DE60035488T2

DE60035488T2 - Interaktive Beschichtungszusammensetzung mit hohem Feststoffanteil und Verfahren zur Herstellung dafür

Info

Publication number: DE60035488T2
Application number: DE60035488T
Authority: DE
Inventors: Leonard J. Wisconsin Rapids Schliesman; Leland O. Wisconsin Rapids Tritz; Karen K. Plover Spreda
Original assignee: Stora Enso North America Corp
Current assignee: NewPage Wisconsin System Inc
Priority date: 2000-05-13
Filing date: 2000-05-13
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2020-05-14
Also published as: EP1153757B1; DE60035488D1; EP1153757A1; ATE366669T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Beschichtungszusammensetzungen und Tintenaufzeichnungsmedien, die speziell für Tintenstrahldrucken geeignet sind, und Verfahren zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung und der Aufzeichnungsmedien.
Tintenstrahldrucker verwenden eine Vielzahl von Düsen, die mit einem Vorrat von auf Flüssigkeit basierender Tinte verbunden sind. Die Düsen haben kleine Öffnungen und können erregt werden, um gleichförmige flüssige Tröpfchen von Tinte in einem kontinuierlichen Strom bei Anforderung abzugeben. Die Düsen werden gesteuert, um Zeichen oder Bilder auf einer sich bewegenden flachen Fläche, üblicherweise einem Blatt Papier zu drucken.
Um die Druckqualität und die Trocknungszeit zu verbessern, sind viele Vorschläge für Beschichtungen auf Papier gemacht worden, um die Tintenaufnahme zu verbessern. Beispielsweise ist es bekannt, Papier mit verschiedenen absorptionsfähigen Pigmenten, Bindern und Schlichtmitteln zu beschichten. Eine wässrige Suspension dieser Mittel wird auf ein Papier oder ein anderes Substrat unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungsmethoden aufgebracht.
Eine ideale Tintenaufnahmebeschichtung auf Papier ermöglicht eine rasche Absorption der flüssigen Komponente der Tinte, was mit einer schnellen Tintentrocknungszeit korreliert, während sie die Diffusion der Tintenfarben in das Papiersubstrat verhindert. Gleichzeitig sollte die Beschichtung bewirken, dass das Tintenpigment oder die Farbe auf der Bogenfläche in der Form von gut abgegrenzten Punkten gleichförmiger Größe und Form fixiert ist. Eine korrekte Balance dieser Eigenschaften ist sehr schwer zu erreichen, insbesondere bei höheren Druckerauflösungen und kleineren Punktdurchmessern.
Während eine Vielzahl von akzeptablen Beschichtungen in der Theorie entworfen werden können, ist es aus ökonomischen Gründen zwingend, dass die Beschichtungen mit einer hohen Geschwindigkeit unter Verwendung einer herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung gleichmäßig auf ein Basisblatt aufgebracht werden können. Viele der bekannten absorptionsfähigen Pigmente wie solche, die auf pulverförmigen Formen von Siliziumdioxyd basieren, können nicht verwendet werden, da eine übermäßige Menge Binder zur Verarbeitung bei dem Feststoffgehalt erforderlich ist, der benötigt wird, um das gewünschte minimale Beschichtungsgewicht zu erreichen. Die Suspensionen werden zu dick oder verfestigt, um das Pumpen und gleichförmige Aufbringen unter Verwendung eines herkömmlichen Papierbeschichters wie eines Klingenbeschichters zu ermöglichen. Wenn geringere Bindermengen verwendet werden, kann dies zu einem übermäßigen Ausstäuben in dem fertigen Produkt führen.
Es ist erforderlich, ein fertiges Produkt mit einer glatten, gleichförmigen Oberfläche zu erzeugen, die frei von Fehlstellen ist. Kratzer, Streifen und andere Fehler werden üblicherweise durch Grieß in der Beschichtungszusammensetzung verursacht. Grieß bewirkt eine unerwünschte Abnutzung bei den Beschichtungsklingen und anderen Aufbringungsgeräten. Grieß bildet sich in der Beschichtungszusammensetzung durch Agglomeration von Pigmentpartikeln. Die Partikel neigen dazu, unter verschiedenen Bedingungen zu agglomerieren, einschließlich der Anwesenheit von Mitteln, die auf gewisse Weise mit dem Pigment reaktiv sind, wie kationische Fixiermittel und Schlichtmittel. Jedoch ist die Verwendung solcher Mittel für die gesamte Produktqualität wünschenswert.
Eine weitere Bedingung, die dazu führt, das Auftreten von Agglomeration und damit von Grieß zu erhöhen, besteht in einer zunehmenden Feststoffkonzentration in der Beschichtungszusammensetzung. In vielen älteren Formulierungen waren Feststoffkonzentrationen über 15 bis 25% wegen der unakzeptablen Größe der Agglomeration nicht möglich.
In vielen kommerziellen Anwendungen ist jedoch eine hohe Feststoffkonzentration erforderlich, um ein fertiges Beschichtungsgewicht von etwa 7 bis 13 g/m² herzustellen. Beschichtungsgewichte dieser Größe sind schwierig und können gar unmöglich erreicht werden unter Verwendung von Beschichtungszusammensetzungen mit niedrigem Feststoffgehalt (15% bis 25%) mit Standardbeschichtungsvorrichtungen.
Beschichtungen mit niedriger Feststoffkonzentration haben auch einen entsprechend hohen Wassergehalt, was zu relativ großen Energieanforderungen für das Trocknen führt.
Aus den vorstehenden Gründen besteht eine unerfüllte Industrieanforderung nach einer Beschichtungszusammensetzung mit einem hohen Feststoffgehalt, d.h. 30% oder mehr, wobei die Beschichtungszusammensetzung relativ frei von Grieß bleibt und unter Verwendung einer Standardbeschichtungsanlage aufgebracht werden kann.
EP 0 439 153 A offenbart ein Farbtintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das von einem Aufzeichnungsmedium Gebrauch macht, das aus einem flüssigen absorbierenden Substrat und einer Flächenschicht zusammengesetzt ist, die aus einem Pigment und einem Binder zusammengesetzt ist, wobei dann, wenn Punkte von zwei oder mehr Tinten verschiedener Farben an einem vorbestimmten Bereich des Aufzeichnungsmedium zu überlagern sind, diese Punkte nacheinander innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls geformt werden, wobei ein Farbbild einer hohen Qualität mit einer guten Tintenabsorption geformt wird.
