EP2326992B1 - Aufzeichnungsmaterial für laserdruckverfahren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a recording material for electrophotographic recording methods, in particular the laser printing method, comprising a resin-coated paper support and a toner-receiving layer and the use of the recording material for the production of photobooks.
- the laser printer is based on the principle of electrophotography. Electrophotography, by imaging a photoconductor with the optical image of an original, produces a latent image of electrical charges, which is subsequently used to selectively apply a toner (development) and an image (copy) of the original, for example, on paper. to create.
- a toner development
- a copy image
- the wet processes use as a developer a suspension of a low dielectric constant aliphatic solvent and the toner, while the dry process uses a powder.
- an image of the desired side is drawn on the photosensitive drum.
- the drum is initially negatively charged, with the charge being reversed at the points where the laser beam strikes.
- the shape of the discharged areas on the drum corresponds to the later expression.
- the paper is then passed over the image drum. It just brushes past the drum. Behind the paper a potential field is built up.
- the toner is transferred to the paper, where it is initially loose. Then the toner is fixed by means of a hot roller and under pressure.
- the drum is unloaded and excess toner collected.
- electrophotographic images are produced on substrates that have the feel and look of a typical silver salt photo. These include properties such as gloss, stiffness and opacity, high resolution and sharpness, and good light resistance.
- an electrophotographic image-receiving material comprising a thermoplastic-coated base paper and a toner-receiving layer, and an antistatic backing layer.
- a disadvantage of this material is that it can only be printed on one side and still in need of improvement in terms of toner fixation and behavior in the printer.
- the resin-coated base papers used as support material in the recording materials usually consist of a glued base paper, which is preferably coated on both sides with polyolefin by means of (co) extrusion.
- thermoplastic polymers such as low density polyethylene (LDPE), ethylene / ⁇ -olefin copolymer (so-called linear low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (HDPE) and polypropylene used.
- toner-printed recording papers are masked immediately after printing, undesirable smudging of the toner particles on the back side of the material lying thereon often occurs.
- the covering of the printed papers is done in practice, for example, when storing the fresh expression in foil packaging, albums or when stacking multiple prints in the printer.
- photo books that can be customized.
- design of such photo books is a wide selection of printing techniques and the recording materials used for this purpose, in particular the photographic paper available.
- a photo-base paper coated with photographic emulsions is used, on the front side of which images are produced wet-chemically according to the conventional silver salt process.
- the sheets of paper illustrated on the front side are glued together on the backs in the next step and bound together in a book.
- This is expensive and associated with higher production costs. Therefore, both sides of the printable coated satin-finished papers are used to produce the photo books, which can be printed in an electrophotographic process.
- the images produced in this approach are in terms of color density, light and ozone stability and the behavior in the printing device (collection, transport and training of stacks) in need of improvement.
- a recording material containing a coated on both sides with a synthetic resin base paper and at least one disposed on both sides toner receiving layer, wherein the resin coated paper has a specific surface topography, expressed by a roughness value Rz of 1.5 to 13 microns and has an average Ra value of 0.05 to 2 ⁇ m, the toner-receiving layer contains a polymer combination of a toner-receiving ethylene-acrylic acid copolymer (A), a carboxylated acrylic copolymer (B) and a polymer (C), and the polymer (C ) has a mean particle size d 50 of 5 to 20 ⁇ m and a melting point above the melting range of the copolymer (A) and below the melting range of the copolymer (B).
- the resin coated paper has a specific surface topography, expressed by a roughness value Rz of 1.5 to 13 microns and has an average Ra value of 0.05 to 2 ⁇ m
- the toner-receiving layer contains a polymer
- base paper is understood to mean an uncoated or surface-sized paper.
- a base paper may be in addition to pulp fibers, sizing agents such as alkylene dimers, fatty acids and / or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamides, optical brighteners, fillers Pigments, dyes, defoamers and other known in the paper industry tools may contain.
- the base paper can be surface-sized. Examples of suitable sizing agents are polyvinyl alcohol or oxidized starch.
- the base paper can be produced on a Fourdrinier or a Yankee paper machine (cylinder paper machine).
- the weight per unit area of the base paper may be 50 to 250 g / m 2 , in particular 80 to 180 g / m 2 .
- the raw paper can be used in uncompacted or compacted form (smoothed).
- Particularly suitable are base papers having a density of 0.8 to 1.2 g / cm 3 , in particular 0.90 to 1.1 g / cm 3 .
- pulp fibers for example, bleached hardwood kraft pulp (LBKP), bleached softwood kraft pulp (NBKP), bleached hardwood sulfite pulp (LBSP) or bleached softwood sulfite pulp (NBSP) can be used. These can also be used mixed. In particular, however, pulp fibers of 100% hardwood pulp are used.
- the mean fiber length of the unground pulp is preferably 0.6 to 0.85 mm (Kajaani measurement).
- the pulp has a lignin content of less than 0.05 wt.%, In particular 0.01 to 0.03 wt.%, Based on the mass of the pulp.
- fillers for example, kaolins, calcium carbonate in its natural forms such as limestone, marble or dolomite stone, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, alumina and mixtures thereof can be used in the raw paper.
- Particularly suitable is calcium carbonate with a particle size distribution in which at least 60% of the particles are smaller than 2 microns and at most 40% are smaller than 1 micron.
