DE4307241C2

DE4307241C2 - Holzhaltiges Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, Verfahren zu seiner Herstellung sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE4307241C2
Application number: DE4307241A
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl Ing Arnold; Karl Eisenschmid; Guenther Dipl Ing Hennings; Stephan Prof Dr Kleemann; Kathrin Dipl Ing Willich
Original assignee: STEINBEIS TEMMING PAPIER GmbH
Current assignee: STEINBEIS TEMMING PAPIER GmbH
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: DE9303350U1; WO1994020302A1; DE4307241A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungspapier, das insbesondere für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren geeignet ist, bestehend aus einem geleimten oder ungeleimten, holzhaltigen, beispielsweise holzschliff- oder allgemein recyclingfaserhaltigen Basispapier, welches durch Oberflächenbehandlung für die Verwendung in modernen Tintenspritzschreibern ausgerüstet wurde.

Die seit etwa 1990 zu verzeichnende starke Zunahme der Verwendung von berührungslosen Druckern stellt erweiterte Anforderungen an die bisher auf dem Markt befindlichen Papiersorten. Zu diesen berührungslosen (non-impact) Drucksystemen gehört neben den Laserdruckern und Thermodruckern vor allem die Gruppe der Tintenspritzdrucker (Ink-Jet-Drucker). Durch die im folgenden näher erläuterten neuen Tintenspritzauftragungsverfahren und die parallel dazu in den letzten Jahren aufgrund des steigenden Carbonatanteils im Papier zu verzeichnende Umstellung vieler Papierfabriken auf eine neutrale bzw. pseudo-neutrale Papierverleimung werden bei den am Markt befindlichen holzstoffhaltigen Papiersorten unzureichende Druckergebnisse, insbesondere durch Faserauslaufen der Tinte (Dochten), erhalten.

Tintenspritzdrucker können nach heutiger Technologie bei gutem Preis-Leistungs-Verhältnis ein gut aufgelöstes farbiges oder schwarz-weißes Druckbild auf nahezu geräuschlosem Weg und auf relativ umweltfreundliche Weise erzeugen. Das Prinzip des Tintenspritzdruckverfahrens ist, daß aus einer oder mehreren extrem kleinen Düsen die Tinte unter Druck auf ein Trägermaterial, z. B. Papier, gespritzt wird. Das Druckbild wird hierbei digital aufgebaut, wobei die Elektronik festlegt, welche Düse wann spritzt, um das gewünschte Druckbild zu erhalten.

Bei der Erzeugung der feinen Tintentröpfchen wird zwischen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren unterschieden.

Das kontinuierliche Verfahren stellt das ältere Verfahren dar und wird heute vor allem im industriellen Bereich, beispielsweise zum Bedrucken von Pappschachteln, Metall, Glas, Plastikverpackungen usw. verwendet. Der Anteil an Heim- und Bürodruckern, die nach diesem Verfahren arbeiten, ist gering. Hierbei wird die Tinte bei Drücken bis zu 30 bar in einem kontinuierlichen Strahl über eine Düse auf das Papier gespritzt. Der Strahl besteht aus einer Anzahl rasch aufeinanderfolgender Tröpfchen (ca. 100 000 bis 500 000 Tröpfchen/sec), die in einem piezoelektronischen Kopf geformt werden, der bei hohen Frequenzen oszilliert. Nach Verlassen der Düse wird der Tropfenstrom elektrisch geladen und elektrostatisch auf das Papier gelenkt. Die für den Bildaufbau nicht benötigten Tröpfchen werden elektrostatisch abgelenkt und über einen Tropfenfänger im Kreislauf geführt (ca. 95 bis 97%).

Beim heutzutage überwiegend verwendeten diskontinuierlichen Verfahren werden nur dann Tintentropfen erzeugt, wenn sie auch tatsächlich für eine zu bedruckende Stelle benötigt werden. Das Verfahren wird deshalb auch Druckimpuls-Strahl-Verfahren (Impuls-Jet-Verfahren) genannt. Dabei wird zwischen einer Tropfenerzeugung durch ein Piezoelement oder durch ein Thermoelement unterschieden, wobei das letztere Verfahren derzeit bevorzugt ist. Hierbei wird durch die Erhitzung mittels eines im Tintenkanal integrierten Thermoelements die Tinte zum Verdampfen gebracht. Durch den dadurch erzeugten Überdruck wird eine genau definierte Menge an Tinte auf das Papier gespritzt.

Sowohl das kontinuierliche sowie auch das diskontinuierliche Verfahren der Druckerzeugung werden im folgenden als "Tintenspritzaufzeichnungsverfahren" zusammengefaßt.