EP 1 090 776 A offenbart eine wässrigen Beschichtungszusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dieses Dokument ist Stand der Technik gemäß Artikel 54 (3) und (4) EPÜ.
Aufgaben der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beschichtungszusammensetzung und ein Aufzeichnungsmedium anzugeben, die für das Tintenstrahldrucken geeignet sind und die flüssige Komponente der Tinte schnell absorbieren, wodurch eine schnelle Tintentrocknungszeit erlangt wird.
Es ist eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine Tintenstrahlbeschichtungszusammensetzung und ein Aufzeichnungsmedium anzugeben, das interaktiv mit Tintenstrahlfarben ist, um die Tinte auf der Fläche des Blatts ohne nachteilige Farbeindringung oder Abfärbung zu fixieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Tintenstrahlbeschichtungszusammensetzung anzugeben, die einen hohen Feststoffgehalt hat, im wesentlichen frei von Grieß ist und die mit einem herkömmlichen. Klingenbeschichter vollständig auf ein Basisblatt aufgebracht werden kann. Eine abschließende Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Folgeprozess anzugeben, bei dem reaktive Mittel der Zusammensetzung unter Bedingungen hinzugefügt werden können, die ungewünschte Reaktionen mit anderen Mitteln und die Bildung von Grieß verhindern oder minimieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung für ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmediums und eine wässrige Beschichtungszusammensetzung für Tintenstrahlaufzeichnungsbogen sind in den Ansprüchen 1, 5, 7 und 8 angegeben. Die obige Tintenaufnahmebeschichtung wird auf eine oder beide Seiten eines Substrats aufgebracht. Das Substrat kann optional mit einer Schlichtlösung vorbeschichtet sein, wovor die Tintenaufnahmebeschichtung aufgebracht wird. Die obige Tintenaufnahmebeschichtung enthält ein absorptionsfähiges Pigment, einen Binder, ein Schlichtmittel und ein kationisches Fixiermittel. Die Beschichtung enthält eine hohe Konzentration von Feststoffen, über 30% und am meisten bevorzugt in dem Bereich von 35 bis 38%, und sie ist fähig, gleichförmig unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung des Standardklingentyps aufgebracht zu werden. Das Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, das durch die Erfindung bereit gestellt wird, hat eine höhere Tintenstrahldruckqualität.
Beschichtungen mit pH-Werten von 4,0 bis 7,5 bringen, wie herausgefunden wurde, ein verbessertes Tintenaushalten gegenüber konventionellen Beschichtungszusammensetzungen mit pH-Werten in dem Bereich von 8,0 bis 9,0 mit sich. Das verbessertes Tintenaushalten führt zu einer besseren Farbsättigung, verringerten Durchfärbung und besseren Gesamtdruckqualität. Silika-Gele sind bevorzugte Pigmente. Silika-Gele mit akzeptabel niedrigen pH-Werten und hohen Leerraumvolumina, die für die Tintenabsorption wünschenswert sind, sind kommerziell erhältlich.
Ein alternatives absorptionsfähiges Pigment ist kalzinierte Diatomeenerde. Beschichtungszusammensetzungen mit Pigmenten aus kalzinierter Diatomeenerde können mit hohen Feststoffkonzentrationen, d.h. über 30%, hergestellt werden und haben ausgezeichnete Tintenstrahldruckqualitäten. Diatomeenerde hat gute absorbierende Eigenschaften für Tintenlösungsmittel, bringt jedoch eine Beschichtungszusammensetzung mit einem pH-Wert mit sich, der größer als 7 ist. Außerdem wurde herausgefunden, dass Aufzeichnungsmedien mit einer hohen Konzentration von Diatomeenerde unerwünscht abschleifend sind.
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung enthält einen Polyvinylalkoholbinder. Ein teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol mit niedrigem Molekulargewicht ist bevorzugt.
Die Beschichtungszusammensetzung enthält ein Schlichmittel. Während jedes von mehreren Schlichtmitteln verwendet werden kann, ist ein bevorzugtes Schlichtmittel eine Styrolacryldispersion zur Verwendung in Kombination mit Silika-Pigmenten. Wenn das primäre absorptionsfähige Pigment kalzinierte Diatomeenerde ist, enthält das bevorzugte Schlichtmittel ein Acryl-Schlichtmittel in einer wässrigen, amphoteren Copolymerdispersion basierend auf Acrylsäureestern und Acrylnitril.
Kationische Pigmente halten mehr Farbe an der Fläche als anionische Pigmente. entsprechend enthält die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung ein kationisches Fixiermittel wie polykationisches quartäres Ammoniumpolymer, um das Pigment kationisch zu machen.
Die Reihenfolge der Zugabe der Materialien ist kritisch hinsichtlich des Binders, des Schlichtmittels und des kationischen Fixiermittels. Das Schlichtmittel und das kationische Mittel sind interaktiv. Wenn sie ungeeignet kombiniert werden, können sie agglomerieren, was das Entstehen von Grieß und Rheologie-Problemen mit sich brinkt. Es wurde entdeckt, dass dann, wenn der Polyvinylalkoholbinder (oder wenigstens ein Teil davon) mit dem Schlichtmittel vor der Einführung des kationischen Fixiermittels gemischt wird, Kompatibilitätsprobleme vermieden sind. Der Polyvinylalkoholbinder kann gedacht werden als Schutz des Schlichtmittels gegen Reaktion mit dem kationischen Fixiermittel. Außerdem sollte der Polyvinalalkoholbinder bei einer Temperatur unter 49°C und vorzugsweise bei oder unter 38°C sein, um sicher zu stellen, dass das Schlichtmittel nicht mit dem kationischen Fixiermittel reagiert und später aus der Lösung ausfällt.
Aluminiumoxid kann der Beschichtungszusammensetzung als ein Bleichmittel hinzugefügt werden und die Rheologie verbessern. Für Anwendungen, bei denen eine FDA-bewährte Beschichtung nicht erforderlich ist, kann ein fluoreszierendes Bleichmittel hinzugefügt werden.
Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung sieht somit eine Zusammensetzung mit hohem Feststoffgehalt vor, die gleichmäßig mit herkömmlichen Klingenbeschichtern auf ein Substrat aufgebracht werden kann. Das beschichtete Tintenstrahlmedium der vorliegenden Erfindung erlaubt das Tintenstrahldrucken über einen breiten Bereich von Auflösungen mit präziser Steuerung der Punktgröße (frei von Drucksprenkelung), Gleichförmigkeit der Punktgröße und der Punktform.
Das Tintenstrahlmedium der Erfindung bietet einen erhöhten Widerstand gegen Wasser. Bedruckte Blätter werden nicht allgemein laufen oder sich verwerfen, wenn sie mit Wasser bespritzt werden. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsmedien.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung enthält eine wässrige Suspension von einem absorptionsfähigen Pigment, einen Binder, ein Schlichtmittel und ein kationisches Fixiermittel. Die Formulierung der Beschichtung und das Verfahren zur Herstellung sieht einen hohen Feststoffgehalt zusätzlich zur Freiheit von Agglomerierungsproblemen und Rheologieproblemen vor und führt daher zu einer ausgezeichneten Arbeitsfähigkeit.
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung wird auf ein Substrat, beispielsweise Papier, aufgebracht. Wenn eine Tintenstrahltinte auf das beschichtete Papier aufgebracht wird, absorbieren die absorptionsfähigen Pigmentpartikel die Tintenlösung (hauptsächlich Wasser) und lassen die Farben auf der Fläche der Partikel zurück. Das kationische Mittel trägt zum Fixieren der Farbe auf der Fläche bei. Dies führt zu einer schnellen Trocknungszeit und einem verbesserten Farbhalten und Farbdichte.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat einen pH-Wert von etwa 4,5 bis 7; am meisten bevorzugt zwischen 4,5 und 5,5. Obwohl der präzise technische Effekt nicht völlig bekannt ist, wird angenommen, dass der saure pH-Wert der Beschichtungszusammensetzung die kationische Funktion verstärkt. Beschichtungen mit diesen bevorzugten pH-Werten haben, so wurde herausgefunden, ein verbessertes Aushalten der Tintenstrahltintenfarben auf der Papierfläche im Vergleich zu herkömmlichen alkalischen Beschichtungszusammensetzungen, die pH-Werte von 8,0 bis 9,0 haben. Die verbesserten Aushalteergebnisse führen zu einer verstärkten Farbsättigung und einer besseren Gesamtdruckqualität. Sie reduzieren auch das Eindringen von Farbe zu der gegenüberliegenden Seite des Blatts.
Tests wurden an Beschichtungsformulierungen mit verschiedenen pH-Werten durchgeführt. Beschichtungszusammensetzungen wurden gemäß der Erfindung hergestellt unter Verwendung von Pigmenten und Bindern, die ausgewählt wurden, so dass sie zu niedrigen pH-Werten führen. Säure wurde hinzugefügt, um die pH-Werte zu senken. Eine Base, Natriumhydroxid, wurde hinzugefügt, um den pH-Wert zu erhöhen. Es wurde herausgefunden, dass dann, wenn der pH-Wert der Zusammensetzung auf einen Wert etwa unter etwa 4,0 reduziert wurde, die Zusammensetzung instabil wird – die Bestandteile werden weniger kompatibel und die Viskosität steigt mit der Zeit an. Wenn der pH-Wert auf über etwa 5,5 ansteigt, über einen pH-Wert von 7,5 hinaus, wird die Dispersion ähnlich unstabil, und die Viskosität der Zusammensetzung wird unerwünscht hoch. Deshalb wurde herausgefunden, dass ein pH-Wert in den Bereich von etwa 4,5 bis etwa 5,5 am vorteilhaftesten ist.
Die bevorzugten Pigmente des Siliziumdioxidtyps sind gut geeignet für das Tintenstrahldrucken wegen ihrer hohen Absorptionseigenschaften. Beim Einschätzen der Eigenschaften von Hohlräumen in Silikapigmenten ist es wichtig, zwischen primären Partikeln, sekundären oder agglomerierten Partikeln und zugehörigen Hohlräumen zu unterscheiden. Die primären Partikel von einigen Siliziumdioxiden agglomerieren, d.h. Gruppen von primären Partikeln bilden Cluster, um sekundäre Partikel zu formen. Andere Siliziumdioxide agglomerieren nicht. Außerdem kann die Struktur der primären Partikel in Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren variieren. Ausgefällte Prozesse und Gelprozesse erzeugen poröse primäre Partikel, während der Rauch Siliziumdioxidprozess relativ kleine, glasartige, nicht-poröse Partikel erzeugt. Als Ergebnis werden verschiedene Hohlraumstrukturen erzeugt. In Abhängigkeit von der Natur des Siliziumdioxids können Hohlräume zwischen den sekundären Partikeln bestehen, Hohlräume zwischen primären Partikeln mit der sekundären Partikelstruktur und Hohlräume in den primären Partikeln. Zu Zwecken der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Begriff „absorptionsfähiges Siliziumdioxid" ein Siliziumdioxid, bei dem die primären Partikel porös sind und fähig, Wasser zu absorbieren. Ebenfalls für die Zwecke dieser Anmeldung bezieht sich der Begriff „nicht-agglomeriert" auf ein Siliziumdioxid, das im wesentlichen frei von Agglomeraten ist, d.h. die primären Partikel haben nicht eine Tendenz zur Clusterbildung zu sekundären Partikeln.
Gel-Silikas werden bevorzugt als nicht-agglomerierte, absorptionsfähige Siliziumdioxide, aber einige ausgefällte und hybride Siliziumdioxide können auch nicht-agglomeriert und absorptionsfähig sein. Allgemein sind Rauch-Silika-Agglomerate nicht absorptionsfähig. Für eine weitere Diskussion der Eigenschaften von Silikaminerale siehe Withiam, Michael C., Silica Pigments for Ink Jet Printing, Artikel veröffentlicht 1996 TAPPI Coating Conference, Nashville, Tennessee, 21.05.1996. Ausgefällte Siliziumdioxide, Kalziumsilikate und Diatomeen Erde haben auch gute Absorptionsfähigkeiten, aber wässrige Dispersionen von diesen haben pH-Werte, die normalerweise im dem Bereich von 7,0 bis 9,5 liegen.
Silikagele sind die bevorzugte Form von Siliziumdioxid, das als Pigment verwendet wird. Wenn sie dispergiert sind, haben Silikagele pH-Werte im Bereich 3,5 bis 11,0, aber viele liegen in dem Bereich von 4,5 bis 5,5. Die physikalischen Eigenschaften von kommerziell erhältlichen Silikagelen sind folgendermaßen:

Flächeninhalt 150-900 m²/g

Porenvolumen 0,4-2,2 cm³/g

Ölabsorption 35-300 g/100g (35-300%)

pH 3,5-1 1,5

Durchschnittliche Partikelgröße 2-17 μm
Die Tintenstrahldruckqualität und Beschichtungsrheologie erfordern einen speziellen Satz von Eigenschaften. Siliziumdioxide mit hohen Flächeninhalten, über 400 m²/g, sind austrocknende Mittel. Austrocknende Mittel sind unakzeptabel, da sie Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren und dadurch die Tintenabsorptionsfähigkeit reduzieren. Silikagele mit niedrigen Porenvolumen, geringer als 0,5 cm³/g, sind unerwünscht, da sie unzureichende Wasserabsorptionsfähigkeiten haben. Hohe Porenvolumen sind wünschenswert für die Wasserabsorptionsfähigkeit, aber Volumen über etwa 2,0 cm³/g ergeben übermäßig hohe Beschichtungsviskositäten. Außerdem sind große Partikelgrößen bevorzugt, da sie ein hohes Porenvolumen haben, jedoch haben Partikelgrößen über 16 μm eine geringe Beschichtungsrheologie. Somit sind die bevorzugten Eigenschaften des Silikapigments in der Beschichtungszusammensetzung der Erfindung die folgenden:

Flächeninhalt 340 m²/g

Porenvolumen 1,2 cm³/g

Ölabsorption 180 g/100g (180%)