- calcite is used with a particle size distribution in which about 25% of the particles have a particle size of less than 1 micron and about 85% of the particles have a particle size of less than 2 microns.
- the resin layers (front and back resin layers) disposed on both sides of the base paper may preferably contain a thermoplastic polymer.
- a thermoplastic polymer Particularly suitable for this purpose are polyolefins, for example low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene, 4-methylpentene-1 and mixtures thereof and polyesters, for example polycarbonates.
- the front and rear synthetic resin layer contains at least 40 wt.% HDPE having a density of more than 0.935 g / cm 3 , in particular 50 to 70 wt.%.
- Particularly preferred is a composition consisting of 50% by weight HDPE having a density greater than 0.935 g / cm 3 and 50% by weight LDPE having a density of less than 0.935 g / cm 3 .
- the synthetic resin layers may contain white pigments such as titanium dioxide as well as other auxiliaries such as optical brighteners, dyes and dispersing aids.
- the coating weight of the synthetic resin layers may be 5 to 50 g / m 2 , in particular 5 to 30 g / m 2 , but preferably 10 to 20 g / m 2 .
- the synthetic resin layer can be extruded in one layer or coextruded in a multilayered manner. The extrusion coating can be carried out at machine speeds up to 600 m / min.
- the synthetic resin layers are applied symmetrically on both sides of the base paper, ie, the front and back resin layers have the same composition. Also in terms of surface topography, these layers are identical.
- the surface structure (topography) is generated by means of the cooling cylinders used in the extrusion coating. It can be characterized by roughness values.
- the surface of the synthetic resin layer on both sides has roughness values Rz of 1.8 to 11 ⁇ m and an average Ra value of 0.1 to 1.8 ⁇ m.
- the cooling cylinders used to produce the surface structure are manufactured in a known manner.
- the surface of a steel cylinder can be treated by blasting with sand, glass or other blasting material and then chrome-plated.
- the surface of the cylinder can also be built up in a conventional manner in a chromium bath electrolytic.
- the polymer (A) of the polymer combination in the ink-receiving layer preferably has a melting range of 70 to 100 ° C and the polymer (B) has a melting range of 160 to 210 ° C.
- the polymer (B) can be characterized by a so-called acid number.
- An acid number defines the amount of free carboxyl groups in the polymer. she indicates the amount (mg) of 0.1 molar KOH solution needed to neutralize the free acid groups in 1 g of polymer.
- the polymer (B) used according to the invention has an acid number of more than 100. Particularly suitable are polymers having an acid number of 120 to 160.
- the polymers (A) and (B) are preferably used in a quantitative ratio of 70:30 to 30:70. Particularly good effects were achieved at a ratio of 60:40 to 40:60.
- the polymer (C) preferably has a melting point in a temperature range of 120 to 150 ° C.
- Particularly suitable for this purpose are polyethylene waxes, polyamides and mixtures thereof.
- the polymer (C) is preferably used in an amount of 0.1 to 5.0% by weight, more preferably 1.0 to 4.0% by weight, based on the dried layer.
- an antistatic agent is contained in the toner-receiving layer in an amount of from 0.1 to 5.0% by weight, in particular from 1.0 to 4.0% by weight, based on the dried layer.
- the toner-receiving layer additionally contains anionic or nonionic surfactants in an amount of from 0.1 to 4.0% by weight, in particular from 0.5 to 2.5% by weight, based on the dried layer.
- the toner-receiving layer may also contain other auxiliaries, for example matting agents, pigments, dyes, crosslinking agents, lubricants and other conventional additives.
- auxiliaries for example matting agents, pigments, dyes, crosslinking agents, lubricants and other conventional additives.
- the coating composition for forming the toner-receiving layer can be applied in-line or off-line with all customary in papermaking application units, the amount is chosen so that after drying the coating weight of at most 3 g / m 2 , in particular 0.1 to 2 g / m 2 , or according to a particularly preferred embodiment is 0.3 to 0.7 g / m 2 .
- the coating composition is applied as a line by means of a custom applicator integrated within the extrusion coating line. For example, a 3-roller application or a squeegee device is particularly well suited for this purpose.
- a pigment-containing layer can be arranged between the base paper and the synthetic resin layer.
- the pigment may be a metal oxide, silicate, carbonate, sulfide or sulfate. Particularly suitable are pigments such as kaolins, talc, calcium carbonate and / or barium sulfate.
- a pigment having a narrow particle size distribution wherein at least 70% of the pigment particles have a size of less than 1 micron.
- the proportion of the pigment with the narrow particle size distribution of the total amount of pigment is at least 5 wt.%, In particular 10 to 90 wt.%. Particularly good results can be achieved with a proportion of 30 to 80% by weight of the total pigment.
- a pigment with a narrow particle size distribution according to the invention is also understood to mean pigments having a particle size distribution in which at least about 70% by weight of the pigment particles has a size of less than about 1 ⁇ m and 40 to 80% by weight of these pigment particles the difference between the pigment having the largest grain size (diameter) and the pigment of the smallest grain size is smaller than about 0.4 ⁇ m.
- Particularly advantageous proved to be a calcium carbonate with a d 50% value of about 0.7 microns.
- a pigment mixture consisting of the abovementioned calcium carbonate and kaolin can be used in the pigment-containing layer.
- the quantitative ratio calcium carbonate / kaolin is preferably 30:70 to 70:30.
