EP1018438A2 - Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit extrudierbarer Polyvinylalkohol-Schicht - Google Patents

Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit extrudierbarer Polyvinylalkohol-Schicht Download PDF

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EP1018438A2
EP1018438A2 EP19990125195 EP99125195A EP1018438A2 EP 1018438 A2 EP1018438 A2 EP 1018438A2 EP 19990125195 EP19990125195 EP 19990125195 EP 99125195 A EP99125195 A EP 99125195A EP 1018438 A2 EP1018438 A2 EP 1018438A2
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EP
European Patent Office
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polyvinyl alcohol
recording material
ink
layer
paper
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EP19990125195
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EP1018438A3 (de
EP1018438B1 (de
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Jiren Dr. Gu
Sanford K. Dr. Lauderback
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Felix Schoeller Technical Papers Inc
Original Assignee
Felix Schoeller Technical Papers Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
    • B41M5/506—Intermediate layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers
    • Y10T428/31935—Ester, halide or nitrile of addition polymer

Definitions

  • the invention relates to a recording material for the Ink jet printing process (ink jet process).
  • the ink jet recording process is used for manufacturing of color graphics, full color copies and also for text prints used, so it covers a very wide Field of application.
  • the recording material is different Requirements like high gloss, good Drying properties, high color density, good Smudge resistance, low mottle and high Water resistance.
  • Ink-jet high-performance printer for manufacturing Photo-like prints use inks with a high Proportion of water as a solvent.
  • the Ink application of this printer larger than that of the conventional ink-jet printers.
  • As receiving materials were initially used foils, because these through high dimensional stability when wetted with water but have poor drying properties
  • the object of the invention is a recording material to provide for the ink jet printing process that high color density, good smudge resistance, good Water resistance, low mottle due to fast Drying after printing with aqueous ink and high Shine.
  • This task is done by a recording material solved that extruded a base paper, one on it Layer containing polyvinyl alcohol (PVA) and one an aqueous dispersion or solution Ink receiving layer comprises.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the recording materials according to the invention excellent adhesion of the PVA layer the raw paper, exceptional gloss after treatment in a calender or a chill roll and excellent Drying properties after printing with aqueous Inks.
  • the drying properties are special compared to those known ink-jet recording materials increased on the paper backing have a polyolefin layer.
  • a pretreatment of the Base paper to improve the adhesion of the PVA layer on the base paper by corona treatment or Flame treatment or by applying a separate one Adhesive layer between base paper and PVA layer is not required.
  • Polyvinyl alcohols to be used according to the invention are all extrudable polyvinyl alcohols or by suitable Additives made of extrudable polyvinyl alcohols.
  • Polyvinyl alcohols to be used according to the invention are especially polyvinyl alcohol homopolymers, Polyvinyl alcohol copolymers and / or mixtures thereof.
  • Suitable PVA copolymers are, in particular, those which the monomers ethylene as polymerizable compounds and / or contain vinyl acetate.
  • the one to be used according to the invention is preferred Polyvinyl alcohol hydrolyzed to 75 to 99 mol%, it can have a degree of polymerization of 200 to 2500.
  • the Melt Flow Index (MFI) of the used Polyvinyl alcohol resins can be 10 to 50 g / 10 minutes, preferably 20 to 30 g / 10 minutes.
  • the Extruded layer containing polyvinyl alcohol can 5 up to 95% by weight of that to be used according to the invention Contain polyvinyl alcohol.
  • Plasticizers can in the manufacture of polyvinyl alcohol in whose polymer matrix are integrated or to extruding polyvinyl alcohol before extrusion added and mixed with this. Are suitable all plasticizers compatible with PVA. Suitable Plasticizers are primarily hydrophilic plasticizers. As Plasticizers are particularly suitable for polyhydric alcohols such as glycerol, polyethylene glycol, ethylene glycol, Diethylene glycol and manitol. The amount of plasticizer or the plasticizer mixture is 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the weight of the extruded layer.
  • Polymers or copolymers based on the invention the base paper to be extruded layer may be included can be, for example, polyurethanes, polyolefins, Ethylene copolymers, polyalkylene oxides such as Polyethylene oxyethanol, polycarbonates, polyester, Polyamides and polyesteramides.
  • the PVA layer extruded on the base paper can do it all contain further additives, which in the Polyolefin coating of photo base papers are common. These are in particular white pigments, color pigments, Colorants, fillers, optical brighteners and Phosphoric acid to improve heat stability. As White pigment can use titanium dioxide. Further Fillers and pigments are calcium carbonate, ultramarine, Cobalt blue, carbon black, aluminum oxide, silicon dioxide. Silicon dioxide in particular has been found to be useful Shortened ink drying time.
  • the application weight of the extruded layer can be 10 to 60 g / m 2 , preferably 20 to 40 g / m 2 .