Zur Beurteilung der Eignung eines Papiers für das Tintenspritzverfahren ist u. a. die Adsorption bzw. Wegschlagzeit der Tinte in das Papier wichtig. Die Wegschlagzeit wird beispielsweise durch folgende Faktoren beeinflußt:

- das Benetzungsverhalten der Tinte, da durch Herabsetzen der Oberflächenspannung der Tinte, beispielsweise durch grenzenflächenaktive Substanzen, die Tinte das Papier besser benetzen und damit schneller wegschlagen kann;
- die Verdunstungsneigung der Tinte, welche beispielsweise durch Lösungsmittelzusätze erhöht werden kann, wodurch die bedruckte Stelle schneller trocknet.

Ferner wird das Druckbild auch durch die chemisch-physikalischen Eigenschaften des verwendeten Papiers beeinflußt. Hierbei können sich auch mit modernen Tintenspritzdruckern in Abhängigkeit vom verwendeten Papier unterschiedlich starke Beeinträchtigungen des Druckbilds ergeben. Weiterhin kann es durch Ausfransen des Schriftbildes oder das noch stärker auftretende Auslaufen ("Dochten") der Tinte zu unakzeptablen Druckergebnissen kommen. Das Dochten kann sich beispielsweise in fransigen Rändern und spinnenartigen Linien äußern und führt somit zu einer schlechten Gesamtdruckqualität. Zur Veranschaulichung sind in Abb. 1 und 2 Tintenspritz-Ausdrucke auf der Ober- und Unterseite eines herkömmlichen holzstoffhaltigen Papiers wiedergegeben. insbesondere tritt dieses Dochten der Tinte bei Papieren mit einem hohen Anteil an verholzten Fasern und dabei speziell bei Recyclingpapieren auf. Daher wurde deren Eignung für ein Tintenspritzverfahren bisher nicht in Betracht gezogen. Im Gegenteil ist das Dochtverhalten insbesondere von neutral geleimten Papieren mit einem Anteil verholzter Fasern so eindeutig und ausgeprägt, daß es sogar zum Holzstoffnachweis in Papieren herangezogen werden könnte.

Die Herstellung von Ink-Jet-Spezialpapieren kann nach DE-OS 29 25 769 durch Aufbringung einer Druckfarben absorbierenden Strichschicht erzeugt werden. Die in dieser Veröffentlichung verwendeten Papiere enthalten typischerweise keinen Holzstoff und weisen mit heutigen Tintenstrahldruckern ein relativ unscharfes Druckbild auf.

Auch in der DE-30 24 205 und der EP-A-0 121 916 wird ein Aufzeichnungspapier für Tintenspritzverfahren durch Aufbringen einer speziellen bindemittel- und pigmenthaltigen, schnell absorptionsfähigen Strichschicht erzeugt. Holzstoff wird zur Herstellung der Papiere ebenfalls nicht eingesetzt.

DE-AS 22 34 823 befaßt sich ebenfalls mit einem Tintenspritz-Aufzeichnungsmaterial und schlägt dazu eine tintenabsorbierende Gelatineschicht auf einem Träger vor, die von der Tinte benetzt wird und in die die Tinte nach dem Aufspritzen einige µm tief eindringt. Auch mit diesem Material wird ein nachteiliges Ergebnis beim Druckbild erhalten.

Alle diese angeführten Papiere zielten auf eine extrem kurze Wegschlagzeit ab, was stets durch das Aufbringen einer zusätzlichen Pigmentschicht und dadurch sehr hohen Oberflächenglätten erzielt wurde. Trotz dieser verfahrenstechnisch aufwendigen Herstellung wird nur ein vergleichsweise unscharfes Druckbild erzeugt. insbesondere tendieren die Druckbilder zu starkem Verlaufen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein insbesondere neutral oder alkalisch hergestelltes Aufzeichnungspapier mit einem Anteil verholzter Fasern, speziell ein Recyclingpapier, herzustellen, das auch für höherwertige Verwendungen, wie z. B. Tintenspritzverfahren, geeignet ist. Ein solches Papier soll möglichst die zuvor angegebenen Nachteile nicht aufweisen und sich insbesondere durch ein klares und deutliches Druckbild auszeichnen, wobei Dochten möglichst nicht auftreten soll. Insbesondere ist auch ein bevorzugtes Ziel der Erfindung, ein Aufzeichnungspapier mit für das Druckbild vorteilhaften Tintenwegschlagzeiten zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zur Vermeidung von weiteren Lagerflächen sowohl beim Produzenten als auch beim Anwender und den daraus resultierenden distributorischen und umweltrelevanten Folgeproblemen ein Aufzeichnungspapier zur Verfügung zu stellen, das neben seiner besonderen Eignung für Tintenspritzverfahren auch in anderen Bereichen verwendbar ist, beispielsweise als Schreibpapier, Offsetpapier, Etikettenpapier, Kopierpapier oder Mehrzweckpapier.

Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Aufzeichnungspapier zur Verfügung, das geeignet für ein Tintenspritzverfahren und/oder Kopierzwecke ist und 2 bis 8 Gew.% Wasser, 10 bis 25 Gew.% Asche, jeweils bezogen auf ofentrockenes Papier (im folgenden abgekürzt als "otro-Papier"), sowie als Rest Papierfaserstoffe mit einem Anteil an verholzten Fasern von mehr als 10 Gew.%, bezogen auf die Papierfaserstoffe, umfaßt, und dadurch charakterisiert ist, daß

a) der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts des Aufzeichnungspapiers zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
b) das Papier auf mindestens einer Oberfläche oberflächenverleimt ist,
c) der pH-Wert der geleimten Oberfläche zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
d) das Oberflächenleimungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus filmbildenden organischen Polymeren, Harzleimen und Harzdispersionen, Alkylketendimer-Leimen, Alkylsuccinanhydrid-Leimen, Paraffinen, Stearaten und Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltigen Leimungsmitteln, ausgewählt wird
e) und in einer Menge vorliegt, so daß das Aufzeichnungspapier bei einer Untersuchung gemäß DIN 53 126 kein Dochten (Auslaufen) zeigt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt das Aufzeichnungspapier darüber hinaus mit einer Ink-jet-Tinte, die eine Viskosität von 1,1 bis 1,5 mPas, und eine Oberflächenspannung von 40 bis 50 mN/m hat, eine Tintenwegschlagzeit von zwischen 5 und 35 Sekunden, bevorzugt zwischen 10 und 30 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 10 und 25 Sekunden.

Es ist überraschend, daß sich auch Papiere mit einem Anteil verholzter Fasern und insbesondere Recyclingpapiere gemäß der vorliegenden Erfindung für höherwertige Verwendungszwecke, insbesondere Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, eignen. Die erfindungsgemäße Oberflächenverleimung verstößt gegen das Prinzip, qualitativ niedrig stehende Ausgangsmaterialien und insbesondere Billigprodukte wie ein Recyclingpapier mit kostenaufwendigen Materialien zu vermischen bzw. nach kosten- und arbeitsaufwendigen Verfahren zu behandeln. Ferner ist überraschend, daß entgegen der Meinung des Standes der Technik gerade höhere Tintenwegschlagzeiten ein akzeptables Druckbild gestatten. Darüber hinaus ging man bisher davon aus, daß das Handling von oberflächenverleimten Recyclingpapieren aufgrund ihrer teilweise geringeren Griffigkeit im Vergleich zu nicht oberflächengeleimten Papieren einen unerwünschten Nachteil darstellt. Überraschend ist weiterhin, daß entgegen dem Vorurteil des Standes der Technik ein ausgezeichnetes Druckbild auch auf einem ungestrichenen Papier mit einer deutlich höheren Rauhigkeit erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Aufzeichnungspapiers zur Verfügung gestellt, demzufolge insbesondere unter Verwendung von gegebenenfalls sortiertem, aufbereiteten Altpapier die Papiermasse bei einem pH-Wert < 6,0 im Stoffauflauf und/oder Siebwasser I in an sich bekannter Weise hergestellt wird und dann eine neutrale Oberflächenleimung mit einem Leimungsmittel aus der Gruppe der genannten Oberflächenleimungsmittel aufgebracht wird. Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines solchen Aufzeichnungspapiers in einem Tintenaufzeichnungsverfahren oder als Schreib-, Kopier-, Etiketten- und/oder Offsetpapier und insbesondere für alle diese Zwecke gemeinsam als sogenanntes Mehrzweckpapier. Weitere Ausgestaltungen sind Inhalt der anliegenden Unteransprüche.

Das Aufzeichnungspapier der vorliegenden Erfindung kann nach einer neutralen oder alkalischen Fahrweise hergestellt werden. In diese neutralen oder alkalischen Fahrweisen sind auch pseudoneutrale Fahrweisen, d. h. unter Verwendung von Aluminiumverbindungen, eingeschlossen. In der vorliegenden Erfindung wird unter "saurer Fahrweise" eine Herstellung bei einem pH-Wert im Stoffauflauf und/oder Siebwasser I von < pH 6,0 verstanden. Neutrale und pseudoneutrale Fahrweise soll dagegen eine Herstellung bei einem pH-Wert von pH 6,0 bis 7,5 umfassen, und die alkalische Fahrweise erfolgt bei einem pH < 7,5.