- the amount ratio of binder / pigment in the pigment-containing layer may be 0.1 to 2.5, preferably 0.2 to 1.5, but especially about 0.9 to 1.3.
- Any known water-soluble and / or water-dispersible binder can be used in the pigment-containing layer.
- Particularly suitable for this purpose are film-forming starches such as thermally modified starches, in particular corn starches or hydroxypropylated starches.
- the pigment-containing layer can be applied in-line or off-line with all customary in papermaking application units, the amount is chosen so that after drying the application weight 0.1 to 30 g / m 2 , in particular 1 to 20 g / m 2 , or according to a particularly preferred embodiment 2 to 8 g / m 2 .
- the pigment-containing layer is applied with a size press or film press integrated within the paper machine.
- further layers such as protective layers or gloss-improving layers can be applied to the toner-receiving layer.
- the application weight is preferably less than 1 g / m 2 .
- a eucalyptus pulp was used.
- the pulp was milled as an approximately 5% aqueous suspension (thick matter) with the aid of a refiner to a freeness of 35 ° SR.
- the mean fiber length was 0.65 mm.
- the concentration of pulp fibers in the thin material was 1% by weight, based on the mass of the pulp suspension.
- the thin stock additives were added as a neutral sizing agent alkylketene dimer (AKD) is present in an amount of from 0.48.%, Wet strength agents polyamine-polyamide-epichlorohydrin resin (Kymene ®) in an amount of 0.36 wt.% And a natural CaCO 3 in in an amount of 20% by weight.
- the quantities are based on the pulp mass.
- the thinness whose pH was adjusted to about 7.5, was brought from the head box to the wire of the paper machine, followed by sheet formation while dewatering the web in the paper machine Wire section of the paper machine was done. In the press section, the further dewatering of the paper web was carried out to a water content of 60% by weight, based on the web weight. Further drying took place in the drying section of the paper machine with heated drying cylinders. The result was a base paper with a basis weight of 163 g / m 2 and a humidity of about 6%.
- the coating was carried out in a laminator (tandem extruder) at an extrusion speed of 250 m / min using a cooling cylinder from the company BEP Service Technology whose surface has a mean Rz value of 11.03 microns and a Ra value of 1.87 ⁇ m.
- the surface of the cooling cylinder was produced by sandblasting or blasting with other blasting material and chrome plated.
- the application weights on both sides were 15 g / m 2 each.
- the coated weight of the dried toner-receiving layer was 0.5 g / m 2 on both sides.
- the material prepared according to the invention was tested for image quality, light and ozone resistance.
- the tests were based on color prints made with the HP Color Laser Jet 2605dn laser printer (wet toner) and the Konica Minolta MC5550 color copier. Bar-like areas in cyan, magenta, yellow, red, green, blue, and black were printed at 100% saturation.
- the samples were stored for 24 hours in an ozone chamber at an ozone concentration of 3.5 ppm, a temperature of 20 to 22 ° C and a relative humidity of 40 to 50%. Subsequently, again measured the colorimetric L * a * b * values of the color areas and determined the degree of bleaching ⁇ E.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Aufzeichnungsverfahren, insbesondere das Laserdruckverfahren, mit einem harzbeschichteten Papierträger und einer toneraufnehmenden Schicht sowie die Verwendung des Aufzeichnungsmaterials zur Herstellung von Fotobüchern.
- Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie zugrunde. Die Elektrofotografie erzeugt durch eine Abbildung bzw. Belichtung eines Fotoleiters mit dem optischen Abbild einer Vorlage ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen, welches nachfolgend dazu benutzt wird, selektiv einen Toner aufzutragen (Entwicklung) und ein Abbild (Kopie) der Vorlage, beispielsweise auf Papier, zu erzeugen. Man unterscheidet direkte und indirekte sowie nasse und trockene Elektrofotografie. Die Nassverfahren nutzen als Entwickler eine Suspension aus einem aliphatischen Lösungsmittel mit geringer Dielektrizitätskonstante und dem Toner, während das Trockenverfahren ein Pulver verwendet.
- Mit Hilfe eines gebündelten Laserstrahles und eines rotierenden Spiegels wird auf die lichtempfindliche Bildtrommel ein Abbild der gewünschten Seite gezeichnet. Die Trommel ist zunächst negativ aufgeladen, wobei die Ladung an den Stellen wieder aufgehoben wird, auf die der Laserstrahl trifft. Die Form der entladenen Flächen auf der Trommel entspricht dem späteren Ausdruck. Über eine Rolle mit negativ geladenem Toner, der an den entladenen Stellen auf der Bild-trommel haften bleibt wird der Toner auf die Trommel gebracht. Das Papier wird anschließend über die Bildtrommel geführt. Es Streift nur an der Trommel vorbei. Hinter dem Papier wird ein Potenzialfeld aufgebaut. Der Toner wird auf das Papier übertragen und ist dort zunächst lose. Anschließend wird der Toner mit Hilfe einer heißen Walze und unter Druck fixiert. Die Trommel wird entladen und überflüssiger Toner aufgesammelt.
- Die mit Hilfe eines Laser-Druckers erzeugten Bilder sollten eine mit einem Foto vergleichbare Qualität erreichen. Um dem Ziel näher zu kommen, werden elektrofotografisch erzeugte Bilder auf Trägermaterialien produziert, die die Haptik und das Aussehen eines typischen Silbersalz-Fotos aufweisen. Hierzu gehören Eigenschaften wie Glanz, Steifigkeit und Opazität, eine hohe Auflösung und Bildschärfe sowie eine gute Lichtresistenz.
