EP4053333A1 - Transfermaterial für den sublimationsdruck basierend auf papier als träger mit sperrfunktion gegenüber tinten - Google Patents

Transfermaterial für den sublimationsdruck basierend auf papier als träger mit sperrfunktion gegenüber tinten Download PDF

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EP4053333A1
EP4053333A1 EP21160232.1A EP21160232A EP4053333A1 EP 4053333 A1 EP4053333 A1 EP 4053333A1 EP 21160232 A EP21160232 A EP 21160232A EP 4053333 A1 EP4053333 A1 EP 4053333A1
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EP
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transfer material
paper
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ink
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EP4053333B1 (de
EP4053333B8 (de
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Martina Wicher
Michael Jocher
Knut Hornig
Sebastian Scholz
Martin Goeppert
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Felex Schoeller Jr and GmbH and Co KG
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Schoeller Technocell GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a transfer material for the dye sublimation process and a process for its production.
  • the invention also relates to a method for transferring an inkjet print image from the transfer paper according to the invention to a receiving material.
  • transfer printing methods are available in which a flexible sheet-like transfer material is first printed and the printed image is transferred from this to the object to be printed.
  • a special embodiment of such a transfer printing process is the dye sublimation process, which is used, for example, in B. Thompson: Printing Materials - Science and Technology (1998) at page 468 is described.
  • the image to be printed is applied to the transfer material using printing inks, which are evaporated under the action of heat after the print has dried and are deposited again image-wise from the gas phase on the material to be finally printed.
  • the sublimation colors can advantageously be applied to the transfer material by digital printing, in particular the inkjet printing process, which enables individual and personalized prints, for example on textiles.
  • Printing inks for the inkjet printing process with dyes that can be transferred to the final print medium by sublimation are, for example, in DE 102 46 209 A1 described.
  • Customary transfer materials onto which the print image to be transferred is printed using inkjet printing technology, comprise a carrier, for example a base paper, which is coated with an ink-receiving layer.
  • a transfer material suitable for the dye sublimation process should, on the one hand, enable good absorption of the ink liquid when printing with the image to be transferred, otherwise the sharpness of the print will suffer, and on the other hand, the loss of sublimable dye when transferring the printed image to the image to be printed should be as small as possible material occur.
  • a loss of sublimable dye through penetration into the interior of the paper and onto the surfaces of the transfer presses, so-called ink strikethrough should be completely prevented during the transfer of the print image from the transfer material to the material to be printed.
  • the transfer materials for sublimation printing that have been used on the market so far can basically be divided into two groups.
  • On the one hand there is the group of transfer materials in which film-forming binders are used in the color receiving layer and which already have a certain barrier function against ink strike-through due to the film-forming binders.
  • microporous ink-receiving layers are used, which predominantly use non-film-forming binders in the ink-receiving layer.
  • ink strikethrough is prevented by applying at least one barrier layer to the back of the support or between the support and the ink-receiving layer.
  • Another problem in use is the significant deterioration in the curl properties (undesirable rolling up of the paper) when a barrier layer is applied.
  • EP 1 101 682 A1 describes a coated paper that has low air permeability on the side to be printed. This is intended to prevent some of the sublimable dyes from penetrating into the porous paper interior of the carrier during the sublimation transfer step and thus being lost for transfer to the material to be finally printed.
  • such papers with a low porosity on the side to be printed only absorb the inkjet ink very slowly and, especially with high levels of porosity Printing speeds, slow drying and running of the ink on the surface and thus unsatisfactory print sharpness.
  • EP 1 878 829 A1 describes transfer materials with swellable, non-porous color receiving layers.
  • the EP 1 878 829 A1 describes that the use of synthetic polymers such as polyethylene (PE), polyester (PES), polyacrylates and other synthetic thermoplastic polymers as an additional coating on the backing paper leads to a deterioration in the quality properties of the print image transferred by the dye sublimation process to the material to be printed would, since these polymers have a disadvantageous high color retention and thus lead to a lower transfer rate of the dye.
  • EP 3 302 991 A2 also describes a porous ink-receiving layer with a small amount of binder and inorganic fillers, which is distinguished by good ink absorption and print quality.
  • barrier layers are described on the back of the transfer material or between the carrier paper and the dye-receiving layer.
  • the curling property of the backing paper increases, which is problematic in further processing.
  • a barrier layer applied to the back can lead to stickiness of the back and associated to an undesirable Adhesion of the transfer material to the surfaces of the transfer presses when used in the dye sublimation process.
  • thermoplastic particles with a melting point of 35° C. to 150° C. and an average particle size of 0.3 to 5 ⁇ m in the color receiving layer.
  • the thermoplastic particles are intended to optimize the adhesion of the printed color receiving layer on the front side of the thermal transfer material when the printed image is transferred to flat textiles using the dye sublimation process.
  • the color receiving layer DE 10 2014 116550 A1 has a binder content of 55 to 80% atro and can also contain pigments. With this proportion of binder in the dye-receiving layer, even in the presence of pigments, there is a closed film-like layer that is not porous.
  • the invention is based on the object of providing a transfer material for the dye sublimation process which allows no or only very little penetration of sublimable dyes through the carrier of the transfer material which the known problems of the transfer materials of the prior art do not occur.
  • a transfer material for the dye sublimation process comprising a carrier paper which is coated on one side with a dye receiving layer, the carrier paper containing at least 1.5% by weight, based on the dry weight of the cellulose, of a polymer dispersion selected from Group consisting of polyacrylates, polyesters, polyolefins or mixtures thereof.
  • the polymer dispersion in the base paper of the transfer material according to the invention appears to form a barrier to the sublimable dye inks without the need for complete closure of the base paper by means of an additional barrier layer.
  • the barrier effect seems to be based on sorption processes between the sublimable dyes and the specific polymers.
  • the transfer material according to the invention has the disadvantages associated with the application of this barrier layer, such as stickiness, impaired curl properties and insufficient porosity of the color receiving layer and the associated slow drying and running of the Ink on the surface and unsatisfactory print sharpness, not on.
  • the transfer material according to the invention comprises a carrier paper.
  • the carrier paper is preferably an uncoated or surface-sized paper.
  • the backing paper can contain sizing agents such as Alkylkentene dimers, fatty acids and/or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, starch, tree resins, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamides, optical brighteners, pigments, dyes, defoamers and others in the paper industry known chemical additives.
  • sizing agents such as Alkylkentene dimers, fatty acids and/or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, starch, tree resins, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamide
  • sizing agents are used in an addition amount of 0.2% or less, wet strength agents in an addition amount of 0.5% or less, and dry strength agents in an addition amount of 1.0% or less.
  • the amounts added are dosed as small as possible in order to avoid costs and unnecessary and uncontrolled multiple circulations of the agent in the material cycle.
  • the backing paper can be surface sized. Sizing agents suitable for this are, for example, polyvinyl alcohol or starch dextrins or modified starches such as oxidized starches or starch ethers.
  • the backing paper can be produced on a fourdrinier machine with or without a top wire.
  • the basis weight of the carrier paper can be 30 to 200 g/m 2 , in particular 40 to 120 g/m 2 .
  • the backing paper can be used in uncompressed or compressed (smoothed) form. Backing papers with a density of 0.6 to 1.05 g/cm 3 are particularly suitable; in particular 0.70 to 0.9 g/cm 3 .
  • the smoothing can be done in the usual way with a calendering.
  • the cellulose for the production of the backing paper is preferably a eucalyptus cellulose with a fiber content of less than 200 ⁇ m after beating of 10 to 35% by weight and an average fiber length of 0.5 to 0.75 mm. It has been shown that the use of pulp with a limited proportion of fibers smaller than 200 ⁇ m reduces the loss of stiffness that occurs when using filler.
  • Hardwood pulps (NBHK - Northern Bleached Hardwood Kraft Pulp) and softwood pulps can also be used.
  • the backing paper contains at least 1.5% by weight, based on the mass of the pulp, of a polymer dispersion selected from the group consisting of polyacrylates, polyesters, polyolefins or mixtures thereof (hereinafter also polymer dispersion according to the invention).
  • the use of at least 1.5% by weight of the polymer dispersion according to the invention surprisingly leads to a significant improvement in the barrier properties of the transfer material without an additional barrier layer being required, as is the case in the prior art.
