EP1732766A1 - Binder and coating paint for coating raw paper in inkjet paper production - Google Patents

Binder and coating paint for coating raw paper in inkjet paper production

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EP1732766A1
EP1732766A1 EP05701131A EP05701131A EP1732766A1 EP 1732766 A1 EP1732766 A1 EP 1732766A1 EP 05701131 A EP05701131 A EP 05701131A EP 05701131 A EP05701131 A EP 05701131A EP 1732766 A1 EP1732766 A1 EP 1732766A1
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EP
European Patent Office
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binder
coating
inkjet
coating color
paper
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05701131A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Eckl
Alexander Raab
Dirk Kisters
Berthold Köhler
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Gelita AG
Original Assignee
Gelita AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Definitions

  • the invention relates to a binder for coating colors, in particular water-based coating colors, which are used for coating base paper in the production of inkjet paper, coating colors which contain such binders, and inkjet papers produced in this way and a process for their production.
  • Inkjet papers are widely known in different qualities and on the basis of different paper coatings.
  • photo papers which, however, are very expensive and, due to this, are not suitable for "normal” colored prints, as are often required in everyday office life, for cost reasons.
  • Standard papers on the other hand, often produce insufficient depths of ink in inkjet printing, show drying times that are too long and / or lack satisfactory edge sharpness.
  • the object of the invention is to propose a binder for coating colors with which inexpensive inkjet papers can be produced, which show relatively high color densities with inkjet colors and thus replace the higher-quality and expensive qualities of inkjet photo papers in a large number of cases can.
  • a binder of the type described at the outset in that the binder comprises gelatin as a first binder component and proportions of at least one further binder component which is selected from vinyl alcohol polymers, carbohydrates and carbohydrate derivatives, the The solids content of the gelatin in the binder is greater than the sum of the solids contents of the further binder component (s).
  • Gelatin has already been used in a large number of cases for color-receiving layers of photographic papers, but they are complex to produce and therefore correspondingly expensive.
  • gelatin as a binder in ink-receiving layers ensures an excellent depth of color, but the edge definition on matt papers is not always satisfactory.
  • Color absorption layers based on polyvinyl alcohol (PVA) are also known, but these often have only a small depth of color.
  • binders in which gelatin is the main part of the binder according to the invention when mixed with the other binders, show tel components have very good results in terms of color depth and are optimized with regard to edge sharpness.
  • both vinyl alcohol polymers and copolymers as well as carbohydrates and their derivatives can be used to improve the edge definition and the processing behavior of the coating color, without the color depth guaranteed by the gelatin being noticeably impaired.
  • hydroxyalkylated starch derivatives such as e.g. Hydroxypropyl starch derivatives preferred.
  • the solids content of the gelatin is preferably used in the range from 1.1: 1 to 2.5: 1 in relation to the solids content of the further binder components.
  • the proportion of carbohydrate or carbohydrate derivative (s) in the solids content of all Binder components are preferably at least 5% by weight, further preferred is a solids content of the carbohydrates and / or the carbohydrate derivatives in the solids content of all binder components of approximately 8 to 11% by weight .% used.
  • the invention further relates to a coating color for the coating of base paper in the production of inkjet papers, which comprises a binder of the present invention and one or more inorganic pigment (s).
  • the binder / pigment ratio is preferably 1: 1 to 1: 3, in particular 1: 1.3 to 1: 2.5.
  • the coating color can further comprise a cationizing agent to further improve the color fixation.
  • the cationizing agents are preferably selected from cationic polyacrylates, chitosan products and derivatives of chitosan, poly-DADMAC, polyamines, polyamides and polyimines other than gelatin.
  • the cationizing agents are preferably used in the coating slip at 2 to 17% by weight, based on the solids content of the coating slip.
  • the coating color is preferred Agents for stabilizing the inorganic pigment (s) in the binder are added. This stabilizes the pigment suspension in the binder. A proportion of carbohydrate or carbohydrate derivative is already suitable for this. Specific stabilizers for stabilizing the suspension of the pigments in the binder are preferably selected from propylene oxide-ethylene oxide block copolymers and polyvinyl pyrrolidone.
  • the pigments themselves are preferably selected from aluminum silicates, amorphous silica, calcium carbonate, bentonite, zeolites, talc, barium sulfate, calcium sulfate, titanium dioxide, satin white, aluminum hydroxide and kaolin (clay).
  • the invention further relates to an inkjet paper in which the coating color according to the invention is applied on one side or on both sides of the base paper.
  • Order weights per side of up to 15 g / m 2 and more are possible, although for the qualities that target cheaper market segments, order weights of up to 7 g / m 2 , in particular up to 6 g / m 2 , per page of the paper are sufficient.
  • the coating colors of the present invention are aqueous systems with solids contents of approximately 25 to 50% by weight. Deviations downwards and upwards are easily possible.
  • the viscosity is preferably set in the range from 70O to 2500 mPas. Deviations from this range downwards or upwards are not particularly critical.
  • the present invention shows that gelatin is a very suitable binder in the production of inkjet coating colors.
  • gelatin as an organic and fully biodegradable binder, which also meets ecological requirements as a regenerative raw material, provide opportunities for the production of inexpensive inkjet coating colors for the production of improved office papers, which can result in at least medium quality in color printing ,
  • amphoteric character of gelatin plays a special role, whereby the pronounced tendency towards gel formation and the resulting immobilization of the coating color and inkjet printing ink on the paper surface means the use of inexpensive pigments such as e.g. precipitated calcium carbonate or zeolite allowed with good results.
  • inexpensive pigments such as e.g. precipitated calcium carbonate or zeolite allowed with good results.
