DE69918115T2

DE69918115T2 - Beschichtungszusammensetzung mit einem niedrigen pH-Wert und ein davon hergestelltes Tintenstrahlaufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69918115T2
Application number: DE69918115T
Authority: DE
Inventors: Leonard J. 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: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: DE69918115D1; ATE269220T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung mit einem niedrigen pH-Wert für ein Aufzeichnungsmedium, das insbesondere für das Tintenstrahldrucken geeignet ist, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Tintenstrahldrucker verwenden eine Vielzahl von Strahlen, die mit einem Vorrat einer flüssigen Tinte verbunden sind. Die Strahlen haben kleine Öffnungen und können erregt werden, um gleichförmige Flüssigkeitstropfen der Tinte in einem kontinuierlichen Strom bei Anforderung abzugeben. Die Strahlen werden gesteuert, um Zeichen oder Bilder auf eine sich bewegende flache Fläche zu drucken, üblicherweise ein Blatt Papier.
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 absorptiven Pigmenten, Bindern und Schlichtmitteln zu beschichten. Eine wäßrige Suspension dieser Mittel wird auf ein Papier oder eine andere Bahn unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungsmethoden aufgebracht.
Eine ideale Tintenaufnahmebeschichtung auf Papier erlaubt eine schnelle Absorption der flüssigen Komponente der Tinte, was mit einer kurzen Tintentrockenzeit korreliert, während sie eine Diffusion der Tintenfarben in das Papiersubstrat verhindert. Gleichzeitig sollte die Beschichtung veranlassen, daß das Tintenpigment oder die Farbe auf der Blattfläche in der Form von gut begrenzten Punkten gleichförmiger Größe und Form fixiert wird. Die Beschichtung sollte beim Trocknen nicht-staubend und nicht-toxisch sein. Eine korrekte Balance dieser Eigenschaften ist sehr schwer zu erzielen, insbesondere bei höheren Druckerauflösungen und kleineren Punktdurchmessern.
Während in der Theorie eine Vielzahl akzeptabler Beschichtungen entworfen werden kann, ist es aus ökonomischen Gründen unerläßlich, daß die Beschichtungen gleichförmig auf ein Basisblatt mit einer hohen Geschwindigkeit unter Benutzung einer herkömmlichen Beschichtungsanlage aufgebracht werden können. Viele der bekannten absorptiven Pigmente wie solche, die auf Pulverformen von Siliziumdioxid basieren, können nicht verwendet werden, da eine zu große Menge Binder erforderlich ist, um bei dem Feststoffgehalt herzustellen, der erforderlich ist, um das nötige minimale Beschichtungsgewicht zu erzielen. Die Suspensionen werden zu dick oder verfestigt, um das Pumpen und gleichförmige Aufbringen unter Verwendung herkömmlicher Papierbeschichter wie einen Klingenbeschichter zu ermöglichen. Wenn niedrigere Binderlevel verwendet werden, kann dies zu einem übermäßigen Stauben in dem fertigen Produkt führen.
Patent Abstracts of Japan, Vol. 1998, Nr. 2 (30. Januar 1998) und JP 09 272 257 offenbart ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer Tintenaufnahmeschicht darauf, wobei die Tintenaufnahmeschicht Aluminiumoxid-Feinpartikel mit einer Y-Typkristallform von ≤ 200 nm Durchschnittspartikeldurchmesser und nicht-kristalline Siliziumdioxid-Feinpartikel enthält, die durch einen Binder verbunden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Tintenaufnahmebeschichtung wird auf eine oder beide Seiten eines Substrats aufgebracht. Das Substrat kann wahlweise mit einer Leimlösung beschichtet sein, bevor die Tintenaufnahmebeschichtung aufgebracht wird. Die Tintenaufnahmebeschichtung ist aus einer wäßrigen Suspension erhältlich, die nicht-agglomeriertes Siliziumdioxidpigment enthält, dispergiert bei einem niedrigen pH-Wert mit einem kationischen Fixiermittel. Beschichtungen mit pH- Werten von 4,0 bis 7,5 ergeben – wie sich herausgestellt hat – ein verbessertes Aushalten der Tinte gegenüber konventionellen Beschichtungszusammensetzungen mit pH-Werten im Bereich von 8,0 bis 9,0. Das verbesserte Tinteaushalten führt zu einer besseren Farbsättigung, geringerem Durchbluten und zu einer besseren Gesamtdruckqualität.
Silicagels sind bevorzugte Pigmente. Silicagels, die akzeptable niedrige pH-Werte und hohe Porenvolumina haben, die für die Tintenabsorption wünschenswert sind, sind kommerziell erhältlich.
Kationisierte Pigmente halten mehr Farbstoff an der Oberfläche als anionische Pigmente. Demgemäß enthält die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung bevorzugt ein kationaktives Fixiermittel wie polykationaktives Quarterammoniumpolymer, um das Pigment zu kationisieren.
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung enthält einen Binder. Obwohl mehrere geeignete Binder verwendbar sind, ist ein teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol mit niedrigem Molekulargewicht bevorzugt.
Aluminiumoxid kann der Beschichtungszusammensetzung als ein Bleichmittel hinzugefügt werden und zur Verbesserung der Rheologie. Für Anwendungen, bei denen eine FDA zugelassene Beschichtung nicht erforderlich ist, kann ein fluoreszierendes Bleichmittel hinzugefügt werden.
Bevorzugt hat die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung einen pH-Wert von 4,0 bis 7,5 und enthält folgende Staubtrockengewichtsanteile:

50–100 Teile absorptives Siliziumdioxidpigment

0–50 Teile Aluminiumoxid

30–50 Teile Polyvinylalkohol

4–10 Teile kationisches Fixiermittel

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform enthält ungefähr in Staubtrockengewichtsanteilen:

75	Teile Silikagel
25	Teile Aluminiumoxidtrihydrat
40	Teile teilweise hydrolisierten Polyvinylalkohol mit niedrigem Molekulargewicht
10	Teile polykationisches quartäres Ammoniumpolymer
2	Teile fluoreszierendes Bleichmittel