  • the amounts used according to the invention of the polymer dispersion are significantly above the amounts used of customary polymer dispersions used in the production of a backing paper, such as sizing agents, wet strength agents or dry strength agents.
  • the polyacrylates used according to the invention are, for example, styrene-alkyl acrylate copolymers or methyl methacrylate.
  • the alkyl in the styrene-alkyl acrylate copolymer is preferably methyl, ethyl, propyl, butyl and/or hexyl.
  • the alkyl in the styrene-alkyl acrylate copolymer is ethyl or butyl.
  • Copolymers can be used as mixtures of the above alkyl groups in the alkyl acrylate portion of the styrene-alkyl acrylate copolymer.
  • polyesters used according to the invention are preferably selected from the group consisting of polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polylactide, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyester carbonate.
  • polyolefins that can be used are polyethylene, polybutylene, polymethylpentene and polyisobutylene .
  • the carrier paper contains at least 2% by weight, in particular at least 2.5% by weight, preferably at least 3% by weight, based on the mass of the pulp, of a polymer dispersion according to the invention. It has been found that such a transfer material has a further improved barrier effect, so that with such a transfer material there is again a significant reduction in ink strikethrough. It has proven to be particularly practical if the polymer dispersion is distributed uniformly within the thickness of the backing paper. This ensures a particularly high degree of a constant barrier effect over the entire surface of the carrier material.
  • proportions of other natural or synthetic fibers can also be used to produce the backing paper.
  • the proportion of other fibers in the total fiber mass is preferably below 40% by weight, with proportions of other fibers being below 20% by weight being particularly preferred.
  • the carrier paper contains at least 5% by weight, in particular between 5 and 20% by weight, very particularly preferably between 8 and 15% by weight.
  • synthetic fibers in particular polyethylene fibers or polyethylene terephthalate fibers.
  • the synthetic fibers preferably have a length of between 2 and 6 mm, preferably between 4 and 6 mm.
  • the diameter of the synthetic fibers can be between 30 and 110 ⁇ m, preferably between 50 and 100 ⁇ m.
  • the barrier effect of the transfer material according to the invention can be further enhanced by the additional use of synthetic fibers in the backing paper.
  • the ink penetration of the transfer material according to the invention is below 30%, preferably below 20%, particularly preferably below 15%.
  • up to 30% ink strike through is acceptable but results in a loss of sublimable dye.
  • a transfer material with an ink strikethrough of less than 20% or less results in significantly less dye loss and is therefore more efficient overall.
  • the backing paper can contain fillers and pigments.
  • Kaolins calcium carbonate in its natural form such as limestone, marble or dolomite, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, aluminum oxide, aluminum and magnesium silicates or silicic acids and mixtures thereof can be used as fillers and pigments for the production of the backing paper raw paper are used.
  • the base paper according to the invention contains at least 5% by weight, based on the mass of the cellulose, of one or more pigments.
  • hydrophobic pigments in particular those selected from the group consisting of kaolin, calcium carbonate, aluminum and magnesium silicates or silicic acids and mixtures thereof, has proven to be particularly practical. It has been found that the use of such hydrophobic pigments in the base paper according to the invention further improves the barrier effect for sublimable dyes. Without wanting to be bound to scientific theories, this also seems to be based on interactions or sorption processes between the sublimable dyes and the hydrophobic pigments, which significantly reduces the migration speed of the sublimable dyes. This interaction can be further enhanced by using hydrophobic pigments with a high specific surface area.
  • the hydrophobic pigment therefore preferably has a specific surface area of greater than 80 m 2 /g.
  • the carrier paper of the transfer material according to the invention is coated on one side with an ink-receiving layer.
  • the color receiving layer is arranged on the side of the carrier paper to be printed.
  • the color receiving layer can be a porous or microporous layer.
  • a porous ink-receiving layer within the meaning of the invention contains connected air-filled cavities (pores) before printing. These pores can Ink liquid is absorbed very quickly by capillary forces and thus leads to rapid drying of the printed image.
  • porous color receiving layers contain a high proportion of pigment particles and comparatively only small proportions of (film-forming) binder.
  • Porous ink-receiving layers have a high air permeability, which can be determined using the Bendtsen method. Their pore volume can be detected and determined, for example, by liquid absorption measurements or by mercury porositometry.
  • the porous color-receiving layer thus contains inorganic pigment and binder.
  • Pigments with an anionic, neutral or only weakly cationic surface such as silica, calcium carbonate, kaolin, talc, bentonite, aluminum oxides or aluminum oxide hydrates are particularly preferred.
  • finely divided polymeric compounds can also be present, preference being given to high-melting thermoplastic or duroplastic polymers.
  • the color receiving layer can also contain a mixture of two or more pigments.
  • the pigments preferably have an average particle size of from 100 nm to 30 ⁇ m, particularly preferably from 200 nm to 10 ⁇ m.
  • the dye-receiving layer preferably additionally contains a polymeric binder, preferably a hydrophilic polymeric binder.
  • the binder can be a water-soluble or water-dispersed binder.
  • Preferred binders are styrene copolymers, polyvinyl alcohol, starch, modified starch, polyvinyl acetate, acrylates or polyurethane dispersions.
  • the mass ratio of pigment to binder is from 100:1 to 100:50, preferably from 100:40 to 100:2.
  • the application weight of the color receiving layer is preferably 1 g/m 2 to 50 g/m 2 , particularly preferably 3 g/m 2 to 30 g/m 2 .
  • the air permeability of Color receiving layer measured according to Bendtsen, is preferably greater than 100 ml/min, particularly preferably 200 ml/min to 500 ml/min.
  • the dye-receiving layer is preferably applied to the paper support by applying an aqueous coating composition, it being possible to use any of the application processes customary in the paper industry. Application by blade, squeegee, film press or curtain coating is preferred. A multi-layer curtain coating process is particularly preferred.
  • the coating slips can contain other customary additives such as wetting agents, thickeners, rheology auxiliaries, dyes and optical brighteners.
  • one or more further layers can be arranged between the base paper and the color receiving layer. These are preferably layers containing a hydrophilic binder.
  • the process according to the invention is characterized in that the step of additionally applying a barrier layer between the color receiving layer and the base paper or on the reverse side (which does not have a Color receiving layer coated side) of the base paper is omitted, since the barrier effect is generated by the addition of the polymer dispersion during the manufacture of the base paper. This saves process steps and raw materials in the production of the transfer material.
  • the method according to the invention is therefore significantly more efficient than the procedures known from the prior art.
  • the method comprises the following additional step (a1) between step (a) and step (b): (a1) impregnation of the base paper with an impregnation solution comprising at least 1.0 g/m 2 of a polymer dispersion selected from the group consisting of polyacrylates, polyesters, polyolefins or mixtures thereof, in a size or film press.
  • the impregnation solution can include the same polymer dispersion that was already added to the cellulose suspension for producing the backing paper in step (a). Additional impregnation of the backing paper leads to a further reduction in ink bleed through without sacrificing productivity in the wet end of the paper machine.
  • the use of high amounts of polymer dispersion in the wet end of the paper machine is usually avoided, as this leads to disturbances in the sensitive household of the white water circuit in relation to charge and colloidal interactions of the particles, which has a negative effect on the productivity of the manufacturing process.
  • the carrier paper is impregnated in step (a1) with an impregnation solution containing at least 1.5 g/m 2 , preferably at least 2.0 g/m 2 , particularly preferably at least 2.5 g/m 2 , very particularly preferably at least 3.0 g/m 2 of the polymer dispersion according to the invention.
  • the impregnation solution used in step (a1) can contain the additives commonly used in papermaking and described above in connection with the production of the base paper, such as sizing agents, wet strength agents, dry strength agents, optical brighteners, fillers, pigments, dyes, antifoams and others contain chemical additives known in the paper industry.
  • the present invention also relates to a method for transferring an image to a receiving material by sublimation, wherein a transfer material according to the invention is printed with an image by the ink-jet printing method and the image is transferred to a receiving material by sublimation.
  • the receiving material is selected from polyester fabric, polyester fleece or a polyester-coated material.
  • 1 shows schematically a cross section through a transfer material according to the invention.
  • 1 designates a carrier made of paper.
  • the carrier paper contains the polymer dispersion according to the invention.
  • the backing paper is coated on one side with an ink receiving layer 2 for inkjet printing.
  • a eucalyptus pulp was used to produce the backing paper.