  • Such very inexpensive pigments have so far not been used successfully in the production of inkjet paper, in particular also in the production of photo papers which can be printed on with inkjet printers.
  • the quality level of the paper can be significantly increased up to qualities that correspond to high-quality conventional inkjet papers.
  • the invention relates to a process for the production of inkjet papers.
  • a simple coating of raw paper (on one or both sides) with the coating color according to the invention an inkjet paper can already be produced which produces a print of at least medium quality.
  • the coating color according to the invention can be applied to the paper using so-called film presses and thus a manufacturing process can be realized in which the base paper can be coated with application weights of up to 7 g / m 2 directly and, if necessary, on both sides if required. This saves an additional work step and an additional drying step compared to the application of coating with a blade, and an additional additional coating and drying step for papers coated on both sides. Treatment of the paper with a size press can also be omitted.
  • the application in the film press is usually carried out at temperatures around 60 ° C, temperatures at which the gelatin has not yet gelled. This additionally simplifies the application of the coating color concept according to the invention based on gelatin.
  • Table 1 The exemplary embodiments 1 to 4 summarized in Table 1 show that with inexpensive coatings of a base paper according to the invention, clearly superior inkjet printing results can be achieved compared to conventional general purpose office papers (photocopy / laser and inkjet printing papers for black and white applications). Table 1
  • a low-bloom gelatin (Gelita® imagel NP) was used as gelatin, modified potato starch ether Emsol K 55 (low viscosity) was used as starch or starch derivative, and Moviol 4-98 was used as PVA binder component.
  • the above-mentioned gelatin is a type B gelatin, low bloom, obtained from bone material.
  • Other low-blooming gelatin types can also be used, while minor adjustments (concentration; viscosity) of the recipes are recommended when using high-blooming gelatin types.
  • the cationizing agents used are either Catiofast CS or Induquat ECR 69L, a cationic polyacrylate.
  • the color densities were determined using a densitometer (Getrag SPM 50).
  • the light stability was tested after accelerated aging in a so-called xenotester (irradiance 1154 W / m 2 ) at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity for 24 h.
  • the application of the coatings with the film press instead of with a doctor blade has several advantages, which in particular enable a more rational production, in that the coating can be applied to the raw paper directly from the production, if desired on both sides in one work step. This eliminates the need for multiple, time-consuming handling of the paper between separate work steps, and it also saves several drying steps and the use of a size press.
  • the coating weights that can be achieved with a film press are generally sufficient to obtain very high-quality inkjet papers that can be produced very economically.
  • the print quality does not suffer in any way, on the contrary, papers can be obtained which only have the same quality as the high-quality reference paper little inferior. If the amount of coating is increased, further quality increases can be achieved.

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Abstract

The aim of said invention is to obtain a binder for a coating paint used for producing a low-cost and good quality inkjet paper providing with the inkjet colours of relatively high colour densities, thereby substituting in many cases highvalued and expensive qualities of inkjet-photopaper. For this purpose, said invention is characterised in that the inventive binder comprises gelatine in the form of the first component thereof, fractions of at least one type of another binder component selected from vinylalcohol polymers and copolymers, carbohydrates and the derivatives thereof, wherein the gelatine solid content in the binder is greater than the sum of solid content of the other binder component(s).

Description

BINDEMITTEL UND STREICHFARBE ZUR BESCHICHTUNG VON ROHPAPIER BEI DER HERSTELLUNG VON INKJET-PAPIEREN BINDERS AND COATING INKS FOR COATING RAW PAPER IN THE PRODUCTION OF INKJET PAPERS
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für Streichfarben, insbesondere Wasserbasierende Streichfarben, die zur Beschichtung von Rohpapier bei der Herstellung von Inkjet-Papier Verwendung finden, Streichfarben, welche solche Bindemittel beinhalten, sowie auf diesem Weg hergestellte Inkjet-Papiere und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to a binder for coating colors, in particular water-based coating colors, which are used for coating base paper in the production of inkjet paper, coating colors which contain such binders, and inkjet papers produced in this way and a process for their production.
Inkjet-Papiere sind in unterschiedlichen Qualitäten und auf der Basis unterschiedlicher Papierbeschichtungen vielfältig bekannt. Besondere Beachtung haben in der Entwicklung von Inkjet-Papieren vor allem Foto-Papiere gefunden, die jedoch sehr teuer sind und sich aufgrund dessen für "normale" farbige Ausdrucke, wie sie häufig im Büro-Alltag benötigt werden, aus Kostengründen nicht anbieten.Inkjet papers are widely known in different qualities and on the basis of different paper coatings. In the development of inkjet papers, particular attention has been paid to photo papers, which, however, are very expensive and, due to this, are not suitable for "normal" colored prints, as are often required in everyday office life, for cost reasons.
Standard-Papiere ergeben andererseits beim Inkjet-Druck oft nur ungenügende Farbtiefen, zeigen zu lange Trocknungszeiten und/oder lassen eine zufriedenstellende Randschärfe vermissen.Standard papers, on the other hand, often produce insufficient depths of ink in inkjet printing, show drying times that are too long and / or lack satisfactory edge sharpness.
Für übliche Büroanwendungen weisen die Fotopapiere darüber hinaus in der Regel ein zu hohes Flächengewicht auf. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bindemittel für Streichfarben vorzuschlagen, mit denen preiswerte Inkjet-Papiere hergestellt werden können, die mit InkJet- Farben relativ hohe Farbdichten zeigen und somit in einer Vielzahl von Fällen die höherwertigen und teuren Qualitäten von Inkjet-Foto-Papieren ersetzen können.For normal office applications, the photo papers generally also have a too high basis weight. The object of the invention is to propose a binder for coating colors with which inexpensive inkjet papers can be produced, which show relatively high color densities with inkjet colors and thus replace the higher-quality and expensive qualities of inkjet photo papers in a large number of cases can.