- In der
DE 44 35 350 C2 ist ein Bildempfangsmaterial für Elektrofotografie beschrieben, das ein mit Thermoplasten beschichtetes Basispapier und eine Toner-Empfangsschicht sowie eine antistatische Rückseitenschicht umfasst. Nachteilig an diesem Material ist, dass es nur einseitig bedruckbar und hinsichtlich der Tonerfixierung und des Verhaltens im Drucker noch verbesserungsbedürftig ist. - Die als Trägermaterial in den Aufzeichnungsmaterialien verwendeten harzbeschichteten Basispapiere bestehen üblicherweise aus einem geleimten Rohpapier, das beidseitig vorzugsweise mit Polyolefin mittels (Co-)Extrusion beschichtet ist. Für die Extrusionsbeschichtung des Rohpapiers werden üblicherweise thermoplastische Polymere wie Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Ethylen/α-Olefin-Copolymer (sogenanntes lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und Polypropylen eingesetzt.
- Werden die mit Toner bedruckten Aufzeichnungspapiere direkt nach dem Druck abgedeckt, so tritt oft ein unerwünschtes Abklatschen der Tonerpartikel auf der Rückseite des darauf liegenden Materials auf. Das Abdecken der bedruckten Papiere geschieht in der Praxis beispielsweise bei Lagerung des frischen Ausdrucks in Folienverpackungen, Alben oder beim Stapeln mehrerer Ausdrucke im Drucker.
- Zu den neuesten, einen guten Absatz findenden Entwicklungen im Bereich der Bilderzeugung gehören sogenannte Fotobücher, die individuell gestaltet werden können. Zur Gestaltung solcher Fotobücher steht eine breite Auswahl an Drucktechniken und den hierzu verwendbaren Aufzeichnungsmaterialien, insbesondere das Fotopapier, zur Verfügung.
- Zur Herstellung solcher Fotobücher wird ein mit fotografischen Emulsionen beschichtetes Fotobasispapier verwendet, auf dem vorderseitig Bilder gemäß konventionellem Silbersalzverfahren nasschemisch erzeugt werden. Die auf der Vorderseite bebilderten Papierbögen werden im nächsten Schritt auf den Rückseiten miteinander verklebt und zu einem Buch zusammengebunden. Dies ist aufwendig und mit höheren Herstellungskosten verbunden. Daher werden zur Herstellung der Fotobücher beidseitig bedruckbare gestrichene satinierte Papiere verwendet, die in einem elektrofotografischen Prozess bedruckt werden können. Die bei dieser Vorgehensweise erzeugten Bilder sind jedoch hinsichtlich der Farbdichte, der Licht- und Ozonstabilität sowie des Verhaltens in der Druckeinrichtung (Einzug, Transport und Ausbildung von Stapeln) verbesserungsbedürftig.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Aufzeichnungsmaterial bereit zu stellen, welches beidseitig bedruckbar ist, eine gute Bildqualität, eine gute Licht- und Ozonresistenz bei Lagerung sowie ein gutes Einzugs- und Transport-Verhalten im Drucker und eine gute Stapelfähigkeit aufweist.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Aufzeichnungsmaterial, das ein auf beiden Seiten mit einem Kunstharz beschichtetes Rohpapier und mindestens eine auf beiden Seiten angeordnete toneraufnehmende Schicht enthält, wobei das kunstharzbeschichtete Papier eine spezifische Oberflächentopografie, ausgedrückt durch einen Rauhigkeitswert Rz von 1,5 bis 13 µm und einen mittleren Ra-Wert von 0,05 bis 2 µm aufweist, die toneraufnehmende Schicht eine Polymerkombination aus einem toneraufnehmenden Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (A), einem carboxylierten Acrylcopolymer (B)und einem Polymer (C) enthält, und das Polymer (C) eine mittlere Partikelgröße d50 von 5 bis 20 µm und einen Schmelzpunkt audweist, der oberhalb des Schmelzbereiches des Copolymers (A)und unterhalb des Schmelzbereichs des Copolymers (B) liegt.
- Für die Zwecke der Erfindung versteht man unter dem Begriff Rohpapier ein unbeschichtetes oder oberflächengeleimtes Papier. Ein Rohpapier kann neben Zellstofffasern, Leimungsmittel wie Alkylkentendimere, Fettsäuren und/oder Fettsäuresalze, epoxydierte Fettsäureamide, Alkenyl- oder Alkylbernsteinsäureanhydrid, Nassfestmittel wie Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrin, Trockenfestmittel wie anionische, kationische oder amphotere Polyamide, optische Aufheller, Füllstoffe Pigmente, Farbstoffe, Entschäumer und weitere in der Papierindustrie bekannte Hilfsmittel enthalten kann. Das Rohpapier kann oberflächengeleimt sein. Hierzu geeignete Leimmittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol oder oxydierte Stärke. Das Rohpapier kann auf einer Fourdrinier- oder einer Yankee-Papiermaschine(Zylinder-Papiermaschine) hergestellt werden. Das Flächengewicht des Rohpapiers kann 50 bis 250 g/m2, insbesondere 80 bis 180 g/m2, betragen. Das Rohpapier kann in unverdichteter oder verdichteter Form (geglättet) eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind Rohpapiere mit einer Dichte von 0,8 bis 1,2 g/cm3, insbesondere 0,90 bis 1,1 g/cm3.
