FI111920B - Menetelmä tulostuspaperin valmistamiseksi - Google Patents

Description

111920

Menetelmä tulostuspaperin valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään, jolla valmistetaan tulostuspaperia, erityisesti mustesuihkutulostuspaperia (ns. ink-jet -paperi).

5

Mustesuihkutulostimien yleistyessä on tulostuspapereilta alettu vaatia yhä parempia ominaisuuksia. Tällaiset tulostuspaperit käsittävät yleisesti alustan, joka tavallisimmin on paperimassasta valmistettu alusta, ns. pohjapaperi, ja sen päällä absorptiokerroksen. Absorptiokerroksen 10 tarkoituksena on vastaanottaa mustesuihkutulostimen värisuihkun (mustesuihkun) väri ja imeä painovärissä oleva neste, jolloin painovärissä olevat väriaineet jäävät tulostuspaperin pintaan muodostaen terävän kuvan. Absorptiokerrokselle asetetuista vaatimuksista johtuen on tulostuspaperien kehityksessä paneuduttu nimenomaan absorptioker-15 roksen materiaalien ja levitystapojen kehittämiseen. Vaikka alustan päällä olevasta kerroksesta voidaan käyttää nimitystä absorptiokerros, voi siinä usein olla kaksi tai useampi kerros, jotka voivat erota toisistaan koostumuksen ja/tai levitysvaiheen suhteen, ja joilla on eri tarkoitus tulostuspaperissa. Parhaimmillaan tällainen absorptiokerros on 20 sellainen, että se imee nopeasti painovärin nesteen kerroksen pysty-suunnassa (z-suunta), mutta ei levitä nestettä x-y-suunnassa eli tulos-: tuspaperin kuvatason suunnassa.

Kauan tunnettu tapa valmistaa tulostuspaperi on sivellä alustalle jollain • 25 tunnetulla päällystystavalla absorptiomateriaalin vesiliuosta tai -dispersiota, joka kuivuttuaan muodostaa alustan päälle absorptiokerroksen. Tällä tavalla valmistettu tulostuspaperi on esitetty mm. julkai-sussa EP-650850.

30 Kuivaamista on pyritty välttämään valitsemalla absorptiokerroksen materiaali niin, että se voidaan applikoida ekstruusiopäällystysteknii-kalla, jolloin vedenpoiston sijasta riittää, että sulatilassa levitetyn kerroksen annetaan jäähtyä. Absorptiokerroksen perusraaka-aineena on • tällöin sulatilassa levitettävä polymeeri, joka jähmetyttyään muodostaa 35 absorptiokerroksen. Esimerkiksi julkaisuissa EP-1018438 ja WO 01/62510 on esitetty absorptiokerroksen muodostaminen ekstruu-siopäällystystekniikalla esimerkiksi ekstrudoitavaa laatua olevasta po- 2 111920 lyvinyylialkoholista. Ekstruusiolla levitettävään polymeeriin voi olla seostettuna myös pigmenttejä. Samoissa julkaisuissa on mainittu, että ekstruusiovaiheessa levitetyn kerroksen päälle voidaan levittää pigmenttiä ja sideainetta sisältävä ohuempi pintakerros, joka ensiksi ottaa 5 vastaan tulostimen mustesuihkun ja johon väriaineen kuva muodostetaan. Erikseen levitettävällä pintakerroksella voidaan saada tulostus-paperin pintaominaisuudet (sileys, kiilto) sopiviksi. Vastaanotto-kerrokselta vaaditaan sitä, että painovärin väriaineet sitoutuvat pysyvästi siihen, eikä se muuta niitä siinä määrin, että niiden värisävyt 10 muuttuvat, mutta vastaanottokerroksen pitää toisaalta olla painovärin nesteväliainetta hyvin läpipäästävä.

Pintakerroksen pigmentit parantavat pinnan imukykyä verrattuna pelkkiin sideaineisiin, joilla voidaan toisaalta päästä parempaan kiiltoon. 15 Mustesuihkutulostuksen tarpeita ajatellen sellainen tulostuspaperi, jonka pinnalla on hyvä veden imukyky ja hyvä kiilto ja sileys olisi optimaalinen ratkaisu.

Mustesuihkutulostuspapereita on esitetty vielä mm. julkaisuissa US-20 6210808, US-6228475, US-6290814 ja US-6248432.

• ·

Julkaisuista EP-826510 ja US-6180219 tunnetaan menetelmä, jolla erityisesti voidaan parantaa tulostuspaperin pinnan kiiltoa. Menetelmille ·;·*; on ominaista erityisen, pinnaltaan sileän kalvon käyttö, jonka avulla tu- 25 lostuspaperin absorptiokerroksen pinnalle saadaan halutut ominaisuu-det. Julkaisussa US-6180219 kalvon päälle levitetään pintakerroksen valmiissa tulostuspaperissa muodostava musteen vastaanottokerros. Tulostuspaperin alustan (pohjapaperin) päälle levitetään absorptioker-·”·: ros sideainetta ja pigmenttiä sisältävänä seoksena, ja tämän kerroksen * . 30 päälle voidaan levittää vielä tartuntakerros. Kalvo laminoidaan alustan päälle levitettyjen kerrosten päälle käyttämällä kosteutta ja telojen välisen nipin painetta apuna, ja kuivauksen jälkeen kalvossa alun perin : V: ollut pintakerros kiinnittyy pysyvästi alustan päällä olevaan kerrokseen, ·:··· esimerkiksi juuri päällimmäisenä olevaan tartuntakerrokseen. Kun 35 kalvo vedetään pois, irtoaa se pintakerroksen ja kalvon välistä rajapintaa pitkin, ja kalvon pintaa vasten ollut pintakerroksen pinta muodostaa tulostuspaperin sileän kiiltävän pinnan. Julkaisussa EP-826510 pinta 3 111920 kerros levitetään puolestaan alustan päälle levitetyn absorptiokerrok-sen päälle, ja pintakerroksen ollessa vielä märkä sileä kalvo sijoitetaan päällimmäiseksi pintakerroksen kanssa kontaktiin, ja kuivauksen jälkeen se poistetaan samoin lopputuloksin kuin edellä.