  • the pulp was ground as an approximately 5% aqueous suspension (high-density stock) using refiners to a freeness of 25° SR.
  • the concentration of the cellulose fibers in the thin stock was about 1% by weight, based on the mass of the cellulose suspension.
  • additives were added to the thinstock such as a neutral sizing agent alkyl ketene dimer (AKD) at 0.15% by weight, wet strength agent polyamine-polyamide-epichlorohydrin resin (Kymene ® ) at 0.60% by weight, starch ( C-Bond HR 35845) in an amount of 1.0% by weight and a natural ground CaCO 3 in an amount of 30% by weight.
  • the amounts given relate to the pulp mass.
  • the thin stock the pH of which was adjusted to about 7.5, was transferred from the headbox to the wire of the paper machine, whereupon sheet formation took place with dewatering of the web in the wire section of the paper machine.
  • the paper web was further dewatered 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. A raw paper with a basis weight of 63 g/m 2 , a filler content of 18% by weight and a moisture content of about 5.5% was produced.
  • the coating slip obtained has a solids content of 26.6% by weight, a viscosity of 150 mPas, a pH of 7.5 and a surface tension of 36 mN/m.
  • the resulting surface-sized, dried and smoothed backing paper is coated on one side with the coating composition for the dye-receiving layer.
  • the transfer materials listed in the table below were prepared according to the process described above.
  • the barrier component specified in the first column of Table 1 was used instead of eucalyptus pulp.
  • the first comparative example corresponds to the carrier material produced without the addition of a further barrier component in the manufacture of the carrier paper in exchange for cellulose and is correspondingly referred to as "without barrier component".
  • the comparative example which is referred to in the first column of the table as "without a barrier component with an additional barrier layer", was produced according to the above-mentioned process, but here no barrier component was added to the base paper during its production and the base paper on the side opposite the color receiving layer was also added provided with a barrier layer made of a thermoplastic polymer, such as a fully hydrolyzed polyvinyl alcohol (eg Mowiol ® 28-99).
  • a barrier layer made of a thermoplastic polymer, such as a fully hydrolyzed polyvinyl alcohol (eg Mowiol ® 28-99).
  • the data listed in Table 1 show that the use of at least 1.5 wt. Positive properties such as the good optical densities are retained during printing and very good curling behavior and low stickiness can be observed in the transfer process.
  • the combination of good barrier properties, low stickiness in the transfer process and very good curl behavior can only be achieved with the recording materials according to the invention.
  • the results in Table 1 show that this combination of properties with the recording materials described in the prior art without a barrier layer or with an additional barrier layer and with recording materials that contain less than 1.5% by weight, based on the mass of the pulp, of the polymer dispersion according to the invention in Have backing paper, can not be achieved.
  • the transfer materials obtained were printed with a color image using the EPSON Workforce Pro WF 5110 inkjet printer with SubliJet IQ sublimation color inks from Sawgrass.
  • the sublimation transfer paper to be tested is stored in the DIN A 4 format for at least 1 hour in a standard climate of 23° C. and 50% humidity in the printing room.
  • Printing is done on standard sublimation desktop printers.
  • the print file contains 10 round color fields with different decreasing amounts of ink to be printed in black printing.
  • the print field at the top left is printed with 100% ink and the following with 10% less ink each.
  • Below the print fields is the designation of the field in % and is specified as 100% - applied ink quantity in %. For example, the ink field that is printed with 80% amount of ink is labeled 20%.
  • the following picture shows the print file.
  • the paper After printing, the paper is left to dry for 1 hour in a standard climate.
  • the sublimation process then takes place in the Sefa ROTEX AUTO X REL transfer press with a height indicator.
  • the open transfer press is heated to 200°C.
  • the textile After the temperature has been reached, the textile is first placed on the floor heating plate and then the printed paper with the printed side facing the textile.
  • the so-called cover paper which is 80 g/m 2 copy paper made from bleached cellulose, is placed on the back of the printed sublimation paper and the transfer press is closed.
  • the sublimation time is 30 seconds with medium contact pressure.
  • the transfer press is opened and the 3 layers are carefully separated from each other.
  • the textile is discarded.
  • the sublimation ink sublimates to the back and, depending on the intensity of the ink penetration, is more or less deposited on the copy paper.
  • the amount of ink plays an important role. The higher the amount of ink on the printed sublimation paper, the greater the tendency for ink to bleed through to the back or cover sheet.
  • the gradation of the ink penetration is on the cover sheet just as visible.
  • a visual assessment of the cover sheet is carried out to assess the ink strikethrough.
  • the color field, which is just visible in daylight, is marked and given as a percentage value with regard to ink penetration.
  • the prepared samples are labeled on the customer side (FS, M, AS) and stored customer side up for 30 minutes at 50 ⁇ 2% relative humidity and 23 ⁇ 1 °C on a smooth surface.
  • the distance is measured from the point at which the corner point was before the start of the determination, ie before storage under the above-mentioned specified conditions (temperature, relative humidity) for 30 minutes, to the part of the DINA4 sample that was after 30 minutes under the above specified conditions (temperature, relative humidity) starting from the original point of the corner point diagonally to the center of the DINA4 pattern (intersection in the middle of the DINA4 pattern, which is formed if you draw imaginary straight lines from each corner point diagonally to the next corner) just barely lies flat on the smooth surface, ie that part of the DINA4 sample that still lies on the smooth surface after the corner of the sample has been rolled up.
  • specified conditions temperature, relative humidity

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Transfermaterial für das Farbstoff-Sublimationsverfahren, umfassend ein Trägerpapier, das einseitig mit einer Farbempfangsschicht beschichtet ist, wobei das Trägerpapier mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, enthält. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Transfermaterials, umfassend die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines Trägerpapiers auf einer Papiermaschine, wobei mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, während der Herstellung des Trägerpapiers der Zellstoffsuspension zugegeben werden (b) Trocknen und Glätten des Trägerpapiers; (c) Aufbringen der Farbempfangsschicht auf eine Oberfläche des Trägerpapiers; und (d) Trocknen des in Schritt (c) erhaltenen Transfermaterials. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung eines Bildes durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial, wobei ein erfindungsgemäßes Transfermaterial mit einem Bild durch das Ink-Jet-Druckverfahren bedruckt wird und das Bild durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial übertragen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Transfermaterial für das Farbstoff-Sublimationsverfahren sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung eines Inkjet-Druckbilds von dem erfindungsgemäßen Transferpapier auf ein Empfangsmaterial.
  • Für das Bedrucken von Materialien wie Textilien oder starren Körpern, die aus mechanischen Gründen nur schlecht durch Direktdruckverfahren bedruckbar sind, bieten sich Transferdruckverfahren an, bei denen zunächst ein flexibles blattförmiges Transfermaterial bedruckt und das Druckbild von diesem auf den zu bedruckenden Gegenstand übertragen wird. Eine. spezielle Ausführungsform für ein solches Transferdruckverfahren ist das Farbstoff-Sublimationsverfahren, das zum Beispiel in B. Thompson: Printing Materials - Science and Technology (1998) auf Seite 468 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird das zu druckende Bild auf das Transfermaterial unter Verwendung von Druckfarben aufgebracht, die nach dem Trocknen des Drucks unter Wärmeeinwirkung verdampft werden und sich bildmäßig aus der Gasphase an dem endgültig zu bedruckenden Material wieder abscheiden. Die Sublimationsfarben können vorteilhaft auf das Transfermaterial durch Digitaldruck, insbesondere das Inkjet-Druckverfahren, aufgebracht werden, was individuelle und personalisierte Drucke zum Beispiel auf Textilien ermöglicht. Drucktinten für das Inkjet-Druckverfahren mit Farbstoffen, die durch Sublimation auf den endgültigen Druckträger übertragen werden können, sind beispielsweise in der DE 102 46 209 A1 beschrieben.
  • Übliche Transfermaterialien, auf die das zu übertragende Druckbild mittels Inkjet-Drucktechnik gedruckt wird, umfassen einen Träger, beispielsweise ein Basispapier, der mit einer Farbempfangsschicht beschichtet ist.