Diese Aufgabe wird bei einem Bindemittel der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bindemittel Gelatine als eine erste Bindemittel-Komponente und Anteile mindestens einer weiteren Bindemittel- Komponente umfasst, welche ausgewählt ist aus Vinylalkohol-Polymeren, Kohlenhydraten und Kohlenhydrat-Derivaten, wobei der Feststoffanteil der Gelatine im Bindemittel größer ist als die Summe der Feststoffanteile des oder der weiteren Bindemittel-Komponente(n).This object is achieved according to the invention in a binder of the type described at the outset in that the binder comprises gelatin as a first binder component and proportions of at least one further binder component which is selected from vinyl alcohol polymers, carbohydrates and carbohydrate derivatives, the The solids content of the gelatin in the binder is greater than the sum of the solids contents of the further binder component (s).
Gelatine ist zwar schon in einer Vielzahl von Fällen für Farbaufnahmeschichten von Foto-Papieren eingesetzt worden, die jedoch aufwändig in der Herstellung und damit entsprechend teuer sind.Gelatin has already been used in a large number of cases for color-receiving layers of photographic papers, but they are complex to produce and therefore correspondingly expensive.
Gelatine als Bindemittel in Farbaufnahmeschichten gewährleistet einerseits eine ausgezeichnete Farbtiefe, jedoch ist die Randschärfe bei matten Papieren nicht immer zufriedenstellend.On the one hand, gelatin as a binder in ink-receiving layers ensures an excellent depth of color, but the edge definition on matt papers is not always satisfactory.
Ebenso sind Farbaufnahmeschichten auf der Basis von Polyvinylalkohol (PVA) bekannt, jedoch weisen diese häufig nur eine geringe Farbtiefe auf.Color absorption layers based on polyvinyl alcohol (PVA) are also known, but these often have only a small depth of color.
Erstaunlicherweise zeigen Bindemittel, in denen Gelatine erfindungsgemäß den Hauptanteil des Bindemittels stellt, in Abmischung mit den weiteren Bindemit- tel-Komponenten sehr gute Ergebnisse bezüglich der Farbtiefe und sind im Hinblick auf die Randschärfe optimiert.Surprisingly, binders in which gelatin is the main part of the binder according to the invention, when mixed with the other binders, show tel components have very good results in terms of color depth and are optimized with regard to edge sharpness.
Damit lassen sich Streichfarben herstellen, mit denen preisgünstige Papierqualitäten für den Inkjet-Druck herstellbar sind, welche mindestens eine mittlere Qualität bezüglich der Farbtiefe aufweisen und nur geringe Auftragsgewichte hierfür benötigen.This makes it possible to produce coating colors with which inexpensive paper qualities for inkjet printing can be produced, which have at least a medium quality with regard to the color depth and which only require low application weights for this.
Dies hat letztendlich zur Folge, dass mit relativ kostengünstigen Anlagen bei der Papier-Herstellung gearbeitet werden kann, was dem Papier weitere Kostenvorteile und damit eine größere Anwendungsbreite beim Inkjet-Farbdruck erschließt.Ultimately, this means that relatively inexpensive systems can be used in paper production, which opens up further cost advantages for the paper and thus opens up a wider range of applications for inkjet color printing.
In der Kombination mit dem Hauptbestandteil Gelatine lassen sich sowohl Vinylalkohol-Polymere und -Copolymere als auch Kohlenhydrate und deren Derivate zur Verbesserung der Randschärfe und des Verarbeitungsverhaltens der Streichfarbe einsetzen, ohne dass die durch die Gelatine gewährleistete Farbtiefe dadurch merklich beeinträchtigt würde.In combination with the main ingredient gelatin, both vinyl alcohol polymers and copolymers as well as carbohydrates and their derivatives can be used to improve the edge definition and the processing behavior of the coating color, without the color depth guaranteed by the gelatin being noticeably impaired.
Bei der Verwendung von Kohlenhydraten, insbesondere Stärke- Derivaten als weitere Bindemittel-Komponenten sind hydroxyalkylierte Stärkederivate wie z.B. Hydroxypropylstärkederivate bevorzugt.When using carbohydrates, especially starch derivatives as further binder components, hydroxyalkylated starch derivatives such as e.g. Hydroxypropyl starch derivatives preferred.
Der Feststoffanteil der Gelatine wird im Verhältnis zu den Feststoffanteilen der weiteren Bindemittel-Komponenten im Bereich von 1,1:1 bis 2,5:1 bevorzugt eingesetzt.The solids content of the gelatin is preferably used in the range from 1.1: 1 to 2.5: 1 in relation to the solids content of the further binder components.
Andererseits wird, um die Verarbeitbarkeit der Streichfarbe zu optimieren, der Anteil an Kohlenhydrat oder Kohlenhydrat-Derivat(en) am Feststoffgehalt aller Bindemittel-Komponenten, d.h. auch der Bindemittel-Komponente Gelatine, vorzugsweise mindestens 5 Gew.% betragen, weiter bevorzugt wird ein Fest- stoffgehalt der Kohlenhydrate und/oder der Kohlenhydrat-Derivate an dem Feststoffgehalt aller Bindemittel-Komponenten von ca. 8 bis 11 Gew.% verwendet.On the other hand, in order to optimize the processability of the coating color, the proportion of carbohydrate or carbohydrate derivative (s) in the solids content of all Binder components, ie also the binder component gelatin, are preferably at least 5% by weight, further preferred is a solids content of the carbohydrates and / or the carbohydrate derivatives in the solids content of all binder components of approximately 8 to 11% by weight .% used.
