das Risiko der Staubfreisetzung aus dem Papier ist geringer als in einer Situation, in der die gleiche Menge an Pigment in nur einem Beschichtungsschritt aufgebracht wird. Dieser überraschende Effekt ist nach Ansicht des Erfinders darauf zurückzuführen, dass die erste Schicht eine Art Barriere für das Bindemittel der zweiten Schicht gegen das Eindringen in die Papierschicht bildet. Das Bindemittel der zweiten Schicht ist besser in der Lage, Pigmente zu binden, die sonst lose oder schlecht auf der Oberfläche des Papiers gebunden wären. Die besser eingebetteten Pigmente führen zu einer deutlichen Reduzierung der Staubfreisetzung aus dem Papier bei der weiteren Handhabung, z.B. Bedrucken oder Imprägnieren mit Harz.
Das Aufbringen der Beschichtung in zwei Schritten kann ferner zu einem gleichmäßigeren Aufbringen der Gesamtheit einer auf diese Weise erhaltenen Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung führen. Wenn die erste Zusammensetzung teilweise in ungleichmäßiger Weise in der Papierschicht absorbiert werden kann und daher zu einer ungleichmäßigen ersten Schicht mit weniger wirksamen Abschnitten führen kann, gleicht die zweite Zusammensetzung die möglichen Ungleichmäßigkeiten zumindest bis zu einem gewissen Grad aus.
Das Aufbringen der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung in mindestens zwei Schritten ermöglicht das Erzeugen von Gradienten bestimmter Bestandteile der Beschichtung über ihre Dicke, da die erste und die zweite Zusammensetzung unterschiedliche Bestandteile aufweisen können oder beide Bestandteile in unterschiedlicher Konzentration enthalten können, wie noch weiter erläutert wird. Das Aufbringen der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung in mindestens zwei Schritten ermöglicht es ferner, Beschichtungsschichten unterschiedlicher Dicke zu erzeugen.
Das offenbarte Verfahren und insbesondere diejenigen Ausführungsformen, bei denen die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung in zwei Teilschritten aufgebracht wird, sind besonders interessant, wenn von Papierschichten ausgegangen wird, deren mittlerer Luftwiderstand gering ist, z.B. mit einem Gurley-Wert von 30 Sekunden oder weniger, z.B. 25 Sekunden oder weniger. In solchen Fällen neigt das in der ersten Schicht enthaltene Bindemittel dazu, weitgehend in der Papiermasse absorbiert zu werden, so dass der Pigmentgehalt weitgehend ungebunden an der Oberfläche verbleibt. Bevorzugt ist die Papierschicht ein Standard-Druckrohpapier oder eine andere unbehandelte Papierschicht mit einem durch den Gurley-Wert ausgedrückten mittleren Luftwiderstand von 30 Sekunden oder weniger. Es ist natürlich nicht auszuschließen, dass bei dem offenbarten Verfahren gemäß einer alternativen Ausführungsform von einem Papier ausgegangen wird, das vor dem Aufbringen der Tintenstrahl-Empfangsbeschichtung mit wärmehärtendem Harz behandelt wurde. Bevorzugt hat in diesem letzteren Fall die mit Harz versehene Papierschicht einen mittleren Luftwiderstand mit einem Gurley-Wert von 100 Sekunden oder weniger. Auch in diesem Fall hat das Aufbringen einer Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung in zwei Teilschritten wesentliche Vorteile, z.B. hinsichtlich der Staubfreisetzung, der Minimierung des vertikalen Ausblutens von aufgestrahlten Tinten, des gleichmäßigen Aufbringens der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung.
Generell erlaubt das offenbarte Verfahren in den Fällen, in denen die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung in zwei Teilschritten aufgebracht wird, eine Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung mit einem höheren Pigmentgehalt und damit einer höheren Fähigkeit bzw. Geschwindigkeit, den Trägerstoff der aufgebrachten Tinten, z.B. Wasser im Falle wässriger pigmentierter Tinten, zu absorbieren, wobei die Staubfreisetzung von der behandelten bedruckbaren Oberfläche beibehalten oder sogar reduziert wird. Die höhere Fähigkeit bzw. Geschwindigkeit des Trägerstoff kann zu einer höheren Druckschärfe führen.
Bevorzugt unterscheiden sich in dem Fall, in dem die Tintenstrahl-Empfängerschicht in zwei Teilschritten aufgebracht wird, die erste Schicht und die zweite Schicht dadurch, dass sie eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. - die Eigenschaft, dass sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht Pigment und Bindemittel umfassen, allerdings in einem unterschiedlichen Verhältnis von Pigment zu Bindemittel;
2. - die Eigenschaft, dass das Trockengewicht des aufgebrachten Materials für die erste Schicht und die zweite Schicht unterschiedlich ist;
3. - die Eigenschaft, dass sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht Pigment und Bindemittel umfassen, wobei die durchschnittliche Partikelgröße der in der ersten Schicht enthaltenen Pigmente größer ist als die durchschnittliche Partikelgröße, die in der zweiten Schicht enthalten ist;
4. - die Eigenschaft, dass sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht eine tintenreaktive Verbindung umfassen, wenn auch in einer unterschiedlichen Zusammensetzung;
5. - die Eigenschaft, dass die erste Schicht zumindest Pigment und Bindemittel umfasst, während die zweite Schicht frei von Pigmenten ist oder zumindest weniger Pigment als die erste Schicht umfasst oder weniger als 10 % des Pigmentgehalts der ersten Schicht umfasst.