pH 4,5-5,5

Durchschnittliche Partikelgröße 10-12 μm
Pigmente, die diese Kriterien erfüllen, enthalten Syloid 620 und Sylojet P612 von Grace Davison, W.R. Grace & Co., Connecticut. Sylojet P612 ist bevorzugt, da es keine Partikel mit Durchmessern über 25 um hat, die Kratzer in der Beschichtungsschicht hervorrufen können.
Ein alternatives Absorptionspigment ist Diatomeenerde, insbesondere fluxkalzinierte Diatomeenerde mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in dem ungefähren Bereich von 2 bis 10 μm und einer Ölabsorption von 100 bis 200 Gew.-%. Kalzinierte Diatomeenerde sollte von anderen Formen der Diatomeenerde unterschieden werden, die nicht kalziniert worden sind. Die meisten anderen Formen ermöglichen nicht ein ausreichendes Beschichtungsgewicht oder aufzubringende Dicke, und bieten allgemein nicht die Helligkeit der kalzinierten Diatomeenerde. Es wurde herausgefunden, dass das kalzinierte Diatomeenerdepigment ausreichende absorptionsfähige Eigenschaften in der resultierenden Beschichtung hat. Ein Vorteil der Diatomeenerde besteht darin, dass die Beschichtungszusammensetzungen mit hohen Leveln dieses Pigments nur ein geringes Maß von Binder erfordern, um es in einer wässrigen Suspension zu halten. Vorzugsweise übersteigt die Menge des Binders nicht 31 Gew.-% des Pigments, da höhere Bindermengen das maximale Beschichtungsgewicht reduzieren und der Tintentrocknungszeit in die Quere kommen. Die Zusammensetzung sieht eine allgemein grießfreie Beschichtungszusammensetzung mit einer hohen Feststoffkonzentration von über 30% und eine ausgezeichnete Tintenstrahldruckeigenschaft vor. Das beschichtete Substrat kann jedoch unerwünscht abschleifend sein.
Polyvinylalkohol (PVOH) ist ein akzeptabler Binder für die Beschichtungsformulierung der Erfindung. Stärken und Latexe sind ebenfalls geeignete Binder und können eine zufriedene Festigkeit bieten. Latexbinder können vorteilhafterweise in Kombination mit Polyvinylalkohol verwendet werden. Die meisten Latexbinder sind jedoch unkompatibel mit kationischen Fixiermitteln. Wenn demnach ein kationisches Fixiermittel verwendet wird, muss man ein kompatibles Latex auswählen. Außerdem haben viele Stärken geringere Bindungsfestigkeit als PVOH und würden übermäßige Benutzungsmengen erfordern.
Viele Polyvinylalkohole können verwendet werden, einschließlich solche mit niedrigem und mittleren Molekulargewicht, teilweise oder vollständig hydrolisiert. Vollständig hydrolisierte Produkte sind zu sehr wasserunlöslich, ergeben lange Tintentrocknungszeiten und unstabile Viskositäten. Produkte mit mittlerem Molekulargewicht ergeben übermäßige Viskositäten und geringe Rheologie. Somit haben die bevorzugten Polyvinylalkohole ein niedriges Molekulargewicht, teilweise hydrolisiert. Ein solches Produkt ist AirAirvol 805 von Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pennsylvania.
Während jedes von verschiedenen Schlichtmitteln verwendet werden kann, ist das bevorzugte Schlichtmittel zur Kombination mit dem Silikapigment von einem Styrolacryldispersionstyp. Ein Beispiel von solchem Material ist Chromaset^TM 600 Surface Sizing Treatment von Hercules, Inc., Wilmington, Delaware. Ein ähnliches geeignetes Schlichtmittel von der Styrolacryldispersionsart ist UniQ-Print^® von Sequa Chemicals, Inc.. Schlichtmittel des Styrolbutadiene Latex-Typs können sich auch als verwendbar erweisen. Da diese Latexmittel Kompatibilitätsprobleme mit einigen der anderen Formulierungskomponenten mit sich bringen können, sind Styrolakryldispersionsmittel bevorzugt. Die Menge des verwendeten Schlichtmittels hat einen direkten Einfluss auf den Durchmesser der Punkte, die von einem vorgegebenen Drucker bei einer feststehenden Auflösung gedruckt werden.
Das bevorzugte Schlichtmittel, das in Kombination mit Diatomeenerdepigment verwendet wird, enthält ein Acrylschlichtmittel wie Basoplast 355-D von BASF in einer wässrigen amphoteren Copolymerdispersion basierend auf Acrylsäureestern und Acrylnitril. Alternativ kann das Schlichtmittel zur Verwendung in Kombination mit Diatomeenerde ein Alkylketendimer enthalten bei 0,5 bis 5% gemischt mit einem Acryllatex bei 5 bis 15% oder andere Schlichtmittel wie Styrolmaleicanhydrid.
Es wurde gefunden, dass kationisierte Pigmente mehr Farbe an der Oberfläche halten als anionische Pigmente. Außerdem sind kationische Fixiermittel wirksamer bei niedrigen pH-Bedingungen, als sie es bei alkalischen pH-Werten sind. Der Typ des verwendeten kationischen Fixiermittels ist solange nicht kritisch, wie es kompatibel mit den anderen Beschichtungsbestandteilen ist. Das Fixiermittel muss wirksam sein beim Konzentrieren der Farben an der beschichteten Fläche, muss eine ausreichende Lauffähigkeit an einem Klingenbeschichter gewährleisten und die Helligkeit nicht nachteilig beeinflussen.
Geeignete Fixiermittel enthalten Acrylamidacrylpolymere und deren Derivate, Polyamine und deren Derivate, Polyethylenoxid und Allylaminpolymere. Vorzugsweise ist das kationische Fixiermittel ein wasserlösliche Polymer mit einem hohen Prozentsatz von kationischen Gruppen wie Terziäramin oder kationische quartäre Ammoniumgruppen. Wasserlösliches polykationisches quartäres Ammoniumpolymer (Polydimethyldiallyl-ammoniumchlorid) ist bevorzugt in Kombination mit Silikapigment, da die Menge des Mittels im wesentlichen ohne Ausflocken der anderen Beschichtungsbestandteile variiert werden kann. Ein Beispiel dieses Produktes ist Lectrapel, vermarktet durch Calgon Corporation, Water Management Division, Pittsburgh, Pensylvania (besser bekannt als Conductiv Polymer 261LV, vermarkted von ECCI International). Das kationische Fixiermittel wird in einer Menge von etwa 4 bis etwa 10 Staubtrockengewichtsteilen pro 100 Teile Pigment hinzugefügt.
Die Reihenfolge der Hinzufügung der Materialien ist kritisch bezüglich dem Binder, dem Schlichtmittel und dem kationischen Fixiermittel. Der Polyvinylalkoholbinder dient als ein schützendes Kolloid des Schlichtmittels gegen Reaktion mit dem kationischen Fixiermittel. Durch Schützen des Schlichtmittels gegen solche unerwünschten Reaktionen werden Agglomeration und damit Grieß am Auftreten in der Beschichtungszusammensetzung gehindert. Somit werden beträchtliche Vorteile erreicht durch Mischen des Polyvinylalkoholbinders (oder wenigstens eines Teils davon) mit dem Schlichtmittel vor der Einführung des kationischen Fixiermittels. Außerdem sollte der Polyvinylalkoholbinder bei einer Temperatur unter 49°C und vorzugsweise bei oder unter 38°C sein, um sicher zu stellen, dass das Schlichtmittel nicht mit dem kationischen Fixiermittel reagiert. Wenn die Bindertemperatur oberhalb 120°F ist, wurde herausgefunden, dass Schlichtmittel aus der Lösung ausfällt, wenn das kationische Mittel hinzugefügt wird.
Eine helle Beschichtung und eine, die FDA-bewährt für Nahrungsmittelverpackungszwecke ist, sind wünschenswert. Fluoreszierende Bleichmittel können nicht für Anwendungen von Nahrungsmittelverpackungen verwendet werden, da sie nicht FDH-bewährt sind. Tonerdepigmente sind FDH-bewährt und gut geeignete Bleichmittel für die Beschichtungsformulierung der Erfindung. Zu Zwecken dieser Anmeldung wird der Begriff „Tonerde" breit verwendet, um Aluminiumoxid (AL₂O₃), Aluminiumtrihydrat (Al(OH)₃) und andere herkömmliche Aluminium enthaltende Pigmente einzuschließen. Diese Pigmente haben einige Alkalinität, die wünschenswert ist, zur Verwendung mit alkalisch stabilisierten Tintenstrahlfarben. Tonerdepigmente können bei kationischen und niedrigen pH-Bedingungen stabil sein. Verschiedene Pigmente würden in der Formulierung funktionieren, aber eine trockene Tonerde ist bevorzugt, die direkt der Beschichtungsformulierung der Erfindung hinzugefügt werden kann und vollständig in dieser dispergiert. Ein solches Produkt ist Martifin OL-107, vermarktet von Martinswerk GmbH, Bergheim, Deutschland. Das Martifin-Pigment dispergiert vollständig in der Beschichtung und ist mit den anderen Beschichtungsbestandteilen kompatibel. Das Martifinpigment verbessert die Rheologie zu derselben Zeit, während es die Beschichtungsfeststoffe erhöht. Somit ermöglicht der Einschluss dieses Pigmentes die Anwendung durch Klingenbeschichter und führt zu wünschenswerten Beschichtungsgewichten von etwa 13 g/m² bei 35% Feststoffen. Dieses Pigment bringt außerdem eine akzeptable Helligkeit von 87 in einer Beschichtung mit sich ohne fluoreszierende Bleichmittel.
Für Grade, die nicht die FDA-Bewährung erfordern, ist es wünschenswert, ein fluoreszierendes Bleichmittel der Beschichtung hinzuzufügen, um das Weißsein, Glänzen und die blaue Farbe zu erhöhen. Während die meisten fluoreszierenden Bleichmittel bis zu einem gewissen Grad wirken würden, müssen sie stabil sein in sauren Konditionen und tolerant gegenüber der kationischen Beschichtung, um optimale Resultate zu erzielen. Die meisten fluoreszierenden Bleichmittel fallen nicht in diese Kategorie. Es gibt aber es zwei Produkte, für die dies zutrifft, und die von der Stilben-Triazin-Derivatfamilie sind. Produkte dieses Typs sind Ciba-Geigy's Tinopal HST und SCP Flüssigkeiten, erhältlich von Ciba-Geigy, Paper Dyes and Chemicals, Greensboro, North Carolina.