Die Erfindung betrifft, wie eingangs bereits ausgeführt, des Weiteren eine Streichfarbe für die Beschichtung von Rohpapier bei der Herstellung von Inkjet-Papieren, welche ein Bindemittel der vorliegenden Erfindung sowie ein oder mehrere anorganische(s) Pigment(e) umfasst.As already stated at the outset, the invention further relates to a coating color for the coating of base paper in the production of inkjet papers, which comprises a binder of the present invention and one or more inorganic pigment (s).
Das Verhältnis Bindemittel/Pigment beträgt bevorzugt 1: 1 bis 1:3, insbesondere 1 : 1,3 bis 1:2,5.The binder / pigment ratio is preferably 1: 1 to 1: 3, in particular 1: 1.3 to 1: 2.5.
Die Streichfarbe kann zur weiteren Verbesserung der Farbfixierung ferner ein Kationisierungs-Mittel umfassen.The coating color can further comprise a cationizing agent to further improve the color fixation.
Eine bereits deutliche Farbfixierung erhält man schon allein durch die Verwendung von Gelatine im Bindemittel, die ein Polyelektrolyt darstellt, so dass über die Kationisierungs-Mittel letztlich noch eine Optimierung erzielt werden kann.An already clear color fixation is obtained simply by using gelatin in the binder, which is a polyelectrolyte, so that an optimization can ultimately be achieved via the cationizing agents.
Die Kationisierungs-Mittel werden bevorzugt ausgewählt aus kationischen Po- lyacrylaten, Chitosan-Produkten und Derivaten von Chitosan, Poly-DADMAC, Polyamine, von Gelatine verschiedene Polyamide und Polyimine.The cationizing agents are preferably selected from cationic polyacrylates, chitosan products and derivatives of chitosan, poly-DADMAC, polyamines, polyamides and polyimines other than gelatin.
In der Streichfarbe kommen die Kationisierungs-Mittel bevorzugt mit 2 bis 17 Gew.% bezogen auf den Feststoffgehalt der Streichfarbe, zum Einsatz.The cationizing agents are preferably used in the coating slip at 2 to 17% by weight, based on the solids content of the coating slip.
Um mit Beschichte-Anlagen arbeiten zu können, bei denen keine aufwändige Aufbereitung der Streichfarbe möglich ist, wird bevorzugt der Streichfarbe ein Mittel zur Stabilisierung des oder der anorganischen Pigmente(s) in dem Bindemittel zugegeben. Damit stabilisiert sich die Suspension der Pigmente in dem Bindemittel. Hierfür eignet sich zum einen schon ein Anteil an Kohlenhydrat oder Kohlenhydrat-Derivat. Spezifische Stabilisierungsmittel zur Stabilisierung der Suspension der Pigmente in dem Bindemittel werden bevorzugt ausgewählt aus Propylenoxyd-Ethylenoxyd-Block-Copolymeren und Polyvinylpyrrolidon.In order to be able to work with coating systems in which no complex preparation of the coating color is possible, the coating color is preferred Agents for stabilizing the inorganic pigment (s) in the binder are added. This stabilizes the pigment suspension in the binder. A proportion of carbohydrate or carbohydrate derivative is already suitable for this. Specific stabilizers for stabilizing the suspension of the pigments in the binder are preferably selected from propylene oxide-ethylene oxide block copolymers and polyvinyl pyrrolidone.
Ca. 0,5 bis 2 Gew.%, bezogen auf den Pigmentgehalt, reichen für eine Stabilisierung der Pigmentsuspension in der Regel aus.Approximately 0.5 to 2% by weight, based on the pigment content, is generally sufficient for stabilizing the pigment suspension.
Die Pigmente selbst werden bevorzugt ausgewählt aus Aluminiumsilikaten, amorpher Kieselsäure, Calciumcarbonat, Bentonit, Zeolithen, Talkum, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Titandioxid, Satinweiss, Aluminiumhydroxid und Kaolin (Clay).The pigments themselves are preferably selected from aluminum silicates, amorphous silica, calcium carbonate, bentonite, zeolites, talc, barium sulfate, calcium sulfate, titanium dioxide, satin white, aluminum hydroxide and kaolin (clay).
Die Erfindung betrifft ferner ein Inkjet-Papier, bei dem die erfindungsgemäße Streichfarbe auf einer Seite oder beidseitig auf dem Rohpapier aufgetragen ist. Auftragsgewichte pro Seite von bis zu 15 g/m2 und mehr sind möglich, wobei allerdings für die Qualitäten, die auf preisgünstigere Marktsegmente abzielen, bereits Auftragsgewichte von bis zu 7 g/m2, insbesondere bis zu 6 g/m2, je Seite des Papiers ausreichend sind.The invention further relates to an inkjet paper in which the coating color according to the invention is applied on one side or on both sides of the base paper. Order weights per side of up to 15 g / m 2 and more are possible, although for the qualities that target cheaper market segments, order weights of up to 7 g / m 2 , in particular up to 6 g / m 2 , per page of the paper are sufficient.