  • the extrusion onto the base paper is carried out according to methods known to the person skilled in the art in the paper industry.
  • any base paper can be used as a carrier material be used.
  • the base paper can be acid or neutral sized his. It is important that the paper surfaces with a Sheffield roughness of less than 300 measured after Have Tappi T538.
  • the base paper is said to be high Have dimensional stability and should be able to the water contained in the ink without wave formation to record. Papers with high dimensional stability Pulp mixtures of softwood pulps and Eucalyptus pulps are particularly suitable.
  • DE 196 02 793 B1 referenced which is a base paper for an ink jet recording material describes.
  • the base papers are preferably not sized too strongly, so that the paper surface has an open pore structure. However, papers with a roughness of less than 200 Sheffield units are particularly preferred.
  • the basis weight of the base paper can be 60 to 250 g / m 2 .
  • the base paper can be used in the paper industry usual auxiliaries and additives such as dyes, optical Brightener, defoamer included. The use of Reject pulp and recycled waste paper is possible.
  • the Ink receiving layer can be used as a single layer or also can be applied in multiple layers.
  • the Ink receiving layer can be inorganic and / or organic pigments such as titanium dioxide, silicon dioxide, Aluminum oxide, calcium carbonate, boehmite, bentonite, Polyamide, polyester, polyolefins and olefin copolymers contain. Preferably in the Ink receiving layer no pigments used.
  • the ink receiving layer can also be hydrophilic binders such as water-soluble Polyvinyl alcohols, dye-fixing agents, dyes and optical brighteners included.
  • the application weight of the ink-receiving layer can be 0.1 to 10 g / m 2 , preferably 1 to 2 g / m 2 .
  • a paper with a basis weight of 83 g / m 2 and a thickness of 87 ⁇ m was produced with a Fourdrinier paper machine.
  • the pulp had a freeness of 29 according to Schopper / Riegler.
  • About 42% by weight of pine sulfate pulp and about 54% by weight of eucalyptus cellulose were used as cellulose.
  • 4% by weight of clay was added as a pigment.
  • 0.1% by weight of alkyl ketene dimer (Aquapel® C526), 0.05% by weight of starch and 0.5% by weight of polyamide-aminepichlorohydrin resin (Kymene® 617HP) were added as sizing agents.
  • a 7.0% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution (Moviol® 10-98) was used for surface sizing.
  • the paper had a roughness according to Sheffield of 98.
  • a paper with a basis weight of 130 g / m 2 and a thickness of 138 ⁇ m was produced with a Yankee machine.
  • the pulp had a freeness of 27 according to Schopper / Riegler.
  • About 24.5% by weight of pine pulp and about 67% by weight of eucalyptus cellulose were used as cellulose.
  • Clay was added as a pigment in an amount of 8.5% by weight.
  • 0.055% by weight of alkyl ketene dimer (Aquapel® C526) was added as the sizing agent and 0.6% by weight of polyamide amine epichlorohydrin resin (Kymene® 617HP) as the wet strength agent.
  • a 1.97% by weight starch solution Emox® TSC was used for the surface sizing.
  • the paper had a Sheffield roughness of 120.
  • a paper with a basis weight of 174 g / m 2 and a thickness of 167 ⁇ m was produced with a Fourdrinier paper machine.
  • the pulp had a freeness of 30 according to Schopper / Riegler. 31.25% by weight of maple sulfate pulp and 68.75% by weight of mixed short-fiber sapwood pulp were used as pulp.
  • 0.446% by weight of alkyl ketene dimer (Aquapel® C526) and 1.32% by weight of starch were added as the sizing agent, and 0.326% by weight of polyamide aminepichlorohydrin resin (Kymene® 617HP) as the wet strength agent.
  • a 6.0% by weight starch solution Emox® TSC was used for the surface sizing.
  • the paper had a Sheffield roughness of 200.
  • a paper with a basis weight of 136 g / m 2 and a thickness of 147 ⁇ m was produced with a Fourdrinier paper machine.
  • the pulp had a freeness of 33 according to Schopper / Riegler. 13.0% by weight of maple sulfate pulp and 87.0% by weight of mixed short-fiber sapwood sulfate pulp were used as the pulp.
  • 0.64% by weight of starch and 0.64% by weight of stearate were added as sizing agents.
  • a 6.0% by weight starch solution Emox® TSC was used for the surface sizing.
  • the paper had a Sheffield roughness of 155.
  • the weights of the pulps and pigments refer on the pulp input of these substances
  • Weight of the sizing agents and wet strength agents refer to the dry fiber content.
  • the ink-receiving layer applied in the following Examples 1 to 8 was applied from an aqueous dispersion.