Um die gewünschten Beschichtungseigenschaften und die Tintenstrahlqualität bei dem bevorzugten niedrigen pH-Wert zu erreichen, wird die Beschichtungszusammensetzung mit dem Silikagelpigment mit dem Schlichtungsmittel bevorzugt in der folgenden Reihenfolge der Zugabe gemacht, während sie fortlaufend einem hohen Schermischen unterworfen ist:

Staubtrockengewicht	Material	Feucht-Gewicht
	Wasser	35,7
30	Polyvinylalkohol @ 15% Feststoffe	200,0
5	Schlichtmittel @ 47% Feststoffe	10,6
10	Kationisches Fixiermittel @ 40% Feststoffe	25,0
25	Tonerde @ 100% Feststoffe	25,00
75	Silikapigment @ 97% Feststoffe	77,0
10	Polyvinylalkohol @ 15% Feststoffe	67,0
2¹	Fluoreszierendes Bleichmittel	2,0

¹ Für das fluoreszierende Bleichmittel sind die zwei aufgelisteten Teile Teile in flüssiger Form wie sie von dem Lieferanten erhalten sind.

Polyvinylalkohol (PVOH) ist der gewünschte Binder und muss zuerst in Wasser dispergiert werden, bevor der Herstellungsprozess beginnt. Vorzugsweise wird der Polyvinylalkohol bei 15% Feststoffen in Wasser 30 Minuten lang bei 95°C gekocht. Dieser Kochprozess verteilt den Polyvinylalkohol vollständig in dem Wasser. Die PVOH/Wasserdispersion wird dann unter 49°C gekühlt, vorzugsweise auf 38°C oder weniger.
Als nächstes wird ein Schlichtmittel bei etwa 47% Feststoffen der Polyvinylalkohollösung in einem Herstellungsbehälter hinzu gefügt. Wie oben erwähnt, ist es kritisch, dass wenigstens ein Teil des Polyvinylalkoholbinders und des Schlichtmittels zusammen gemischt werden, bevor das kationische Fixiermittel hinzugefügt wird. Der Polyvinylalkoholbinder wirkt als ein Kolloidschutz des Schlichtmittels und verhindert das Auftreten unerwünschter Reaktionen zwischen dem Schlichtmittel und dem kationischen Fixiermittel. Ohne diese Schutzwirkung würde das kationisch geladene Fixiermittel dazu neigen, Schlichtmittelpartikel anzuziehen und mit diesen zu agglomerieren, wodurch Grieß in der Beschichtungszusammensetzung entstehen würde. Die Temperatur sollte unter 49°C und vorzugsweise unter 38°C während dieses Mischvorgangs liegen, so dass das Schlichtmittel nicht aus der Lösung ausfällt beim Hinzufügen des kationischen Fixiermittels. Nachdem wenigstens mehrere Minuten unter Dispersion zum Mischen vergangen sind, kann das kationische Fixiermittel eingeführt werden.
Die Verteilergeschwindigkeit wird dann erhöht, um ein ausreichendes Abscheren einzubringen, um das Tonerdepigment zu dispergieren. Der Disperser kann jede normalen Dispersionsklingen aufweisen wie Cowles oder Gaulin. Die Tonerde kann schnell der Beschichtung hinzugefügt werden, da das Pigment vollständig verteilt ist.
Nach dem Dispergieren des Tonerdepigments über 10 Minuten, wird das Silikapigment hinzugefügt. Das Silikapigment sollte langsam in den Wirbel hinzugefügt werden, so dass es vollständig durchnässt und dispergiert wird, bevor zusätzliches Pigment hinzugefügt wird. Die Verteilergeschwindigkeit sollte hoch genug sein, um einen Wirbel aufrecht zu erhalten, in den das Siliciumdioxid hinzugefügt wird. Die Zugabe des Silikapigments irgendwo anders als in den Wirbel wird dieses an der Tankwand aufbauen und erhärten. Es wird nicht richtig dispergiert. Sowohl das kationische Mittel als auch das Silikapigment sollten an den angegebenen Punkten der Zugabe hinzugefügt werden, um übermäßig hohe Viskositäten, Inkompatilitäten und eine Grießbildung zu vermeiden.
Nachdem die Zugabe des Silikapigments beendet ist, werden der restliche Polyvinylalkohol und alle weiteren Additive z.B. ein fluoreszierendes Bleichmittel, hinzugefügt. Das Gemisch wird dann für weitere 10 bis 20 Minuten in Abhängigkeit von dem Volumen gemischt. Die Beschichtungszusammensetzung ist dann fertig zur Benutzung.
Der Feststoffgehalt der bevorzugten Beschichtungszusammensetzungssuspension sollte über 30% liegen, vorzugsweise über 35%, um Beschichtungsgewichte von wenigstens 7 g/m² mit einer herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung zu erreichen. Vorzugsweise sollte der Prozentsatz der Feststoffe so hoch wie möglich sein, um die Energie zu reduzieren, die zum Trocknen der Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat benötigt wird. Es wurde herausgefunden, dass bei mehr als etwa 38% Feststoffen die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung mit einer konventionellen Vorrichtung nur schwierig glatt aufzubringen ist. Ein Feststoffgehalt von 35 bis 38% bringt wünschenswerte Beschichtungsgewichte von etwa 10 g/m² mit sich.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, das durch die vorliegende Erfindung bereit gestellt wird, enthält ein Substrat mit der darauf aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung der Erfindung. Das Substrat kann aus einer Vielzahl von Arten von Papierbahnen oder Kunststoffsubstraten wie Mylar bestehen. Papierbahnen können holzfreie Blätter, holzhaltige Blätter oder eine Kombination davon einschließen. Das Basisgewicht von verwendbaren Papiersubstraten kann weit variieren, von sehr leichten Bibelpapieren mit einem Basisgewicht von etwa 32 g/m² bis zu schweren Spezialpapieren mit einem Basisgewicht von 450 g/m² oder mehr. Papiersubstrate können unbeschichtet, beschichtet oder vorbeschichtet sein, und das Papier kann maschinenglasiert oder maschinenbearbeitet sein. In Abhängigkeit von der Art des Substrats kann eine Vorbeschichtung oder eine andere Behandlung nötig sein, um die Porosität zu verringern, oder um eine bessere Verbindungsfläche für das nachfolgende Beschichten zu schaffen, oder um besser eine Migration der nachfolgenden Beschichtung in die Bahn zu verhindern. Üblicherweise wird Harz oder ein anderes Schlichtmittel hinzugefügt, um 40 oder weniger g/m²/min Cobb sizing, zu erreichen, um das Eindringen von Flüssigkeit zu reduzieren. (Cobb size ist ein Standard-Test um die Menge Wasser zu bestimmen, die während des Kontakts mit der Bahn absorbiert wird, und wird in g/m²/min gemessen.)
Eine oder beide Seiten der Papierbahn können mit einer Schlichtlösung vorbeschichtet sein, um Helligkeit und Farbe zu bewirken und eine ausreichende Haltekraft für das abschließende Beschichten. Die Vorbeschichtung wird auf eine herkömmliche Weise aufgebracht und kann konventionelle Pigmente, Binder und Schlichtmittel enthalten. Vorzugsweise ist die TAPPT Helligkeit 85 oder größer, und die TAPPT „b" Farbe ist gleich oder unter 2. Wenn die nachfolgend aufgebrachte Tinte aufnehmende Beschichtung nur auf eine Seite der Bahn aufgebracht wird, kann eine Beschichtung geringen Gewichts auch auf die andere Seite der Bahn aufgebracht werden, um ein mögliches Kräuseln des Blatts zu minimieren.
Die Vorbeschichtung kann konventionelle Pigmente enthalten wie Ton, Titandioxid, Kalziumkarbonat und andere, die dem Fachmann des Gebiets bekannt sind. Die Binder können Stärke enthalten, Sojaprotein, Latex und dergleichen. Ein Schlichtmittel kann verwendet werden wie Harz, Stärke oder andere bekannte Schlichtmittel. Die Basisbahn wird vorzugsweise bei Werten unter 40 g/m²/min Cobb size bemessen, und das Beschichtungsgewicht liegt in der Größe von etwa 3 bis etwa 8 g/m2.
Ein bevorzugtes Substrat für auf Größe geschnittene Tintenstrahlpapiere enthält ein low ash base stock made Rechteck (mit ähnlicher Querrichtung „CD" und Maschinenrichtung „MD" physikalischen Eigenschaften), mit einem Basisgewicht von 74 bis 119 g/m². Das Basismaterial ist auf Größe beschichtet mit einer leichten Stärke und mit Pigment beschichtet und vor dem Aufbringen der Tintenaufnahmebeschichtung getrocknet.
Ein bevorzugtes Substrat, das für Tintenstrahlpapier geeignet ist, enthält maschinenglaciertes („Yankee") 48-65g/m² Grundmaterial mit einem Feuchfestigkeitsharz in dem Basisblatt, um Falten zu verhindern. Die Tintenaufnahmeschicht wird auf die maschinenlasierte Seite des Blatts aufgebracht. Die Rückseite des Blatts ist mit einer Pigmentlatexbeschichtung zur Krümmungskontrolle beschichtet.
Nachdem die Bahn getrocknet ist, wird die Tintenaufnahmebeschichtung der Erfindung über wenigstens eine Seite unter Verwendung eines herkömmlichen Beschichters aufgebracht und dann getrocknet. Das gewünschte Beschichtungsgewicht beträgt wenigstens 7 g/m² und vorzugsweise 8 bis 15 g/m2. Wenn das Gewicht signifikant unter 7 g/m² liegt, wird das resultierende Papier weniger als die gewünschte Druckqualität und eine übermäßige Tinteneindringung haben. Nach dem Trocknen wird die Tintenaufnahmebeschichtungsschicht eine Dicke von wenigstens 8 μm haben, vorzugsweise etwa 8 bis etwa 12 μm. Die Pigmente in der Beschichtung haben eine absorptionsfähige Eigenschaften für die flüssige Komponente der aufzubringenden Tinte, und die Dicke der Beschichtungsschicht ist mit der Absorptionsgeschwindigkeit und damit mit der Tintentrocknungszeit korreliert.
In Abhängigkeit von der Auflösung des Druckers liegt die Größe der zu druckenden Punkte in der Größenordnung von 75 bis 160 μm. Tintenstrahldrucken von 394 bis 492 Punkten pro Zentimeter (1000 bis 1200 Punkten pro inch) erfordern, wenn verfügbar, Punkte mit einem Durchmesser von 40 μm oder weniger. Die vorliegende Erfindung schlägt die Verwendung von verschiedenen Bindern und Schlichtmittel vor in Abhängigkeit von der Auflösung, die für einen Drucker erforderlich ist. Die Bindermenge und die Schlichtmittel tragen zur Steuerung des Punktdurchmessers und zu anderen Eigenschaften bei.
Zur weiteren Darstellung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele aufgeführt. „Teile" in jedem Beispiel beziehen sich auf Staubtrocken-Gewichtsteile mit Ausnahme für das fluoreszierende Bleichmittel, bei dem die Teile in flüssiger Form vorliegend, wie sie von dem Zulieferer erhalten sind. Zum Zweck der Beispiels werden die unten angegebenen Definitionen verwendet:
Sprenkelung

HP Druck: Ungleichmäßigkeit der Tintendichte in den festen Druckbereichen. Beurteilung 1 bis 3, wobei 3 angibt, dass wenig oder keine Sprenkelung vorliegt.

Pigment Schwarz Ausblühen
Ein allgemeines Ansteigen bei der gedruckten Linienbreite HP-Beurteilungen 1 bis 3, wobei 3 am besten ist und wenig oder gar keine Zunahme hat.

Epson: Okay oder wenig beobachtet.