Die Streichfarben der vorliegenden Erfindung sind wässrige Systeme mit Feststoffgehalten von ca. 25 bis 50 Gew.%. Abweichungen nach unten und nach oben sind ohne Weiteres möglich. Die Viskosität wird bevorzugt im Bereich von 70O bis 2500 mPas eingestellt. Abweichungen von diesem Bereich nach unten oder oben sind nicht besonders kritisch. Die vorliegende Erfindung zeigt, dass Gelatine ein bei der Herstellung von Ink- jet-Streichfarben sehr gut geeignetes Bindemittel ist.The coating colors of the present invention are aqueous systems with solids contents of approximately 25 to 50% by weight. Deviations downwards and upwards are easily possible. The viscosity is preferably set in the range from 70O to 2500 mPas. Deviations from this range downwards or upwards are not particularly critical. The present invention shows that gelatin is a very suitable binder in the production of inkjet coating colors.
Durch die speziellen Eigenschaften der Gelatine als ein organisches und biologisch vollständig abbaubares Bindemittel, das zudem als regenerativer Rohstoff ökologischen Ansprüchen genügt, ergeben sich Möglichkeiten zur Herstellung kostengünstiger Inkjet-Streichfarben für die Herstellung aufgebesserter Büro-Papiere, die beim Farbdruck mindestens eine mittlere Qualität ergeben können.The special properties of gelatin as an organic and fully biodegradable binder, which also meets ecological requirements as a regenerative raw material, provide opportunities for the production of inexpensive inkjet coating colors for the production of improved office papers, which can result in at least medium quality in color printing ,
Eine besondere Rolle spielt dabei der amphotere Charakter der Gelatine, wobei die ausgeprägte Tendenz zur Gelbildung und die daraus resultierende Immobilisierung der Streichfarbe und Inkjet-Druckfarbe an der Papieroberfläche den Einsatz von kostengünstigen Pigmenten wie z.B. gefälltem Calciumkarbonat oder Zeolith mit guten Ergebnissen erlaubt. Solche sehr preisgünstigen Pigmente sind bislang in der Herstellung von Inkjet-Papier, insbesondere auch in der Herstellung von Foto-Papieren, die mit Inkjet-Druckern bedruckt werden können, nicht mit Erfolg verwendet worden.The amphoteric character of gelatin plays a special role, whereby the pronounced tendency towards gel formation and the resulting immobilization of the coating color and inkjet printing ink on the paper surface means the use of inexpensive pigments such as e.g. precipitated calcium carbonate or zeolite allowed with good results. Such very inexpensive pigments have so far not been used successfully in the production of inkjet paper, in particular also in the production of photo papers which can be printed on with inkjet printers.
Bei höheren Auftragsgewichten kann man das Qualitätsniveau des Papieres noch deutlich steigern bis zu Qualitäten, die hochqualitativen herkömmlichen Inkjet-Papieren entsprechen.With higher application weights, the quality level of the paper can be significantly increased up to qualities that correspond to high-quality conventional inkjet papers.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung von Jnkjet-Pa- pieren. Mit einer einfachen Beschichtung von Rohpapier (ein- oder beidseitig) mit der erfindungsgemäßen Streichfarbe lässt sich bereits ein Inkjet-Papier herstellen, welches einen Druck von mindestens mittlerer Qualität lierfert. Darüber hinaus lässt sich die erfindungsgemäße Streichfarbe mit sogenannten Filmpressen auf das Papier auftragen und damit ein Herstellungsvorgang realisieren, bei dem das Rohpapier nach seiner Herstellung mit Auftragsgewichten bis zu 7 g/m2 direkt und bei Bedarf beidseitig beschichtet werden kann. Dies spart im Vergleich zu dem Auftrag des Streichens mit einer Blade einen zusätzlichen Arbeitsschritt und einen zusätzlichen Trocknungsschritt, bei beidseitig beschichteten Papieren noch einen weiteren zusätzlichen Beschich- tungs- und Trocknungsschritt. Eine Behandlung des Papiers mittels Leimpresse kann ebenfalls entfallen.Finally, the invention relates to a process for the production of inkjet papers. With a simple coating of raw paper (on one or both sides) with the coating color according to the invention, an inkjet paper can already be produced which produces a print of at least medium quality. In addition, the coating color according to the invention can be applied to the paper using so-called film presses and thus a manufacturing process can be realized in which the base paper can be coated with application weights of up to 7 g / m 2 directly and, if necessary, on both sides if required. This saves an additional work step and an additional drying step compared to the application of coating with a blade, and an additional additional coating and drying step for papers coated on both sides. Treatment of the paper with a size press can also be omitted.
Der Auftrag in der Filmpresse erfolgt in der Regel bei Temperaturen um 60 °C, Temperaturen, bei denen die Gelatine noch nicht geliert. Dies vereinfacht zusätzlich den Auftrag des auf Gelatine basierenden erfindungsgemäßen Streichfarbenkonzepts.The application in the film press is usually carried out at temperatures around 60 ° C, temperatures at which the gelatin has not yet gelled. This additionally simplifies the application of the coating color concept according to the invention based on gelatin.
Vergleichbar kostengünstige und qualitativ hochwertige Ausdrucke sind mit anderen Bindemitteln wie z.B. Polyvinlyalkohol oder auch Gelatine allein nicht möglich.Comparably inexpensive and high quality printouts can be compared with other binders such as Polyvinyl alcohol or gelatin alone is not possible.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert.These and further advantages of the invention are explained in more detail below with the aid of examples.