  • This ink receiving layer was composed as follows: Polyvinyl alcohol saponification degree 80% (Moviol® 4-80) 80% by weight Polyvinyl pyrrolidone (PVP K-90®) 10% by weight Cationic polymer (Percol® 402) 5% by weight Cationic aminomethacrylate copolymer (Induquat® ECR 69/956) 5% by weight
  • the weight data relate to the dried one Layer.
  • the ink receiving layer can be with Apply known methods to the PVA layer.
  • Base paper A was coated with an extrudable PVA copolymer, Vinex® 2019, using a 2 '' extruder.
  • a temperature profile of 160, 177, 196, 210 and 216 ° C was set in the extruder.
  • the screw speed was set above 65 revolutions / minute (rpm).
  • the laminate obtained was passed over a high-gloss cooling cylinder.
  • the application weight of the extruded PVA layer was 20 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper B was coated with the polyvinyl alcohol copolymer Vinex® 2019 by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 26 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper C was coated with the polyvinyl alcohol copolymer Vinex® 2019 by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 31 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper D was coated with the polyvinyl alcohol copolymer Vinex® 2019 by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 28 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper A was coated with the polyvinyl alcohol Ecomaty® by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 22 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper B was coated with the polyvinyl alcohol Ecomaty® by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 25 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper C was coated with the polyvinyl alcohol Ecomaty® by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the PVA layer was 26 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper C was coated with the polyvinyl alcohol Ecomaty® by extrusion under the same conditions as in Example 1.
  • the application weight of the extruded PVA layer was 29 g / m 2 .
  • the ink receiving layer described above was applied to the paper coated with PVA.
  • the base paper C was coated on the front with a low density polyethylene (LDPE) with a titanium dioxide content of 10% by weight and on the back with a clear LDPE by extrusion.
  • LDPE low density polyethylene
  • the front application was 19 g / m 2
  • the back application was 22 g / m 2 .
  • a PVA with an application weight of 22 g / m 2 was applied to the coated front in accordance with Example 1. This PVA layer also served as a receiving layer.
  • example 1 was without additional ink receiving layer used.
  • the recording materials were coated with a commercially available inkjet printer Hewlett Packard HP 850C and the corresponding inks a test pattern printed on. This test pattern was on color density, restlessness (Cloudiness), smudge resistance, water resistance and gloss checked. The results of the tests are in the Tables 1 to 3 summarized.
  • the color density was determined using an X-Rite densitometer 428 on the colors cyan, magenta, yellow and black in Reflection measured.
  • the printed papers were warm at 25 ° C for 1 minute Put water and dried. The color density was before and measured after watering. The was specified remaining color density in%.
  • the smudge resistance was achieved by rubbing the printed image with a white cloth one minute after printing checked the black parts of the picture and with the marks 1 to 3 judged.
  • Grade 1 means no paint residues on the cloth
  • Grade 2 means little paint residue on the cloth
  • Grade 3 means strong color abrasion.
  • the gloss was measured using a Dr. Long GmbH according to DIN 67530 and ASTM D 523 at an angle of 60 ° measured. The measurement was carried out on the blank Recording material.
  • grade 1 means that the PVA film can only be separated from the paper base in very small parts.
  • Grade 2 means that the film is difficult to separate from the base and that fibers adhere to the film.
  • a grade three means that the film can be easily separated from the base and that little or no fibers adhere to the film.

Landscapes

  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Paper (AREA)
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Aufzeichnungsmaterial für das Ink-Jet-Druckverfahren, enthaltend ein Rohpapier, eine auf das Rohpapier extrudierte, einen extrudierbaren Polyvinylalkohol enthaltende Schicht und eine, aus wäßriger Dispersion oder Lösung aufgetragene Tintenaufnahmeschicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das Tintenstrahl-Druckverfahren (Ink-Jet-Verfahren).
Das Ink-Jet Aufzeichnungsverfahren wird zur Herstellung von Farbgraphiken, Vollfarbkopien und auch für Textdrucke eingesetzt, es umfaßt also ein sehr breites Anwendungsfeld.
An das Aufzeichnungsmaterial werden unterschiedliche Anforderungen gestellt wie hoher Glanz, gute Trocknungseigenschaften, hohe Farbdichte, gute Wischfestigkeit, geringer Mottle und hohe Wasserfestigkeit.
Ink-Jet-Hochleistungsdrucker zur Herstellung fotoähnlicher Drucke benutzen Tinten mit einem hohen Anteil von Wasser als Lösungsmittel. Außerdem ist der Tintenauftrag dieser Drucker größer als bei den herkömmlichen Ink-Jet-Druckern. Als Empfangsmaterialien wurden anfangs Folien eingesetzt, da diese sich durch hohe Dimensionsstabilität bei Benetzung mit Wasser auszeichnen.Sie haben aber schlechte Trocknungseigenschaften
Eine Möglichkeit zur Herstellung glänzender, fotoähnlicher Ink-Jet-Drucke ist der Einsatz von kunstharzbeschichteten Papieren, die mit einer Empfangsschicht versehen werden. Die DE 196 18 607 A1 beschreibt die Verwendung polyolefinbeschichteter Papiere zur Erzielung hoher Glanzwerte. Nachteilig ist hier aber die lange Trockenzeit, da bei diesem Material die Tintenflüssigkeit nicht in den Papierträger abgeleitet werden kann. Die Kunstharzbeschichtung wirkt gegenüber der Tintenflüssigkeit als Sperrschicht.