Hinsichtlich der erstgenannten Eigenschaft weist die erste Zusammensetzung vorzugsweise ein Verhältnis von Pigment zu Bindemittel auf, das größer ist als das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel der zweiten Zusammensetzung. Auf diese Weise bindet das Bindemittel der zweiten Schicht vor allem die Pigmente der ersten Schicht und gleicht Ungleichmäßigkeiten in der ersten Schicht aus.
Bevorzugt ist das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel in der zweiten Zusammensetzung kleiner als 2:1 und liegt bevorzugt zwischen 0:1 und 2:1. Wenn das Verhältnis in der zweiten Zusammensetzung unter 1,5:1 liegt, wurde eine extrem geringe Staubfreisetzung beobachtet. Wie oben ausgeführt, ist es nicht ausgeschlossen, dass in einigen Ausführungsformen die zweite Zusammensetzung frei von Pigmenten ist.
Ob in Kombination mit der erwähnten bevorzugten zweiten Zusammensetzung oder nicht, das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel in der ersten Zusammensetzung kann zwischen 1:1 und 25:1 oder zwischen 2:1 und 10:1 gewählt werden und ist bevorzugt 3,5:1 oder größer als 3,5:1 und noch besser 5,5:1 oder größer als 5,5:1, jedoch bevorzugt kleiner als 10:1.
Eine gute Kombination der ersten und zweiten Zusammensetzung ist erreicht, wenn das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel in der zweiten Zusammensetzung zwischen 0: 1 und 2:1 liegt und das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel in der ersten Zusammensetzung zwischen und einschließlich 3,5:1 und 10:1 beträgt. Es ist jedoch klar, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel der ersten und der zweiten Zusammensetzung gleich oder im Wesentlichen gleich sein kann.
Bezüglich der zweitgenannten Eigenschaft ist es natürlich nicht ausgeschlossen, dass für beide Schichten das gleiche Trockengewicht angesetzt wird. In diesem Fall wird jedoch in der ersten und zweiten Zusammensetzung bevorzugt ein unterschiedliches Verhältnis von Pigment zu Bindemittel verwendet. Bevorzugt wird für jede der beiden Schichten ein Trockengewicht zwischen 0,5 und 5 Gramm pro Quadratmeter Material auf die Papierschicht aufgebracht, noch besser zwischen 0,8 und 4,5 Gramm pro Quadratmeter. In den Fällen, in denen das Trockengewicht des aufgebrachten Materials für die erste Schicht und die zweite Schicht unterschiedlich ist, weist die erste Schicht vorzugsweise das höchste Materialtrockengewicht auf, z.B. mindestens 20 % mehr als die zweite Schicht. Die Zusammensetzung jeder Schicht umfasst bevorzugt zwischen 12 und 20 Gew.-% Feststoffe, so dass, bezogen auf das Nassgewicht der Schichten, bevorzugt zwischen 4 und 23 Gramm pro Quadratmeter nasses Beschichtungsmaterial auf die Papierschicht aufgebracht werden.
Im Hinblick auf die dritte genannte Eigenschaft sind die größeren Pigmentpartikel bevorzugt in der ersten Zusammensetzung enthalten. Die Verwendung von großen Partikeln in der ersten Schicht sorgt für eine hervorragende Absorption des Tintenträgerstoffs, während die Verwendung von kleinen Partikeln in der zweiten Schicht für einen Ausgleichseffekt und eine gute Reduzierung der Staubfreisetzung an der Oberfläche der Papierschicht sorgt. Bevorzugt weisen in diesem Fall die Pigmentpartikel in der ersten Zusammensetzung eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 1 und 20 Mikrometer auf. Bevorzugt weisen die Pigmentpartikel in der zweiten Zusammensetzung eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 100 Nanometer und 1 Mikrometer auf. Es ist grundsätzlich natürlich nicht ausgeschlossen, dass die erste und die zweite Zusammensetzung Pigmentpartikel mit einer ähnlichen oder gleichen durchschnittlichen Partikelgröße umfassen.
Was die vierte erwähnte Eigenschaft betrifft, so umfasst die zweite Schicht bevorzugt eine höhere Menge der tintenreaktiven Verbindung als die erste Schicht. Das Vorhandensein der tintenreaktiven Verbindung in der oberen Schicht der Beschichtung führt zu einer effektiven Wechselwirkung mit den Pigmenten der ausgestoßenen Tintentropfen. Die tintenreaktive Verbindung umfasst bevorzugt ein Flockungsmittel oder ein anderes tintendestabilisierendes Mittel, wie beispielsweise ein kationisches Metallsalz.
Bevorzugt ist das Bindemittel in der ersten und der zweiten Zusammensetzung dasselbe, oder zumindest der Hauptbestandteil des Bindemittels ist derselbe. Wie bereits erwähnt, ist der Hauptbestandteil bevorzugt Polyvinylalkohol.