Das Aufzeichnungspapier der vorliegenden Erfindung stellt ein holzstoffhaltiges Aufzeichnungspapier dar, das einen Anteil von verholzten Fasern, bezogen auf die Papierfaserstoffe von mindestens 10 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.% und besonders bevorzugt 55 bis 80 Gew.%, aufweist. Bezüglich des restlichen Faseranteils ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Bevorzugt besteht der restliche Faseranteil aus Zellstoff. Als Quelle für die Papierfaserstoffe können beispielsweise Holzschliff, Zellstoff und Altpapier verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung von gegebenenfalls sortiertem, aufbereitetem Altpapier ökologisch und ökonomisch interessant. Das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier kann also vorteilhaft ein Recyclingpapier sein. Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers verwendete Halbstoff umfaßt dabei besonders bevorzugt 50 bis 100 Gew.% Altpapier.

Der Anteil der verholzten Fasern, bezogen auf die Faserstoffe, kann sehr hoch liegen, wobei es sogar möglich ist, daß die verholzten Fasern praktisch den gesamten Faseranteil ausbilden. Unter "verholzten Fasern" werden im Rahmen dieser Erfindung entweder Holzschliff selbst oder Refiner-Schliff oder TMP-thermomechanisch vorbehandelter Holzschliff oder CTMP-Fasern bzw. Gemische hiervon verstanden.

Darüber hinaus ergibt das erfindungsgemäße Papier einen Aschegehalt von 10 bis 25%, bevorzugt zwischen 14 und 20 Gew.%, bezogen auf ofentrockenes Papier. Als "Asche" erscheinen die auf dem Gebiet der Papierherstellung gängigen Füllstoffe, wie Kaoline (clays), Calciumcarbonat, Titandioxid, künstliche Aluminiumsilikate und Oxidhydrate, Talkum und Gipse.

Der Wassergehalt des erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers beträgt etwa 2 bis 8 Gew.% und wird bevorzugt in engen Grenzen gesteuert, beispielsweise zwischen 3 und 6 Gew.%, bezogen auf otro-Papier (ofentrockenes Papier).

Der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts eines Aufzeichnungspapiers der vorliegenden Erfindung liegt vorteilhaft zwischen 6,0 und 9,5, bevorzugt zwischen 6,8 und 8,5, und besonders bevorzugt beträgt er 7,4 oder mehr. Zur Bestimmung des pH-Wertes kann nach DIN 53 124 ein wäßriger Gesamtextrakt in einer Weise angefertigt werden, daß eine hinreichende Menge Papierschnitzel mit destilliertem, CO₂-freiem Wasser im Gewichtsverhältnis 1 : 50 in einem Kolben übergossen wird. Nachdem der Kolben mit einem Steigrohr versehen wurde, wird die Flüssigkeit 1 Stunde lang gekocht, dann das Steigrohr durch einen Natronkalkaufsatz (Trockenrohr) ersetzt und auf 20°C abgekühlt. Der pH-Wert des wäßrigen Auszugs wird mit einer Glaselektrode gemessen.

Das erfindungsgemäße Oberflächenleimungsmittel kann ein anionisches, kationisches oder ungeladenes Leimungsmittel bzw. Leimungsmittelgemisch sein und aus der Gruppe ausgewählt werden, welche umfaßt:

- filmbildende organische Polymere, wie beispielsweise Polymere und Copolymere auf Basis von wahlweise substituierter (Meth-)Acrylsäure, deren Estern, Nitrilen, Amiden und sonstigen Derivaten, Maleinsäureanhydrid, Styrol, Butadien, wobei solche Homo- und/oder Copolymere wahlweise in Kombination mit Stärke bzw. modifizierter (z. B. ionisch modifizierter) Stärke vorliegen können;
- Harzleime und Harzdispersionen, beispielsweise auf Basis von Abietinsäureharzen
- Alkylketendimere (AKD)-Leime
- Alkylbernsteinsäureanhydrid (Alkylsuccinanhydrid, "ASA")-Leime
- Paraffine, z. B. Weichparaffine, n-Paraffine, iso-Paraffine
- Stearinsäure, Stearate und deren Derivate,
- Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltige Verbindungen.

Polymere und Copolymere auf Polyacrylat- und Polymethacrylatbasis sind bevorzugte Oberflächenleimungsmittel der vorliegenden Erfindung.

Die Menge des verwendeten Oberflächenleimungsmittels kann 0,05 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier, betragen. Besonders wenn ein filmbildendes organisches Polymer eingesetzt wird, beträgt sie vorzugsweise 0,1 bis 3,5 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,1 bis 1,5 Gew.-%.