BeispieleExamples
Die in Tabelle 1 zusammengefassten Ausführungsbeispiele 1 bis 4 zeigen, dass mit kostengünstigen erfindungsgemäßen Beschichtungen eines Rohpapiers deutlich überlegene Inkjet-Druckergebnisse erzielt werden können, verglichen mit herkömmlichen General Purpose Officepapieren (Fotokopier/Laser- und Inkjetdruck-Papieren für Schwarzweiß-Anwendungen). Tabelle 1The exemplary embodiments 1 to 4 summarized in Table 1 show that with inexpensive coatings of a base paper according to the invention, clearly superior inkjet printing results can be achieved compared to conventional general purpose office papers (photocopy / laser and inkjet printing papers for black and white applications). Table 1
0000
Alle Zahlenwerte, soweit nicht anders spezifiziert, in GewichtsteilenUnless otherwise specified, all numerical values in parts by weight
Verbessert gegenüber den General Purpose Papieren sind vor allem folgende Eigenschaften:Above all, the following properties are improved compared to general-purpose papers:
Farbdichten und Randschärfe; Knickbruchresistenz.Color densities and edge definition; Flex crack resistance.
Diese Vorteile stellt man auch gegenüber speziellen herkömmlichen Inkjetpapieren mittlerer Qualität (z.B. PVA-Bindemittel beschichteten Papieren) fest, die hier als Vergleichsbeispiel dienen.These advantages can also be seen compared to special, conventional medium-quality inkjet papers (e.g. papers coated with PVA binder), which serve as a comparative example here.
Die Beispiele zeigen gleichzeitig, dass man diese Ergebnisse nicht nur mit hochwertigen Pigmenten, in Form von amorpher Fällungskieselsäure (z.B. Sipernat 570) oder Siliziumdioxid mit Aluminiumoxidanteilen (z.B. Aerosil Mox 170) in der Beschichtung erzielen kann (in den Tabellen zu SiO2/Al2O3 zusammengefasst), sondern auch mit sehr preisgünstigen Pigmenten, wie z.B. gefälltes Ca-Carbonat, Bentonite (z.B. Jetsil SK 50) und Zeolithe (z.B. Zeolith 4A) .The examples also show that these results cannot only be achieved with high-quality pigments, in the form of amorphous precipitated silica (e.g. Sipernat 570) or silicon dioxide with aluminum oxide components (e.g. Aerosil Mox 170) in the coating (summarized in the tables on SiO2 / Al2O3) , but also with very inexpensive pigments, such as precipitated calcium carbonate, bentonites (e.g. Jetsil SK 50) and zeolites (e.g. zeolite 4A).
Bei allen Beispielen 1 bis 14 wurde als Gelatine eine niederbloomige Gelatine (Gelita ® imagel NP) verwendet, als Stärke bzw. Stärkederivat wurde modifizierter Kartoffelstärkeether Emsol K 55 (niedrigviskos) verwendet, als PVA-Bindemittelkomponente wurde Moviol 4-98 verwendet.In all examples 1 to 14, a low-bloom gelatin (Gelita® imagel NP) was used as gelatin, modified potato starch ether Emsol K 55 (low viscosity) was used as starch or starch derivative, and Moviol 4-98 was used as PVA binder component.
Die vorstehend genannte Gelatine ist eine Typ B-Gelatine, niederbloomig, aus Knochenmaterial gewonnen. Andere niederbloomige Gelatinetypen lassen sich ebenso einsetzen, während bei der Verwendung von hochbloomigen Gelatinetypen geringfügige Anpassungen (Konzentration; Viskosität) der Rezepturen empfehlenswert sind. Als Netz- und Stabilisierungsmittel wurde Lumiten PR 8540 verwendet, ein Polyvinylpyrrolidon.The above-mentioned gelatin is a type B gelatin, low bloom, obtained from bone material. Other low-blooming gelatin types can also be used, while minor adjustments (concentration; viscosity) of the recipes are recommended when using high-blooming gelatin types. Lumiten PR 8540, a polyvinylpyrrolidone, was used as the wetting and stabilizing agent.
Die verwendeten Kationisierungsmittel sind entweder Catiofast CS oder Induquat ECR 69L, ein kationisches Polyacrylat.The cationizing agents used are either Catiofast CS or Induquat ECR 69L, a cationic polyacrylate.
Die Farbdichten wurden mittels einem Densitometer (Getrag SPM 50) ermittelt.The color densities were determined using a densitometer (Getrag SPM 50).
Die Lichtstabilität wurde nach einer beschleunigten Alterung in einem sogenannten Xenotester (Bestrahlungsstärken 1154 W/m2) bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte während 24 h geprüft.The light stability was tested after accelerated aging in a so-called xenotester (irradiance 1154 W / m 2 ) at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity for 24 h.
Bei manchen Applikationen stellt man allerdings bei der Verwendung der Rezepturen der Beispiele der Tabelle 1 eine zu stark ausgeprägte Tendenz zum Stauben fest, ein Hinweis darauf, dass oberflächlich vorhandenes Pigment nicht ausreichend von der Bindemittelmatrix gebunden wird.In some applications, however, when using the recipes from the examples in Table 1, the tendency towards dusting is too pronounced, an indication that pigment present on the surface is not sufficiently bound by the binder matrix.
Die in der Tabelle 2 zusammengefassten Beispiele mit ihren Rezepturen drängen das Stauben soweit zurück, dass auch diesbezüglich kritische Anwendungen mit den beschichteten Papieren abgedeckt werden können. Hier hilft bereits ein geringer Anteil eines Stärkepräparats, wie z.B. Emsol K115 (Kartoffelstärkeether mittelviskos). Tabelle 2The examples summarized in Table 2 with their recipes push dusting back to such an extent that critical applications can also be covered with the coated papers. A small portion of a starch preparation, such as Emsol K115 (potato starch ether, medium viscosity), already helps here. Table 2
I-* ιI- * ι
Alle Zahlenwerte, soweit nicht anders spezifiziert, in Gewichtsteilen K = Emsol K115-ZusatzUnless otherwise specified, all numerical values in parts by weight K = Emsol K115 additive
Eine Beeinträchtigung der bereits mit den Beispielen der Tabelle 1 erzielten vorteilhaften Eigenschaften konnte durch den Zusatz nicht gefunden werden.An impairment of the advantageous properties already achieved with the examples in Table 1 could not be found by the addition.