Bevorzugt wird ein nach dem offenbarten Verfahren hergestelltes Papier mit wärmehärtendem Harz wie beispielsweise Melaminharz versehen, bevorzugt nachdem es mittels Tintenstrahldruck mit einem Druckmuster versehen wurde. Aus diesem Grund wird die Papierschicht bevorzugt nur auf einer Seite mit einer Beschichtung versehen, nämlich auf der Seite, die zum Bedrucken vorgesehen ist. Die andere, entgegengesetzte Seite ist bevorzugt unbehandelt, so dass diese entgegengesetzte Seite die ursprüngliche Porosität der Papierschicht aufweist, von der anfangs ausgegangen wird. Das Harz kann dann im Wesentlichen von der Unterseite her in den Papierkern eingebracht werden. Um eine ausreichende Imprägnierung des Papiers mit der Tintenstrahl-Empfangsbeschichtung zu ermöglichen, kann die Geschwindigkeit des Imprägnierkanals herabgesetzt werden, das Harz kann weniger viskos gemacht werden, die Imprägnierung kann unter Druck gesetzt werden und/oder das Harz kann erhitzt werden, z.B. auf zwischen 45 und 100 °C, bevorzugt zwischen 45 und 70 °C.
Gemäß einer Variante wird ein nach dem offenbarten Verfahren erhaltenes Papier mit einem Polyurethan-Dispersionsharz auf Wasserbasis, einem Acryl-Dispersionsharz und/oder einem Latex-Dispersionsharz oder mit einer Mischung aus zwei oder mehr dieser Harze oder mit einer Mischung aus einem oder mehreren dieser Harze zusammen mit einem Aminoplastharz wie einem Melaminharz versehen. Bevorzugt wird das Harz auf das Papier aufgebracht, nachdem es mittels Tintenstrahldruck mit einem Druckmuster versehen wurde. Im Falle eines Polyurethan- oder Acryl-Dispersionsharzes hat der Erfinder herausgefunden, dass bevorzugt eine nichtionische oder kationische Dispersion verwendet wird. Diese Dispersionen erweisen sich als besser verträglich mit dem behandelten Papier, und die Gefahr der Ausflockung nach Kontakt mit dem Papier wird verringert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Metallsalz wie z.B. CaCl₂ in der Tintenaufnahmeschicht umfasst ist. Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass die vorliegende Offenbarung gemäß einem besonderen unabhängigen Aspekt die Verwendung einer kationischen oder nicht-ionischen Dispersion, bevorzugt von Polyurethan, Latex oder Acrylat, zum Beschichten und/oder Imprägnieren einer bedruckbaren Schicht oder eines bedruckbaren Substrats oder einer Dekorpapierschicht betrifft, gleichgültig, ob in Übereinstimmung mit einem der vorliegend beschriebenen Aspekte, die sich auf bedruckbare Schichten, Dekorschichten oder Verfahren zu deren Herstellung beziehen, oder nicht. Bevorzugt wird eine solche Dispersion verwendet, um eine Papierschicht zu behandeln, die eine Tintenstrahl-Empfangsbeschichtung umfasst, vorzugsweise von der Art, die zumindest ein Metallsalz, z.B. CaCl₂ oder MgCl, umfasst und/oder einen pH-Wert von weniger als 5 aufweist.
Bevorzugt ist die Tintenstrahl-Empfangsbeschichtung eine flüssige Substanz, die auf die Papierschicht aufgebracht wird und die bevorzugt zwangsweise getrocknet wird, z.B. in einem Heißluftofen oder mittels Infrarot- oder Nahinfrarotlicht oder mittels Mikrowellentrocknung.
Das Aufbringen der flüssigen Substanz für die Beschichtung bzw. Tintenaufnahmeschicht kann in einem Imprägnierkanal oder alternativ an der Druckanlage unmittelbar vor dem Druckvorgang erfolgen. Dieser letzte Fall löst alle möglichen Probleme mit der begrenzten Haltbarkeit der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen der flüssigen Substanz, während die Basispapierschicht noch in „endloser“ Form vorliegt, d.h. ohne Schneiden von der Rolle genommen wird. Solche Techniken ermöglichen einen gleichmäßigeren Auftrag der Tintenstrahl-Empfängerschicht. Für den Fall, dass die Beschichtung ganz oder teilweise auf der Druckanlage erfolgt, ist die Druckanlage bevorzugt ein Rolle-zu-Rolle- oder Rolle-zu-Bogen-Drucker, der eine den Druckköpfen vorgeschaltete Beschichtungseinrichtung, z.B. eine Walzenstreichmaschine und/oder zusätzliche Druckköpfe umfasst, die zum Drucken der flüssigen Substanz für die jeweilige Teilschicht der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung geeignet sind. Solche zusätzlichen Druckköpfe, z.B. eine zusätzliche Reihe von Druckköpfen, können Düsen mit einem größeren Durchmesser aufweisen als die, die für den eigentlichen Druck des Musters verwendet werden. Für diese Düsen kann eine Auflösung von 1 bis 100 oder sogar 1 bis 25 Punkten pro Zoll ausreichen. Der größere Durchmesser ermöglicht das Ausstoßen von zähflüssigeren Substanzen. Eine solche Auflösung kann für die Verwendung in einer Ausführungsform gemäß dem erwähnten dritten unabhängigen Aspekt der Offenbarung ausreichend sein, wobei der Schritt des Aufbringens der Beschichtungssubstanz zumindest teilweise durch das zu erhaltende Druckmuster definiert und/oder gesteuert wird.