Eine weitere Möglichkeit, glänzende Aufzeichnungsmaterialien zu erhalten, ist die Verwendung von sogenannten
Figure 00020001
Cast-Coating Papieren". Bei diesen Papieren wird die Unterlage mit einer wäßrigen, pigmenthaltigen Schicht versehen, gegen einen Hochglanzzylinder gepreßt und getrocknet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufzeichnungsmaterial für das Ink-Jet-Druckverfahren bereitzustellen, das sich über eine hohe Farbdichte, gute Wischfestigkeit, gute Wasserfestigkeit, geringen Mottle hinaus durch schnelle Trocknung nach dem Bedrucken mit wäßriger Tinte und hohen Glanz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch ein Aufzeichnungsmaterial gelöst, das ein Rohpapier, eine darauf extrudierte Polyvinylalkohol (PVA) enthaltende Schicht und eine, aus einer wäßrigen Dispersion oder Lösung aufgetragene Tintenaufnahmeschicht umfaßt.
Die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien zeichnen sich durch eine hervorragende Haftung der PVA-Schicht auf dem Rohpapier, außergewöhnlichen Glanz nach Behandlung in einem Kalander oder einer Kühlwalze und ausgezeichnete Trocknungseigenschaften nach Bedruckung mit wäßrigen Tinten aus. Die Trocknungseigenschaften sind insbesondere gegenüber denjenigen bekannten Ink-Jet-Aufzeichnungsmaterialien erhöht, die auf dem Papierträger eine Polyolefinschicht aufweisen. Eine Vorbehandlung des Rohpapiers zur Verbesserung der Haftung der PVA-Schicht an dem Rohpapier durch Coronabehandlung oder Flammbehandlung oder durch Auftragen einer gesonderten Haftschicht zwischen Rohpapier und PVA-Schicht ist nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß einzusetzende Polyvinylalkohole sind alle extrudierbaren Polyvinylalkohole oder durch geeignete Zusätze extrudierbar gemachten Polyvinylalkohole. Erfindungsgemäß einzusetzende Polyvinylalkohole sind insbesondere Polyvinylalkoholhomopolymere, Polyvinylalkoholcopolymere und/oder Gemische derselben. Geeignete PVA-Copolymere sind insbesondere solche, die als polymerisierbare Verbindungen die Monomeren Ethylen und/oder Vinylacetat enthalten.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäß einzusetzende Polyvinylalkohol zu 75 bis 99 Mol% hydrolysiert, er kann einen Polymerisationsgrad von 200 bis 2500 aufweisen. Der Melt Flow Index (MFI) der einzusetzenden Polyvinylalkoholharze kann 10 bis 50 g/10 Minuten, vorzugsweise 20 bis 30 g/10 Minuten, betragen. Die Polyvinylalkohol enthaltende extrudierte Schicht kann 5 bis 95 Gew.% des erfindungsgemäß einzusetzenden Polyvinylalkohols enthalten.
Zusätze, die die Extrudierbarkeit des Polyvinylalkohols verbessern sind beispielsweise Weichmacher. Weichmacher können bei der Herstellung des Polyvinylalkohols in dessen Polymermatrix eingebunden werden oder aber dem zu extrudierenden Polyvinylalkohol vor der Extrusion zugesetzt und mit diesem vermischt werden. Geeignet sind alle mit PVA verträglichen Weichmacher. Geeignete Weichmacher sind vor allem hydrophile Weichmacher. Als Weichmacher eignen sich insbesondere mehrwertige Alkohole wie Glycerol, Polyethylenglykol, Ethylenglykol, Diethylenglykol und Manitol. Die Menge des Weichmachers oder der Weichmachermischung beträgt 1 bis 30 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der extrudierten Schicht.
Polymere oder Copolymere, die in der erfindungsgemäß auf das Rohpapier zu extrudierenden Schicht enthalten sein können, sind beispielsweise Polyurethane, Polyolefine, Ethylencopolymere, Polyalkylenoxide wie Polyethylenoxyethanol, Polycarbonate, Polyester, Polyamide und Polyesteramide.