- Als Zellstofffasern können beispielsweise gebleichter Hartholz-Kraftzellstoff (LBKP), gebleichter Nadelholz-Kraftzellstoff (NBKP), gebleichter Laubholzsulfitzellstoff (LBSP) oder gebleichter Nadelholzsulfitzellstoff (NBSP) eingesetzt werden. Diese können auch gemischt eingesetzt werden. Insbesondere jedoch werden Zellstofffasern aus 100% Laubholzzellstoff eingesetzt. Die mittlere Faserlänge des ungemahlenen Zellstoffs beträgt vorzugsweise 0,6 bis 0,85 mm (Kajaani-Messung). Ferner weist der Zellstoff einen Ligningehalt von weniger als 0,05 Gew.% auf, insbesondere 0,01 bis 0,03 Gew.%, bezogen auf die Masse des Zellstoffs.
- Als Füllstoff können beispielsweise Kaoline, Calciumcarbonat in seinen natürlichen Formen wie Kalkstein, Marmor oder Dolomitstein, gefälltes Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titaniumdioxid, Talkum, Silica, Aluminiumoxid und deren Gemische im Rohpapier eingesetzt werden. Besonders geeignet ist Calciumcarbonat mit einer Korngrößenverteilung, bei der mindestens 60 % der Teilchen kleiner sind als 2 µm und höchstens 40 % kleiner sind als 1 µm. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird Calcit mit einer Korngrößenverteilung eingesetzt, bei der etwa 25 % der Teilchen eine Teilchengrößen von weniger als 1 µm und etwa 85 % der Teilchen eine Teilchengröße von weniger als 2 µm aufweisen.
- Die auf beiden Seiten des Rohpapiers angeordneten Kunstharzschichten (vorderseitige und rückseitige Kunstharzschicht) können vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer enthalten. Insbesondere geeignet hierfür sind Polyolefine, beispielsweise Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polypropylen, 4-Methylpenten-1 und deren Gemische sowie Polyester, beispielsweise Polycarbonate.
- In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung enthält die vorderseitige und rückseitige Kunstharzschicht mindestens 40 Gew.% HDPE mit einer Dichte von mehr als 0,935 g/cm3, insbesondere 50 bis 70 Gew.%. Besonders bevorzugt ist eine Zusammensetzung, die aus 50 Gew.% HDPE mit einer Dichte von mehr als 0,935 g/cm3 und 50 Gew.% LDPE mit einer Dichte von weniger als 0,935 g/cm3 besteht.
- Die Kunstharzschichten können Weißpigmente wie Titandioxid sowie weitere Hilfsstoffe wie optische Aufheller, Farbstoffe und Dispergierhilfsmittel enthalten. Das Auftragsgewicht der Kunstharzschichten kann 5 bis 50 g/m2, insbesondere 5 bis 30 g/m2, bevorzugt jedoch 10 bis 20 g/m2 betragen. Die Kunstharzschicht kann einschichtig extrudiert oder mehrschichtig coextrudiert werden. Die Extrusionsbeschichtung kann mit Maschinengeschwindigkeiten bis 600 m/min erfolgen. Erfindungsgemäß werden die Kunstharzschichten symmetrisch auf beiden Seiten des Rohpapiers aufgetragen, d. h. die vorderseitige und die rückseitige Kunstharzschicht weisen dieselbe Zusammensetzung auf. Auch hinsichtlich der Oberflächentopografie sind diese Schichten identisch.
- Die Oberflächenstruktur (Topografie)wird mit Hilfe von den bei der Extrusionsbeschichtung eingesetzten Kühlzylindern erzeugt. Sie lässt sich durch Rauhigkeitswerte charakterisieren.
- In einer besonderen Ausgestaltung weist die Oberfläche der Kunstharzschicht auf beiden Seiten Rauhigkeitswerte Rz von 1,8 bis 11 µm und einen mittleren Ra-Wert von 0,1 bis 1,8 µm auf.
- Die zur Erzeugung der Oberflächenstruktur verwendeten Kühlzylinder werden auf bekannte Weise hergestellt. Hierzu kann die Oberfläche eines Stahlzylinders durch Strahlen mit Sand, Glas oder anderem Strahlgut behandelt und anschließend verchromt werden. Die Oberfläche des Zylinders kann aber auch auf herkömmliche Weise in einem Chrombad elektrolytisch aufgebaut werden.
- Das Polymer(A)der Polymerkombination in der tintenaufnehmenden Schicht weist vorzugsweise einen Schmelzbereich von 70 bis 100°C und das Polymer (B) einen Schmelzbereich von 160 bis 210°C auf.
- Das Polymer (B) kann durch eine sogenannte Säurezahl charakterisiert werden. Über eine Säurezahl wird die Menge der im Polymer enthaltenen freien Carboxyl-Gruppen definiert. Sie gibt an, welche Menge (mg) einer 0,1 molaren KOH-Lösung benötigt wird, um die freien Säuregruppen in 1 g Polymer zu neutralisieren. Das erfindungsgemäß eingesetzte Polymer (B) weist eine Säurezahl von mehr als 100 auf. Besonders gut geeignet sind Polymere mit einer Säurezahl von 120 bis 160.