Die flüssige Substanz für die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung weist bevorzugt eine Viskosität von 10 bis 75 Sekunden Din cup 4 bei 20°C auf. Diese Eigenschaft ermöglicht ein einfaches Aufbringen der flüssigen Substanz auf die Oberfläche der Papierschicht oder Folie. In Versuchen ergab ein Feststoffgehalt von 10 bis 30 %, z.B. etwa 12 %, und eine Viskosität von 20-30 Sekunden, z.B. etwa 24 Sekunden, eine ausreichend gleichmäßige Beschichtung auf einer zuvor unbehandelten Papierschicht, z. B. beim Aufbringen mittels Walzenstreichmaschine.
Die Offenbarung betrifft ferner gemäß ihrem sechsten unabhängigen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Laminatpaneels, wobei das Paneel zumindest ein Substratmaterial und eine darauf vorgesehene Deckschicht mit einem bedruckten Dekor umfasst, wobei die Deckschicht im Wesentlichen aus wärmehärtendem Harz, Polyurethan-, Acryl- oder Latex-Dispersionsharz und einer oder mehreren Papierschichten gebildet wird, wobei die Papierschichten eine Dekorpapierschicht und/oder eine bedruckte bedruckbare Papierschicht gemäß einem der anderen Aspekte der Erfindung umfassen Offenbarung.
Offensichtlich kann die Dekorpapierschicht in einem Verfahren zur Herstellung von Paneelen mit einer Dekoroberfläche verwendet werden, wobei die Paneele zumindest ein Substrat und eine Deckschicht umfassen, die ein wärmehärtendes Harz umfasst, wobei die Deckschicht eine Papierschicht mit einem Druckmuster umfasst, mit der Eigenschaft, dass zum Bereitstellen des Abschnitts des Druckmusters pigmenthaltige Tinten verwendet werden, die mittels eines digitalen Tintenstrahldruckers auf die Basispapierschicht oder bedruckbare Papierschicht aufgebracht werden, und dass das Trockengewicht und bevorzugt auch das Nassgewicht des Gesamtvolumens der pigmenthaltigen Tinten, die auf die Papierschicht aufgebracht werden, 9 Gramm pro Quadratmeter oder weniger, bevorzugt 3 bis 4 Gramm pro Quadratmeter oder weniger beträgt, wobei für die pigmenthaltige Tinte eine Tinte auf Wasserbasis bzw. eine so genannte wässrige Tinte verwendet wird. Die Begrenzung des Trockengewichts der aufgebrachten Farbe führt zu einer Tintenschicht, die das Risiko von Pressfehlern und Aufspaltung in der Deckschicht verringert. In der Tat sind mögliche Interferenzen zwischen der Tintenschicht und dem wärmehärtenden Harz während des Pressvorgangs begrenzt. Da die Tintenlast auf maximal 9 Gramm pro Quadratmeter begrenzt ist, kann Faltenbildung oder Ausdehnung des Papiers durch die Tinte auf ein akzeptables Maß gebracht werden, was eine stabile Weiterverarbeitung gewährleistet. Bevorzugt werden für diese pigmenthaltige Tinte organische Pigmente verwendet. Organische Pigmente sind bekanntermaßen stabiler, wenn sie dem Sonnenlicht oder anderen Quellen von UV-Strahlung ausgesetzt sind. Bevorzugt weisen die Pigmente der pigmenthaltigen Tinte eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 250 Nanometer auf. Bevorzugt beträgt das Trockengewicht der aufgebrachten pigmentierten Tinte 5 Gramm pro Quadratmeter oder weniger, zum Beispiel 4 oder 3 Gramm pro Quadratmeter oder weniger. Bevorzugt besteht das Druckmuster vollständig oder zumindest im Wesentlichen aus einer solchen pigmentierten Tinte, wobei das Druckmuster den Großteil und bevorzugt 80 Prozent oder mehr der Oberfläche der Papierschicht bedeckt. Bevorzugt beträgt das Gesamtvolumen der aufgebrachten pigmenthaltigen Tinte weniger als 15 Milliliter, oder noch besser weniger als 10 Milliliter oder noch weniger, z.B. 5 Milliliter oder weniger.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Basispapierschicht opak und/oder enthält Titanoxid als Aufheller.
Bevorzugt bedeckt das Druckmuster, das auf die in der erfindungsgemäßen Dekorpapierschicht umfasste bedruckbare Papierschicht aufgebracht ist, den größten Teil und bevorzugt 80 Prozent oder mehr der Oberfläche der Papierschicht.
Bevorzugt wird die Basispapierschicht vor oder nach dem Bedrucken und vor oder nach dem Aufbringen der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung mit einer Menge an wärmehärtendem Harz versehen, die 40 bis 250 % Trockengewicht des Harzes im Vergleich zum Gewicht des Papiers entspricht. Experimente haben gezeigt, dass diese Spanne des aufgetragenen Harzes für eine ausreichende Imprägnierung des Papiers sorgt, die ein Aufspalten weitgehend verhindert und die Form des Papiers in hohem Maße stabilisiert.