Die auf dem Rohpapier extrudierte PVA-Schicht kann alle weiteren Zusätze enthalten, die in der Polyolefinbeschichtung von Fotobasispapieren üblich sind. Dies sind insbesondere Weißpigmente, Farbpigmente, Färbungsmittel, Füllstoffe, optische Aufheller und Phosphorsäure zur Verbesserung der Wärmestabilität. Als Weißpigment kann Titandioxid eingesetzt werden. Weitere Füllstoffe und Pigmente sind Calciumcarbonat, Ultramarin, Kobaltblau, Ruß, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid. Insbesondere Siliciumdioxid hat sich als nützlich zur Verkürzung der Tintentrocknungszeit erwiesen.
Das Auftragsgewicht der extrudierten Schicht kann 10 bis 60 g/m2, vorzugsweise 20 bis 40 g/m2, betragen. Die Extrusion auf das Rohpapier erfolgt nach dem Fachmann bekannten in der Papierindustrie üblichen Verfahren.
Vorzugsweise wird im Extruder eine Zonentemperatur von 140 bis 230 °C, insbesondere 160 bis 180 °C, eingestellt. Als besonders vorteilhaft hat es sich insbesondere in Zweizoll-Extrudern erwiesen, die eingesetzten Harze und gegebenenfalls weiteren Zusätze bei Schneckendrehzahlen von 50 UpM, insbesondere 75 Upm, zu vermischen und die erhaltenen Gemische zu extrudieren. Werden andere Extruder verwendet soll die Schneckendrehzahl vorzugsweise so eingestellt werden, daß die Viskosität der zu extrudierenden Masse derjenigen in einem Zweizoll-Schneckenextruder bei Drehzahlen von mehr als 50 UpM und einer Temperatur von 140 bis 230 °C entspricht.
Um möglichst hohe Glanzwerte zu erreichen ist es vorteilhaft, im Extrusionsverfahren eine hochglänzende Kühlwalze einzusetzen. Sehr gute Glanzwerte werden auch mit dem Kühlzylinder der DE 198 12 445 erzielt.
Als Trägermaterial kann grundsätzlich jedes Rohpapier verwendet werden. Bevorzugt werden oberflächengeleimte, kalandrierte oder nicht kalandrierte oder stark geleimte Rohpapiere. Das Rohpapier kann sauer oder neutral geleimt sein. Wichtig ist, daß die Papiere Oberflächen mit einer Rauhigkeit nach Sheffield von kleiner 300 gemessen nach Tappi T538 aufweisen. Das Rohpapier soll eine hohe Dimensionsstabilität aufweisen und soll in der Lage sein, das in der Tinte enthaltene Wasser ohne Wellenbildung aufzunehmen. Papiere mit hoher Dimensionsstabilität aus Zellstoffgemischen von Nadelholzzellstoffen und Eukalyptuszellstoffen sind insbesondere geeignet. Insoweit wird auf die Offenbarung der DE 196 02 793 B1 verwiesen, die ein Rohpapier für ein Ink-Jet-Aufzeichnungsmaterial beschreibt.
Vorzugsweise sind die Rohpapiere nicht zu stark geleimt, so daß die Papieroberfläche eine offene Porenstruktur aufweist. Besonders bevorzugt werden aber Papiere mit einer Rauhigkeit kleiner 200 Sheffield-Einheiten. Das Flächengewicht des Rohpapiers kann 60 bis 250 g/m2 betragen.
Das Rohpapiere kann weitere, in der Papierindustrie übliche Hilfsstoffe und Additive wie Farbstoffe, optische Aufheller, Entschäumer enthalten. Auch der Einsatz von Ausschußzellstoff und aufgearbeiteten Altpapier ist möglich.
Auf die extrudierte PVA-Schicht wird irgendeine bekannte Tintenaufnahmeschicht aus einer wäßrigen Phase beispielsweise mittels einer Rakel aufgetragen. Die Tintenaufnahmeschicht kann als einzelne Schicht oder auch mehrschichtig aufgetragen werden. Die Tintenaufnahmeschicht kann anorganische und/oder organische Pigmente wie Titandioxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Boehmit, Bentonit, Polyamid, Polyester, Polyolefine und Olefincopolymere enthalten. Vorzugsweise werden in der Tintenaufnahmeschicht keine Pigmente eingesetzt. Wenn in der Schicht dennoch Pigmente verwendet werden, sollte deren Anteil etwa 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der getrockneten Tintenaufnahmeschicht, nicht übersteigen damit der Glanz des Bilds nicht beeinträchtigt wird. Werden nanoteilige Pigmente mit organischer Beschichtung in der Tintenaufnahmeschicht eingesetzt, kann deren Anteil über 10 Gew.% liegen. Die Tintenaufnahmeschicht kann ferner hydrophile Binder wie wasserlösliche Polyvinylalkohole, farbstoffixierende Mittel, Farbstoffe und optische Aufheller enthalten.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch Auftragen der Tintenaufzeichnungsschicht aus wäßriger Dispersion oder Lösung die Haftung der extrudierten PVA-Schicht am Papier deutlich verbessert wird. Es wird angenommen, daß dies auf die Migration des Wassers in die PVA-Schicht und eine Erweichung des Polyvinylalkohols an der Grenzschicht zum Papier zurückzuführen ist. Das Auftragsgewicht der Tintenaufnahmeschicht kann 0,1 bis 10 g/m2, vorzugsweise 1 bis 2 g/m2, betragen.