Das beschichtete Tintenstrahlmedium der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Tintenstrahldrucken über einen breiten Auflösungsbereich mit präziser Steuerung der Punktgröße (frei von Druckflecken), gleichförmiger Punktgröße und Punktform.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung enthält eine wäßrige Suspension eines absorptionsfähigen Siliziumdioxidpigments, eines Binders und eines kationaktiven Fixiermittels, dispergiert bei einem sauren pH.
Obwohl die genaue technische Wirkung nicht vollständig bekannt ist, wird angenommen, daß der saure pH der Beschichtungszusammensetzung die kationische Funktion verbessert. Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung wird auf ein Substrat aufgebracht, beispielsweise auf Papier. Wenn ein Tintenstrahl auf das beschichtete Papier aufgebracht wird, absorbieren die absorptionsfähigen Siliziumdioxidpartikel das Tintenlösungsmittel (Wasser) und lassen die Farben auf der Fläche der Partikel zurück und das kationaktive Mittel trägt dazu bei, die Farbe auf der Fläche zu fixieren. Dies führt zu einer kurzen Trocknungszeit und zu einem verbesserten Halten der Tinte und zu einer verbesserten Farbdichte.
Der pH-Wert der Zusammensetzung liegt bevorzugt zwischen 4,0 und 7,5, weiter bevorzugt in dem Bereich 4,5 bis 5,5. Beschichtungen mit diesen pH-Werten haben – wie sich herausgestellt hat – ein verbessertes Aushalten der Tintenstrahlfarben auf der Papierfläche im Vergleich zu herkömmlichen alkalischen Beschichtungszusammensetzungen mit pH-Werten von 8,0 bis 9,0. Das verbesserte Heraushalten bzw. Aushalten führt zu einer verbesserten Farbsättigung und zu einer besseren Gesamtdruckqualität. Es reduziert auch das Durchdringen von Farbe zu der entgegengesetzten Seite des Blattes. Die technische Ursache der Verbesserungen, die bei Beschichtungszusammensetzungen mit niedrigem pH-Wert der Erfindung beobachtet werden, ist jedoch nicht genau bekannt.
Tests wurden an Beschichtungsformulierungen mit variierenden pH-Werten durchgeführt. Beschichtungszusammensetzungen wurden erfindungsgemäß unter Verwendung von Pigmenten und Bindern vorbereitet, die ausgewählt wurden, damit niedrige pH-Werte entstehen. Säure wurde hinzugefügt, um die pH-Wert zu senken. Eine Base, Natriumhydroxid, wurde hinzugefügt, um den pH-Wert zu erhöhen. Es wurde herausgefunden, das dann, wenn der pH-Wert der Zusammensetzung auf einen Wert unter etwa 4,0 reduziert wurde, die Zusammensetzung unstabil wird – die Bestandteile werden weniger kompatibel und die Viskosität nimmt mit der Zeit zu. Wenn der pH-Wert über 5,5 ansteigt auf einen pH-Wert über 7,5, wird die Dispersion ähnlich unstabil und die Viskosität der Zusammensetzung wird unerwünscht hoch. Deshalb wurde herausgefunden, daß ein pH-Wert in dem Bereich von etwa 4,5 bis etwa 5,5 bevorzugt ist.
Kieselerde-artige Pigmente sind sehr gut für das Tintenstrahldrucken wegen ihrer hohen Absorptionseigenschaften geeignet. Es wird angenommen, daß absorptionsfähige Siliziumdioxidpartikel wie ein „Molekularsieb" wirken, wobei die primären Partikel das wäßrige Tintenmedium absorbieren, jedoch die Farbe auf der Oberfläche der Partikel halten. Dies führt zu einer kurzen Trocknungszeit und zu einem verbesserten Aushalten der Tinte.
Wenn die Eigenschaften von Poren in den Siliziumdioxydpigmenten abgeschätzt werden, ist es wichtig, zwischen primären Partikeln, sekundären oder agglomerierten Partikeln und zugehörigen Poren bzw. Lücken zu unterscheiden. Die primären Partikel einiger Siliziumdioxide agglomerieren, d. h. Gruppen primärer Partikel werden gebündelt, um sekundäre Partikel zu bilden. Andere Siliziumdioxide bilden keine Agglomerate. Außerdem kann die Struktur der primären Partikel in Abhängigkeit von dem Herstellungsprozeß variieren. Abscheidungsprozesse und Gelprozesse erzeugen poröse primäre Partikel während Nebelprozesse relativ kleine, glasige oder nicht-poröse Partikel erzeugen. Als Ergebnis werden unterschiedliche Porenstrukturen erzeugt. In Abhängigkeit von der Natur des Siliziumdioxids können Poren bzw. Lücken zwischen sekundären Partikeln, Lücken zwischen primären Partikeln, innerhalb der sekundären Partikelstruktur und Lücken innerhalb der primären Partikel bestehen. Zum Zwecke der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Begriff „absorptionsfähiges Siliziumdioxid" ein Siliziumdioxid, bei dem die primären Partikel porös und in der Lage sind, Wasser zu absorbieren. Ebenfalls zum 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 keine Tendenz, sich zu sekundären Partikeln zu bündeln. Gelsiliziumdioxide sind als nicht-agglomerierte, absorptionsfähige Siliziumdioxide bevorzugt, jedoch können auch einige abgeschiedene und hybride Siliziumdixoide nicht-agglomeriert und absorptionsfähig sein. Allgemein agglomerieren verdampfte Siliziumdioxide und sind nicht absorptionsfähig. Für eine weitere Diskussion der Eigenschaften von Silziumdioxidmineralien siehe Withiam, Michael C., Silica Pigments for Ink Jet Printing, präsentiert bei 1996 TAPPI Coating Conference, Nashville, Tennessee, Mai 21, 1996. Abgeschiedene Siliziumdioxide, Kalziumsilikate und Diatomeenerden haben ebenfalls gute Absorptionseigenschaften, jedoch haben wäßrige Dispersionen davon pH-Werte, die normalerweise im Bereich von 7,0 bis 9,5 liegen.
Silikagele sind bevorzugt. Wenn sie dispergiert sind, haben Silikagele pH-Werte im Bereich von 3,5 bis 11,2, jedoch liegen viele davon in dem Bereich von 4,5 bis 5,5. Die physikalischen Eigenschaften von kommerziell erhältlichen Silikagelen sind folgendermaßen:

Oberfläche 150 → 900 m²/g

Porenvolumen 0,4 → 2,2 cm³/g

Ölabsorption 35 → 300 g/100 g

pH 3,5 → 11,5

Durchschnittliche Partikelgröße 2 μm → 17 μm
Die Tintenstrahldruckqualität und die Beschichtungsreologie erfordern einen speziellen Satz von Eigenschaften. Siliziumdioxide mit hohen Oberflächen oberhalb 400 m²/g sind austrocknend. Austrocknungen sind unakzeptabel, da sie Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren, und dadurch die Tintenabsorptionsfähigkeit reduzieren. Silikagele mit niedrigen Porenvolumen unter 0,5 cm³/g sind unerwünscht, da sie unzureichende Wasserabsorptionsfähigkeiten haben. Hohe Porenvolumen sind wünschenswert für die Wasserabsorptionsfähigkeit, jedoch ergeben Volumen über etwa 2,0 cm³/g übermäßig hohe Beschichtungsviskositäten. Außerdem sind größere Partikelgrößen bevorzugt, da sie ein hohes Porenvolumen haben, jedoch ergeben Partikelgrößen über 16 μ eine geringe Beschichtungsrheologie. Deshalb sind die bevorzugten Eigenschaften des Siliziumdioxidpigments in der Beschichtungszusammensetzung der Erfindung folgendermaßen:

Oberfläche 340 m²/g

Porenvolumen 1,2 cm³/g

Ölabsorption 180 g/100 g

pH-Wert 4,5–5,5

Partikelgröße 10–12 μm
Ein solches Pigment ist Syloid 620 von Grace Davison, W. R. Grace & Co., Connecticut.
Es wurde herausgefunden, daß kationisierte Pigmente mehr Farbstoff an der Oberfläche halten als anionische Pigmente. Kationische Fixiermittel sind wirksam unter niedrigen pH-Bedingungen, sie werden jedoch bei alkalischen pH-Werten weniger wirksam. Der Typ des kationischen Fixiermittels ist nicht kritisch, solange er kompatibel mit den anderen Beschichtungsbestandteilen ist. Das Fixiermittel muß wirksam sein beim konzentrieren der Farben auf der beschichteten Fläche, muß eine zufriedenstellende Lauffähigkeit auf einem Klingenbeschichter haben und darf die Helligkeit nicht nachteilig beeinträchtigen. Geeignete Fixiermittel enthalten acrylamidacrylische Polymere und ihre Derivate, Polyamine und ihre Derivate, Poly(ethylenoxide) und alylamine Polymere. Bevorzugt ist das kationische Fixiermittel ein wasserlösliches Polymer mit einem hohen Prozentsatz von kationischen Gruppen wie terziäre Aminogruppen oder quarternäre kationische Ammoniumgruppen. Wasserlösliches polykationisches quarternäres Ammoniumpolymer (Polydimethyldiallylammoniumchlorid) ist bei der Formulierung der Erfindung bevorzugt, da der Level des Mittels variiert werden kann im wesentlichen ohne Ausflocken der anderen Beschichtungsbestandteilen. Ein Beispiel dieses Produktes ist Lectrapel, vermarktet von Calgon Corporation, Water Management Division, Pittsburgh, Pennsylvania. Das kationische Fixiermittel wird in einer Menge von etwa 4 bis 10 Staubtrockengewichtspartikeln pro 100 Teilen Pigment hinzugefügt.
Polyvinylalkohol (PVHO) ist ein akzeptabler Binder für die Beschichtungsformulierung der Erfindung. Stärke und Latex sind geeignete Binder und können eine zufriedenstellende Festigkeit bewirken. Latexbinder können vorteilhafterweise in Kombination mit Polyvinylalkohol verwendet werden. Einige Latexbinder sind jedoch mit kationischen Fixiermitteln inkompatibel. Wenn demnach ein kationisches Fixiermittel verwendet wird, muß ein kompatibles Latex ausgewählt werden. Außerdem haben viele Stärken geringere Bindungsfestigkeiten als PVOH und würden eine übermäßige Benutzungsmenge erfordern. Viele Polyvinylalkohole können verwendet werden, einschließlich solche mit niedrigem und mittlerem Molekulargewicht, teilweise oder vollständig hydrolisiert. Vollständig hydrolisierte Produkte sind zu sehr wasserunlöslich und ergeben lange Tintentrockenzeiten. Produkte mit mittlerem Molekulargewicht ergeben übermäßige Viskositäten und geringe Rheologie. Deshalb sind bevorzugte Polyvinylalkohole solche mit niedrigem Molekulargewicht, teilweise hydrolisiert. Ein solches Produkt ist Airvol 805 von Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pennsylvania.
Eine helle Beschichtung und eine, die FDA zugelassen ist für Nahrungsverpackungszwecke, ist wünschenswert. Fluoreszierende Bleichmittel können nicht für Lebensmittelverpackungszwecke verwendet werden, da sie nicht FDA zugelassen sind. Aluminiumoxidpigmente sind FDA zugelassen, und gut geeignete Bleichmittel für die Beschichtungsformulierung der Erfindung. In dieser Anmeldung wird der Begriff „Aluminiumoxid" breit verwendet und schließt Aluminiumoxid [Al₂O₃], Aluminiumtrihydrat [Al(OH)₃] und andere konventionelle Aluminium enthaltende Pigmente ein. Diese Pigmente haben auch einigen Alkaligehalt, der wünschenswert ist für die Verwendung mit alkalischstabilisierten Tintenstrahlfarben. Aluminiumoxidpigmente können bei kationischen und niedrigem pH-Wert-Bedingungen stabil sein. Verschiedene Pigmente können in der Formulierung arbeiten, jedoch ist ein trockenes Aluminiumoxid bevorzugt, das direkt zu der Beschichtungsformulierung der Erfindung hinzugefügt und vollständig in dieser dispergiert werden kann. Ein solches Produkt ist Martifin OL-107, vertrieben von Martinswerk GmbH, Bergheim, Deutschland. Das Martifin-Pigment dispergiert in der Beschichtung und ist mit den anderen Beschichtungsbestandteilen kompatibel Das Martifin-Pigment, das die Beschichtungsfeststoffe erhöht, verbessert gleichzeitig die Rheologie. Der Einschluß dieses Pigments ermöglicht die Anwendung durch Klingenbeschichter und bewirkt ein wünschenswertes Beschichtungsgewicht von etwa 13 g/m² bei 35% Feststoffen. Dieses Pigment bringt eine akzeptable Helligkeit von 87 in einer Beschichtung mit sich ohne fluoreszierende Bleichmittel.
Für Anwendungen, die keine FDA-Zulassung erfordern, ist es wünschenswert, ein fluoreszierendes Bleichmittel hinzuzufügen, um die Weißheit, Helligkeit bzw. den Glanz und die blaue Farbe zu erhöhen. Während die meisten fluoreszierenden Bleichmittel bis zu einem gewissen Grad funktionieren würden, müssen sie in sauren Bedingungen stabil sein, und tolerant bei kationischer Beschichtung um optimale Resultate zu erzeugen. Die meisten fluoreszierenden Bleichmitte fallen nicht in diese Kategorie. Zwei Produkte, die dies erfüllen, sind aus der Familie der Stilben-Triazin-Derivate. Produkte dieser Art 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 Tintenstrahlqualität zu erhalten, wird die Beschichtungszusammensetzung bevorzugt mit der folgenden Reihenfolge der Zugabe gemacht:
Wenn Polyvinylalkohol (PVOH) der gewünschte Binder ist, muß er dispergiert werden, bevor der Herstellungsprozeß beginnt. Bevorzugt wird der Polyvinylalkohol bei 15% Feststoffen gekocht in Wasser über 30 Minuten bei 95°C. Dieser Kochprozeß dispergiert vollständig den Polyvinylalkohol in dem Wasser.
In dem ersten Herstellungsschritt werden das Wasser für die Dispersion, das kationische Fixiermittel und der gekochte Polyvinylalkohol bei 15% Feststoffen dem Gefäß hinzugefügt. Die Rührgeschwindigkeit wird dann erhöht, um eine ausreichende Scherkraft zu erhalten und das Aluminiumoxidpigment zu dispergieren. Der Dispergierer kann von jeder normalen dispergierenden Klinge sein wie Cowles oder Gaulin. Das Aluminiumoxid kann schnell der Beschichtung hinzugefügt werden, da das Pigment vollständig dispergiert ist.
Nach dem Dispergieren des Aluminiumoxidpigments über 10 Minuten wird dann das Siliziumdioxidpigment hinzugefügt. Das Siliziumdioxidpigment muß langsam in den Wirbel eingegeben werden, so daß es vollständig vorbenetzt und dispergiert ist, bevor zusätzliches Pigment hinzugefügt wird. Die Dispergiergeschwindigkeit muß groß genug sein, um einen Wirbel zu tragen, in den das Siliziumdioxid hineingegeben wird. Wenn das Siliziumdioxidpigment irgendwo anders als in den Wirbel hinzugefügt wird, wird es sich an der Tankwand niederschlagen und erhärten. Es wird nicht sauber dispergiert. Das kationische Mittel und das Silziumdioxidpigment sollten an den angezeigten Punkten der Zugabe hinzugefügt werden. Wenn nicht, würde die Beschichtung eine übermäßig hohe Viskosität haben oder Inkompatibilitäten und Gries wären die Folgen.
Nachdem die Siliziumdioxidpigmentzugabe beendet ist, werden der restliche Polyvinylalkohol und alle Additive, beispielsweise ein fluoreszierendes Bleichmittel, hinzugefügt. Die Beschichtung wird dann über weitere 10 bis 20 min in Abhängigkeit von dem Volumen dispergiert. Die Beschichtungszusammensetzung ist dann fertig zu Benutzung.
Der Feststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzungssuspension sollte über 20% betragen und vorzugsweise mehr als 30%, um ein Gewicht von wenigstens 7,3 g/m² mit einer herkömmlichen Beschichtungsanlage zu erzielen. Es ist wünschenswert, daß der Prozentsatz Feststoffe so hoch wie möglich ist, um die Energie zu reduzieren, die erforderlich ist, um die Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat zu trocknen. Es wurde gefunden, daß es oberhalb von etwa 38% Feststoffen bei der Beschichtungszusammensetzung der Erfindung schwierig ist, diese mit einer herkömmlichen Ausrüstung glatt anzuwenden. Feststoffgehalte von 35 bis 38% ergeben wünschenswerte Beschichtungsgewichte von etwa 13 g/m².
Das Tintenstrahlaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung enthält ein Substrat mit der darauf angewendeten Beschichtungszusammensetzung der Erfindung. Das Substrat kann eine Vielzahl von Arten von Papierbahnen oder Kunststoffsubstraten wie Mylar enthalten. Papierbahnen können holzfreie Blätter, holzhaltige Blätter oder eine Kombination davon einschließen. Das Basisgewicht der akzeptablen Papiersubstrate kann weitgehend variieren von sehr leichten Bible-Papieren mit einem Basisgewicht von 32 g/m² bis zu schweren, speziellen Papieren mit einem Basisgewicht von 450 g/m² oder mehr. Die Papiersubstrate können unbeschichtet sein, druckbeschichtet oder vorbeschichtet, und das Papier kann maschinenglänzend oder maschinenbearbeitet sein. In Abhängigkeit von der Natur des Substrats kann eine Vorbeschichtung oder andere Behandlung nützlich sein, um die Porösität zu verringern oder eine bessere Bindefläche für die nachfolgende Beschichtung zu erhalten oder um besser die Migration der folgenden Beschichtung in die Bahn zu verhindern. Bevorzugt wird Harz oder ein Schlichtmittel hinzugefügt, um 40 oder weniger g/m²/min Cobb sizing zu erhalten und um das Eindringen von Flüssigkeit in die Bahn zu reduzieren.
Eine oder beide Seiten der Papierbahn können mit Leimlösung vorbeschichtet sein, um Helligkeit bzw. Glanz und Farbe zu erhalten und ein ausreichendes Halten der abschließenden Beschichtung. Die Vorbeschichtung wird auf eine konventionelle Weise aufgetragen und kann konventionelle Pigmente, Binder und Schlichtmittel enthalten. Bevorzugt beträgt die TAPPI-Helligkeit 85 oder mehr und die TAPPI „b"-Farbe ist gleich oder unter 2. Wenn die nachfolgend aufgebrachte Tintenaufnahmeschicht nur auf eine Seite der Bahn aufgebracht wird, kann eine leichte Beschichtung auch auf die andere Seite der Bahn aufgebracht werden, um ein mögliches Blattkrümmen zu minimieren.
Die Vorbeschichtung enthält herkömmliche Pigmente wie Tonerde, Titandioxid, Calciumcarbonat und andere, die dem Fachmann bekannt sind. Die Binder können Stärke, Sojaprotein, Latex und dergleichen enthalten. Ein Schlichtmittel kann verwendet werden wie Harz, Stärke oder andere bekannte Schlichtmittel.
Die Basisbahn ist bevorzugt bei Werten unter 40 g/m²/min Cobb-size geschlichtet, und das Beschichtungsgewicht liegt in der Größenordnung von etwa 3,2 bis etwa 8,1 g/m². Cobb-Size ist ein Standardtest zur Bestimmung der Menge von Wasser, die während dem Kontakt mit der Bahn absorbiert wird, und wird in g/m²/min gemessen.
Ein bevorzugtes Substrat für geschnittene Tintenstrahlpapiere enthält eine niedrige Aschebasis (mit ähnlichen CD und MD physikalischen Eigenschaften) mit einem Basisgewicht zwischen 74 bis 1 19 g/m². Das Basismaterial ist beschichtet mit einer leichten Stärke und Pigmentbeschichtung und getrocknet vor der Aufbringung der Tintenaufnahmebeschichtung.
Ein bevorzugtes Substrat, das für Tintenstrahlpapier geeignet ist, enthält ein 48 bis 65 g/m²-Basismaterial mit einem naßfesten Kunstharz in dem Basisblatt, um Falten zu verhindern. Die maschinenglänzende Seite des Blattes ist mit einer Pigmentlatexbeschichtung zur Krümmungskontrolle beschichtet. Die Tintenaufnahmebeschichtung wird auf die Rückseite des Blattes aufgebracht.
Nachdem die Bahn getrocknet ist, wird die Tintenaufnahmebeschichtung der Erfindung vorzugsweise über wenigstens eine Seite unter Verwendung eines herkömmlichen Beschichters aufgebracht und dann getrocknet. Das gewünschte Beschichtungsgewicht beträgt wenigstens 7,3 g/m² und bevorzugt 8 bis 16,5 g/m². Wenn das Gewicht signifikant unter 7,3 g/m² liegt, wird das resultierende Papier weniger als die gewünschte Druckqualität und eine übermäßige Tintenpenetration haben. Nach dem Trocknen wird die Tintenaufnahmebeschichtungsschicht eine Dicke von wenigstens 8 μ und vorzugsweise von etwa 8 bis etwa 12 μm haben. Die Pigmente in der Beschichtung rufen eine absorptionsfähige Kapazität für die Flüssigkomponente der aufgebrachten Tinte hervor, und die Dicke der Beschichtungsschicht ist mit der Absorptionsmenge 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. Das Tintenstrahldrucken von 1000 bis 1200 Punkten pro 254 cm erfordert Punkte mit einem Durchmesser von 40 μm oder weniger. Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung von verschiedenen Bindern und Schlichtmitteln vor in Abhängigkeit von der Auflösung, die für einen Drucker gefordert wird. Der Binderlevel und die Schlichtmittel tragen zur Steuerung der Punktdurchmesser und anderen Eigenschaften bei.
Zur weiteren Illustration der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele gegeben. „Teile" in jedem Beispiel beziehen sich auf Staubtrockengewichtsteile mit Ausnahme für das fluoreszierende Bleichmittel, das Teile in Flüssigform ist, wie von dem Lieferanten empfangen.
Beispiel A