  • Ein für das Farbstoff-Sublimationsverfahren geeignetes Transfermaterial sollte einerseits eine gute Aufnahme der Tintenflüssigkeit bei der Bedruckung mit dem zu übertragenden Bild ermöglichen, da sonst die Druckschärfe darunter leidet, andererseits sollte ein möglichst geringer Verlust von sublimierbarem Farbstoff bei der Übertragung des Druckbildes auf das zu bedruckende Material auftreten. Im Idealfall sollte ein Verlust an sublimierbarem Farbstoff durch Eindringen in das Papierinnere des Trägers und auf die Oberflächen der Transferpressen, sogenannter Tintendurchschlag, bei der Übertragung des Druckbildes vom Transfermaterial auf das zu bedruckende Material vollständig verhindert werden.
  • Die bisher im Markt eingesetzten Transfermaterialien für den Sublimationsdruck lassen sich grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen. Zum einen gibt es die Gruppe der Transfermaterialien in denen filmbildende Bindemittel in der Farbempfangsschicht eingesetzt werden und die durch die filmbildenden Bindemittel bereits eine gewisse Barrierefunktion gegen den Durchschlag von Tinten besitzen. Zum anderen werden mikroporöse Farbempfangsschichten verwendet, die überwiegend nicht filmbildende Bindemittel in der Farbempfangsschicht einsetzen. Das Durchschlagen der Tinte wird bei diesen letztgenannten Produkten durch das Auftragen mindestens einer Barriereschicht auf der Rückseite des Trägers oder zwischen Träger und Farbempfangsschicht gelöst. Hierbei kommt es jedoch sowohl bei der Herstellung als auch in der späteren Anwendung zu Problemen durch die Klebrigkeit der Barriereschichten. Ein weiteres Problem in der Anwendung ist die deutliche Verschlechterung der Curl-Eigenschaften (unerwünschtes Aufrollen des Papiers) durch Aufbringen einer Barriereschicht.
  • In der EP 1 101 682 A1 ist ein beschichtetes Papier beschrieben, das eine geringe Luftdurchlässigkeit auf der zu bedruckenden Seite aufweist. Dadurch soll vermieden werden, dass bei dem Sublimations-Übertragungsschritt ein Teil der sublimierbaren Farbstoffe in das poröse Papierinnere des Trägers eindringt und damit für die Übertragung auf dem endgültig zu bedruckenden Material verloren geht. Solche Papiere mit einer geringen Porosität auf der zu bedruckenden Seite nehmen aber die Inkjet-Tintenflüssigkeit nur sehr langsam auf und führen, insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten, zu einer langsamen Trocknung und einem Verlaufen der Tinte auf der Oberfläche und damit zu einer unbefriedigenden Druckschärfe.
  • Das gilt auch für die in der EP 1 878 829 A1 beschriebenen Transfermaterialien mit quellbaren, nicht porösen Farbempfangsschichten. Die EP 1 878 829 A1 beschreibt, dass der Einsatz von synthetischen Polymeren wie Polyethylen (PE), Polyester (PES), Polyacrylaten und weiteren synthetischen thermoplastischen Polymeren als zusätzliche Beschichtung auf dem Trägerpapier zu einer Verschlechterung der Qualitätseigenschaften des durch das Farbstoff-Sublimationsverfahren übertragenen Druckbildes auf das zu bedruckende Material führen würde, da diese Polymere ein nachteilig hohes Farbrückhaltevermögen aufweisen und damit zu einer niedrigeren Transferrate des Farbstoffs führen.
  • In der US 2008/229962 A1 wird eine Beschichtung für ein Trägerpapier vorgeschlagen, die Silica und eine vergleichsweise geringe Menge an Bindemittel enthält und somit eine beträchtliche Lüftdurchlässigkeit aufweist. Damit wird zwar eine gute Aufnahme der Tintenflüssigkeit bei der Bedruckung des Transfermaterials mit dem zu übertragenden Bild erzielt, ein Durchschlagen des Farbstoffs, d.h. ein Verlust an sublimierbarem Farbstoff durch Eindringen in das Papierinnere und auf die Oberflächen der Transferpressen bei der Übertragung auf das endgültig zu bebildernde Material, wird durch diese Beschichtung aber nicht ausreichend verhindert.
  • In der EP 3 302 991 A2 wird ebenfalls eine poröse Farbempfangsschicht mit einer geringen Menge an Bindemittel und anorganischen Füllstoffen beschreiben, die sich durch gute Tintenaufnahme und Druckqualität auszeichnet. Zur Vermeidung des Verlustes an sublimierbarem Farbstoff sind Barriereschichten auf der Rückseite des Transfermaterials oder zwischen Trägerpapier und Farbempfangsschicht beschrieben. Aufgrund der einseitig aufgetragenen polymerbasierten Barriereschichten verstärkt sich jedoch die Curl-Eigenschaft des Trägerpapiers, was in der Weiterverarbeitung problematisch ist. Zudem kann eine rückseitig aufgetragene Barriereschicht zu einer Klebrigkeit der Rückseite führen und damit verbunden zu einer unerwünschten Haftung des Transfermaterials auf den Oberflächen der Transferpressen bei dessen Anwendung im Farbstoff-Sublimationsverfahren.
  • Ein sogenanntes Thermotransfermaterial ist auch in der DE 10 2014 116550 A1 beschrieben. Insbesondere wird darin vorgeschlagen, thermoplastische Teilchen mit einem Schmelzpunkt von 35°C bis 150 °C und einer mittleren Teilchengröße von 0,3 bis 5 µm in der Farbempfangsschicht einzusetzen. Durch die thermoplastischen Teilchen soll die Haftung der bedruckten Farbempfangsschicht auf der Vorderseite des Thermotransfermaterials bei der Übertragung des Druckbildes im Farbstoff-Sublimationsverfahren auf flächigen Textilien optimiert werden. Die Farbempfangsschicht der DE 10 2014 116550 A1 weist einen Bindemittelgehalt von 55 bis 80% atro auf und kann auch Pigmente enthalten. Bei diesem Bindemittelanteil in der Farbempfangsschicht liegt auch in Gegenwart von Pigmenten eine geschlossene filmartige Schicht vor, die nicht porös ist. Nachteilig an der in DE 10 2014 116550 A1 beschriebenen Verfahrensweise ist deshalb, dass die Trocknungsgeschwindigkeit wesentlich geringer ist als bei Verwendung mikroporöser Farbempfangsschichten, so dass die Inkjet-Tintenflüssigkeit nur sehr langsam aufgenommen wird. Die langsame Trocknung führt bei hohen Druckgeschwindigkeiten zu einem Verlaufen der Tinte auf der Oberfläche des Transfermaterials und damit zu einer unbefriedigenden Druckschärfe des Druckbildes. Zudem muss eine große Menge thermoplastischer Teilchen in der Farbempfangsschicht eingesetzt werden, um eine merkliche Haftwirkung der Vorderseite des Thermotransfermaterials auf dem Textil überhaupt zu erhalten. Durch die hohe Menge an thermoplastischen Teilchen in der Farbempfangsschicht kann die Druckqualität (Linienschärfe) und die Transferqualität (optische Dichten auf Textil) des Transfermaterials stark beeinträchtigt werden. Es ist mit diesem Ansatz außerdem nicht möglich, die Textilhaftung unabhängig von der Druck- und Transferqualität zu steuern.
  • Vor dem Hintergrund des Standes der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transfermaterial für das Farbstoff-Sublimationsverfahren bereitzustellen, welches keinen oder nur einen sehr geringen Durchschlag von sublimierbaren Farbstoffen durch den Träger des Transfermaterials erlaubt und bei dem die bekannten Probleme der Transfermaterialien des Standes der Technik nicht auftreten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Transfermaterial für das Farbstoff-Sublimationsverfahren, umfassend ein Trägerpapier, das einseitig mit einer Farbempfangsschicht beschichtet ist, wobei das Trägerpapier mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, enthält.