Der pH-Wert der geleimten Oberfläche (im folgenden: Oberflächen-pH) kann in Anlehnung an Merkblatt V/17/80, "Prüfung von Papier, Karton und Pappe - Elektrometrische Messung des pH-Wertes auf der Oberfläche von Papier ("Oberflächen-pH-Wert")", herausgegeben vom Verein der Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure (1980), wie folgt bestimmt werden:

Papierprobenstücke mit einer Abmessung von 40 mm×40 mm werden in eine Meßvorrichtung eingelegt, welche eine pH-Meßkette mit Andrückelement, eine Abschirmung gegen Umgebungsluft sowie gegebenenfalls eine Vorrichtung zur Messung und Regelung der Temperatur umfaßt. Sie wird dann mit 0,5 cm³ hochreinem, entionisiertem und CO₂-freiem Wasser befeuchtet. Nach Aufsetzen der Elektrode mit Hilfe der Andrückvorrichtung wird mindestens zwei Minuten gewartet, bevor der pH-Wert abgelesen wird. Die Messung wird mehrfach und an verschiedenen Stellen des Papiers wiederholt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es günstig, wenn der Oberflächen-pH zwischen 6,0 und 9,5 liegt. Bevorzugt ist ein Oberflächen-pH im Bereich von 6,8 bis 8,5 und besonders bevorzugt ein pH < 7,4. Der Oberflächen-pH kann gleich dem pH eines wäßrigen Gesamtextrakts sein, muß es aber nicht sein.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Papiere kann prinzipiell nach per se bekannten Verfahren erfolgen, wobei das Papier bevorzugt nach neutraler, pseudoneutraler oder alkalischer Fahrweise hergestellt wird, und wobei Voraussetzung ist, daß eine Oberflächenleimung ausgeführt wird, bevorzugt im neutralen, pseudoneutralen oder alkalischen Bereich. Eine Masseleimung des Aufzeichnungspapiers kann, muß aber nicht notwendigerweise ebenfalls erfolgen. Als Masseleimungsmittel können prinzipiell die gleichen Leimungsmittel wie zur Oberflächenleimung eingesetzt werden. Zur Masseleimung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein pH-Wert im Stoffauflauf im neutralen oder alkalischen Bereich günstig. Die Menge des verwendeten Masseleimungsmittels kann allgemein zwischen 0 und 4,0 Gew.-%, bezogen auf otro-Papier, liegen. Bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 2,5 und besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%.

Nach Herstellung des Grundpapiers in an sich bekannter Weise, wobei der pH-Wert des Stoffauflaufs bevorzugt größer ist als 6,0, kann beispielsweise eine neutrale Oberflächenleimung mit einem der oben angegebenen Leimungsmittel in einer beliebigen Auftragungsweise, wie z. B. mit einer Leimpresse oder Filmpresse, aufgebracht werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Papier ungestrichen und nicht pigmentiert.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier, das inbesondere für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren geeignet ist, weist bei der Untersuchung gemäß DIN 53 126 kein Dochten (Auslaufen) der Tinte auf und hat daher gegenüber den Papieren des Standes der Technik den Vorteil, daß eine wesentlich verbesserte Druckbildqualität erzielt werden kann. Als Tinten, die im Tintenspritzverfahren verwendet werden, können handelsübliche Tinten auf Wasserbasis eingesetzt werden, d. h. insbesondere wäßrige Lösungen von Gerbstoffen, denen oft Konservierungsstoffe (Biozide), Feuchthaltemittel (Glykolverbindungen) und Chemikalien zur Verbesserung der Fließfähigkeit (Glycerin, Netzmittel) zugesetzt werden. Einsetzbar sind aber auch Tinten auf Lösungsmittelbasis. Eine Prüftinte auf Wasserbasis gemäß DIN 53 126 mit einem pH von 2,5 bis 2,9, einer Viskosität von 1,0 bis 1,2 mPas und einer Oberflächenspannung von 46 bis 50 mN/m oder eine handelsübliche Tinte für Tintenstrahldrucker mit einer Viskosität im Bereich von 1,1 bis 1,5 mPas und einer Oberflächenspannung im Bereich von 40 bis 48 mN/m ist bevorzugt. Beispiele für solche handelsübliche Ink-Jet-Tinten sind die Tinten HP 51626 A und HP 51608 A des Herstellers Hewlett-Packard. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung einer speziellen Tinte beschränkt.