Ein 52 pound (77 g/m²) vorbeschichtetes, Grundholz-freies Papier wurde als Basisblatt verwendet. Das Basisblatt wurde mit einem herkömmlichen Klingenbeschichter mit einem Beschichtungsgewicht von 11,5 g/m² an der Siebseite und der Papierüberseite beschichtet. Die folgende Beschichtungszusammensetzung wurde bei 35% Feststoffen mit einem pH-Wert von 5,3 hergestellt:

Staubtrockenteile	Materialien
75	Grace-Davision Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Mittel (polykationisches quarternäres Ammoniumpolymer)
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel

Das getrocknete Blatt wurde dann getestet und die Resultate sind:
Beispiel B
Ein vorbeschichtetes 63,6 g/m² (43 pound) grundholzfreies Blatt wurde als Basismaterial verwendet. Dieses Basisblatt wurde dann an der Siebseite und der Papierüberseite mit einer Tintenaufnahmebeschichtungsformulierung von 9,6 g/m² beschichtet. Die folgende Beschichtungszusammensetzung wurde mit 27,4% Feststoffen bei einem pH-Wert von 4.3 hergestellt:

Teile Materialien

75 Grace-Davison Syloid 620 Silikagel

25 Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat

40 Airvol 823 mittleres Molekulargewicht, teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol

10 Lectrapel kationisches Mittel (polykationisches quarternäres Ammoniumpolymer)
Nach dem Trocknen wurde das beschichtete Papier auf zwei 21,6 × 28,0 cm (8,5 × 11 Inch) Blattgröße geschnitten und druckgetestet. Die verwendeten Drucker waren ein Hewlett Packard 560C und ein Epson Stylus Tintenstrahldrucker. Beide Drucker verwendeten vier Farben von Tinte (schwarz, gelb, magenta und cyan). Die Resultate waren:
Die Resultate zeigten ausgezeichnete Vierfarbdruckqualität bei dem Hewlett Packard und Epson Druckern. Die Tintentrocknungszeiten waren jedoch lang.
Beispiel C

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde bei 10,4 g/m² auf die Siebseite von 92 g/m² (62 pound) vorbeschichtetes grundholzfreies Basisblatt aufgebracht. Die folgende Tintenaufnahmebeschichtung wurde bei 28% Feststoffen und einem pH-Wert von etwa 4.3 hergestellt.

Teile	Materialien
85	Grace-Davison Syloid 812-17 μm („C")
15	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805 mittleres Molekulargewicht, teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel D

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde durch eine Applikatorrolle, umgekehrter Klingenbeschichter bei 11,5 g/m² auf beide Seiten eines 77 g/m² (52 pound) vorbeschichteten, grundholzfreien Blattes aufgebracht. Die folgende Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit 34,9% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,5 hergestellt. Die Tintenaufnahmebeschichtung enthält:

Teile	Materialien
75	Grace-Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
50	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel
2	Tinoplast (HST) fluoreszierendes Bleichmittel

Beispiel E

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde von einem Laborklingenbeschichter mit 11,4 g/m² auf beide Seiten eines 92 g/m² (62 pound) vorbeschichteten, grundholzfreiem Basisblattes aufgebracht. Die folgende Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit 36,0% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,6 hergestellt und wurde auf Temperaturen unter 37,8°C (100° Fahrenheit) gehalten:

Teile	Materialien
75	Grace Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805 niedriges Molekulargewicht, teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol
20	XU 31294,5 Latexbinder
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel
2	Tinoplast (HST) fluoreszierendes Bleichmittel