Falten
Das Maß, um das das Blatt von seiner ursprünglichen Form beim Drucken abweicht. Okay oder wenig beobachtet.
Kratzwiderstand
Das Maß, in dem Beschichtung von dem Blatt abkommt, wenn es mit dem Fingernagel gekratzt wird.
Beurteilungen 1 bis 5, wobei 5 am besten ist und keine Beschichtung entfernt wird.
Streifenzug
Ein Maß der Beschichtungsmenge, die sich von der Faser trennt und an einem Zellophanstreifen anhaftet, wenn der Streifen angepresst und dann langsam in rechten Winkeln zu dem Blatt abgezogen wird.
Beurteilungen 1 bis 5, wobei 5 am besten ist und keine Beschichtung von den Fasern entfernt werden.
Staubbildung
Das Maß, in dem Beschichtung sich von dem Blatt löst, wenn es mit der Spitze des Fingers gerubbelt wird. Okay oder wenig beobachtet.
Beispiel 1
Ein 86 g/m² grundbeschichtetes Freiblattpapier wurde als Basisblatt verwendet.

Das Basisblatt wurde beschichtet unter Verwendung eines herkömmlichen Klingenbeschichters bei einem Gewicht von 11,5 g/m² an der Drahtseite. Zwei verschiedene Zusammensetzungen wurden mit 36% Feststoffen hergestellt, eines mit fünf Teilen des bevorzugten Schlichtmittels und eines mit zehn Teilen.

Staubtrockenteile	Materialien
30	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisiertes Polyvinylalkoholpolymer
5,10	Chromaset 600 Styrolakryldispersions-Schlichtmittel
10	Lectrapel kationisches Mittel (Polykationisches
	quateres Ammonium)
75	Grace-Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumtrihydrat
10	Airvol 805 Polyvinylalkohol
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Die getrockneten Blätter wurden dann getestet, wobei die Resultate folgende waren: Qualitative Drahtseiten-Analyse:

Teile Schlichtmittel:	5	10
Beschichtungsgewicht (g/m²)	11,5	11,5
Glätte
Printsurf	8,29	8,30
Hagerty	282	281
Optische Eigenschaften
Helligkeit	94,0	93,8
„b"	-2,2	-2,2
FWA Contribution	6,3	6,3
Festigkeit
Streifenzug	4	3,5
Kratzen	4	5
Reibungskoeffizient
Statisch	0,95	0,91
Kinetisch	0,68	0,66
Epson Stylos Print Tests
Intensität	8	8
Halb-Ton-Sprenkelung	7,5	7,5
Gesamt	15,5	15,5
Mittlere Dichte	1,58	1,54
Hewlett Packard Druck Tests
Tintentrocknungszeit	51	48
Sprenkelung	2,5	2,5
Pigmentschwarz	2,5	2,5

Beispiel 2
Ein 74 g/m² grundbeschichtetes Freiblattpapier wurde als Basisblatt verwendet.
Das Basisblatt war unter Verwendung eines herkömmlichen Klingenbeschichters bei einem Gewicht von 11,5 g/m² an der Drahtseite beschichtet. Zwei verschiedene Zusammensetzungen wurden bei 36% Feststoffen hergestellt.

Eines mit 2,5 Teilen des bevorzugten Schlichtmittels und eines mit 5 Teilen.

Staubtrockenteile	Materialien
30	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisiertes Polyvinylalkoholpolymer
2,5/5	Chromaset 600 Styrolakryldispersions-Schlichtmittel
10	Lectrapel kationisches Mittel (Polykationisches
	quateres Ammonium)
75	Grace-Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumtrihydrat
10	Airvol 805 Polyvinylalkohol
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Die trockenen Blätter wurden dann getestet, wobei die Ergebnisse folgende sind: Qualitative Drahtseiten-Analyse:

Teile Schlichtmittel:	2,5	5
Beschichtungsgewicht (g/m²)	11,5	11,5
Glätte
Printsurf	8,25	8,28
Hagerty	293	299
Optische Eigenschaften
Helligkeit	93,0	93,2
„b"	-2,8	-2,9
FWA Contribution	5,9	6,1
Festigkeit
Streifenzug	2,5	2,7
Kratzen	4,7	4,2
Reibungskoeffizient
Statisch	0,74	0,76
Kinetisch	0,38	0,45
Epson Stylos Print Tests
Intensität	8	8
Halb-Ton-Sprenkelung	8	8
Gesamt	16	16
Mittlere Dichte	1,60	1,60
Hewlett Packard Druck Tests
Tintentrocknungszeit	25	32
Sprenkelung	3	3
Pigmentschwarz	1,5	2

Beispiel 3
Ein 74 g/m² grundbeschichtetes Freiblattpapier wurde als Basisblatt verwendet.

Das Basisblatt wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Klingenbeschichters bei einem Gewicht von 11,5 g/m² an der Drahtseite. Zwei verschiedene Zusammensetzungen wurden bei 36% Feststoffen hergestellt, eines mit 2,5 Teilen eines alternativen Schlichtmittels und eines mit 5 Teilen:

Staubtrockenteile	Materialien
30	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisiertes Polyvinylalkoholpolymer
2,5/5	UniQ-Print 8000 Styrolakryldispersions-Schlichtmittel
10	Lectrapel kationisches Mittel (Polykationisches
	quateres Ammonium)
75	Grace-Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumtrihydrat
10	Airvol 805 Polyvinylalkohol
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Die getrockneten Blätter wurden dann getestet, wobei die Ergebnisse folgende sind: Qualitative Drahtseiten-Analyse:

Teile Schlichtmittel:	2,5	5
Beschichtungsgewicht (g/m²)	11,5	11,5
Glätte
Printsurf	8,25	8,26
Hagerty	294	297
Optische Eigenschaften
Helligkeit	93,2	93,4
„b"	-2,9	-3,1
FWA Contribution	6,0	6,4
Festigkeit
Streifenzug	2,2	2,5
Kratzen	4	4
Reibungskoeffizient
Statisch	0,76	0,83
Kinetisch	0,39	0,46
Epson Stylos Print Tests
Intensität	8	8
Halb-Ton-Sprenkelung	9	8
Gesamt	17	16
Mittlere Dichte	1,60	1,60
Hewlett Packard Druck Tests
Tintentrocknungszeit	32	42
Sprenkelung	3	3
Pigmentschwarz	1,5	2,5

Beispiel 4
Ein 86 g/m² grundbeschichtetes Freiblattpapier wurde als Basisblatt verwendet.