Zur Einstellung des Curlverhaltens, der Antistatik und der Transportfähigkeit im Drucker kann die Rückseite mit einer gesonderten Funktionsschicht versehen werden. Geeignete Rückseitenschichten werden in den DE 43 08 274 und DE 44 28 941 beschrieben.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele Rohpapier A
Mit einer Fourdrinier Papiermaschine wurde ein Papier mit einem Flächengewicht von 83 g/m2 und einer Dicke von 87µm hergestellt. Die Zellstoffe hatten einen Mahlgrad von 29 nach Schopper/Riegler. Als Zellstoffe wurden etwa 42 Gew.% Kiefernsulfatzellstoff und etwa 54 Gew.% Eukalyptuszellstoff eingesetzt. Außerdem erfolgte ein Zusatz von 4 Gew.% Clay als Pigment. Als Leimungsmittel wurde 0,1% Gew.% Alkylketendimer (Aquapel® C526), 0,05 Gew.% Stärke und als Naßfestmittel 0,5 Gew.% Polyamidaminepichlorhydrinharz (Kymene® 617HP) zugegeben. Zur Oberflächenleimung wurde eine 7,0 Gew.%ige Polyvinylalkohol wäßrige Lösung (Moviol® 10-98) verwendet. Das Papier hatte eine Rauhigkeit nach Sheffield von 98.
Rohpapier B
Mit einer Yankee Maschine wurde ein Papier mit einem Flächengewicht von 130 g/m2 und einer Dicke von 138 µm hergestellt. Die Zellstoffe hatten einen Mahlgrad von 27 nach Schopper/Riegler. Als Zellstoffe wurden etwa 24,5 Gew.% Kiefernsultatzellstoff und etwa 67 Gew.% Eukalyptuszellstoff eingesetzt. Als Pigment wurde Clay in einer Menge von 8,5 Gew.% zugegeben. Als Leimungsmittel wurde 0,055 Gew.% Alkylketendimer (Aquapel® C526) und als Naßfestmittel 0,6 Gew.% Polyamidaminepichlorhydrinharz (Kymene® 617HP) zugegeben. Für die Oberflächenleimung wurde eine 1,97 Gew.%ige Stärkelösung Emox® TSC eingesetzt. Das Papier hatte eine Rauhigkeit nach Sheffield von 120.
Rohpapier C
Mit einer Fourdrinier Papiermaschine wurde ein Papier mit einem Flächengewicht von 174 g/m2 und einer Dicke von 167µm hergestellt. Die Zellstoffe hatten einen Mahlgrad von 30 nach Schopper/Riegler. Als Zellstoff wurden 31,25 Gew.% Ahornsulfat-Zellstoff und 68,75 Gew.% gemischter Kurzfaserlaubholzsulfatzellstoff eingesetzt. Als Leimungsmittel wurden 0,446 Gew.% Alkylketendimer (Aquapel® C526) und 1,32 Gew.% Stärke, als Naßfestmittel 0,326 Gew.% Polyamidaminepichlorhydrinharz (Kymene® 617HP) zugegeben. Für die Oberflächenleimung wurde eine 6,0 Gew.%ige Stärkelösung Emox® TSC eingesetzt. Das Papier hatte eine Rauhigkeit nach Sheffield von 200.
Rohpapier D
Mit einer Fourdrinier Papiermaschine wurde ein Papier mit einem Flächengewicht von 136 g/m2 und einer Dicke von 147µm hergestellt. Die Zellstoffe hatten einen Mahlgrad von 33 nach Schopper/Riegler. Als Zellstoff wurden 13,0 Gew.% Ahornsulfatzellstoff und 87,0 Gew.% gemischter Kurzfaserlaubholzsulfatzellstoff eingesetzt. Als Leimungsmittel wurde 0,64 Gew.% Stärke und 0,64 Gew.% Stearat zugegeben. Für die Oberflächenleimung wurde eine 6,0 Gew.%ige Stärkelösung Emox® TSC eingesetzt. Das Papier hatte eine Rauhigkeit nach Sheffield von 155.
Die Gewichtsangaben der Zellstoffe und Pigmente beziehen sich auf den Pulpereintrag dieser Stoffe, die Gewichtsangaben der Leimungsmittel und Naßfestmittel beziehen sich auf den trockenen Faseranteil.