Beispiel F

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde von einem Bankklingenbeschichter mit 13,0 g/m² auf die Rückseite von 42 pound (68,2 g/m²) auf zwei Seiten beschichtetem, maschinenglänzenden Papiersubstrat aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit 34,9% Feststoffen und einem pH-Wert von 4,8 mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Teile	Materialien
100	Grace Davison Syloid 63 Silikagel Partikelgröße 5–7 μm Porenvolumen 0,5 cm³/g
25	Airvol 823, mittleres Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Druckversuche auf einem Epson Stylos Tintenstrahldrucker zeigten eine gute Fleckbewertung von 8,5 von möglichen 9,0 und eine akzeptable Farbsättigungsbewertung 6,0 von möglichen 8,0 für eine kombinierte Bewertung von 14,5.
Beispiel G

Dasselbe Substrat wie im Beispiel F wurde mit 13,0 g/m² mit einer Beschichtungszusammensetzung von 28,6% Feststoffen und einem pH-Wert von 4,5 mit den folgenden Bestandteilen beschichtet:

Teile	Materialien
100	Grace Davison Syloid 620 Silikagel Partikelgröße 10–12 μm Porenvolumen 1,2 cm³/g
35	Airvol 823, mittleres Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Druckversuche auf einem Epson Stylus Tintenstrahldrucker zeigten eine gute Fleckbewertung von 8,5 von möglichen 9 und eine gute Farbsättigungsbewertung von 7,0 von möglichen 8,0, mit einer kombinierten Bewertung von 15,5.
Beispiel H
Dasselbe Substrat wie im Beispiel F wurde mit 13 g/m² mit einer Beschichtungszusammensetzung mit 22,5% Feststoffen und einem pH-Wert von 4,6 mit den folgenden Bestandteilen beschichtet:

Teile Materialien

100 Grace Davison Syloid 812, 15 μ Silikagel Partikelgröße 15 μm Porenvolumen 2,1 cm³/g

50 Airvol 823, mittleres Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol

6 Lectrapel kationisches Fixiermittel
Druckversuche auf einem Epson Stylos Tintenstrahldrucker zeigte eine gute Fleckbewertung von 8,5 von möglichen 9 und eine gute Farbsättigungsbewertung von 7,5 von möglichen 8,0 mit einer kombinierten Bewertung von 15,5.
Beispiel I

Dasselbe Substrat wie in dem Beispiel F wurde mit 13 g/m³ mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung mit 22,9% Feststoffen mit einem pH-Wert von 4,6 mit den folgenden Bestandteilen beschichtet:

Teile	Materialien
100	Grace Davison Syloid 812, 17 μ Silikagel Partikelgröße 17 μm Porenvolumen 2,1 cm³/g
50	Airvol 823, mittleres Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Druckversuche auf einem Epson Stylus Tintenstrahldrucker zeigten eine gute Fleckbewertung von 8, 5 von möglichen 9 und eine ausgezeichnete Farbsättigungsbewertung von 7,5 von möglichen 8,0, mit einer kombinierten Bewertung von 16,0.
Beispiel J

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde von einem Laborbankklingenbeschichter mit 12,2 g/m² auf ein 100 g/m² (62 pound) vorbeschichtetes, grundholzfreies Basisblatt aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtungs zusammensetzung wurde mit 35% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,4 wie folgt hergestellt:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
50	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel K

Beispiel J wurde wiederholt, mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel L

Beispiel J wurde wiederholt mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
30	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel M

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit einem Laborbankklingenbeschichter auf dasselbe Basisblatt wie in den Beispielen J bis L aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtungszusammensetzung wurde mit 38% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,6 folgendermaßen hergestellt:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
4	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel N

Beispiel M wurde wiederholt, mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Beispiel O

Beispiel M wurde wiederholt, mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel P

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit einem Laborbankklingenbeschichter auf dasselbe Basisblatt wie in den Beispielen J bis O aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtungszusammensetzung wurde mit 35% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,6 folgendermaßen hergestellt:

Beispiel Q

Beispiel P wurde wiederholt, mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Beispiel R

Beispiel P wurde wiederholt mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Beispiel S

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde von einem Laborbankklingenbeschichter auf dasselbe Basisblatt wie in den Beispielen J bis R aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtungszusammensetzung wurde mit 35% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,6 folgendermaßen hergestellt:

Teile	Materialien
90	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
10	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
4	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel T

Beispiel S wurde wiederholt, mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Teile	Materialien
90	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
10	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
6	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel U

Beispiel S wurde wiederholt mit der folgenden Beschichtungszusammensetzung:

Teile	Materialien
90	Grace Davison Syloid 620 Silikagel
10	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Jedes der Beispiele J bis U wurde auf Druckqualität und andere Faktoren getestet. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt. Eine Erläuterung jeder Bewertung folgt der Tabelle.
Die Beispiele J bis L wurden getestet, um verschiedene Binderlevel zu untersuchen. Die Festigkeitstests des Bandziehens und Kratzwiderstands wurden ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, daß 30 Teile von Airvol 805 Polyvinylalkoholbinder (Beispiel L) an dem Punkt unakzeptabler Festigkeit ist, daß 50 Teile mehr sind als erforderlich (Beispiel J), während 40 Teile akzeptable bis gute Resultate (Beispiel K) zeigen.
Die Beispiele M bis O, P bis R und S bis U wurden getestet, um den Level des kationischen Fixiermittels, in diesem Fall Letrapel, zu untersuchen. Beispiele M bis 0 wurden mit 38% Feststoffen durchgeführt, während P bis R mit 35% Feststoffen durchgeführt wurden. Beispiele S bis U wurden mit einer unterschiedlichen Mixtur von Pigmenten getestet. In diesen drei Folgen von Tests wurde die Druckqualität untersucht. Die Tests zeigen mit zunehmendem Level von kationischem Fixiermittel stetig verbesserte Druckqualität und Festigkeit, siehe insbesondere die ansteigenden durchschnittlichen Dichtetestresultate. 10 Teile von Lectrapel Fixiermittel pro 100 Teile Pigment sind optimal. Oberhalb von 10 Teilen wird angenommen, daß die Beschichtungszusammensetzung zu sehr chemisch interaktiv wird, mit entstehenden Viskositätsänderungen über der Zeit, die nicht kontrollierbar sind. Es wird außerdem festgestellt, daß höhere Level von Letrapel die Tintentrocknungszeiten ausdehnen.
Ein Vergleich der Beispiele M bis O mit den Beispielen P bis R zeigt die Wirkung des Feststoffgehalts. Insbesondere zeigte die untere Feststofformulierung in den Beispielen P bis R konsistent bessere Tintentrocknungszeiten.
Die Beispiele P bis R zeigen im Vergleich zu den Beispielen S bis U die Wirkungen des Pigmentgemischs. Die Beispiele P bis R zeigen ein 75/25 Verhältnis von Silziumdioxid/Aluminiumoxid, während die Beispiels S bis U ein 90/10 Verhältnis zeigen. Das 75/25 Verhältnis zeigte eine konsistent bessere Festigkeit und Rheologie. Das 90/10 Verhältnis ergab eine etwas bessere Druckqualität und schnellere Tintentrocknungszeiten.
Tabelle 1
Nomenklatur der Begriffe