Ebenso besteht keine prinzipielle Einschränkung hinsichtlich der verwendbaren Tintenspritzdrucker. Bevorzugt verwendet werden handelsübliche Ink-Jet-Drucker, wie sie u. a. von der Fa. Hewlett-Packard produziert werden. Beispiele solcher Drucker schließen die Modelle HP DeskJet 500®, HP DeskJet 500C® und HP DeskJet 550C® ein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier in einem Tintenspritzaufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenspritzdruckers des Typs HP DeskJet 500® des Herstellers Hewlett-Packard und unter Verwendung der handelsüblichen Schreibtinte HP 51608 A mit einer Viskosität von 1,2 bis 1,4 mPas (cP) und einer Oberflächenspannung von 40 bis 45 mN/m (Hersteller: Hewlett-Packard) ein Druckbild auf, das bezüglich seines Dochtverhaltens nach dem folgenden Auswerteverfahren beurteilt werden kann, das beispielhaft schematisch in Fig. 6 erläutert wird:

Auf dem zu untersuchenden Papier werden mit dem Tintenspritzdrucker vier senkrecht zur Laufrichtung (Hauptrichtung der Faserorientierung) parallel zueinander liegende Linien mit einer Länge von mindestens 5 cm gezogen, die eine Strichstärke von 0,6 bis 0,9 mm, bevorzugt 0,7 mm, haben können. Fig. 6 zeigt schematisch ein solches Testbild. Bei einem solchen Testbild wird dann die Anzahl der Dochte auf den vier Linien gezählt und die durchschnittliche Anzahl der Dochte pro Linie ermittelt (siehe Fig. 6). Die Ausfransungen des Tintenstriches oder der im Ink-Jet-Druck erzeugten Linien, die kürzer als 0,2 mm sind, werden nicht mitgezählt.

Mit der folgenden Tabelle 1 kann das Ergebnis wie folgt bewertet werden:

Note
durchschnittliche Anzahl der Dochte pro 5 cm
1
0
2	0
3	1-2
4	3-4
5	5-6
6	7-9
7	10-13
8	14-18
9	19-25
10	<26

Zur Gewährleistung der Nacharbeitbarkeit dieses Prüfverfahrens sind an folgenden Stellen ab Anmeldetag während der Laufzeit eines Patents und einer angemessenen Zeit danach Drucker des Typs HP DeskJet 500® und die entsprechende Druckertinte HP 51608 A des Herstellers hinterlegt und zugänglich:

Fachhochschule München, Fachbereich 5/ Papiererzeugung, Lothstr. 34, 8000 München 2, Bundesrepublik Deutschland,
Institut für Verfahrenstechnik Papier e.V., Schlederloh 15, W-8021 Icking, Bundesrepublik Deutschland,
Fa. Steinbeis Temming Papier GmbH & Co., Stadtstr. 2-14, W-2208 Glückstadt, Bundesrepublik Deutschland,
bei der Herstellerin, Fa. Hewlett-Packard, Bad Homburg, Bundesrepublik Deutschland,
Papiertechnische Stiftung, Heßstr. 130a, W-8000 München 40, Bundesrepublik Deutschland.

Die Messung der Wegschlagzeit kann an einem Testausdruck auf dem zu prüfenden Papier wie folgt erfolgen: Mit einem Tintenspritzdrucker und unter Verwendung einer Tinte mit einer Viskosität von 1,0 bis 1,4 mPas und einer Oberflächenspannung von 40 bis 50 mN/m wird eine 2,0 cm× 2,5 cm große Fläche im Vollton einfach bedruckt. Die Meßzeit beginnt unmittelbar, nachdem diese Fläche gedruckt worden ist. Gemessen wird dann die Zeit in Sekunden, bis der Glanz auf dieser Fläche verschwunden ist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Tintenspritzdrucker-geeignete Aufzeichnungspapier gleichzeitig staubarm, d. h. es weist eine Staubanhaftung Mv an mindestens einer Längskante entsprechend einem Licht-Remissionswert nach der Klebebandmethodik im Bereich von 1 bis 6, und eine Staubanhaftung an mindestens einer Querkante entsprechend einem Licht-Remissionswert gemäß Klebebandmethodik unter 1,5, bevorzugt unter 1,2 auf. Die Klebebandmethodik und die Messung der Staubanhaftung durch einen Licht-Remissionswert sind im europäischen Patent EP-B-0 183 863 (hinterlegt am 03.12.1984) beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und auch unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert, bei denen:

Fig. 1 einen Tintenspritz-Ausdruck auf der Oberseite eines ungestrichenen Papieres des Standes der Technik mit einem hohen Anteil verholzter Fasern zeigt (8fache Vergrößerung),

Fig. 2 einen Tintenspritz-Ausdruck auf der Strichseite eines gestrichenen Ink-Jet-Spezialpapiers des Standes der Technik zeigt (12fache Vergrößerung),

Fig. 3 einen Tintenspritz-Ausdruck auf der Oberseite eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers gemäß Beispiel 1 zeigt (8fache Vergrößerung),

Fig. 4 einen Ausdruck auf einem nicht oberflächengeleimten Papier gemäß Vergleichsbeispiel 1 zeigt (12fache Vergrößerung),

Fig. 5 einen Ausdruck auf einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier gemäß Beispiel 1 zeigt (12fache Vergrößerung), und

Fig. 6 schematisch ein Auswerteverfahren zur Quantifizierung des Dochtphänomens darstellt.

