DE3038573C2

DE3038573C2 - Aufzeichnungspapier

Info

Publication number: DE3038573C2
Application number: DE3038573A
Authority: DE
Inventors: Shigehiko Kamagaya Miyamoto; Yoshinobu Matsudo Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1983-07-21
Also published as: US4335184A; DE3038573A1; JPS5657177A; JPS6150795B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungspapier, das für Aufzeichnungsverfahren, bei denen Druckfarbendüsen verwendet werden, geeignet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Aufzeichnungspapier mit verbesserter Druckfarbenabsorption, verbesserter Verhinderung des Schmutzens durch nicht getrocknete Druckfarbe und einer Verbesserung hinsichtlich des Auslaufens von Druckfarben.

Auf Grund der Aufzeichnungsgeschwindigkeit, der Betriebskosten und der Vermeidung von Umweltstörungen haben in jüngerer Zeit Düsen-Druckfarben-Aufzeichnungssysteme an Bedeutung gewonnen. Allerdings ist holzfreies Papier oder Papier mittlerer Qualität (ein Papier mit gemahlener Holzpulpe in einer Menge von 30% oder weniger) wie es bisher auf dem Markt für Aufzeichnungspapiere verwendet wird, nicht für die Verwendung in Aufzeichnungspapieren für Druckfarbendüsen geeignet. Für Papiermaterialien, die in Druck farben-Düsenaufzeichnungsvorrichtungen verwendet werden, müssen die Druckfarbentröpfchen, die auf die Papieroberfläche geschleudert werden, schnell in die Papierschicht eindringen, um ein Verwischen auf der Papieroberfläche zu vermeiden, wenn die frisch ge· druckte Aufzeichnung unmittelbar nach dem Drucken gerieben wird (dieses Verwischen wird nachfolgend als Verschmutzung bezeichnet), und außerdem sollen sich die Tintenpunkte auf der Papieroberfläche nicht ausbreiten, um ein Verwischen des Bildes während des Druckes zu vermeiden.

Wird ein handelsübliches, holzfreies Paoier oder ein

Papier mittlerer Qualität beschichtet, so wird dieses Papier im allgemeinen vor dem Beschichtungsvorgang in einem gewissen Grad einer Leimungsbehandlung mit einem geeigneten Leimungsmittel unterworfen, um einen Abfall der Papierfestigkeit auf Grund der Befeuchtung und des Eindringens des Beschichtungsmittel* zu vermeiden, und auch um eine Wanderung des Überzugs zu verhindern. Infolgedessen ist das beschichtete Papier in einem gewissen Maße gegen die Absorption von

ίο Druckfarbe und gegen das Auslaufen beständig.

Bei den Aufzeichnungseigenschaften von Papier liegen unvereinbare Beziehungen insofern vor, als einerseits eine Beziehung zwischen der Druckfarbenabsorptionsfähigkeit und dem Auslaufen und andererseits dem Verschmutzen besteht Bei einer Erhöhung der Druckfarbenabsorptionsfähigkeit erhöht sich das Aulaufen, während bei einer Verminderung der Druckfarbenabsorptionsfähigkeit zum Verbessern des Ausladens eine Erhöhung der Verschmutzung eintritt Verwendet man gewöhnliches holzfreies Papier oder Papier mittlerer Qualität das nicht für spezielle Zwecke beabsichtigt ist ais Aufzeichnungspapier, so ist die Auflösungskraft des aufgezeichneten Bildes unbefriedigend. Bei einer polychromatischen Aufzeichnung haften Tröpfchen unterschiedlicher Farben auf dem gleichen Fleck, und wenn die früheren Tröpfchen noch nicht vollständig von dem Papier absorbiert sind, treffen die nachfolgenden Tröpfchen auf eine gesättigte Fläche auf, und dadurch ergibt sich ein Druckfarbenfluß, welcher die Bildqualität verschlechtert Man hat versucht, diese Schwierigkeit durch eine Verbesserung der Druckfarbenabsorptionsfähigkeit zu überwinden, jedoch hat man hierbei nur geringe Erfolge erzielt Eine zu große Erhöhung der Druckfarbenpenetration bewirkt andererseits den Nachteil eines verwaschenen Bildes.