Bevorzugt wird die Basispapierschicht vor oder nach dem Bedrucken und vor oder nach dem Aufbringen der Tintenstrahl-Empfängerschicht mit einer solchen Menge an wärmehärtendem Harz versehen, dass zumindest der Papierkern mit dem Harz gesättigt ist. Eine solche Sättigung kann erreicht werden, wenn eine Menge an nassem Harz bereitgestellt wird, die mindestens dem 1,5- oder mindestens dem 2-fachen des Papiergewichts entspricht. Zum Beispiel kann ein Papier mit einem Flächengewicht von 70 Gramm pro Quadratmeter mit 140 Gramm pro Quadratmeter nassem Harz behandelt werden, d.h. mit dem 2-fachen des Papiergewichts, um nach dem Trocknen ein behandeltes Papier von 140 Gramm pro Quadratmeter mit einem gesättigten Kern zu erhalten. Es sollte klar sein, dass das Harz, das sich auf der Papierschicht befindet, nicht unbedingt nur im Kern des Papiers vorhanden ist, sondern Oberflächenschichten auf beiden flachen Seiten des Papiers bilden kann. Die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung kann dann auf der Oberfläche des Papiers mit einer dazwischen liegenden solchen Oberflächenschicht aus wärmehärtendem Harz vorliegen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird die Papierschicht zunächst durchimprägniert oder gesättigt und anschließend zumindest auf der zu bedruckenden Seite teilweise von Harz befreit und eventuell mit der Beschichtung oder Tintenstrahl-Empfängerschicht versehen.
Vorzugsweise hat die erhaltene mit Harz versehene Papierschicht, d.h. nach der Bereitstellung des wärmehärtenden Harzes, eine relative Feuchtigkeit von weniger als 15 Gew.-% und noch besser von 10 Gew.-% oder weniger.
Grundsätzlich hat das Papier und die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung, ob mit Harz versehen oder nicht, eine relative Luftfeuchtigkeit von weniger als 15 Gew.-% und noch besser von 10 Gew.-% oder weniger während des Druckens.
Bevorzugt beinhaltet der Schritt des Versehens der Papierschicht mit wärmehärtendem Harz das Aufbringen einer Mischung aus Wasser und dem Harz auf die Papierschicht. Das Aufbringen der Mischung kann das Eintauchen der Papierschicht in ein Bad der Mischung und/oder das Sprühen, Spritzen oder anderweitige Auftragen der Mischung auf das Papier beinhalten. Bevorzugt wird das Harz dosiert zugeführt, z.B. durch Verwendung einer oder mehrerer Abquetschwalzen und/oder Rakel, um die Menge des der Papierschicht zugesetzten Harzes einzustellen.
Bevorzugt ist das wärmehärtende Harz ein Harz auf Melaminbasis, insbesondere ein Melaminformaldehydharz mit einem Verhältnis von Formaldehyd zu Melamin von 1,4 bis 2. Ein solches Harz auf Melaminbasis ist ein Harz, das polykondensiert, wenn es in einem Pressvorgang Wärme ausgesetzt wird. Bei der Polykondensationsreaktion entsteht Wasser als Nebenprodukt. Gerade bei dieser Art von wärmehärtenden Harzen, nämlich solchen, die Wasser als Nebenprodukt erzeugen, ist die vorliegende Erfindung von Interesse. Das entstandene Wasser sowie eventuelle Wasserreste im wärmehärtenden Harz vor dem Verpressen müssen die aushärtende Harzschicht weitgehend verlassen, bevor sie eingeschlossen werden und zu einem Transparenzverlust in der gehärteten Schicht führen. Die vorhandene Tintenschicht kann die Diffusion der Dampfblasen an die Oberfläche behindern, die vorliegende Erfindung sieht jedoch Maßnahmen zur Begrenzung dieser Behinderung vor. Die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung ist in dieser Hinsicht von Vorteil, da sie einen zusätzlichen Puffer zum Auffangen solcher austretenden Dämpfe bieten kann. Bei Verwendung einer porösen und/oder hydrophilen Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung, wie sie z.B. bei der Verwendung von Siliciumdioxid und/oder Polyvinylalkohol vorliegt, kann ein Teil des beim Aushärten des wärmehärtenden Harzes der Papierschicht in der Presse entstehenden Wasserdampfes von dieser Beschichtung aufgenommen werden, so dass der Prozess weniger anfällig für die Entstehung von Pressfehlern wie eingeschlossenen Wasserdampfblasen ist. Zu anderen Beispielen für solche wärmehärtenden Harze, die zu einer ähnlichen Polykondensationsreaktion führen, zählen Harze auf Harnstoff-Formaldehyd-Basis und Harze auf Phenol-Formaldehyd-Basis.