Mit den Beispielrezepturen der Tabelle 2 wurden im Vergleich zu einem PVA- Standardpapier (Vergleichspapier) und dem Referenzpapier (866 INKJET PAPER DT PLOT, 100 - 120 g/m2, Hersteller Cham Paper Group), das ein sehr hochwertiges mattes Inkjetpapier darstellt, Papiere bezüglich verschiedener Eigenschaften getestet. Die Testresultate sind in Tabelle 3 zusammengestellt.With the example formulations in Table 2, paper was compared to a PVA standard paper (reference paper) and the reference paper (866 INKJET PAPER DT PLOT, 100-120 g / m 2 , manufacturer Cham Paper Group), which is a very high-quality matt inkjet paper tested for various properties. The test results are summarized in Table 3.
Ebenfalls basierend auf den Grundrezepturen der Tabelle 1 wurden Rezepturen entwickelt, die für den Auftrag auf das Rohpapier mittels Filmpresse geeignet sind. Die Rezepturen dieser weiteren Beispiele sind in der Tabelle 4 zusammengefasst.Also based on the basic formulations in Table 1, formulations were developed that are suitable for application to the base paper using a film press. The recipes for these further examples are summarized in Table 4.
Das Auftragen der Beschichtungen mit der Filmpresse statt mit einem Rakel hat mehrere Vorteile, die insbesondere eine rationellere Fertigung ermöglichen, indem auf das direkt aus der Fertigung kommende Rohpapier, falls gewünscht in einem Arbeitsschritt beidseitig, die Beschichtung appliziert werden kann. Es entfällt damit ein mehrfaches aufwändiges Handling des Papiers zwischen gesonderten Arbeitsschritten, ebenso lassen sich mehrere Trocknungsschritte und der Einsatz einer Leimpresse einsparen.The application of the coatings with the film press instead of with a doctor blade has several advantages, which in particular enable a more rational production, in that the coating can be applied to the raw paper directly from the production, if desired on both sides in one work step. This eliminates the need for multiple, time-consuming handling of the paper between separate work steps, and it also saves several drying steps and the use of a size press.
Die bei den Papieren, die mit den Rezepturen der Beispiele der Tabelle 4 hergestellt wurden, erhält man die in Tabelle 5 zusammengefassten Testwerte.The test values summarized in Table 5 are obtained for the papers which were produced using the formulations of the examples in Table 4.
Die mittels Filmpresse erzielbaren Beschichtungsgewichte reichen in der Regel völlig aus, um sehr hochwertige Inkjetpapiere zu erhalten, die sehr wirtschaftlich hergestellt werden können. Wie aus der Tabelle 5 ersichtlich leidet darunter keinesfalls die Druckqualität, sondern im Gegenteil können Papiere erhalten werden, die dem hochwertigen Referenzpapier qualitativ nur wenig nachstehen. Erhöht man die Beschichtemenge lassen sich weitere Qualitätssteigerungen erzielen. The coating weights that can be achieved with a film press are generally sufficient to obtain very high-quality inkjet papers that can be produced very economically. As can be seen from Table 5, the print quality does not suffer in any way, on the contrary, papers can be obtained which only have the same quality as the high-quality reference paper little inferior. If the amount of coating is increased, further quality increases can be achieved.
Tabelle 3Table 3
++ sehr gut + gut ohne Eintrag: keine Daten vorhanden ++ very good + good without entry: no data available
Tabelle 4Table 4
II
Alle Zahlenwerte, soweit nicht anders spezifiziert, in Gewichtsteilen K = Emsol K115-Zusatz Unless otherwise specified, all numerical values in parts by weight K = Emsol K115 additive
Tabelle 5Table 5
CFiCFi
++ sehr gut + gut ohne Eintrag: keine Daten vorhanden ++ very good + good without entry: no data available
Die vorstehenden Beispiele sind alle mit demselben für InkJet geeigneteres Rohpapier gefertigt worden. Ein Vergleich mit Ergebnissen, die unter Verwendung von anderen Rohpapieren erzielt wurden, zeigt zwar gewisse Unterschiede, jedoch stets die gleiche Tendenz, so dass bei der Verwendung alternativer Rohpapiere mit geringfügigen Änderungen der Rezepturen diese an die anderen Gegebenheiten des anderen Rohpapiers angepasst werden können. The above examples were all made with the same base paper more suitable for InkJet. A comparison with results obtained using other base papers shows certain differences, but always the same tendency, so that when using alternative base papers with minor changes in the recipes, these can be adapted to the other conditions of the other base paper.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E PATENT CLAIMS
1. Bindemittel für Wasser-basierende Streichfarben, die zur Beschichtung von Rohpapier bei der Herstellung von Inkjet-Papier Verwendung finden, wobei das Bindemittel Gelatine als eine erste Bindemittel-Komponente Anteile mindestens einer weiteren Bindemittel-Komponente umfasst, welche ausgewählt ist aus Vinylalkohol-Polymeren und -Copolymeren sowie Kohlenhydraten und deren Derivaten, wobei der Feststoff anteil der Gelatine im Bindemittel größer ist als die Summe der Feststoffanteile des oder der weiteren Bindemittel-Komponente(n).1. Binder for water-based coating colors which are used for coating base paper in the production of inkjet paper, the binder gelatin comprising as a first binder component proportions of at least one further binder component which is selected from vinyl alcohol polymers and copolymers as well as carbohydrates and their derivatives, the solids content of the gelatin in the binder being greater than the sum of the solids content of the further binder component (s).