Die in den folgenden Beispielen 1 bis 8 aufgetragene Tintenaufnahmeschicht wurde aus wäßriger Dispersion aufgetragen. Diese Tintenaufnahmeschicht setzte sich wie folgt zusammen:
Polyvinylalkohol Verseifungsgrad 80% (Moviol® 4-80) 80 Gew.%
Polyvinylpyrrolidon (PVP K-90®) 10 Gew.%
Kationisches Polymer (Percol® 402) 5 Gew.%
Kationisches Aminomethacrylat Copolymer (Induquat® ECR 69/956) 5 Gew.%
Die Gewichtsangaben beziehen sich auf die getrocknete Schicht. Die Tintenaufnahmeschicht läßt sich mit bekannten Verfahren auf die PVA-Schicht auftragen.
Beispiel 1
Das Rohpapier A wurde mit einem extrudierbaren PVA-Copolymer, Vinex® 2019, mittels eines 2'' Extruders beschichtet. Dabei wurde ein Temperaturprofil im Extruder von 160, 177, 196, 210 und 216 °C eingestellt. Zur Haftungsverbesserung der PVA-Schicht wurde die Schneckendrehzahl über 65 Umdrehungen/Minute (UpM) eingestellt. Um möglichst hohe Glanzwerte zu erreichen wurde das erhaltene Laminat über einen hochglänzenden Kühlzylinder geführt. Das Auftragsgewicht der extrudierten PVA-Schicht betrug 20 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 2
Das Rohpapier B wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkoholcopolymer Vinex® 2019 durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 26 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 3
Das Rohpapier C wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkoholcopolymer Vinex® 2019 durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 31 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 4
Das Rohpapier D wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkoholcopolymer Vinex® 2019 durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 28 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 5
Das Rohpapier A wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkohol Ecomaty® durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 22 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 6
Das Rohpapier B wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkohol Ecomaty® durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 25 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 7
Das Rohpapier C wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkohol Ecomaty® durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der PVA-Schicht betrug 26 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Beispiel 8
Das Basispapier C wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit dem Polyvinylalkohol Ecomaty® durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht der extrudierten PVA-Schicht betrug 29 g/m2. Auf das mit PVA beschichtete Papier wurde die zuvor beschriebene Tintenaufnahmeschicht aufgetragen.
Vergleichsbeispiel 1
Als Vergleichsbeispiel 1 diente ein handelsübliches Ink-Jet- Papier mit einem polyolefinbeschichteten Papier als Trägermaterial.
Vergleichsbeispiel 2
Das Basispapier C wurde auf der Vorderseite mit einem Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) mit einem Titandioxidgehalt von 10 Gew.% und auf der Rückseite mit einem klaren LDPE durch Extrusion beschichtet. Der Vorderseitenauftrag betrug 19 g/m2, der Rückseitenauftrag betrug 22 g/m2.
Auf die beschichtete Vorderseite wurde gemäß Beispiel 1 ein PVA mit einem Auftragsgewicht von 22 g/m2 aufgetragen. Diese PVA-Schicht diente auch als Empfangsschicht.
Vergleichsbeispiel 3
Als Vergleichsbeispiel 3 wurde das Beispiel 1 ohne zusätzliche Tintenaufnahmeschicht verwendet.
Auf die Aufzeichnungsmaterialien wurde mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker Hewlett Packard HP 850C und den entsprechenden Tinten ein Testbild aufgedruckt. Dieses Testbild wurde auf Farbdichte, Unruhe (Wolkigkeit), Wischfestigkeit, Wasserfestigkeit und Glanz geprüft. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengefaßt.
Farbdichte:
Die Farbdichte wurde mit einem X-Rite Densitometer Typ 428 an den Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz in Reflexion gemessen.
Unruhe (Mottle):
Die Unruhe oder auch Wolkigkeit in einer Farbfläche wurde visuell mit den Noten 1 bis 6 (sehr gut bis sehr schlecht) beurteilt.
Wasserfestigkeit:
Die bedruckten Papiere wurden für 1 Minute in 25°C warmes Wasser gelegt und getrocknet. Die Farbdichte wurde vor und nach der Wässerung gemessen. Angegeben wurde die verbliebene Farbdichte in %.
Wischfestigkeit:
Die Wischfestigkeit wurde durch Abreiben des Druckbildes mit einem weißen Tuch eine Minute nach dem Bedrucken an den schwarzen Bildteilen geprüft und mit den Noten 1 bis 3 beurteilt. Note 1 bedeutet keine Farbreste am Tuch, Note 2 bedeutet wenig Farbreste am Tuch, Note 3 bedeutet starker Farbabrieb.
Glanz:
Der Glanz wurde mit einem Glanzmeßgerät der Dr. Lange GmbH nach DIN 67530 und ASTM D 523 bei einem Winkel von 60° gemessen. Die Messung erfolgte am unbedruckten Aufzeichnungsmaterial.
