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Die Erfindung betrifft ein Papier gemäß dem Oberbegriff des
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Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 8.
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Es sind schnell und geräuschlos arbeitende Drucker entwickelt worden,
bei denen durch wahlweise Erregung piezoelektrischer Wandler Tintentropfen aus zur
Erzeugung eines gewünschten Schreibmusters angesteuerten Düsen einer Schreibdüsenmatrix
ausgestoßen werden (vgl. "Siemens-Zeitschrift", 51. Jahrgang, 1977, Seiten 219-221).
Derartige Drucker erreichen Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 300 Zeichen pro
Sekunde. Solche hohen Schreibgeschwindigkeiten stellen besondere Anforderungen an
das im Drucker verwendete Papier. Die aus den Düsen ausgeschleuderten Tintentropfen,
die beim Verlassen der Düse einen Durchmesser von etwa 0,1 mm haben, sollen in das
Papier eindringen und dort innerhalb von etwa einer Sekunde zu einer Kreisfläche
von etwa 0,4 mm Durchmesser auseinanderlaufen.
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Außerdem soll ein Zeichen ebenfalls nach etwa einer Sekunde wischfest
sein. Siehe hierzu das Merkblatt V-15-60 des Vereins der Zellstoff- und Papierchemiker.
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Das rasche Eintreten der Wischfestigkeit eines geschriebenen Zeichens
und ein gutes kreisförmiges Auseinanderlaufen der Tintentropfen sind zwei sich bei
bekannten Papieren gegenseitig ausschließende Anforderungen. Rasche Einstellung
der Wischfestigkeit bedeutet ein rasches Einsaugen der Tinte in das Papier und damit
ein Eindringen der Tinte ins Volumen des Papieres; damit kann der Tintentropfen
nicht oder nur wenig auseinanderlaufen. Bei einem Papier, bei dem der Tintentropfen
weit auseinanderläuft, wird dagegen eine Wischfestigkeit erst nach langer Zeit erhalten.
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Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Papier geschaffen werden,
bei dem gleichzeitig eine gute kreisförmige Ausbreitung eines aufgebrachten Tintentropfens
und ein rasches Eintreten der Wischfestigkeit sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Papier mit den
im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Die angegebene Art der Leimung sorgt für das
Breitlaufen der Tintentropfen auf dem in der Regel im Drucker horizontal ausgerichteten
Papier.
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Genauer gesagt läuft der Tropfen um so stärker auseinander, je schwächer
die Leimung ist. Der Füllstoff sorgt für das Aufsaugen der Tinte durch Kapillarwirkung.
Anders gesagt: Bei dem erfindungsgemäßen Papier ist durch die Leimung ein kreisförmiges
Breitlaufen des Tintentropfens in der gewünschten Weise sichergestellt, mit dem
angegebenen Füllstoffgehalt wird erreicht, daß der beim Breitlaufen des Tintentropfens
auf die einzelnen Oberflächenabschnitte entfallende Anteil der Tinte rasch in das
Papier aufgesaugt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Papier dringt die Tinte nicht tief ein,
was sich auch auf den Kontrast des Druckbildes günstig auswirkt. Das Papier hat
ferner eine gute Griffestigkeit und läßt sich einwandfrei mechanisch verarbeiten
(glatte Schnitt-und Stanzkanten). Zugleich hat das erfindungsgemäße Papier ein im
Hinblick auf die obigen Vorteile kleines Volumen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Von den im Anspruch 2 angegebenen Füllstoffen eignet sich besonders
gut das Kaolin, ein hydratisiertes Aluminiumsilikat.
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Dieses ist preiswert erhältlich, was im Hinblick auf den erfindungsgemäß
vorgesehenen hohen Füllstoffgehalt sehr vorteilhaft ist Darüber hinaus ist die Plättchenstruktur
des Kaolins für die Kapillarwirkung beim Aufsaugen der Tinte besonders günstig.