Bevorzugt wird die Papierschicht erst nach dem Aufbringen der Tintenstrahl-Empfängerschicht und nach dem Druck mit Harz imprägniert. Auf diese Weise erfährt die Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung durch das Wasser, das in der zur Imprägnierung verwendeten Wasser-Harz-Mischung enthalten ist, keinerlei Beeinträchtigung.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, umfasst das Verfahren des sechsten Aspekts der Offenbarung bevorzugt den Schritt des Heißpressens der bedruckten und mit Harz versehenen Papierschicht, zumindest um das Harz des erhaltenen mit Harz versehenen Dekorpapiers auszuhärten. Bevorzugt ist das offenbarte Verfahren Teil eines DPL-Prozesses wie vorstehend beschrieben, wobei die bedruckte, mit Harz versehene Papierschicht der Erfindung als Dekorschicht in den zu verpressenden Stapel aufgenommen wird. Es ist natürlich nicht ausgeschlossen, dass das offenbarte Verfahren Teil eines CPL- (Compact Laminate) oder eines HPL- (High Pressure Laminate) Prozesses ist, bei dem die Dekorschicht zumindest mit einer Vielzahl von harzimprägnierten Kernpapierschichten, z.B. aus so genanntem Kraftpapier, heiß verpresst wird, wodurch ein Substrat unter der Dekorschicht gebildet wird, und wobei die erhaltene gepresste und gehärtete Laminatschicht oder Laminatplatte im Falle eines HPL mit einem weiteren Substrat wie beispielsweise einer Spanplatte oder einer MDF- oder HDF-Platte verleimt wird.
Es ist klar, dass im Allgemeinen und/oder gemäß dem sechsten Aspekt der Offenbarung jede Art von Substratmaterial verwendet werden kann, wie beispielsweise die vorstehend erwähnte Spanplatte, MDF-, HDF-Platte oder eine Platte aus thermoplastischem Material oder eine Mineralplatte. Die thermoplastisches Material enthaltende Platte kann eine geschlossenzellige, geschäumte PVC-Platte sein, die möglicherweise Füllstoffe enthält, oder eine feste, d.h. nicht geschäumte PVC-Platte, die möglicherweise Füllstoffe enthält, wobei der Füllstoffgehalt mehr als 50 Gew.-% des Kernmaterials betragen kann oder nicht. Ein solcher Füllstoff kann ein mineralischer Füllstoff wie beispielsweise Kreide oder Kalk oder ein organischer Füllstoff wie beispielsweise Holz, Bambus, Gras und dergleichen sein. Die Mineralplatte kann eine hydraulisch abbindende Platte oder eine gepresste Platte sein. Die Mineralplatte kann eine Platte auf Gipsbasis, eine Faserzementplatte oder eine andere Platte auf Zementbasis sein, beispielsweise eine Platte auf Basis von Magnesiumoxid, die beispielsweise durch Reaktion mit Magnesiumchlorid und/oder Magnesiumsulfat abgebunden wird.
Vorzugsweise wird nach dem Druck eine weitere Harzschicht über dem Druckmuster aufgebracht, z.B. mittels eines Overlays, d.h. einer mit Harz versehenen Trägerschicht, oder einer flüssigen Beschichtung, bevorzugt während die Dekorschicht lose oder bereits verbunden oder angeklebt auf dem Substrat liegt.
Die erfindungsgemäße Basispapierschicht kann ein farbiges, pigmentiertes und/oder gefärbtes Rohpapier sein. Die Verwendung einer farbigen und/oder gefärbten Basisschicht ermöglicht eine weitere Begrenzung des Trockengewichts der aufgebrachten Tinte zur Erzielung eines bestimmten Musters oder einer bestimmten Farbe. Im Falle von Papier wird der Farbstoff oder das Pigment vorzugsweise dem Zellstoff zugesetzt, bevor der Papierbogen gebildet wird. Gemäß einer Alternative ist die Tintenaufnahmebeschichtung auf der zu bedruckenden Basispapierschicht farbig oder mit Farbpigmenten pigmentiert. Gemäß der allgemeinen Offenbarung sind die in der Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung enthaltenen Pigmente jedoch bevorzugt farblos oder weiß.