- Die Polymere (A) und (B) werden vorzugsweise in einem Mengenverhältnis von 70:30 bis 30:70 eingesetzt. Besonders gute Effekte wurden bei einem Mengenverhältnis von 60:40 bis 40:60 erreicht.
- Das Polymer (C) hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt in einem Temperaturbereich von 120 bis 150°C. Hierfür besonders gut geeignet sind Polyethylenwachse, Polyamide und Mischungen davon.
- Das Polymer (C) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.%, insbesondere von 1,0 bis 4,0 Gew.% eingesetzt, bezogen auf die getrocknete Schicht.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein antistatisches Mittel in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.%, insbesondere 1,0 bis 4,0 Gew.%, bezogen auf die getrocknete Schicht, in der toneraufnehmenden Schicht enthalten.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung enthält die toneraufnehmende Schicht zusätzlich anionische oder nichtionische oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 0,1 bis 4,0 Gew.%, insbesondere 0,5 bis 2,5 Gew.%, bezogen auf die getrocknete Schicht.
- Die toneraufnehmende Schicht kann gegebenenfalls auch weitere Hilfsmittel enthalten, beispielsweise Mattierungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Vernetzungsmittel, Gleitmittel und andere übliche Additive.
- Die Beschichtungsmasse zur Bildung der toneraufnehmenden Schicht kann mit allen in der Papierherstellung üblichen Auftragsaggregaten inline oder offline aufgebracht werden, wobei die Menge so gewählt wird, dass nach dem Trocknen das Auftragsgewicht höchstens 3 g/m2, insbesondere 0,1 bis 2 g/m2, oder gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform 0,3 bis 0,7 g/m2 beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beschichtungsmasse als Strich mit Hilfe eines üblichen, innerhalb der Extrusionsbeschichtungsanlage integrierten Auftragswerkes aufgetragen. Hierzu besonders gut geeignet ist beispielsweise ein 3-Walzenauftrag oder eine Rakelvorrichtung.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zwischen dem Rohpapier und der Kunstharzschicht eine pigmenthaltige Schicht angeordnet sein. Das Pigment kann ein Metalloxid, Silikat, Carbonat, Sulfid oder Sulfat sein. Besonders gut geeignet sind Pigmente wie Kaoline, Talkum, Calciumcarbonat und/oder Bariumsulfat.
- Besonders bevorzugt ist ein Pigment mit einer engen Korngrößenverteilung, bei der mindestens 70% der Pigmentpartikeln eine Größe von kleiner als 1µm aufweisen. Der Anteil des Pigments mit der engen Korngrößenverteilung an der gesamten Pigmentmenge beträgt mindestens 5 Gew.% , insbesondere 10 bis 90 Gew. %. Besonders gute Ergebnisse sind mit einem Anteil von 30 bis 80 Gew. % des Gesamtpigments zu erreichen.
- Unter einem Pigment mit einer engen Korngrößenverteilung werden erfindungsgemäß auch Pigmente mit einer Korngrößenverteilung verstanden, bei der mindestens etwa 70 Gew.% der Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als etwa 1 µm aufweist und bei 40 bis 80 Gew.% dieser Pigmentpartikeln die Differenz zwischen dem Pigment mit der größten Korngröße (Durchmesser) und dem Pigment der kleinsten Korngröße kleiner als etwa 0,4 µm ist. Als besonders vorteilhaft erwies sich ein Calciumcarbonat mit einem d50%-Wert von etwa 0,7 µm.
- In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann in der pigmenthaltigen Schicht eine Pigmentmischung eingesetzt werden, die aus dem oben genannten Calciumcarbonat und Kaolin besteht. Das Mengenverhältnis Calciumcarbonat/Kaolin beträgt vorzugsweise 30:70 bis 70:30.
- Das Mengenverhältnis Bindemittel/Pigment in der pigmenthaltigen Schicht kann 0,1 bis 2,5, vorzugsweise 0,2 bis 1,5, insbesondere jedoch etwa 0,9 bis 1,3 betragen.
- In der pigmenthaltigen Schicht kann jedes bekannte wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare Bindemittel eingesetzt werden. Besonders geeignet sind hierzu filmbildende Stärken wie thermisch modifizierte Stärken, insbesondere Maisstärken oder hydroxypropylierte Stärken.