  • Überraschend wurde gefunden, dass der Eintrag mindestens der genannten Menge an spezifischen Polymerdispersionen sowie deren Mischungen in das Trägerpapier des erfindungsgemäßen Transfermaterials zu einer deutlichen Verbesserung und sogar Verhinderung des Durchschlags sublimierbarer Farbstoffe bei seiner Verwendung im Farbstoff-Sublimationsverfahren führt. Ohne an wissenschaftliche Theorien gebunden sein zu wollen, scheint die Polymerdispersion im Trägerpapier des erfindungsgemäßen Transfermaterials eine Barriere gegenüber den sublimierbaren Farbstofftinten zu bilden, ohne dass ein vollständiger Verschluss des Trägerpapiers mittels einer zusätzlichen Barriereschicht erforderlich ist. Hierbei scheint die Barrierewirkung auf Sorptionsprozessen zwischen den sublimierbaren Farbstoffen und den spezifischen Polymeren zu beruhen. Dadurch, dass ein Aufbringen einer zusätzlichen Barriereschicht bei dem erfindungsgemäßen Transfermaterial nicht erforderlich ist, weist das erfindungsgemäße Transfermaterial die mit dem Aufbringen dieser Barriereschicht verbundenen Nachteile, wie Klebrigkeit, verschlechterte Curl-Eigenschaften und zu geringe Porosität der Farbempfangsschicht und damit verbunden langsame Trocknung und Verlaufen der Tinte auf der Oberfläche sowie unbefriedigende Druckschärfe, nicht auf.
  • Das erfindungsgemäße Transfermaterial umfasst ein Trägerpapier.
  • Das Trägerpapier ist vorzugsweise ein unbeschichtetes oder oberflächengeleimtes Papier. Das Trägerpapier kann neben Zellstoff-Fasern, Leimungsmittel wie Alkylkentendimere, Fettsäuren und/oder Fettsäuresalze, epoxydierte Fettsäureamide, Alkenyl- oder Alkylbernsteinsäureanhydrid, Stärke, Baumharze, Nassfestmittel wie Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrin, Trockenfestmittel wie anionische, kationische oder amphotere Polyamide, optische Aufheller, Pigmente, Farbstoffe, Entschäumer und weitere in der Papierindustrie bekannte chemische Additive enthalten. Üblicherweise werden bei der Papierherstellung Leimungsmittel mit einer Zugabemenge von 0,2% oder weniger, Nassfestmittel mit einer Zugabemenge von 0,5% oder weniger und Trockenfestmittel mit einer Zugabemenge von 1,0% oder weniger eingesetzt. Dabei werden die zugegebenen Mengen so gering wie möglich dosiert um Kosten und unnötige und unkontrollierte Mehrfachumläufe der Mittel im Stoffkreislauf zu vermeiden.
  • Das Trägerpapier kann oberflächengeleimt sein. Hierzu geeignete Leimmittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol oder Stärke-Dextrine oder modifizierte Stärken wie oxidierte Stärken oder Stärke-Ether. Das Trägerpapier kann auf einer Langsiebmaschine mit oder ohne Obersieb hergestellt werden. Das Flächengewicht des Trägerpapiers kann 30 bis 200 g/m2, insbesondere 40 bis 120 g/m2, betragen. Das Trägerpapier kann in unverdichteter oder verdichteter Form (geglättet) eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind Trägerpapiere mit einer Dichte von 0,6 bis 1,05 g/cm3; insbesondere 0,70 bis 0,9 g/cm3. Die Glättung kann in üblicher Weise mit einer Kalandrierung erfolgen.
  • Für die Herstellung des Trägerpapiers können alle für diesen Zweck üblichen Zellstoffe verwendet werden. Der Zellstoff für die Herstellung des Trägerpapiers ist vorzugsweise ein Eukalyptus-Zellstoff mit einem Faserstoffanteil kleiner 200 µm nach Mahlung von 10 bis 35 Gew.-% und einer mittleren Faserlänge von 0,5 bis 0,75 mm. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines Zellstoffs mit einem limitierten Anteil von Fasern kleiner 200 µm den beim Einsatz von Füllstoff auftretenden Steifigkeitsverlust verringert.
  • Es können auch Laubholzzellstoffe (NBHK - Northern Bleached Hardwood Kraft Pulp) und Nadelholzzellstoffe verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß enthält das Trägerpapier mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, enthält, (im Folgenden auch erfindungsgemäße Polymerdispersion).
  • Der Einsatz von mindestens 1,5 Gew.-% der erfindungsgemäßen Polymerdispersion führt überraschend zu einer deutlichen Verbesserung der Barriereeigenschaften des Transfermaterials ohne dass, wie im Stand der Technik, eine zusätzliche Barriereschicht benötigt wird. Dabei liegen die erfindungsgemäßen Einsatzmengen der Polymerdispersion deutlich oberhalb der Einsatzmengen von üblichen, bei der Herstellung eines Trägerpapiers verwendeten, Polymerdispersionen, wie beispielsweise Leimungsmittel, Nassfestmittel oder Trockenfestmittel.
  • Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polyacrylaten handelt es sich beispielsweise um Styrol-Alkylacrylat-Copolymer oder Methyl-Methacrylat. Das Alkyl im Styrol-Alkylacrylat- Copolymer hat bevorzugt die Bedeutung Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und/oder Hexyl. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Alkyl im Styrol-Alkylacrylat-Copolymer um Ethyl oder Butyl. Es können Copolymere als Gemische der vorgenannten Alkylgruppen im Alkylacrylat-Anteil des Styrol-Alkylacrylat-Copolymeren verwendet werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyester sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Polylactid, Polytrimethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Polyestercarbonat. Als Polyolefine können beispielsweise Polyethylen, Polybutylen, Polymethylpenten und Polyisobutylen eingesetzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Trägerpapier mindestens 2 Gew.-%, insbesondere mindestens 2,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer erfindungsgemäßen Polymerdispersion. Es hat sich herausgestellt, dass ein derartiges Transfermaterial eine weiter verbesserte Barrierewirkung aufweist, so dass es bei einem solchen Transfermaterial nochmals zu einer deutlichen Reduktion des Tintendurchschlags kommt. Es hat sich als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die Polymerdispersion innerhalb der Dicke des Trägerpapiers gleichmäßig verteilt vorliegt. Hierdurch wird eine gleichbleibende Barrierewirkung über die gesamte Fläche des Trägermaterials in besonders hohem Maße sichergestellt.
  • Neben Zellstofffasern können auch Anteile anderer natürlicher oder synthetischer Fasern für die Herstellung des Trägerpapiers eingesetzt werden. Vorzugsweise liegt der Anteil der anderen Fasern an der Gesamtfasermasse unter 40 Gew.-%, besonders bevorzugt sind Anteile sonstiger Fasern unter 20 Gew.-%.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Trägerpapier mindestens 5 Gew.- %, insbesondere zwischen 5 und 20 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zwischen 8 und 15 Gew.-%. bezogen auf die Masse des Zellstoffes, synthetische Fasern, insbesondere Polyethylenfasern oder Polyethylenterephthalatfasern. Bevorzugt weisen die synthetischen Fasern eine Länge zwischen 2 und 6 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 6 mm auf. Der Durchmesser der synthetischen Fasern kann zwischen 30 und 110 µm, bevorzugt zwischen 50 und 100 µm liegen.
  • Es hat sich herausgestellt, dass sich die Barrierewirkung des erfindungsgemäßen Transfermaterials durch den zusätzlichen Einsatz von synthetischen Fasern im Trägerpapier nochmals weiter verstärken lässt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Tintendurchschlag des erfindungsgemäßen Transfermaterials unter 30%, bevorzugt unter 20%, besonders bevorzugt unter 15%. In der Praxis ist ein Tintendurchschlag bis 30% akzeptabel, führt aber zu einem Verlust an sublimierbarem Farbstoff. Ein Transfermaterial mit einem Tintendurchschlag von unter 20% oder weniger führt zu einem deutlich geringeren Farbstoffverlust und ist damit insgesamt effizienter.
  • Das Trägerpapier kann Füllstoffe und Pigmente enthalten.