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Von den im Anspruch 3 angegebenen Leimungsmitteln ist wiederum das
alkylsubstituierte dimere Keten besonders vorteilhaft, da mit ihm eine Dreiviertelleimung
besonders einfach zu erhalten ist. Anders gesagt: Bei Verwendung dieses Leimungsmittels
kann man die zugegebene Menge innerhalb eines größeren Toleranzbereiches
ändern
und erhält trotzdem noch die gewünschte Dreiviertelleimung.
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Bei einem Papier gemäß Anspruch 4 erhält man ein noch rascheres Eintreten
der Wischfestigkeit, da der alkalische Charakter des Papieres das Eindringen der
Tinte fördert.
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Verwendet man gemäß Anspruch 5 Füllstoffteilchen mit einem Durchmesser
von 0,5-2 , so wird eine im Hinblick auf das Aufsaugen von Tinte besonders günstige
Kapillarwirkung zwischen den Füllstoffteilchen erhalten.
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Ein hoher Füllstoffgehalt wird durch den im Anspruch 6 angegebenen
Mahlungsgrad der Zellstoffasern begünstigt. Bei Zellstoffasern mit einem Mahlungsgrad
von mehr als 700 SR könnte zwar noch mehr Füllstoff eingebaut werden, das Aufsaugen
der aufgespritzten Tinte würde aber durch die größere Dichte der Faserstruktur so
stark verzögert, daß dies durch die erhöhte Füllstoffmenge nicht mehr kompensiert
werden kann. Bei anderer Wahl des Mahlungsgrades erhielte man auch ein sich lappig
anfühlendes, weniger griffestes Papier. Das Papier gemäß Anspruch 6 läßt sich dagegen
sehr gut nach dem Tintenspritzverfahren bedrucken und ist fest im Griff.
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Die mechanische Festigkeit des Papieres und der Einbau des Füllstoffes
wird auch durch die Wahl der Länge der Zellstofffasern wie im Anspruch 7 angegeben
begünstigt.
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Der erreichbare Füllstoffgehalt im Papier hängt nicht nur vom verwendeten
Leimungsmittel, vom Leimungsgrad und vom Mahlungsgrad der Zellstoffasern ab. Es
wurde herausgefunden, daß der Füllstoffgehalt gemäß Anspruch 8 erheblich erhöht
werden kann, wenn der auf das Sieb der Papiermaschine aufgebrachten Suspension ein
Retentionsmittel, insbesondere Polyäthylenamin zugesetzt wird. Dieses Retentionsmittel
verbleibt im Wasserkreislauf der Herstellung und baut sich nur in geringem Ausmaße
in das Papier ein. Es begünstigt durch entsprechende Änderung
des
Zetapotentiales eine Anlagerung der Füllstoffteilchen an die Zellstoffasern.
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Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 8 wird zugleich erreicht, daß der
Füllstoffgehalt auf der Siebseite und der Oberseite des fertigen Papieres im wesentlichen
gleich groß ist. Damit kann das so hergestellte Papier gleichermaßen von beiden
Seiten her bedruckt werden.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach Anspruch 8 ist der, daß auch
das Leimungsmittel besser im in Entstehung begriffenen Papier zurückgehalten wird.
Ohne Retentionsmittel würde ein großer Teil des Leimungsmittels zusammen mit dem
Wasser durch das Sieb der Papiermaschine hindurchlaufen. Dies würde das Erreichen
einer Dreiviertelleimung erschweren.
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Die Verwendung eines Retentionsmittels fördert ferner auch die Festigkeit
der Bindung von Füllstoffteilchen und Leimungsmittel an die Zellstoffasern.
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Bei dem Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9 wird auch ein entsprechend
alkalisch reagierendes Papier erhalten, bei dem das Aufsaugen der Tinte verbessert
ist. Wird als Leimungsmittel ein alkylsubstituiertes dimeres Keten verwendet, so
wird durch dessen Zugabe schon die Alkalinität der Suspension sichergestellt.