- Die pigmenthaltige Schicht kann mit allen in der Papierherstellung üblichen Auftragsaggregaten inline oder offline aufgebracht werden, wobei die Menge so gewählt wird, dass nach dem Trocknen das Auftragsgewicht 0,1 bis 30 g/m2, insbesondere 1 bis 20 g/m2, oder gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform 2 bis 8 g/m2 beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die pigmenthaltige Schicht mit einer innerhalb der Papiermaschine integrierten Leimpresse oder Filmpresse aufgetragen.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können auf die toneraufnehmende Schicht weitere Schichten wie Schutzschichten oder glanzverbessernde Schichten aufgetragen werden. Das Auftragsgewicht ist vorzugsweise kleiner als 1 g/m2.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:
- Zur Herstellung des Rohpapiers wurde ein Eukalyptus-Zellstoff eingesetzt. Zur Mahlung wurde der Zellstoff als etwa 5 %ige wässrige Suspension (Dickstoff) mit Hilfe eines Refiners auf einen Mahlgrad von 35 °SR gemahlen. Die mittlere Faserlänge betrug 0,65 mm. Die Konzentration der Zellstofffasern im Dünnstoff betrug 1 Gew. %, bezogen auf die Masse der Zellstoffsuspension. Dem Dünnstoff wurden Zusatzstoffe zugesetzt wie ein neutrales Leimungsmittel Alkylketendimer (AKD)in einer Menge von 0,48 Gew.%, Nassfestmittel Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrinharz (Kymene®) in einer Menge von 0,36 Gew.% und ein natürliches CaCO3 in einer Menge von 20 Gew.%. Die Mengenangaben beziehen sich auf die Zellstoffmasse. Der Dünnstoff, dessen pH-Wert auf etwa 7,5 eingestellt wurde, wurde vom Stoffauflauf auf das Sieb der Papiermaschine gebracht, worauf die Blattbildung unter Entwässerung der Bahn in der Siebpartie der Papiermaschine erfolgte. In der Pressenpartie erfolgte die weitere Entwässerung der Papierbahn auf einen Wassergehalt von 60 Gew. %, bezogen auf das Bahngewicht. Die weitere Trocknung erfolgte in der Trocken-partie der Papiermaschine mit beheizten Trockenzylindern. Es entstand ein Rohpapier mit einem Flächengewicht von 163 g/m2 und einer Feuchte von etwa 6%.
- Das Rohpapier wurde in herkömmlicherweise Weise auf beiden Seiten mit einem Kunstharzgemisch folgender Zusammensetzung beschichtet: 50 Gew. eines Polyethylens niedriger Dichte (LDPE, d=0,923 g/m2) und 50 Gew. % eines Polyethylens hoher Dichte (HDPE, d=0,964 g/cm3). Die Beschichtung erfolgte in einem Laminator (Tandemextruder) bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 250 m /min unter dem Einsatz eines Kühlzylinders der Fa. BEP Service Technology, dessen Oberfläche einen mittleren Rz-Wert von 11,03 µm und einen Ra-Wert von 1,87 µm aufwies. Die Oberfläche des Kühlzylinders wurde durch Sandstrahlen bzw. Strahlen mit anderem Strahlgut erzeugt und verchromt. Die Auftragsgewichte auf beiden Seiten betrugen jeweils 15 g/m2.
- Der anschließende Auftrag der toneraufnehmenden Schicht erfolgte mit Hilfe eines innerhalb der Extrusionsanlage integrierten Walzenauftragswerkes. Hierzu wurde wässrige Beschichtungsmassen mit einem Feststoffgehalt von 19 Gew.% mit folgender Zusammensetzung verwendet:
Zusammensetzung B1 Gew.% (atro) B2 Gew.% (atro) Ethylen-Acrylsäure-Copolymer *) Schmelzpunkt 75°C (nach DSC), Tg=-7°C 46, 51 46,72 Carboxylierter Acrylsäureester **) Schmelzpunkt 180°C (nach DSC), Tg=105°C 46,44 46,65 HD-Polyethylenwachs ***) Schmelzbereich 124-134°C (nach DSC) d50%=5,5 - 7,5 µm, 1,80 - Polyamid/Polyethylen-Gemisch****) Schmelzbereich 137-143°C (nach DSC) d50%=13,0 -15,0 µm - 1,36 LiNO3 3,16 3,17 Na-Dioctylsulfosuccinat, 65%ig in Wasser 1,81 1,82 Dimethylpolysiloxan, 70%ig in Wasser 0,28 0,28 *) erhältlich als eine wässrige Dispersion mit einem Feststoffanteil von 32 Gew.%
**) erhältlich als eine wässrige Emulsion mit einem Feststoffanteil von 50 Gew.%
***) erhältlich als eine wässrige Dispersion mit einem Feststoffanteil von 60 Gew.%
****) erhältlich als eine wässrige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 45 Gew.% - Das Auftragsgewicht der getrockneten toneraufnehmenden Schicht betrug auf beiden Seiten jeweils 0,5 g/m2.
- Als Vergleich diente ein marktübliches Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Anwendungen Zander Silver Digital.
- Als Vergleich diente ein marktübliches Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Anwendungen Zander Profi Gloss.
- Das erfindungsgemäß hergestellte Material wurde auf Bildqualität, Licht- und Ozonbeständigkeit geprüft.
- Grundlage der Prüfungen waren Farbdrucke, die mit dem LaserDrucker HP Color Laser Jet 2605dn (Nasstoner) und dem Farbkopierer Konica Minolta MC5550 erzeugt wurden. Gedruckt wurden balkenartige Flächen in den Farben Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, und Schwarz, bei 100%iger Farbsättigung.
- Die bedruckten Papierproben wurden unter Ausschuss von Licht-, Gas- und Feuchtigkeitsauswirkung 24 Stunden lang aufbewahrt. Anschließend wurden die colorimetrischen L*a*b*-Werte der Farbflächen ermittelt.
- Im nächsten Schritt wurden die Proben 24 Stunden lang in einer Ozon-Kammer bei einer Ozonkonzentration von 3,5 ppm, einer Temperatur von 20 bis 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 50% gelagert. Anschließend wurden nochmals die colorimetrischen L*a*b*-Werte der Farbflächen gemessen und der Grad des Ausbleichens ΔE ermittelt.
-
- Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
- Die bedruckten Papierproben wurden unter Xenon-Lampe 50 Stunden lang, bei einer Temperatur von 26°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% gehalten. Die Bewertung erfolgte nach dem oben beschriebenen CIE L*a*b*-System.