  • Als Füllstoffe und Pigmente für die Herstellung des Trägerpapiers können beispielsweise Kaoline, Calciumcarbonat in seiner natürlichen Form wie Kalkstein, Marmor oder Dolomitstein, gefälltes Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Talkum, Silica, Aluminiumoxid, Aluminium- und Magnesiumsilikate oder Kieselsäuren und deren Gemische im Rohpapier eingesetzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Trägerpapier mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, eines oder mehrerer Pigmente. Als besonders praxisgerecht hat sich der Einsatz von hydrophoben Pigmenten, insbesondere solchen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kaolin, Calciumcarbonat, Aluminium- und Magnesiumsilikaten oder Kieselsäuren sowie deren Mischungen, erwiesen. Es hat sich herausgestellt, dass der Einsatz solcher hydrophoben Pigmente im erfindungsgemäßen Trägerpapier die Barrierewirkung für sublimierbare Farbstoffe nochmals weiter verbessert. Ohne an wissenschaftliche Theorien gebunden sein zu wollen, scheint dies ebenfalls auf Wechselwirkungen bzw. Sorptionsprozessen zwischen den sublimierbaren Farbstoffen und den hydrophoben Pigmenten zu beruhen, durch die die Migrationsgeschwindigkeit der sublimierbaren Farbstoffe deutlich reduziert wird. Diese Wechselwirkung lässt sich durch den Einsatz von hydrophoben Pigmenten mit einer hohen spezifischen Oberfläche nochmals verstärken. Bevorzugt weist das hydrophobe Pigment daher eine spezifische Oberfläche von größer 80 m2/g auf.
  • Das Trägerpapier des erfindungsgemäßen Transfermaterials ist einseitig mit einer Farbempfangsschicht beschichtet. Dabei ist die Farbempfangsschicht auf der zu bedruckenden Seite des Trägerpapiers angeordnet.
  • Die Farbempfangsschicht kann eine poröse oder mikroporöse Schicht sein. Eine poröse Farbempfangsschicht im Sinne der Erfindung enthält vor dem Bedrucken zusammenhängende luftgefüllt Hohlräume (Poren). Diese Poren können Tintenflüssigkeit durch Kapillarkräfte sehr schnell aufsaugen und führen damit zur schnellen Trocknung des Druckbilds. Im Gegensatz zu filmartigen Farbempfangsschichten enthalten solche porösen Farbempfangsschichten einen hohen Anteil an Pigmentpartikeln und vergleichsweise nur geringe Anteile an (filmbildenden) Bindemittel.
  • Poröse Farbempfangsschichten weisen eine hohe Luftdurchlässigkeit auf, die nach der Bendtsen-Methode ermittelt werden kann. Deren Porenvolumen kann beispielsweise durch Flüssigkeitsabsorptionsmessungen oder durch Quecksilber-Porositometrie nachgewiesen und ermittelt werden.
  • Die poröse Farbempfangsschicht enthält somit anorganisches Pigment und Bindemittel. Besonders bevorzug sind Pigmente mit einer anionischen, neutralen oder nur schwach kationischen Oberfläche wie Silica, Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Bentonit, Aluminiumoxide oder Aluminiumoxidhydrate. Es können aber auch feinteilige polymere Verbindungen enthalten sein, wobei hochschmelzende thermoplastische oder duroplastische Polymere bevorzugt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Farbaufnahmeschicht auch eine Mischung von zwei oder mehreren Pigmenten enthalten. Die Pigmente haben vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 100 nm bis 30 µm, besonders bevorzugt von 200 nm bis 10 µm.
  • Die Farbempfangsschicht enthält vorzugsweise zusätzlich ein polymeres Bindemittel, bevorzugt ein hydrophiles polymeres Bindemittel. Das Bindemittel kann ein wasserlösliches oder in Wasser dispergiertes Bindemittel sein. Bevorzugte Bindemittel sind Styrol-Copolymere, Polyvinylalkohol, Stärke, modifizierte Stärke, Polyvinylacetat, Acrylate oder Polyurethandisperisonen. Das Massenverhältnis von Pigment zu Bindemittel beträgt 100:1 bis 100:50, vorzugsweise 100:40 bis 100:2.
  • Das Auftragsgewicht der Farbempfangsschicht beträgt vorzugsweise 1 g/m2 bis 50 g/m2, besonders bevorzugt 3 g/m2 bis 30 g/m2. Die Luftdurchlässigkeit der Farbempfangsschicht, gemessen nach Bendtsen, ist vorzugsweise größer als 100 ml/min, besonders bevorzugt 200 ml/min bis 500 ml/min.
  • Die Farbempfangsschicht wird vorzugsweise durch Auftrag von wässriger Streichmasse auf den Papierträger aufgebracht, wobei alle in der Papierindustrie üblichen Auftragsverfahren verwendet werden können. Bevorzugt wird ein Auftrag mittels Blade, Rakel, Filmpresse oder durch Curtain-Coating. Besonders bevorzugt ist ein mehrlagiges Curtain-Coating-Verfahren.
  • Die Streichmassen können weitere übliche Zusatzstoffe wie Netzmittel, Verdicker, Rheologiehilfsmittel, Farbstoffe und optische Aufheller enthalten.
  • Zwischen dem Trägerpapier und der Farbempfangsschicht können im erfindungsgemäßen Transfermaterial eine oder mehrere weitere Schichten angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein hydrophiles Bindemittel enthaltende Schichten.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Trägermaterials, umfassend die folgenden Schritte:
    1. (a) Herstellen eines Trägerpapiers auf einer Papiermaschine, wobei mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, während der Herstellung des Trägerpapiers der Zellstoffsuspension zugegeben werden;
    2. (b) Trocknen und Glätten des Trägerpapiers;
    3. (c) Aufbringen der Farbempfangsschicht auf eine Oberfläche des Trägerpapiers; und
    4. (d) Trocknen des in Schritt (c) erhaltenen Transfermaterials.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Transfermaterialien für das Farbstoff-Sublimationsverfahren dadurch aus, dass der Schritt des zusätzlichen Aufbringens einer Barriereschicht zwischen die Farbempfangsschicht und das Trägerpapier oder auf die Rückseite (die nicht mit einer Farbempfangsschicht beschichtete Seite) des Trägerpapiers wegfällt, da die Barrierewirkung durch die Zugabe der Polymerdispersion während der Herstellung des Trägerpapiers erzeugt wird. Hierdurch werden bei der Herstellung des Transfermaterials Verfahrensschritte und Rohstoffe eingespart. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit deutlich effizienter als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrensweisen.
  • Die oben bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Transfermaterial gemachten Angaben gelten für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren zwischen Schritt (a) und Schritt (b) folgenden zusätzlichen Schritt (a1):
    (a1) Imprägnieren des Trägerpapiers mit einer Imprägnierlösung, die mindestens 1,0 g/m2 einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen umfasst, in einer Leim- oder Filmpresse.
  • Dabei kann die Imprägnierlösung die gleiche Polymerdispersion umfassen, die der Zellstoffsuspension zur Herstellung des Trägerpapiers in Schritt (a) bereits hinzugegeben wurde. Eine zusätzliche Imprägnierung des Trägerpapiers führt zu weiterer Reduktion des Tintendurchschlages ohne Produktivitätseinbußen im Nassteil der Papiermaschine. Der Einsatz hoher Mengen an Polymerdispersion im Nassteil der Papiermaschine wird üblicherweise vermieden, da dies zu Störungen im sensiblen Haushalt des Siebwasserkreislaufs bezogen auf Ladung und kolloidale Wechselwirkungen der Partikel führt, was sich nachteilig auf die Produktivität des Herstellungsprozesses auswirkt. Durch die Möglichkeit die Polymerdispersion sowohl im Nassteil der Papiermaschine als auch in der Leim- oder Filmpresse zuzugeben, lässt sich das prozessbedingte Risiko für eine Verschlechterung der Produktionseffizienz reduzieren, da für das Einbringen einer bestimmten Gesamtmenge an Polymerdispersion zwei unterschiedliche Zeitpunkte bei der Papierherstellung verwendet werden können, so dass es nicht zu einer lokal zu hohen Konzentration der Polymerdispersion im Nassteil der Papiermaschine oder in der Leim- bzw. Filmpresse und damit nicht zu den oben beschriebenen Nachteilen kommt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Trägerpapier in Schritt (a1) mit einer Imprägnierlösung imprägniert, die mindestens 1,5 g/m2, bevorzugt mindestens 2,0 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 2,5 g/m2, ganz besonders bevorzugt mindestens 3,0 g/m2 der erfindungsgemäßen Polymerdispersion umfasst.