Haftung:
Zur Beurteilung der Haftung wurde die PVA Schicht von der Papierunterlage abgezogen. Das Abzugsverhalten wurde mit den Noten 1 bis 3 beurteilt. Note 1 bedeutet, daß sich der PVA-Film nur in kleinsten Teilen von der Papierunterlage trennen läßt. Note 2 bedeutet, daß sich der Film von der Unterlage schwer trennen läßt und daß Fasern an dem Film haften. Note drei bedeutet, daß sich der Film leicht von der Unterlage trennen läßt und daß nur wenige oder keine Fasern an dem Film haften.
Muster Glanz Haftung Mottle
B1 85,8 1 1
B2 85,2 1 1
B3 83,9 1 1
B4 84,7 1 1
B5 85,6 1 1
B6 85,3 1 1
B7 83,8 1 1
B8 84,5 1 1
V1 85,9 - 1
V2 82,8 2 3
V3 84,3 2 1-2
Muster Wischfestigkeit Wasserfestigkeit in %
Cyan Magenta Gelb Schwarz
B1 1 98,7 84,9 98,5 98,5
B2 1 98,3 84,7 98,8 98,2
B3 1 98,2 85,1 98,5 98,6
B4 1 98,8 84,1 98,3 98,5
B5 1 98,7 84,5 98,6 98,2
B6 1 99,0 84,3 98,2 98,1
B7 1 98,7 84,4 98,3 98,4
B8 1 98,5 84,2 98,1 98,00
V1 2 96,1 82,5 96,3 95,8
V2 2 96,4 82,9 96,4 96,1
V3 2 96,5 82,3 97,0 97,1
Bestimmung der Farbdichte
Muster Cyan Margenta Gelb Schwarz
B1 2,08 1,23 1,40 1,95
B2 2,07 1,25 1,42 1,98
B3 2,10 1,22 1,39 1,95
B4 2,07 1,27 1,40 1,96
B5 2,06 1,25 1,43 1,96
B6 2,09 1,25 1,44 1,97
B7 2,06 1,23 1,43 1,96
B8 2,04 1,23 1,41 1,94
V1 2,02 1,20 1,38 1,95
V2 1,98 1,11 1,31 1,87
V3 2,00 1,15 1,32 1,85
Die Beispiele zeigen, daß durch Extrusion eines Polyvinylalkohols auf das Basispapier ein hochglänzendes Aufzeichnungsmaterial erhalten wird, das auch bezüglich Farbdichte, Wischfestigkeit und Wasserfestigkeit und Mottle gute Ergebnisse aufweist. Wichtig ist, daß bei allen Prüfungen gute Ergebnisse erzielt werden.

Claims (7)

  1. Aufzeichnungsmaterial für das Ink-Jet-Druckverfahren, enthaltend ein Rohpapier, eine auf das Rohpapier extrudierte, einen extrudierbaren Polyvinylalkohol enthaltende Schicht und eine, aus wäßriger Dispersion oder Lösung aufgetragene Tintenautnahmeschicht enthält.
  2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol ein Polyvinylalkoholhomopolymer, ein Polyvinylalkoholcopolymer und/oder ein Gemische derselben ist.
  3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol zu 75 bis 99 Mol% hydrolysiert ist.
  4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol einen Polymerisationsgrad von 200 bis 2500 aufweist.
  5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die extrudierte Schicht ein Polyvinylalkoholharz mit einen MFI von 10 bis 50 g/10 Minuten, insbesondere von 20 bis 30 g/10 Minuten enthält.
  6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyvinylalkohol enthaltende Schicht weitere Polymere oder Copolymere, enthalten kann die ausgewählt sind aus Polyurethanen, Polyolefinen, Ethylencopolymeren, Polyalkylenoxiden wie Polyethylenoxyethanol, Polycarbonaten, Polyestern, Polyamiden und Polyesteramiden.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials für das Ink-Jet-Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein Rohpapier mit einer Oberflächenrauhigkeit nach Sheffield kleiner 300 mittels Schmelzextrusion ein extrudierbares Polyvinylalkoholhomopolymer und/oder Polyvinylalkoholcopolymer aufbringt, die Zonentemperaturen im Extruder auf 140 bis 230°C regelt, die Schneckendrehzahl so einstellt, daß die Viskosität der Schmelze der Schmelzviskosität einer in einem Zweizoll-Schneckenextruder bei 140 bis 230 °C und einer Schneckendrehzahl von mehr als 50 Umdrehungen/Minute behandelten PVA-Schmelze entspricht, der geschmolzene Polyvinylalkoholfilm in einen Spalt zwischen den Oberflächen des Rohpapiers und eines hochglänzenden Kühlzylinders läuft und auf die extrudierte PVA-Schicht eine Tintenaufnahmeschicht aus wäßriger Lösung oder wäßriger Dispersion aufträgt.
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