Das Basisblatt wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Klingenbeschichters bei einem Gewicht von 11,5 g/m² an der Drahtseite. Zwei verschiedene Zusammensetzungen wurden bei 36% Feststoffen hergestellt, eines mit 5 Teilen eines alternativen Schlichtmittels und eines mit 10 Teilen:

Staubtrockenteile	Materialien
30	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisiertes Polyvinylalkoholpolymer
5/10	UniQ-Print 8000 Styrolakryldispersions-Schlichtmittel
10	Lectrapel kationisches Mittel (Polykationisches
	quateres Ammonium)
75	Grace-Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumtrihydrat
10	Airvol 805 Polyvinylalkohol
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Teile Schlichtmittel:	5	10
Beschichtungsgewicht (g/m²)	11,5	11,5
Glätte
Printsurf	8,30	8,27
Hagerty	268	277
Optische Eigenschaften
Helligkeit	93,8	94,3
	-2,2	-3,5
FWA Contribution	6,3	6,4
Festigkeit
Streifenzug	5	5
Kratzen	5	4,5
Reibungskoeffizient
Statisch	0,92	0,94
Kinetisch	0,68	0,67
Epson Stylos Print Tests
Intensität	8	8
Halb-Ton-Sprenkelung	7,5	7,5
Gesamt	15,5	15,5
Mittlere Dichte	1,56	1,56
Hewlett Packard Druck Tests
Tintentrocknungszeit	59	70
Sprenkelung	2,5	2
Pigmentschwarz	2,5	3

Beispiel 5

Tests wurden durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit der Tintenstrahlbeschichtungszusammensetzung der Erfindung auf einem maschinenlasierten Papier festzustellen. In einem Fall wurde eine Tintenstrahlaufnahmebeschichtung gemäß der Erfindung auf die maschinenlasierte Seite des Blatte aufgebracht und eine Krümmungssteuerbeschichtung wurde auf die Rückseite aufgebracht. In einem zweiten Fall wurde die Tintenstrahlbeschichtung auf die Rückseite aufgebracht und die Kräuselsteuerbeschichtung wurde auf die maschinenlasierte Seite aufgebracht. In beiden Fällen wurde ein 55 g/m2 unbeschichtetes, maschinenlasiertes Freiblattpapier mit einer inneren Feuchtigkeitsfestigkeit als das Basisblatt verwendet. Die Tintenstrahlaufnahmeschicht, die unten spezifiziert ist, wurde mit einem konventionellen Klingenbeschichter in einer Menge von 10,5 g/m² aufgebracht, und die Kräuselsteuerbeschichtung wurde mit 6,5 g/m² aufgebracht. Der Feststoffgehalt beider Beschichtungen war 35 bis 36%. Tintenstrahlbeschichtung

Staubtrockenteile	Materialien
30	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisierter Polyvinylalkohol
5	Chromaset 600 Styrolakryl-Schlichtmittel
10	Lectrapel kationisches Mittel (Polykationisches
	quateres Ammonium)
75	Grace-Davison Sylojet 612 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumtrihydrat
10	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise
	hydrolisierter Polyvinylalkohol
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Kräuselsteuerungsbeschichtung

Staubtrockenteile	Materialien
100	Minerals & Cemicals' Ultra Cote Nr. 2
	Lehm hoher Helligkeit
16	Dow 8879 Styrolbutadienelatex
3	Airvol 805 Polyvinylalkohol
0,3	NH₄OH
0,37	BASF Stetrocoll FG Acrylverdickungsmittel
2	Tinopal HST Bleichmittel

Die getrockneten Blätter wurden dann getestet, wobei die Ergebnisse folgendermaßen sind:

	MG	BS
Optische Eigenschaften
Helligkeit	92,6	92,5
Staubtest
Beurteilung	2,5	3,5
Dichte (Änderung)	0,23	0,14
Epson 800 Print Tests
Intensität	7,5	7,5
Halb-Ton-Sprenkelung	7,5	7
Gesamt	15	14,5
Mittlere Dichte	1,55	1,53
HP Druck Tests
Trocknungszeit	10	0
4-Farben-Sprenkelung	2+	2+
Pigmentschwarz	1,5	1,5

Die Tintenstrahlbeschichtung, die auf die maschinenlasierte Seite aufgetragen wurde, hatte signifikant weniger Drucksprenkelung und damit eine bessere Druckqualität, als wenn sie auf die Rückseite aufgebracht worden wäre. Tintenstrahlsdrucke auf diesen Proben liefen nicht oder wichen nicht ab, wenn sie mit Wasser bespritzt wurden. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Tintenstrahlgraden bei Nicht-Außen-Anwendungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung für ein Tintenstrahlmedium enthaltend das Mischen von Wasser, einem oder mehr Pigmente, von denen wenigstens 50 % nicht-agglomeriertes, absorptionsfähiges Siliciumdioxyd enthält, 10 bis 50 Trockengewichtsteile pro 100 Teile Pigment von niedrig-Molekulargewicht, teilweise hydrolisiertem Polyvinylalkoholbinder, 1 bis 10 Teile von Styrolacrylschlichtmittel, 2 bis 20 Trockengewichtsteile pro 100 Teile Pigment von kationischem Fixiermittel, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen pH-Wert in dem Bereich 4,0 bis 7,5 hat, einen Feststoffgehalt von über 30%, wobei wenigstens ein Teil des Polyvinylalkohols mit dem Schlichtmittel vor der Zugabe des kationischen Fixiermittels gemischt wird, und wobei der Polyvinylalkohol bei einer Temperatur unter 49°C ist, um sicher zu stellen, dass das Schlichtmittel nicht mit dem kationischen Fixiermittel reagiert und anschließend aus der Lösung ausfällt.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung einen pH-Wert in dem Bereich von 4,4 bis 5,5 hat.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen Feststoffgehalt in dem Bereich von 35 bis 38% hat.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das kationische Fixiermittel ein polykationisches quartäres Ammoniumpolymer enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmediums, enthaltend die Schritte: – Vorbereiten einer Beschichtungszusammensetzung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, – Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf wenigstens eine Seite eines Substrats in einer Menge, die in einem fertiggestellten Beschichtungsgewicht von 7 bis 15 gm/m² resultiert, und – Trocknen der Beschichtung, um das Tintenstrahlaufzeichnungsmedium zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmediums nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Aufbringens der Beschichtungszusammensetzung enthält: Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf eine Frontseite des Substrats und ferner das Aufbringen einer Anti-Krümmungsbeschichtung auf eine Rückseite des Substrats.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung für ein Tintenstrahlaufzeichnungsbogen, enthaltend: a) ein oder mehr Pigmente, enthaltend wenigstens 50 Gew.-% von nicht-agglomeriertem, absorptionsfähigem Silikagel mit einem Primärporenvolumen zwischen 0,5 und 2,0 cm³/g, b) Polyvinylalkoholbinder, zwischen 30 und 50 Gew.-% des Pigments, c) ein Schlichtmittel, 1 bis 10 Gew.-% des Pigmentgewichtes, d) ein kationisches Fixierelement, zwischen 4 bis 10 Gew.-% des Pigments, e) wobei der pH-Wert der Zusammensetzung zwischen 4 und 7.0 liegt und f) die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt über 30% hat.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung für einen Tintenstrahlaufzeichnungsbogen, enthaltend: a) ein absorptionsfähiges Pigment aus bis zu 25 Gew.-% Aluminiumoxid und wenigstens 75 % nicht-agglomeriertem, absorptionsfähiges Silikagel mit einem Primärporenvolumen von 0,5 bis 2,0 cm³/g, b) einen Polyvinylalkoholbinder mit 30 bis 50 Gew.-% des Pigments, c) ein Styrolacrylschlichtmittel mit 1 bis 10 Gew.-% des Pigments, d) ein kationisches Fixierelement mit 4 bis 10 Gew.-% des Pigments, e) wobei der pH-Wert der Zusammensetzung zwischen 4,5 und 5,5 liegt und f) die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 35 bis 38 Gew.-% hat.