Es wurde nun festgestellt, daß die Aufzeichnungseigenschaften von Aufzeichnungspapier, wie die Druckfarbenabsorptionsfähigkeit, das Verlaufen von Druckfarbenpunkten und das Verschmutzen von Druckfarbenpunkten in erheblichen Masse von dem Leimungsmittel, dem Fixiermittel und dem in dem Aufzeichnungspapier enthaltenen Füllstoff abhängig ist. Weitere ausführliche Untersuchungen über die Auswahl und die Anwendungstechnik der Leimungsmittel haben zu der vorliegenden Erfindung geführt, die ein Aufzeichnungspapier für Aufzeichnungen mit Druckfarbendüsen mit verbesserter Bildqualität betrifft, welches aus einem ungeleimten Basispapier besteht, dessen Kaltwasserextrakt einen pH von 5,0 bis 10, und vorzugsweise von 6,5 bis 9,0

aufweist, und auf dem sich eine Überzu&xtchicht, enthaltend ein verseiftes Petrolharz-Leimungsmittel, befindet. Df pH-Wert des Kaltwasserextrakts ist der Wert des Extraktes, defr man erhält, wenn man eine Probe mit kaltem Wasser extrahiert gemäß JIS P 8133.

Die üblichen Überzugsmaterialien für die Oberflächenleimung von Papier schließen Gelatine, Proteine, Stärke, Stärkederivate und Cellulosederivate und synthetisches Leimungsmittel, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylamide, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Petrolharz-Leimungsmittel und cellulosereaktive Leimungsmittel ein. Die erfindungsgemäß verwendeten Petrolharz-Leimungsmittel sind bekannt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird jedoch nur gelöst unter Verwendung von verseiften Petrolharzen als Oberflächenleimungsmittel auf dem Basispapier, welches ungeleimt und auch frei von Fixiermitteln ist. Der Verseifungsgrad des Petrolharzes kann so eingestellt werden, daß man Wasserlöslichkeit und eine für das Verfahren

geeignete Viskosität erzielt, wobei ein Verseifungsgrad von 50 oder mehr gv.-ignet ist Die Zugabe eines Fixiermittels, wie Aluminiumsulfat, würde den pH des Basispapiers vermindern und aktive Aluminiumionen einbringen, die mit dem verseiften Petrolharz reagieren können und dann ein hydrophobes Petrolharz bilden würden, welches nun wiederum nicht nur die Druckfarbenaufnahmefähigkeit vermindern, sondern in einigen Fällen auch eine Verfärbung und Koagulierung der Druckfarbe bewirken würde.

Das verseifte Petrolharz-Leimungsmittel wird bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 2,0%, bezogen auf die Feststoffe in der Pulpe, verwendet Obwohl die Obergrenze nicht genau bestimmbar ist ist die Anwendung einer zu großen Menge hinsichtlich der Wirkung und aus wirtschaftlichen Gründen bedeutungslos. Die Verwendung einer zu geringen Menge reicht nicht aus, um die Druckfarbenabsorptionsfähigkeit bei einem ungeleimten Grundpapkr zu bewirken. Der obige Bereich der anzuwendende« Mengen des Leimungsmittels auf Basis eines Petrolharzes bezieht sich auf das Grundpapier mit einem Gewicht von 60 g/m², wie es im nachfolgenden Beispiel 1 verwendet wird.

Das Petrolharz-Leimungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,10 bis 1,05 g/m², bezogen auf die Feststoffe, angewendet, aber es kann auch außerhalb dieses Bereiches angewendet werden, wenn das Grundgewicht des Papiers besonders groß oder klein ist Es ist deshalb selbstverständlich, daß man die Menge des Petrolharz-Leimungsnvttels in oder außerhalb des oben genannten Bereichs unter Berücksichtigung des Zwekkes, des Grundgewichts, der Bicke ulj dergleichen des Aufzeichnungspapiers auswählt Das hier genannte verseifte Petrolharz-Leimungsmittel ist e^; ι Produkt, wie man es im allgemeinen erhält, indem man eine <*v?-ungesättigte Carbonsäure oder -anhydrid in ein Polymerisat oder in ein modifiziertes Polymerisat einer Q-Cn-Fraktion eines Naphtha-Crack-Produktes einführt und die polaren Gruppen dann verseift. Solche Leimungsmittel sind als Handelsprodukte erhältlich.

Geeignete Füllstoffe für das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier sind Ton, Talkum, gemahlener Kalkstein, gefälltes Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Aluminiumhydroxid, Titanoxid und organische Substanzen, wie Harnstoff-Formaldehydharze. Ein Basispapier, in dem 1 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 20%, bezogen auf die Pulpe, an gefälltem Calciumcarbonat oder gemahlenem Kalkstein eingebracht sind, ist besonders als Basispapier zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers geeignet.