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Mit dem Verfahren nach Anspruch 10 wird erreicht, daß die Siebseite
und die Oberseite des fertigen Papieres gleiche physikalische Eigenschaften im Hinblick
auf das Aufsaugen von Tinte und das Breitlaufen eines Tintentropfens haben. Insbesondere
wird eine Verarmung an Füllstoff und Leimungsmittel an der Siebseite (Unterseite)
des Papieres vermieden. Hierdurch wird die Bedruckbarkeit des Papieres von beiden
Seiten her noch weiter verbessert.
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Auch die Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 11 erfolgt
im
Hinblick auf eine verbesserte Homogenität des Papieres.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1: einen Schnitt durch ein zum Bedrucken im Tintenspritzverfahren geeignetes
Spezialpapier; und Fig. 2: aufeinanderfolgende Phasen beim Breitlaufen eines Tintentropfens
und Eindringen der Tinte in das Spezialpapier nach Fig. 1.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen mikroskopischen Schnitt durch
ein Spezialpapier zum Bedrucken nach dem Tintenspritzverfahren senkrecht zur Papierebene.
Die Oberseite des Papieres ist mit 2, die Unterseite mit 4 bezeichnet.
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Zellstoffasern 6 sind im wesentlichen parallel zur Oberseite 2 und
Unterseite 4 des Papieres ausgerichtet. Es handelt sich um ausgemahlene (Mahlungsgrad
50-70° SR), gebleichte Zellstoffasern mit einer Faserlänge von 0,5-8 mm. Ein Teil
dieser Fasern kann auch nur halb gebleicht oder ungebleicht sein.
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An den Zellstoffasern 6 sind Füllstoffteilchen 8 angelagert; eine
in der Zeichnung nicht darstellbare, sehr dünne, filmähnliche Schicht aus Leimungsmittel
überzieht die Zellstoffasern und die Füllstoffteilchen. Der Füllstoffgehalt beträgt
30-40 Gewichtsprozent, wie üblich bezogen auf ein Papier mit 95 % Trokkengehalt.
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Fig. 2 zeigt oben bei a) einen Tintentropfen 10 kurz nach dem Auftreffen
auf die Oberseite 2 des Papieres. Im Papier sind die einzelnen Fasern und die Füllstoffteilchen
nicht mehr dargestellt, um die Ausbreitung des Tintentropfens besser zeigen zu können.
Bei b) ist der Tintentropfen schon weit auseinandergelaufen und zum Teil auch schon
in das Papier eingedrungen. Die
Frontlinie der ins Papier eingedrungenen
Tinte ist mit 12 bezeichnet. Da das Breitlaufen längs der parallel zu der Oberseite
ausgerichteten Zellstoffasern 6 verhältnismäßig rasch gegenüber dem Eindringen in
das Papier unter Kapillarwirkung erfolgt, hat die Frontlinie 12 flach gestreckte
Gestalt. Nach dem völligen Eindringen des breitgelaufenen Tintentropfens in das
Papier erhält man die bei c) mit 14 bezeichnete gestreckte Frontlinie der Tinte.
Man erkennt, daß bei einer derartig verlaufenden Tintenfront sowohl eine kreisförmige
Ausbreitung als auch ein rasches Aufsaugen der Tinte sichergestellt ist. Diese Tintenverteilung
führt auch zu einem sehr kontrastreichen Druckbild.
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Das oben beschriebene Papier läßt sich wie folgt herstellen: Es wird
eine 0,5-2 gewichtsprozentige wässrige Suspension einer durchgemischten Ausgangsmasse
hergestellt, die ihrerseits Zellstoffasern, Füllstoffmaterial und Leimungsmittel
in solchen Mengen enthält, daß im fertigen Produkt ein Füllstoffgehalt von 30-40
Gewichtsprozent und ein Gehalt an Leimungsmittel von 2-6 Gewichtsprozent, Rest Zellstoffasern
erhalten wird. Zusätzlich enthält die Suspension 0,05-0,2 Gewichtsprozent Polyäthylenamin
als Retentionsmittel.
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Diese Suspension wird auf das mindestens 28-30 Maschen/cm aufweisende
Sieb einer Papiermaschine gegeben, und das Wasser der Suspension wird vorsichtig
abgezogen. Die nachfolgende Trocknung des Papieres erfolgt in üblicher Weise.
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