Bevorzugt wird zum Bedrucken der erfindungsgemäßen Papierschicht oder Folie ein digitaler Tintenstrahldrucker eingesetzt, der es erlaubt, Tintentröpfchen mit einem Volumen von weniger als 50 Picolitern auszustoßen. Die Erfinder haben festgestellt, dass das Arbeiten mit Tröpfchen mit einem Volumen von 15 Pikolitern oder weniger, zum Beispiel von 10 Pikolitern, erhebliche Vorteile hinsichtlich der Begrenzung des Trockengewichts der aufgebrachten Tinten bringt. Bevorzugt wird ein digitaler Tintenstrahldrucker eingesetzt, mit dem eine Schärfe von mindestens 200 dpi, besser noch mindestens 300 dpi (dots per inch) erreicht werden kann. Bevorzugt ist der digitale Tintenstrahldrucker vom Single-Pass-Typ, bei dem die Papierschicht in einer einzigen kontinuierlichen Relativbewegung der Papierschicht in Bezug auf den Drucker oder die Druckköpfe mit dem Druckmuster versehen wird. Es ist nicht ausgeschlossen, dass auch andere digitale Tintenstrahldrucker zur Verwirklichung der Erfindung eingesetzt werden, wie z.B. sogenannte Multi-Pass- oder Plotterdrucker. Bei Druckern des Single-Pass-Typs sowie, zumindest in einigen Fällen, bei Druckern des Multi-Pass-Typs erstrecken sich die Druckköpfe bevorzugt über die gesamte Breite des zu bedruckenden Papiers. Dies ist nicht der Fall bei einem Plotter oder einigen Multi-Pass-Anordnungen, bei denen die Druckköpfe eine Abtastbewegung in Breitenrichtung der Papierschicht ausführen müssen. Solche Drucker sind jedoch nicht von der Anwendung im Rahmen des offenbarten Verfahrens ausgeschlossen. Es wird darauf hingewiesen, dass Drucker des Multi-Pass-Typs den Vorteil haben, dass eine fehlerhafte Düse durch den Druck eines nachfolgenden Durchgangs verdeckt werden kann. Bei diesem Druckertyp können die Düsen zwischen den Durchgängen etwas verschoben werden, so dass an einer bestimmten Stelle des Papiers Punkte von mehreren Düsen gedruckt werden. Mit einer Multi-Pass-Anlage oder sogar mit einem Plotter ist es möglich, bei Bedarf eine automatische Wartung oder Reinigung zwischen den nachfolgenden Durchgängen durchzuführen. Das Problem mit den ausfallenden Düsen ist besonders relevant, wenn wasserbasierte oder so genannte wässrige pigmenthaltige Tinten verwendet werden. In der Tat können die Düsen durch das Tintenpigment zugesetzt werden, weil das Wasser eingetrocknet ist. Der vierte Aspekt der Offenbarung zielt jedoch darauf ab, eine Lösung für dieses Problem bereitzustellen, oder zumindest diese Probleme abzumildern.
Es ist klar, dass gemäß der am meisten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Papierschicht während des Drucks noch biegsam ist und dass die Papierschicht erst nach dem Druck auf dem plattenförmigen Substrat befestigt oder aufgelegt wird. Bei einer Variante wird die Papierschicht bereits während des Drucks auf das plattenförmige Substrat aufgebracht oder lose aufgelegt. Die mögliche Verbindung mit dem Substrat kann mit Klebstoffen auf Harnstoff-, Phenol-, Melamin-, Polyurethanbasis und ähnlichen Haftmitteln erreicht werden. Eine solche Befestigung kann durch eine Pressbehandlung erreicht werden, unabhängig davon, ob es sich um eine beheizte Pressbehandlung handelt oder nicht.
Bevorzugt umfasst das Verfahren des sechsten Aspekts der Offenbarung ferner den Schritt des Aufbringens einer Gegen- oder Ausgleichsschicht an der der bedruckten Papierschicht entgegengesetzten Oberfläche des Substrats. Im Falle einer Dekorschicht auf Papierbasis umfasst die Gegen- oder Ausgleichsschicht bevorzugt eine Papierschicht und ein wärmehärtendes Harz, bevorzugt dasselbe Harz wie die Deckschicht.
Bevorzugt wird die gegenseitige Verklebung des plattenförmigen Substrats, der möglichen Gegenschicht und der möglichen transparenten oder lichtdurchlässigen Schicht in ein und derselben Pressbehandlung erreicht. Gemäß der am meisten bevorzugten Ausführungsform des sechsten Aspekts werden diese Schritte in einem DPL-Prozess aufgegriffen.
Gemäß dem wichtigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Standarddruckpapier, wie es für den Tiefdruck verwendet wird, mit einem Gewicht zwischen 60 und 90 Gramm pro Quadratmeter mit einer Tintenstrahl-Empfängerbeschichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung versehen und mittels eines digitalen Tintenstrahldruckers mit wässrigen pigmentierten Tinten mit einem Holzmuster bedruckt. Anschließend wird die bedruckte Papierschicht über einen Standard-Imprägnierkanal mit Melaminharz versehen, und zwar mittels Walzen-, Tauch, Strahl- und/oder Sprühgeräten. Die mit Harz versehene Papierschicht wird dann getrocknet, bis eine Restfeuchte von weniger als 10 %, vorzugsweise etwa 7 %, erreicht ist. Aus einer mit Harz versehenen Gegenschicht, einem plattenförmigen Substrat, der bedruckten, mit Harz versehenen Papierschicht und einer mit Harz versehenen Papierschicht, die ein so genanntes Overlay bildet, wird ein Stapel gebildet. Der Stapel wird dann für weniger als 30 Sekunden bei einer Temperatur von etwa 180 bis 210 °C und einem Druck von mehr als 20 bar, zum Beispiel 38 bar, gepresst. Während des Pressens berührt die Oberfläche des Stapels ein strukturiertes Presselement wie beispielsweise eine strukturierte Pressplatte, und es bildet sich ein Relief in der obersten Schicht des erhaltenen Laminatpaneels. Möglicherweise kann das erhaltene Relief in Deckung mit dem Druckmuster der mit Harz versehenen Papierschicht gebildet werden.
Es ist ferner klar, dass die Dekorpapierschicht des ersten Aspekts der Erfindung oder erhalten nach dem zweiten und/oder dritten Aspekt der Offenbarung geeignet ist, als Dekorpapier bzw. Dekorfolie in einem Verfahren zur Herstellung von Bodenpaneelen, Möbelpaneelen, Deckenpaneelen und/oder Wandpaneelen verwendet zu werden.