Flecken: HP Print: Ungleichförmigkeit der Tintendichte in den Festdruckbereichen. Bewertungen 1 bis 3 mit drei haben wenig oder keine Flecken. Epson: Ungleichförmigkeit der Tintendichte in speziellen Halbfarbenbereichen. Bewertungen 1 bis 9 mit neun sind die besten.
Pigment Schwarz Ausblühen: Eine allgemeine Zunahme bei der gedruckten Linienbreite HP: Bewertungen 1 bis 3 mit drei sind die besten und haben wenig oder keine Zunahme. Epson: In Ordnung oder wenig, wie beobachtet.
Tintenpenetration: Der Grad, in dem Tintenfarbe in und durch das Blatt eindringt. In Ordnung oder wenig, wie beobachtet.
Falten: Der Grad, in dem das Blatt von seiner Ursprungsform beim Drucken abweicht oder wenn eine andere Flüssigkeit aufgebracht wird. In Ordnung oder wenig, wie beobachtet.
Kratzwiderstand: Der Grad, in dem die Beschichtung von dem Blatt abkommt, wenn mit dem Fingernagel gekratzt wird. Bewertungen 1 bis 5 mit fünf sind am besten und es gibt kein Entfernen der Beschichtung.
Bandziehen: Eine Messung der Menge der Beschichtung, die sich von der Faser trennt und an einem Zellophanband haftet, wenn das Band angepreßt und dann langsam in rechten Winkeln zu dem Blatt gezogen wird. Bewertungen 1 bis 5 mit fünf sind am besten, wobei es kein Entfernen der Beschichtung von den Fasern gibt.
Staubbildung: Der Grad, in dem die Beschichtung von dem Blatt abkommt, wenn dieses mit der Fingerspitze gerieben wird, In Ordnung oder wenig, wie beobachtet.

Beispiel V
Eine Beschichtungszusammensetzung derselben Formulierung wie im Beispiel A wurde hergestellt. Natriumhydroxid (NaOH) wurde einem Teil der Probe hinzugefügt, um den pH-Wert auf 7,5 anzuheben. Die Beschichtung wurde mit einem Laborklingenbeschichter mit 12,3 g/m² auf die Siebseite eines 92 g/m² (62 pound) vorbeschichteten, grundholzfreien Basisblattes aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde das Papier druckgetestet. Die Druckqualität war vergleichbar mit einer Probe mit einem pH-Wert von etwa 5,3, jedoch war die Tintentrocknungszeit für die 7,5-pH-Probe etwa 50% länger als bei der 5,3 pH-Probe.
Beispiel W

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit einem Laborbankklingenbeschichter mit 12,2 g/m² auf ein 92 g/m² 462 pound) vorbeschichtetes, grundholzfreies Basisblatt aufgetragen. Die Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit 32,7% Feststoffen und einem pH-Wert von 5,2 wie folgt vorbereitet:

Teile	Materialien
60	Grace Davison Syloid C Silikagel Partikelgröße 17 μm Porenvolumen 2,1 cm³/g
40	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
40	Airvol 805, niedriges Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel
2	Tinopal HST fluoreszierendes Bleichmittel
0,11	NaOH @ 20%

Beispiel X
Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde wie im Beispiel W hergestellt mit der Ausnahme, daß das Pigmentgemisch variiert wurde auf 50 Teile Sylojet C und 50 Teile von Martifin OL-107. Der pH-Wert war 5,3.
Die Beispiele W und X hatten vergleichbare akzeptable Drucktestergebnisse. Einige nachteilige Ausblühungen von Pigmentschwarz wurden beobachtet. Beispiel X hatte eine längere Trocknungszeit, zweifellos wegen des niedrigeren Levels von Silikagel. Die Beschichtungsschichtfestigkeit wurde durch Bandzug und Kratzwiderstandstests gemessen und war sehr niedrig in beiden Beispielen W und X.
Beispiel Y

Eine Tintenaufnahmebeschichtung wurde mit einem Laborbankklingenbeschichter mit 10,5 g/m² auf ein 92 g/m² (62 pound) vorbeschichtetes, grundholzfreies Basisblatt aufgetragen. Die Beschichtungszusammensetzung wurde mit 27,5% Feststoffen und einem pH-Wert von 4,3 folgendermaßen hergestellt:

Teile	Materialien
75	Grace Davison Syloid C Silikagel Partikelgröße 17 μm Porenvolumen 2,1 cm³/g
25	Martifin OL-107 Aluminiumoxidtrihydrat
20	Airvol 823, mittleres Molekulargewicht, partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol
20	Evanol 9050 mittleres Molekulargeschicht, ganz hydrolisierter Polyvinylalkohol
10	Lectrapel kationisches Fixiermittel

Beispiel Z
Ein Oberflächenschlichtmittel wurde der Beschichtungszusammensetzung des Beispiels Y hinzugefügt. Insbesondere wurden der Zusammensetzung 10 Teile eines Styrolakrylcopolymer (MSA-150 von Morton International) pro 100 Teile Pigment hinzugefügt. Drucktests zeigten, daß das hinzufügen des Schlichtmittels signifikant die Pigmenschwarzdruckqualität verbesserte und das Ausbluten reduzierte. Jedoch hatte das Beispiel Z eine längere Tintentrocknungszeit als das Beispiel Y.