Beispiel 1

Ein ca. 80 g/m² schweres Recyclingpapier mit einem Wassergehalt von ca. 4 Gew.-%, einem Aschegehalt von 17 Gew.-% und einem Gehalt an verholzten Fasern von ca. 70%, bezogen auf den Faseranteil (restliche Papierfasern: Zellstoffasern), wurde auf übliche Weise unter Verwendung einer kationischen Harzleimdispersion (1,5 Gew.%) bei einem pH-Wert im Stoffauflauf von ca. 7,5 hergestellt. Zusätzlich wurde ein schwach kationisches, flüssiges Butylacetat-Acrylnitril-Copolymerisat zu einer kationisierten Stärkeflotte zugegeben, und das so hergestellte Oberflächenleimungsmittel in einer Menge von 0,55 Gew.-%, bezogen auf otro-Papier, in einer Leimpresse auf das Grundpapier aufgebracht. Schließlich wurde das resultierende erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier getrocknet und nach den oben angegebenen Methoden analysiert. Das Papier hatte einen Gesamtextrakt-pH von 7,70 und einen Oberflächen-pH von 7,20.

Das so hergestellte erfindungsgemäße Tintenspritz-Papier wurde anschließend auf seine drucktechnische Eignung für ein Tintenspritzverfahren untersucht. Einerseits wurde das Papier gemäß DIN 53 126 auf Faserauslaufen (Dochten) hin überprüft. Hierbei ergab sich, daß vier Striche einer Breite von 0,8 mm, die senkrecht zur Faserhauptrichtung des Aufzeichnungspapiers gezogen wurden, nicht ausliefen.

Zur Erzeugung eines Druckbildes mit einem Tintenstrahldrucker wurde ein handelsüblicher Ink-Jet-Drucker des Herstellers Hewlett-Packard, Modell DeskJet 500®, unter Verwendung der Herstellertinte HP 51608 A eingesetzt. Die Auswertung des Druckbilds erfolgte gemäß der oben angegebenen Skalierung (vgl. Tabelle 1). Es ergab sich, daß das erfindungsgemäße Aufzeichnungsblatt mit einer durchschnittlichen Dochtzahl von 2 pro 5 cm Strichlänge die Gütestufe 3 auf der in Tabelle 1 angegebenen Skala erreichte, mithin also ausgezeichnete Tintenspritz-Eignung aufwies. Die Wegschlagzeit eines Testdrucks, wie oben beschrieben, betrug 23 Sekunden. Eine Darstellung eines Druckbilds auf dem so hergestellten erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier ist in den Fig. 3 und 5 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Nach dem Verfahren und mit der Zusammensetzung des obigen Beispiels wurde ein Recyclinggrundpapier hergestellt. Im Gegensatz zu obigem Beispiel wurde allerdings keine Oberflächenleimung vorgenommen. Nach Trocknung wurde eine Papierprobe analysiert, wobei sich ein Gesamtextrakt-pH von 7,70 und ein Oberflächen-pH von ebenfalls 7,70 ergab. Das Aufzeichnungspapier wurde dann auf seine Eignung für ein Tintenspritzverfahren gemäß der im obigen Beispiel angegebenen Prozeduren untersucht. Bei der Untersuchung nach DIN 53 126 ergab sich, daß das Vergleichspapier stark auslief (dochtete) und eine heftige Tintenaufnahmeneigung zeigte. Beim Tintenspritz-Test erzielte das Druckbild mit 35 Dochten pro 5 cm Strichlänge nur die Gütestufe 10, d. h. die schlechtest mögliche. Ferner wurde eine Wegschlagzeit von 4 Sekunden gefunden. Fig. 1 und 4 zeigen Tintenspritz-Ausdrucke auf der Oberseite eines Papiers mit verholzten Fasern gemäß Vergleichsbeispiel 1.

Vergleichsbeispiel 2

Das gestrichene Tintenspritz-Spezialpapier des Typs "CX Jetserie" (Hewlett-Packard) wurde einem Tintenspritz-Test, wie oben beschrieben, unterworfen. Das Druckbild wies eine Wegschlagzeit von < 1 Sekunde auf, und das Druckbild war durch Verlaufen relativ unscharf (siehe Fig. 2).