Es ist klar, dass die vorstehend erwähnten bedruckbaren Papierschichten und/oder die Dekorpapierschichten bei den offenbarten Verfahren unter Umständen geteilt werden müssen, um ihre jeweiligen Endmaße zu erhalten. Die durch eine DPL-Pressbehandlung o.ä. erhaltenen Paneele werden bevorzugt gesägt oder anderweitig geteilt. Andere Behandlungen der erhaltenen Paneele sind natürlich nicht ausgeschlossen.
Es ist ferner klar, dass das weitere Aufbringen der Papierschichten, nachdem sie bedruckt wurden und durch einen oder mehrere der genannten Aspekte oder bevorzugten Ausführungsformen erhalten wurden oder erhalten werden können, bevorzugt durch eine DPL-Pressbehandlung erfolgt. Es können jedoch auch verschiedene alternative Aufträge praktiziert werden. Beispielsweise kann eine solche Papierschicht, bevorzugt nach dem Bedrucken, auf ein Substrat geklebt und mittels eines säurehärtenden, eines UV-härtenden oder eines elektronenstrahlhärtenden Klarlacks veredelt werden.
Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, sondern solche Dekorpapierschichten können nach mehreren Varianten realisiert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1290290 [0003]
EP 1872959 [0005]
WO 2011/124503 [0005]
EP 1857511 [0005]
EP 2431190 [0005]
EP 2293946 [0005]
WO 2014/084787 [0005]
WO 2015/140682 [0005]
WO 2015/118451 [0005, 0008]
EP 2132041 [0006]
EP 1044822 [0007]
EP 1749676 [0007]
EP 2274485 [0007]

Claims

Dekorpapierschicht, umfassend eine Basispapierschicht und ein Muster, das durch digitales Aufbringen von Tinten auf mindestens eine von Oberflächen der Basispapierschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinten von der Oberfläche in den Kern der Basispapierschicht über eine Tiefe eindringen, die weniger als 30 % der Dicke der Basispapierschicht entspricht, wobei die Basispapierschicht ein Papierflächengewicht von 60 bis 85 Gramm pro Quadratmeter aufweist.
Dekorpapierschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Basispapierschicht zwischen 50 und 200 µm, bevorzugt zwischen 60 und 130 µm, beträgt.
Dekorpapierschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe weniger als 30 µm, bevorzugt 20 µm oder weniger beträgt.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Siliciumdioxidpartikel auf der Oberfläche der Basispapierschicht vorhanden sind.
Dekorpapierschicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Siliciumdioxidpartikeln um Partikel aus ausgefälltem Siliciumdioxid handelt, bevorzugt mit einer durch die d50-Partikelgröße wie durch die Laserlichtstreuungs-Granulometrietechnik bestimmt ausgedrückten Partikelgröße von 1 bis 40 Mikrometer, bevorzugt 1 bis 15 Mikrometer oder 2 bis 12 Mikrometer.
Dekorpapierschicht nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliciumdioxidgehalt der Dekorpapierschicht in einer Tiefe von 20 % der Dicke der Basispapierschicht unter 5 % des Siliciumdioxidgehalts an der Oberfläche liegt.
Dekorpapierschicht nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern der Basispapierschicht frei oder im Wesentlichen frei von Siliciumdioxidpartikeln ist.
Dekorpapierschicht nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliciumdioxidpartikel in einer auf der Oberfläche vorhandenen Beschichtung umfasst sind, wobei die Beschichtung zudem ein Bindemittel und ein Vernetzungsmittel umfasst.
Dekorpapierschicht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Polyvinylalkohol, Vinylalkohol-Copolymer, modifizierter Polyvinylalkohol oder Polyvinylalkohol vom kationischen Typ ist, und wobei das Vernetzungsmittel Boronsäure oder Borax ist.
Dekorpapierschicht nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Basispapierschicht geglättet ist und dass die Basispapierschicht einschließlich der Beschichtung nach dem Gurley-Verfahren wie in Tappi T460 definiert einen mittleren Luftwiderstand zwischen 30 und 120 Sekunden aufweist.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinten durch Abfeuern von Tröpfchen auf die Basispapierschicht mit einer Schärfe aufgetragen werden, die durch einen DPI-Wert (Dots Per Inch) ausgedrückt wird und einen durchschnittlichen Abstand zwischen der Mitte von jedem Tintentröpfchen gebildeter Punkte ergibt, und dass die von den Tintentröpfchen gebildeten Punkte größer als der durchschnittliche Abstand sind.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das durch die digital aufgebrachten Tinten gebildete Muster über den Großteil der Basispapierschicht erstreckt, wobei im Durchschnitt eine Tintenlast von mindestens 1 Gramm pro Quadratmeter im bedruckten Bereich der Basispapierschicht vorhanden ist.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht in Rollenform vorliegt und eine Länge von mindestens 1000 Meter und eine Breite zwischen 1,6 und 2,2 Meter aufweist, wobei die Längskanten der Basispapierschicht unbedruckt bleiben oder mit einem technischen Bild bedruckt sind.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basispapierschicht an sich nach dem Gurley-Verfahren wie in Tappi T460 definiert einen mittleren Luftwiderstand von 25 Sekunden oder weniger aufweist.
Dekorpapierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basispapierschicht opak ist.