Claims

Wässrige Beschichtungszusammensetzung für ein Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, enthaltend eine Vielzahl von Pigmenten, ein Bindemittel und ein kationaktives Fixiermittel, wobei wenigstens 50 Gew.-% der Pigmente ein nicht-agglomeriertes Siliciumdioxidpigment enthalten, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen pH-Wert < 7.5 und einen Festgehalt von wenigstens 25% hat.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Siliciumdioxidpigment ein Silikagel ist mit einem Primärteilchenporenvolumen zwischen 0.5 und 2.0 cc/g.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das kationaktive Fixiermittel 4 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Teile von Pigment enthält.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel 30 bis 50 Gewichtsteile Polyvinylalkohol pro 100 Teile von Pigment enthält.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 4, wobei der Polyvinylalkohol ein niedriges Molekulargewicht hat und teilweise hydrolysiert ist.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel 5 bis 30 Gewichtsteile Latex pro 100 Teile von Pigment enthält.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert der Zusammensetzung größer als 4.0 ist.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert der Zusammensetzung zwischen 4.5 und 5.5 liegt.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pigment 25 Gew.-% Aluminiumoxid und 75 Gew.-% Siliciumdioxid enthält.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen Festgehalt von 35 bis 38% hat.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung für ein Tintenstrahlaufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, wobei der Festgehalt 30 bis 38% beträgt.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das kationaktive Mittel ein wasserlösliches, polykationaktives quartäres Ammonium ist.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei wenigstens 10 Gew.-% der Pigmente Aluminiumoxid enthalten.
Wässrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend als Staubtrockengewicht 75 bis 90 Teile des Siliciumdioxids und 10 bis 25 Teile Aluminiumoxid, 30 bis 50 Teile Polyvinylalkohol und 4 bis 10 Teile des kationaktiven Fixiermittels, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen pH-Wert zwischen 4.0 und 7.5 und einen Festgehalt von wenigstens 25% hat.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedium enthaltend ein Substrat und eine Tinte aufnehmende Beschichtungsschicht auf dem Substrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, wobei das Substrat einen Naßfestigkeitskunstharz aufweist, um Falten zu verhindern.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, ferner enthaltend wenigstens eine Zwischenbeschichtungsschicht zwischen dem Basisblatt und der Tinte aufnehmenden Beschichtungsschicht.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, wobei die Tinte aufnehmende Beschichtung mehrere Beschichtungsschichten enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, wobei die Tinte aufnehmende Beschichtungsschicht kalandriert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: – Auswählen einer Vielzahl von Pigmenten, die in Wasser verteilt einen pH-Wert unter 7.5 haben, wobei wenigstens 50 Gew.-% der ausgewählten Pigmente ein nicht-agglomeriertes, absorptives Siliciumdioxid enthalten mit einem Primärteilchenporenvolumen zwischen 0.5 und 2.0 cc/g; – Verteilen von 30 bis 50 Trockengewichtsteilen pro 100 Teilen von Pigment eines Bindemittels in Wasser, um eine wässrige Dispersion mit 10 bis 20% Festgehalt auszubilden; – Hinzufügen von Wasser in einen Behälter, um eine Beschichtungszusammensetzung mit einem Festgehalt zwischen 25 bis 40% Feststoffen herzustellen; – Hinzufügen einer wässrigen Lösung eines kationaktiven Fixiermittels mit 35 bis 45% Feststoffen in den Behälter in einem Verhältnis von 4 bis 10 Trockengewichtsteilen von kationaktivem Mittel für jede 100 Trockengewichtsteile von Pigment, – Hinzufügen eines Teils der Bindemittellösung in den Behälter; – Verteilen des Pigments in dem Behälter in einer solchen Menge, daß der abschließende Festgehalt in dem Behälter wenigstens bei 25% liegt; – Hinzufügen der restlichen Bindemitteldispersion in den Behälter und – Mischen, um eine Beschichtungszusammensetzung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 25, wobei wenigstens 10 Gew.-% der ausgewählten Pigmente Aluminiumoxid enthalten und das Aluminiumoxidpigment in dem Behälter vor dem Schritt des Verteilens des Siliciumdioxidpigments verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner enthaltend den Schritt des Hinzufügens eines fluoreszierenden Bleichmittels in einem Verhältnis von zwei Naßgewichtsteilen des fluoreszierenden Bleichmittels pro 100 Teile des Pigments zu der Beschichtungszusammensetzung nach dem Schritt des Hinzufügens der restlichen Bindemitteldispersion.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 20, ferner enthaltend den Schritt des Aufbringens der Zusammensetzung auf ein Substrat mit einem Klingenbeschichter, um ein Einzelaufbringungsbeschichtungsgewicht von 7 gm/m² oder mehr zu erhalten.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 23, wobei das Beschichtungsgewicht 13 gm/m² oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlbeschichtungsmediums, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: – Auswählen einer Vielzahl von Pigmenten, die in Wasser verteilt einen pH-Wert unter 7.0 haben, wobei wenigstens 50 Gew.-% der ausgewählten Pigmente ein nicht-agglomeriertes absorptives Siliciumdioxid mit einem Primärteilchenporenvolumen zwischen 0.5 und 2.0 cc/g enthalten; – Verteilen von 30 bis 50 Trockengewichtsteilen pro 100 Teilen des Pigments eines Bindemittels in Wasser, um eine wässrige Dispersion mit 10 bis 20% Feststoffen zu bilden; – Hinzufügen von Wasser in einen Behälter, um eine Beschichtungszusammensetzung mit einem Festgehalt von 25 bis 40% Feststoffen herzustellen; – Hinzufügen einer wässrigen Lösung eines kationaktiven Fixiermittels mit 35 bis 45% Feststoffen in den Behälter mit einem Verhältnis von 4 bis 10 Trockengewichtsteilen des kationaktiven Mittels für jede 100 Trockengewichtsteile des Pigments; – Hinzufügen der Bindemittellösung in den Behälter; – Verteilen des Pigments in dem Behälter; – Mischen der Beschichtungszusammensetzung; – Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat in einer Menge über 7 g/m² und – Trocknen der Beschichtungszusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen pH-Wert zwischen 4,5 und 5,5 hat.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner enthaltend den Schritt der Vorbeschichtung der Bahn vor dem Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Beschichtungszusammensetzung 35 bis 38% Feststoffe enthält.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei ein Teil des Bindemittels dem Behälter hinzugefügt wird vor dem Verteilen der Pigmente und wobei der restliche Teil des Bindemittels dem Behälter nach dem Verteilen der Siliciumdioxidpigmente hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner enthaltend den Schritt des Kalandrierens des Papiers nach dem Trocknungsschritt.