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vinylal- kohol-Polymere ausgewählt ist aus Polyvinylalkohol (PVA) und (teil-)hy- drolysiertem Polyvinylalkohol.2. Binder according to claim 1, characterized in that the vinyl alcohol polymer is selected from polyvinyl alcohol (PVA) and (partially) hydrolyzed polyvinyl alcohol.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vinylalkohol-Copolymeren ausgewählt sind aus Polyvinylalkohol-Polyal- kylenoxid-Copolymeren.3. Binder according to claim 1 or 2, characterized in that the vinyl alcohol copolymers are selected from polyvinyl alcohol-polyalkylene oxide copolymers.
4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenhydrate und deren Derivate ausgewählt sind aus Stärke und Stärke-Derivaten, insbesondere hydroxyalkylierten Stärke-Derivaten. 4. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carbohydrates and their derivatives are selected from starch and starch derivatives, in particular hydroxyalkylated starch derivatives.
5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Feststoffanteile der Gelatine zu den Feststoffanteilen der weiteren Bindemittel-Komponenten 1,1 :1 bis 2,5: 1 beträgt.5. Binder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ratio of the solids content of the gelatin to the solids content of the further binder components is 1.1: 1 to 2.5: 1.
6. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Kohlehydrat(en) oder -derivat(en) am Feststoffgehalt aller Bindemittelkomponenten mindestens 5 Gew.% beträgt.6. Binder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the proportion of carbohydrate (s) or derivative (s) in the solids content of all binder components is at least 5% by weight.
7. Streichfarbe für die Beschichtung von Rohpapier bei der Herstellung von Inkjet-Papieren, umfassend ein Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie ein oder mehrere anorganische(s) Pigment(e).7. coating color for the coating of base paper in the production of inkjet papers, comprising a binder according to one of claims 1 to 6 and one or more inorganic pigment (s).
8. Streichfarbe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe ferner ein Kationisierungs-Mittel umfasst.8. coating color according to claim 7, characterized in that the coating color further comprises a cationizing agent.
9. Streichfarbe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe ferner ein Mittel zur Stabilisierung des oder der anorganischen Pigmente(s) im Bindemittel umfasst.9. coating color according to claim 7 or 8, characterized in that the coating color further comprises a means for stabilizing the inorganic pigment or pigments in the binder.
10. Streichfarbe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente ausgewählt sind aus Aluminiumsilikaten, amorpher Kieselsäure, Calciumcarbonat, Bentonit, Zeolithen, Talkum, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Titandioxid, Satinweiss, Aluminiumhydroxid und Kaolin (Clay).10. coating color according to one of claims 7 to 9, characterized in that the pigments are selected from aluminum silicates, amorphous silica, calcium carbonate, bentonite, zeolites, talc, barium sulfate, calcium sulfate, titanium dioxide, satin white, aluminum hydroxide and kaolin (clay).
11. Streichfarbe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kationisierungs-Mittel ausgewählt ist aus kationischem Po- lyacrylat, Chitosan und Chitosan-Derivaten, Poly-DADMAC, Polyaminen, von Gelatine verschiedenen Polyamiden und Polyiminen. 11. coating color according to one of claims 7 to 10, characterized in that the cationizing agent is selected from cationic polyacrylate, chitosan and chitosan derivatives, poly-DADMAC, polyamines, polyamides and polyimines different from gelatin.
12. Streichfarbe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel ausgewählt ist aus Propylenoxyd- Ethylenoxyd-Block-Copolymerisaten und Polyvinylpyrrolidon.12. coating color according to one of claims 7 to 11, characterized in that the stabilizing agent is selected from propylene oxide-ethylene oxide block copolymers and polyvinylpyrrolidone.
13. Inkjet-Papier, hergestellt aus einem Rohpapier mit einer Beschichtung einer Streichfarbe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12.13. Inkjet paper made from a base paper with a coating of a coating color according to one of claims 7 to 12.
14. Inkjet-Papier nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Rohpapiers mit der Streichfarbe pro Oberfläche bis zu 15 g/m2 beträgt.14. Inkjet paper according to claim 13, characterized in that the coating of the base paper with the coating color per surface is up to 15 g / m 2 .
15. Inkjet-Papier nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Rohpapiers mit Streichfarbe pro Oberfläche maximal 7 g/m2 beträgt.15. Inkjet paper according to claim 13 or 14, characterized in that the coating of the base paper with coating color per surface is a maximum of 7 g / m 2 .
16. Verfahren zur Herstellung eines Inkjet-Papieres, umfassend das einfache ein- oder beidseitige Beschichten eines Rohpapieres mit einer Streichfarbe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12.16. A method for producing an inkjet paper, comprising the simple coating of a base paper on one or both sides with a coating color according to one of claims 7 to 12.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Rohpapiers in einer Filmpresse durchgeführt wird.17. The method according to claim 16, characterized in that the coating of the base paper is carried out in a film press.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohpapier auf beiden Seiten gleichzeitig mit der Streichfarbe beschichtet wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the base paper is coated on both sides simultaneously with the coating color.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Rohpapier direkt nach seiner Herstellung die Streichfarbe mittels Filmpresse aufgetragen wird. 19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the coating color is applied to the base paper directly after its production by means of a film press.
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