  • Neben der erfindungsgemäßen Polymerdispersion kann die in Schritt (a1) verwendete Imprägnierlösung die bei der Papierherstellung üblicherweise eingesetzten und oben im Zusammenhang mit der Herstellung des Trägerpapiers beschriebenen Zusatzstoffe, wie Leimungsmittel, Nassfestmittel, Trockenfestmittel, optische Aufheller, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Entschäumer und weitere in der Papierindustrie bekannte chemische Additive enthalten.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Übertragung eines Bilds durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial, wobei ein erfindungsgemäßes Transfermaterial mit einem Bild durch das Ink-Jet-Druckverfahren bedruckt wird und das Bild durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial übertragen wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Empfangsmaterial ausgewählt aus Polyestergewebe, Polyestervlies oder einem mit Polyester beschichteten Material.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Transfermaterial. Dabei bezeichnet 1 einen Träger aus Papier. Das Trägerpapier enthält die erfindungsgemäße Polymerdispersion. Das Trägerpapier ist einseitig mit einer Farbempfangsschicht 2 für den Inkjet-Druck beschichtet.
  • Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
    • Beispiele Herstellung eines Trägerpapiers
  • Zur Herstellung des Trägerpapiers wurde ein Eukalyptus-Zellstoff eingesetzt. Zur Mahlung wurde der Zellstoff als etwa 5 %ige wässrige Suspension (Dickstoff) mit Hilfe von Refinern auf einen Mahlgrad von 25 °SR gemahlen. Die Konzentration der Zellstofffasern im Dünnstoff betrug in etwa 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zellstoffsuspension. Dem Dünnstoff wurden weitere Zusatzstoffe zugesetzt wie ein neutrales Leimungsmittel Alkylketendimer (AKD) in einer Menge von 0,15 Gew.-%, Nassfestmittel Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrinharz (Kymene®) in einer Menge von 0,60 Gew.-%, Stärke (C-Bond HR 35845) in einer Menge von 1,0 Gew.-% und ein natürliches gemahlenes CaCO3 in einer Menge von 30 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 Trockenpartie der Papiermaschine mit beheizten Trockenzylindern. Es entstand ein Rohpapier mit einem Flächengewicht von 63 g/m2, einem Füllstoffgehalt von 18 Gew.-% und einer Feuchte von etwa 5,5%.
    • Herstellung einer Streichmasse für die Farbempfangsschicht
  • Zu 441 g einer verdünnten Dispersion von gefälltem Calciumcarbonat (Precarb® 800 der Firma Schaefer Kalk) mit einem Feststoffgehalt von 48 Gew.-% werden 557g einer wässrigen 9,5 Gew.-% Lösung eines teilverseiften Polyvinylalkohols (Mowiol® 18-88 der Firma Kuraray) zugegeben und die Mischung dabei mit einem Dissolver-Rührer vermischt. Danach wird 0,5 g Netzmittel Surfynol® 440 der Firma Air Products zugemischt. Die erhaltene Streichmasse hat einen Feststoffgehalt von 26,6 Gew.-%, eine Viskosität von 150 mPas, einen pH-Wert von 7,5 und eine Oberflächenspannung von 36 mN/m.
    • Herstellung des Transfermaterials
  • Das erhaltene oberflächengeleimte, getrocknete und geglättete Trägerpapier wird mit der Streichmasse für die Farbempfangsschicht einseitig bestrichen.
    • Herstellung der erfindungsgemäßen Beispiele und der Vergleichsbeispiele
  • Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Transfermaterialien wurden entsprechend des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt. Dabei wurde bei der Herstellung des Trägerpapiers jeweils die in der ersten Spalte der Tabelle 1 genannte Barrierekomponente im Austausch gegen Eukalyptus Zellstoff eingesetzt. Das erste Vergleichsbeispiel entspricht dem hergestellten Trägermaterial ohne Zugabe einer weiteren Barrierekomponente bei der Herstellung des Trägerpapiers im Austausch gegen Zellstoff und wird entsprechend als "ohne Barrierekomponente" bezeichnet. Das Vergleichsbeispiel, welches in der ersten Spalte der Tabelle als "ohne Barrierekomponente mit zusätzlicher Barriereschicht" bezeichnet wird, wurde gemäß dem oben genannten Verfahren hergestellt, allerdings wurde hier dem Trägerpapier keine Barrierekomponente bei dessen Herstellung zugegeben und das Trägerpapier auf der der Farbempfangsschicht gegenüberliegenden Seite zusätzlich mit einer Barriereschicht aus einem thermoplastischen Polymer, wie z.B. einem vollverseiftem Polyvinylalkohol (z.B. Mowiol® 28-99), versehen. Tabelle 1: Transfermaterialien /*es wurde Advansa Standard 1,7-6-309 NSD eingesetzt
    Zugegebene Barrierekomponente im Trägerpapier Barrierekomponente / Gew.-% Optische Dichte Tintendurchschlag /% Klebrigkeit im Transferprozess Curl Mittelwert
    ohne Barrierekomponente 0 Vergleich 4,31 80 Note 1 0
    ohne Barrierekomponente mit zusätzlicher Barriereschicht 0 Vergleich 4,45 20 Note 3 5
    PE-Fasern (Advansa*) 5 Vergleich 4,38 50 Note 1 0
    Styrol-Alkylacrylat-Copolymer / PE-Fasern (Plextol DV 544/ Advansa*) 1/5 Erfinderisch 4,37 30 Note 1 0
    Styrol-Alkylacrylat-Copolymer (Plextol DV 544) 1 Vergleich 4,35 50 Note.1 1
    Styrol-Alkylacrylat -Copolymer (Plextol DV 544) 3 Erfinderisch 4,32 25 Note 1 0
    Styrol- Alkylacrylat -Copolymer (Plextol DV 544) 5 Erfinderisch 4,51 10 Note 2 0
    Kationisches Styrol-Alkylacrylat-Copolymer (Eurocryl 2324) 1 Vergleich 4,33 50 Note 1 1
    Kationisches Styrol-Alkylacrylat-Copolymer (Eurocryl 2324) 5 Erfinderisch 4,47 0 Note 2 0
  • Die in Tabelle 1 aufgeführten Daten zeigen, dass der Einsatz von mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer erfindungsgemäßen Polymerdispersion im Trägerpapier des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials zu der gewünschten Barrierewirkung, d.h. zu einem geringen Tintendurchschlag, führt. Dabei bleiben positive Eigenschaften wie die guten optischen Dichten beim Druck erhalten und es ist ein sehr gutes Curlverhalten sowie eine geringe Klebrigkeit im Transferprozess zu beobachten. Die Kombination aus guten Barriere-Eigenschaften, geringer Klebrigkeit im Transferprozess und sehr gutem Curlverhalten ist nur mit den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien erreichbar. Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass diese Eigenschaftskombination mit den im Stand der Technik beschriebenen Aufzeichnungsmaterialien ohne Barriereschicht oder mit zusätzlicher Barriereschicht sowie mit Aufzeichnungsmaterialien, die weniger als 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, der erfindungsgemäßen Polymerdispersion im Trägerpapier aufweisen, nicht erreicht werden kann.
    • Methoden
  • Die erhaltenen Transfermaterialien wurden mit einem Farbbild bedruckt, dabei wurde der Inkjet-Drucker EPSON Workforce Pro WF 5110 mit Sublimations-Farbtinten SubliJet IQ der Firma Sawgrass verwendet.
    • Bestimmung des Tintendurchschlags
  • Das zu testende Sublimationstransferpapier wird im Format DIN A 4 mindestens 1h bei Normklima 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit im Druckraum gelagert.
  • Der Druck erfolgt an handelsüblichen Sublimationsdesktopdruckern. Der Druckfile beinhaltet 10 runde Farbfelder mit unterschiedlichen abfallenden zu bedruckenden Tintenmengen im Schwarzdruck. Das Druckfeld links oben wird mit 100% Tintenmenge bedruckt und die nachfolgenden mit jeweils 10% weniger Tintenmenge. Unter den Druckfeldern steht die Bezeichnung des Feldes in % und wird angegeben als 100% - aufgebrachter Tintenmenge in %. Zum Beispiel wird das Tintenfeld, welches mit 80% Tintenmenge bedruckt wird, mit der Beschriftung 20% bezeichnet. Nachfolgendes Bild zeigt den Printfile.