Claims

1. Aufzeichnungspapier, geeignet für ein Tintenspritzverfahren und/oder Kopierzwecke, mit 2 bis 8 Gew.% Wasser, 10 bis 25 Gew.% Asche, jeweils bezogen auf ofentrockenes Papier, sowie als Rest Papierfaserstoffen mit einem Anteil an verholzten Fasern von mehr als 10 Gew.%, bezogen auf die Papierfaserstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts des Aufzeichnungspapiers zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
b) das Papier auf mindestens einer Oberfläche oberflächenverleimt ist,
c) der pH-Wert der geleimten Oberfläche zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
d) das Oberflächenleimungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus filmbildenden organischen Polymeren, Harzleimen und Harzdispersionen, Alkylketendimer- Leimen, Alkylsuccinanhydrid-Leimen, Paraffinen, Stearaten und Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltigen Leimungsmitteln, ausgewählt wird
e) und in einer Menge vorliegt, so daß das Aufzeichnungspapier bei einer Untersuchung gemäß DIN 53 126 kein Dochten (Auslaufen) zeigt.

2. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verholzten Fasern 30 bis 90 Gew.%, insbesondere 55 bis 80 Gew.%, des Faseranteils ausmachen.

3. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts einer Papierprobe zwischen 6,8 und 8,5 beträgt.

4. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Faseranteil Zellstoff ist.

5. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt 14 bis 20 Gew.%, bezogen auf ofentrockenes Papier, beträgt.

6. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt 3 bis 6 Gew.%, bezogen auf ofentrockenes Papier, beträgt.

7. Aufzeichnungspapier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenleimungsmittel ausgewählt ist aus Polymeren oder Copolymeren auf Basis von wahlweise substituierter (Meth-)Acrylsäure, deren Estern, Amiden, Nitrilen und sonstigen Derivaten, insbesondere Polyacrylat.

8. Aufzeichnungspapier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 10 bis 100 Gew.%, bevorzugt mehr als 50 Gew.%, Halbstoff, der aus Altpapier hergestellt wurde, gebildet ist.

9. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wegschlagzeit einer Tintenspritz-Tinte mit einer Viskosität von 1,0 bis 1,5 mPas und einer Oberflächenspannung von 40 bis 50 mN/m zwischen 5 und 35 Sekunden beträgt.

10. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 9, bei dem die Tintenwegschlagzeit zwischen 10 und 30 Sekunden beträgt.

11. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 9, bei dem die Tintenwegschlagzeit zwischen 10 und 25 Sekunden beträgt.

12. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß es in einem Tintenspritzaufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenspritzdruckers des Typs HP Deskjet 500® der Firma Hewlett-Packard und unter Verwendung der handelsüblichen Schreibtinte HP-51608 A mit einer Viskosität von 1,2 bis 1,4 mPas und einer Oberflächenspannung von 40 bis 45 mN/m ein Druckbild zeigt, das eine durchschnittliche Anzahl an Dochten mit einer Länge von mindestens 0,2 mm pro 5 cm Strichlänge von weniger als 18 aufweist.

13. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Anzahl an Dochten pro 5 cm Strichlänge weniger als 9 beträgt.

14. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Anzahl an Dochten pro 5 cm Strichlänge weniger als 4 beträgt.

15. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Oberflächenleimungsmittel in einer Menge von 0,05 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier, vorliegt.

16. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Oberflächenleimungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 3,5 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier (otro-Papier), vorliegt.

17. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Oberflächenleimungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier (otro-Papier), vorliegt.

18. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß es zusätzlich eine Staubanhaftung Mv an mindestens einer Längskante entsprechend einem Licht-Remissionswert nach der Klebebandmethodik im Bereich von 1 bis 6 und eine Staubanhaftung an mindestens einer Querkante entsprechend einem Licht-Remissionswert gemäß Klebebandmethodik unter 1,5, jeweils gemessen am Papierries, aufweist.

19. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß es ungestrichen und nicht pigmentiert ist.

20. Verfahren zur Herstellung von Aufzeichnungspapieren mit einem Anteil von verholzten Fasern von mehr als 10 Gew.%, bezogen auf die Papierfaserstoffe, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere unter Verwendung von gegebenenfalls sortiertem, aufbereitetem Altpapier, dadurch gekennzeichnet, daß auf das bei einem pH-Wert < 6,0 im Stoffauflauf und/oder Siebwasser I in an sich bekannter Weise hergestellte Papier eine Oberflächenleimung in einer solchen Art und Menge aufgebracht wird, daß das Papier bei der Untersuchung gemäß DIN 53 126 kein Dochten (Auslaufen) zeigt.

21. Verwendung eines Aufzeichnungspapiers nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in einem Tintenspritzaufzeichnungsverfahren.

22. Verwendung eines Aufzeichnungspapiers gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche als Kopierpapier und/oder Schreibpapier und/oder Offsetpapier und/oder Etikettenpapier.