Tabelle 1 Lichtresistenz Optische Dichte Vor Belichtung Nach Belichtung Differenz Zanders Silver Digital Cyan 1,40 Cyan 1,4 0,0 Magenta 1, 37 Magenta 1,28 0,09 Yellow 0, 94 Yellow 0,87 0,07 Black 1,52 Black 1,51 0,01 unbedruckt 0,03 0,05 -0,02 Bedrucktes Material Erfindung Cyan 1,39 Cyan 1,39 0,0 Magenta 1,37 Magenta 1,33 0, 04 Yellow 0, 9 Yellow 0,85 0,05 Black 1, 64 Black 1,6 0, 04 unbedruckt 0,0 0, 0 0,0 Zanders Profi Gloss unbedruckt 0, 03 0, 05 -0.02 Tabelle 2 Ozonresistenz Probe Farbe Vor OzonBehandlung Nach OzonBehandlung ΔE L a b L a b Zanders Silver Digital Cyan 62, 92 -37,61 -44,11 62,38 -38,99 -41,79 2,75 Magenta 50, 94 70,53 -9,89 51,09 67, 91 -7,96 3,26 Gelb 90, 47 -4,63 96,84 90,07 -4,74 89, 96 6, 89 Rot 48,3 65,22 48, 61 48,35 63, 98 45,43 3,41 Grün 52, 53 -69,71 36,46 53,02 -69,82 32,36 4,13 Blau 25, 19 22,58 -45,89 24,62 22,02 -45,74 0,81 Schwarz 19, 95 1,05 -1,78 20,89 0,78 -3,29 1,80 unbedruckt 98, 58 1, 04 -6,7 97,03 -0,38 2, 22 9,16 Material gemäß Erfindung Cyan 65,06 -38,17 -45,57 65,03 -39,02 -44,06 1,73 Magenta 51,5 72, 97 -11,22 51,52 71, 37 -11,3 1,60 Gelb 92, 71 -4,93 98,45 92, 94 -5,57 92,85 5, 64 Schwarz 16, 77 -0,73 2,01 17,47 -0,02 3,53 1,82 unbedruckt 100,4 1,42 -7,75 99, 99 0,63 -3,7 4,16 Zanders Profi Gloss unbedruckt 98,67 1,01 -6,74 96,79 -0,36 2,59 9,62
Claims (15)
- Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Verfahren, enthaltend ein auf beiden Seiten mit einem Kunstharz beschichtetes Rohpapier und mindestens eine auf beiden Seiten angeordnete tonerempfangende Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass das kunstharzbeschichtete Papier eine spezifische Oberflächentopografie, ausgedrückt durch ein Rauhigkeitswert Rz von 1,5 bis 13 µm und ein mittleres Ra-Wert von 0,05 bis 2 µm aufweist, die toneraufnehmende Schicht eine Polymerkombination aus einem toneraufnehmenden Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (A), einem carboxylierten Acrylsäureester Copolymer (B)und einem Polymer (C) enthält, und das Polymer(C)eine mittlere Partikelgröße d50% von 5 bis 20 µm und einen Schmelzpunkt aufweist, der oberhalb des Schmelzbereiches des Copolymers (A)und unterhalb des Schmelzbereichs des Copolymers (B) liegt.
- Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzbereich des Copolymers (A)70 bis 100°C und des Copolymers (B) 160 bis 210°C beträgt.
- Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Polymers (C)in einem Schmelzbereich von 120 bis 150 °C liegt.
- Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (C)ein Polyethylenwachs, ein Polyamid oder ein Mischung davon ist.
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis Copolymer (A)/Copolymer (B) 70:30 bis 30:70 beträgt .
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Polymers (C) 0,1 bis 5 Gew. % beträgt, bezogen auf die getrocknete Schicht.
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die toneraufnehmende Schicht anorganische Partikel enthält.
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der toneraufnehmenden Schicht 0,1 bis 3 g/m2 beträgt, insbesondere 0,3 bis 0,7 g/m2.
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und rückseitige Kunstharzschicht ein thermoplastisches Polymer enthält, das aus der Gruppe der Polyolefine und Polycarbonate ausgewählt ist.
- Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ein Polyethylen hoher Dichte (HDPE)oder ein 4-Methylpenten-1 ist.
- Aufzeichnungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohpapier und der Kunstharzschicht eine pigmenthaltige Schicht angeordnet ist.
- Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Titandioxid und/oder Bariumsulfat oder das Pigment ein Calciumcarbonat/Kaolin-Gemisch ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials, das ein auf beiden Seiten mit einer Kunstharzschicht beschichtetes Rohpapier und mindestens eine auf beiden Seiten angeordnete toneraufnehmende Schicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Arbeitsschritte enthält:- Beschichtung der Vorder- und Rückseite des Rohpapiers mit mindestens einer Kunstharzschicht, wobei die Zusammensetzung und die Oberflächentopografie der Kunstharzschichten auf beiden Seiten gleich sind,- Beschichtung der vorderseitigen und rückseitigen Kunstharzschicht mit mindestens einer toneraufnehmenden Schicht nach Anspruch 1 bis 8 .
- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die toneraufnehmende Schicht inline innerhalb der Extrusionsbeschichtungsanlage aufgetragen ist.
- Fotobuch, hergestellt unter Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14.
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