Andere Komponenten, die in der Oberflächenbeschichtungszusammensetzung verwendet werden können, sind oxidierte Stärke, modifizierte Stärke und Stärkederivate, Polyvinylalkohol, Natriumalginat, Carboxymethylcellulose, andere wasserlösliche Cellulosederivate, Casein und Gelatine. Diese Überzugskomponenten können in Kombination mit Calciumcarbonat kolloidaler Kieselsäure, Titanoxid und anderen Pigmenten verwendet werden. Calciumcarbonat wird in dem Fall besonders bevorzugt bei dem der pH des Kaltwasserextraktes des Grundpapiers im schwachsauren Bereich ist Die Menge an Calciumcarbonat auf der Papieroberfläche liegt zwischen 0,2 bis 30 und vorzugsweise bei 1 bis 20 g/m², bezogen auf die Feststoffe.
Die Überzugszusammensetzung, welche das verseifte

ίο Petrolharz enthält wird auf das Grundpapier mittels einer üblichen Leimungspresse, Leimungswanne, Kalanderleimungsvorricntung, Walzenbeschichtungsvorrichtung, durch Luftmesserbeschichtung oder mit anderen Beschickungsvorrichtungen aufgetragen. Die Mitverwerbung eines hydrophoben synthetischen Harzemulsion mit hoher Filmbildungsfähigkeit in der Beschichtungszusammensetzung muß vermieden werden, damit die Druckfarbenabsorptionsfähigkeit nicht gehindert wird. Ein so hergestelltes Aufzeichnungspapier hat als Papiereigenschaft einen niedrigen Leimungsgrad und weist vorteilhafte Verbesserungen hinsichtlich der Druckfarbenabsorptionsfähigkeit des Auslaufens und der Verschmutzung auf, was die Bildqualität insgesamt verbessert.

Die Erfindung wird ausführlich in den Beispielen erläutert

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Veränderung der Bildqualität bei Verwendung unterschiedlicher Leimungsmittel gezeigt.

Zu einer Pulpenaufschlämmung (LBKP: gebleichte Kraftpulpe von Hartholz) mit einer Canadian-freeness (Mahlungsgrad) vn 380 ml werden 15 Gew.-%, bezogen auf die Pulpe, gefälltes Calciumcarbonat und 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Pulpe, eines kationischen Stärkederivats als Papierverfestigungsmittel sowie als Retentionshilfe gegeben. Der so hergestellte Papierrohstoff wurde zu einem Papier von 60 g/m² Grundgewicht mittels einer Fourdrinier-Pilot-Papierniaschine verarbeitet, wobei man ein Grundpapier erhielt, dessen pH bei Kaltwasserextraktion 8,3 betrug. Die Überzugszusammensetzung, die in Tabelle 1 gezeigt wird, enthielt die Leimungsmittel Nr. 1 bis 5, die jeweils auf das Grundpapier in einer Menge von 0,26 g/m², bezogen auf die Feststoffe, mittels einer Leimungspresse unter Bildung verschiedener Typen des Aufzeichnungspapiers aufgetragen wurden. Die kein weiteres Leimungsmittel

enthaltende Überzugszusammensetzung wurde auch auf das Grundpapier aufgetragen. Auf den jeweiligen Proben des Aufzeichnungspapiers wurden Punkte mit einer Druckfläche von 0,08 mm² eingedruckt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt, wo der Grad des Auslaufens angegeben wird als Verhältnis (in %) der Druckfläche der Anfangsfläche (0,08 mm²) der Punkte.

Tabelle 1

Leimungsmittel in der Oberzugsschicht

Stoekigt-Uimungs- Grad des Auslaufens

grad Schmutzen

(Sekunden) (%)

1 Beispiel 1

2 Vergleichsbeispiel

3 Vergleichsbeispiel

4 Vergleichsbeispiel

5 Vergleichsbeispiel

6 Vergleichsbeispiel

Verseiftes Petrolharz

Styrol-Maleinsäuretyp

Styrolacryltyp

Acryltyp

Polyacrylamid

keines

1,4

1,9

0,5

220

160

320

500

1600

2000

nein

ja

nein

Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, daß nur gemäß Beispiel 1, bei dem ein Petrolharz-Leimungsmittel gemäß der Erfindung verwendet wurde, ein Aufzeichnungspapier erhalten wird, das sowohl gegen Auslaufen als auch gegen Verschmutzen beständig ist

Beispiele 2 und 3

Das gleiche Basispapier wie in Beispiel 1 -wurde mit einer Zusammensetzung aus 8 Teilen oxidierter Stärke, einem Teil des jeweils in Tabelle 2 angegebenen Petrolharz-Leimungsmittels und 91 Teilen Wasser mittels einer Leimungspresse in einer Menge von 3,6 g/m², bezogen auf die Gesamtfeststoffe, entsprechend 0,4 g/m² Leimungsrnittel, bezogen auf den Feststoffgehalt beschichtet, wobei verschiedene Pr-.-'c-en von Aufzeichnungspapier erhalten wurden. Die Lrgebnisse der Versuche, die wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, werden in Tabelle 2 gezeigt