    Figure imgb0001
  • Nach erfolgtem Druck wird das Papier für 1h im Normklima zum Trocknen gelegt. Anschließend erfolgt der Sublimationsprozess in der Transferpresse Sefa ROTEX AUTO X REL mit Höhenindikator. Hierzu wird die offene Transferpresse auf 200°C aufgeheizt. Nach Erreichen der Temperatur wird zunächst das Textil auf der Bodenheizplatte platziert und darauf das bedruckte Papier mit der bedruckten Seite in Richtung Textil. Direkt im Anschluss wird das sogenannte Deckpapier, welches ein 80 g/m2 Kopierpapier aus gebleichtem Zellstoff ist, auf der Rückseite des bedruckten Sublimationspapiers platziert und die Transferpresse geschlossen. Die Sublimationsdauer liegt bei 30 Sekunden bei mittlerem Anpressdruck.
  • Nach Ablauf der Sublimationsdauer wird die Transferpresse geöffnet und die 3 Lagen vorsichtig voneinander getrennt. Das Textil wird verworfen. Die Sublimationstinte sublimiert bei schlechtem Tintendurchschlag zur Rückseite und schlägt sich je nach Intensität des Tintendurchschlags mehr oder weniger auf dem Kopierpapier nieder. Die Tintenmenge spielt dabei eine wichtige Rolle. Je höher die Tintenmenge auf dem bedruckten Sublimationspapier, desto höher die Neigung zu Tintendurchschlag in Richtung Rückseite respektive Deckblatt.
  • Da sich auf dem bedruckten Sublimationspapier Farbfelder in unterschiedlicher Tintenmenge befinden ist die Abstufung des Tintendurchschlags auf dem Deckblatt ebenso sichtbar. Zur Bewertung des Tintendurchschlags erfolgt eine visuelle Begutachtung des Deckblattes. Das Farbfeld, welches gerade noch im Tageslicht erkennbar ist, wird markiert und als %-Wert hinsichtlich Tintendurchschlag angegeben.
  • Bei einem Sublimationspapier mit schlechtem Tintendurchschlag werden Werte von 70-90% erhalten. Bei Papieren mit verbessertem Tintendurchschlag werden Werte von 60-40% erhalten. Papiere mit sehr gutem Verhalten gegen Tintendurchschlag erhalten Werte von 30-0%. Es kann eine genaue Skalierung der Neigung zu Tintendurchschlag in %-Werten angegeben werden. Abbildung 2 zeigt exemplarisch das Deckblatt, mit Markierung des gerade noch visuell erkennbaren Grauschleiers bei 80%, was einem schlechten Wert hinsichtlich Tintendurchschlag entspricht. Bei einem Papier, welches eine sehr gute Sperrwirkung gegen Sublimationstinte aufweist, ist auf dem Deckblatt (Abbildung 3) nichts zu erkennen.
    Figure imgb0002
    • Bestimmung der Klebrigkeit im Transferprozess
  • Die Klebrigkeit der Rückseite des Transfermaterials wird mittels haptischer Bewertung bestimmt. Dazu wird das Transfermaterial zwischen zwei Finger positioniert und mit möglichst gleichmäßigem Druck fixiert. Beim Ablösen der Finger wird die Klebrigkeit im Vergleich zu bekannten Transfermaterial Muster in einem Notensystem von 1 bis 5 bestimmt. Für eine reibungslose Durchführung des Transferprozesses ist eine Note von 2 oder besser wünschenswert.
    • Note 1: keine Klebrigkeit
    • Note 2: geringe Klebrigkeit
    • Note 3: mittlere Klebrigkeit
    • Note 4: hohe Klebrigkeit
    • Note 5: sehr starke Klebrigkeit
    Bestimmung des Curl Mittelwerts
  • Die Prüfung des Curl Mittelwerts wird mit jeweils drei DINA4 Mustern der in Tabelle 1 gelisteten erfindungsgemäßen Transfermaterialien bzw. Transfermaterialien des Standes der Technik (Vergleichsbeispiele) durchgeführt. Bei der Herstellung der DINA4-Muster aus dem Prüfstreifen der Papiermaschine ist zu beachten, dass diese an folgenden Stellen entnommen werden (s. auch erläuternde Abbildung weiter unten):
    1. 1. FS-Rand: DINA4-Muster ca. 1,5 cm vom Führerseite-Rand
    2. 2. M: DINA4-Muster aus der Mitte der Papierbahn
    3. 3. AS: DINA4-Muster ca. 1,5 cm vom Antriebs-Rand (AS-Rand)
  • Die vorbereiteten Muster werden auf der Kundenseite beschriftet (FS, M, AS) und mit der Kundenseite nach oben 30 Minuten bei 50±2 % relativer Luftfeuchtigkeit und 23±1 °C auf einer glatten Fläche gelagert.
    Figure imgb0003
  • Der Curl-Mittelwert wird bestimmt, indem pro DIN A4-Muster aus den gemessenen 4 Eckpunkten des jeweiligen Musters, die wie in der obigen Abbildung dargestellt mit den Ziffern 1 - 4,5 - 8 sowie 9 -12 bezeichnet sind, der Mittelwert berechnet wird und aus diesen 3 Mittelwerten der einzelnen DINA4-Muster der Mittelwert gebildet wird, d.h. der Curl-Mittelwert ist der Mittelwert aus den 3 berechneten Mittelwerten der einzelnen DINA4-Muster. Dabei gilt für die Bestimmung jedes einzelnen Curl-Wertes an einem einzelnen Eckpunkt der DINA4-Muster folgendes Bewertungsschema:
    • 0 = kein Curl
    • 1 -3 cm = geringer Curl
    • > 3 cm = Curl nicht akzeptabel
  • Gemessen wird dabei der Abstand von dem Punkt an dem sich der Eckpunkt vor Beginn der Bestimmung befand, d.h. vor Lagerung bei den oben genannten vorgegeneben Bedingungen (Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit) über 30 Minuten, zu dem Teil des DINA4-Musters, der nach 30 Minuten bei den oben genannten vorgegebenen Bedingungen (Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit) ausgehend von dem ursprünglichen Punkt des Eckpunkts aus diagonal zur Mitte des DINA4-Musters (Schnittpunkt in der Mitte des DINA4-Musters, der sich bildet, wenn man gedankliche Geraden von jedem Eckpunkten diagonal zum nächsten Eckpunkt zieht) gerade noch auf der glatten Fläche plan anliegt, d.h. der Teil des DINA4-Musters, der nach dem eventuell erfolgten Aufrollen der Ecke des Musters noch auf der glatten Fläche aufliegt.

Claims (13)

  1. Transfermaterial für das Farbstoff-Sublimationsverfahren, umfassend ein Trägerpapier, das einseitig mit einer Farbempfangsschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen enthält.
  2. Transfermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier mindestens 3 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion enthält.
  3. Transfermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintendurchschlag des Transfermaterials unter 30%, bevorzugt unter 20% liegt.
  4. Transfermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier ferner mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, Pigment enthält.
  5. Transfermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein hydrophobes Pigment ist.
  6. Transfermaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Pigment ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus Kaolin, Calciumcarbonat, Aluminium- und Magnesiumsilikaten, Kieselsäuren oder sowie deren Mischungen.
  7. Transfermaterial nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Pigment eine spezifischen Oberfläche von größer 80 m2/g aufweist.
  8. Transfermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerpapier ferner mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, synthetische Fasern enthält.
  9. Transfermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerdispersion innerhalb der Dicke des Trägerpapiers gleichmäßig verteilt vorliegt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Transfermaterials nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte:
    (a) Herstellen eines Trägerpapiers auf einer Papiermaschine, wobei mindestens 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zellstoffes, einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen, während der Herstellung des Trägerpapiers der Zellstoffsuspension zugegeben werden;
    (b) Trocknen und Glätten des Trägerpapiers;
    (c) Aufbringen der Farbempfangsschicht auf eine Oberfläche des Trägerpapiers; und
    (d) Trocknen des in Schritt (c) erhaltenen Transfermaterials.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zwischen Schritt (a) und Schritt (b) folgenden zusätzlichen Schritt (a1) umfasst:
    (a1) Imprägnieren des Trägerpapiers mit einer Imprägnierlösung, die mindestens 1,0 g/m2 einer Polymerdispersion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Polyestern, Polyolefinen oder deren Mischungen umfasst, in einer Leim- oder Filmpresse.
  12. Verfahren zur Übertragung eines Bildes durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transfermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Bild durch das Ink-Jet-Druckverfahren bedruckt wird und das Bild durch Sublimation auf ein Empfangsmaterial übertragen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsmaterial ausgewählt ist aus Polyestergewebe, Polyestervlies oder einem mit Polyester beschichteten Material.
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