Tabelle 2

Petrolharz-Leimungsmittel in der Überzugsschicht

Stoekigt-Leimungs-	Grad des Auslaufens	Schmutzen
grad
(Sekunden)	(0/0)	nein
1,8	180	nein
3,0	176	ja
17,2	160	ja
12,9	180	ja
8,2	190

Beispiel 2
Beispiel 3
Vergleichsbeispiel
Vergleichsbeispiel
Vergleichsbeispiel

verseiftes Petrolharz A
verseiftes Petrolharz B
Emulsions-Petrolharz C
Emulsions-Petrolharz D
Emulsions-Petrolharz E

Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, daß bei Verwendung eines sogenannten Emulsions-Petrolharz-Ltimungsrnittel mit niedrigem Verseifungsgrad in der Überzugsschicht ein unbrauchbares Aufzeichnungspapier wegen des hohen Leimungsgrades erhalten wird, das eine erhöhte Schmutzung aufweist, während bei Verwendung von verseiften Typen gemäß der Erfindung gute Ergebnisse erzielt werden, nämlich keine Verschmutzung und ein Auslaufen der gedruckten Punkte auf eine Minimalfläche beschränkt werden konnte.

Beispiel 4

Eine Aufschlämmung eines Papierrohstoffes wurde hergestellt durch Vermischen von 80 Gew.-°/o einer Pulpe (LBKP) mit einer Canadian-freeness (Mahlungsgrad) von 350 ml und 20 Gew.-% einer Pulpe (NBKP-gebleichte Kraftpulpe von Weichholz) mit einer Canadian freeness von 450 ml und Zugabe von 1% kationischer Starke als Papierfestigungsmittel. Papier wurde aus dieser Grundmasse auf der gleichen Papiermaschine, wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei man ein Grundpapier von 60 g/m² Grundgewicht mit einem Kaltwasserextrakt mit einem pH von 5,5 erhielt. Für Vergleichszwecke wurden zu dem obigen Papieransatz 3% Aluminiumsulfat gegeben und die entstandene Aufschlämmung (pH 4,2) wurde zu einem anderen Papier verarbeitet, das bei der Kaltwasserextraktion einen pH von 4,2 aufwies.

Auf das Grundpapier wurde in einer Menge von jeweils 9 g/m², bezogen auf die. Feststoffe, eine Überzugszusammensetzung (21% Feststoffgehalt) aus 10 Teilen ausfüllten Calciumcarbonat, 10 Teilen oxidierter Stärke und einem Teil verseiftes Petrolharz-Leimungsmittel aufgetragen. Dies·.: so beschichteten Papiere wurden als Aufzeichnungspapiere verwendet und es wurden die gleichen Untersuchungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3	7	30 38 573	Stoekigt- Leimungsgrad (Sekunden)	8	Grad des Auslaufens (%)	Schmutzen
Basispapier		Oberflächen- Lösungsmittel	1,5 21,0	190 155	nein ja
Beispiel 4 Vergleichsbeispiel	Papier ohne Aluminiumsulfat saures Papier	verseiftes Petrolharz verseiftes Petrolharz

Aus Tabelle 3 geht hervor, daß bei einem beschichteten Papier aus einem Gnihdpapier, das ein Fixiermittel, wie Aluminiumsulfat enthält, der pH des Kaltwasserextrakts auf 5,0 oder darunter absinkt, und daß das entstandene beschichtete Papier nicht geeignet ist als Aufzeichnungspapier für Düsendruckfarben-Auftrag, weil zwar das Auslaufen ausreichend vermindert wird, aber der Verschmutzungsgrad der Druckfarbenpunkte nicht akzeptabel ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungspapier für Aufzeichnungen mit Druckfarbendüsen mit verbesserter Bildwiedergabequalität, dadurch gekennzeichnet, daß es ein ungeleimtes Basispapier, dessen Kaltwasserextrakt einen pH von 5,0 bis 10,0 aufweist, und darauf verteilt eine Oberzugsschicht mit einem verseiften Petrolharz-Leimungsmittel enthält

2. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH des Kaltwasserextrakts des Basispapiers 6,5 bis 9,0 beträgt.

3. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Menge der Oberzugsschicht 0,10 bis 1,04 g/m² an verseiftem Petrolharz-Leimungsmittel beträgt.

4. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier Calciumcarbonat als Füllstoff enthält

5. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispapier 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Pulpe, Calciumcarbonat enthält

6. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Basispapier 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Pulpe, Calciumcarbonat enthält

7. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht Calciumcarbonat enthält.

8. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Caiciumcarbonatgehalt in der Überzugsschicht 0,2 bis 30 g/m² beträgt.