5

Em. julkaisuista on erityisesti tunnettu käyttää pintakerroksessa pigmenttejä. Julkaisussa US-6180219 käytetään epäorgaanisesta metalli-oksidista saatua hydrogeeliä, ja julkaisussa EP-826510 kolloidista sili-kaa. Vaikka näissä julkaisuissa saadaankin korkealaatuinen sileä pinta, 10 vaatii menetelmä kosteuden käytön laminoinnissa ja sen jälkeisen kuivauksen.

US-patentista 5958168 (esimerkki I-3) tunnetaan lisäksi menetelmä, jossa sileäpintaiselle kalvolle levitetty pintakerros ja polyeteenillä lami-15 noitu paperi puristetaan yhteen kalanterinipissä 80°C lämpötilassa, jolloin pintakerros kiinnittyy laminoituun paperiin, sen polyeteenipintaan, ja kalvon irrotuksen jälkeen saadaan sileä kiiltävä pinta. Pintakerroksessa käytetään alle 1 pm kooltaan olevia synteettisen amorfisen sili-kan partikkeleita.

20

Pinnaltaan sileän ja kiiltävän tulostuspaperin valmistaminen vaatii useita vaiheita käytettäessä jotakin edellä kuvattua kalvolaminointitek-* nilkkaa. Pintakerroksella varustettu sileä siirtokalvo ja absorptiokerrok- *··’; sella päällystetty alusta tulee valmistaa erikseen omina prosesseinaan, 25 minkä jälkeen alusta ja pintakerros liitetään yhteen omassa prosessis-sa, jossa käytetään hyväksi yleensä painetta, kosteutta ja lämpöä yhdessä (julkaisun US-5958168 tapauksessa vain painetta ja lämpöä).

·*": Edellä mainitulla ekstruusiotekniikalla levitettyyn absorptiokerrokseen 30 (EP-1018438; WO 01/62510) voidaan sisällyttää pigmenttejä, joilla voi daan nopeuttaa mustesuihkun sisältämän suuren vesimäärän tunkeu-tumista syvemmälle. Ongelmaksi tulee se, että ekstruusiossa sulatilas-: Y: sa levitetty vesiliukoinen polymeeri muodostaa ohuen pintakerroksen, ·;··:' jossa ei ole pigmenttejä. Tällöin tulostuspaperin pintaan jää vettä ab- 35 sorboivaa turpoavaa polymeeriä.

4 111920

Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jolla on mahdollista valmistaa korkean kiillon ja sileyden omaavaa tulostuspaperia yksinkertaisemmalla menetelmällä. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi esittää menetelmä, joka soveltuu tulostuspaperin teolliseen valmistukseen 5 jatkuvana prosessina. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Yleisenä periaatteena on puuttua absorptiokerroksen pinnan muodos-10 tumiseen kun absorptiokerroksen ulkopinta on ekstruusioprosessin johdosta vielä sellaisessa tilassa, että se ei ole lopullisesti jähmettynyt ja eri aineosat järjestäytyneet toisensa suhteen. Menetelmässä siis eräällä tavalla ’’häiritään” absorptiokerroksen ulkopinnan vapaata muodostumista.

15

Keksinnössä käytetään hyväksi alustalle ekstruusiossa tuodun absorptiokerroksen materiaalin ulkopinnan muokkautumisominaisuuksia saattamalla se kontaktiin esimerkiksi sileän siirtokalvon pinnan tai tälle pinnalle levitetyn lisäkerroksen kanssa. Absorptiokerroksen materiaali 20 on ekstruusion johdosta vielä sellaisessa lämpötilassa, että sen pinta-!·.·. topografiaan ja pinnan rakenteeseen, erityisesti eri aineosien järjes- M täytymiseen (inertti pigmentti, hydrofiilinen polymeeri) toistensa suh- teen, voidaan vaikuttaa. Siirtokalvon pinta voi tällöin toimia pigmentillä seostetun, sulaekstruusiossa alustan päälle levitetyn absorptiokerrok-• 25 sen ulkopinnan muodostajana siten, että absorptiokerroksen sideaine- polymeeri ei peitä pinnan lähellä olevia pigmenttipartikkeleita, vaan pinta jää niiden kohdalla paljaaksi, jolloin pinnan musteenvastaanotto-kyky paranee. Siirtokalvo estää sen, että erilaisten pintavoimien joh-dosta pigmenttipartikkeleiden päälle muodostuisi peite absorptioker-‘ . 30 roksen vielä jähmettymättömästä polymeeristä.

Siirtokalvoa voidaan käyttää myös erillisen, omassa työvaiheessa :V: muodostetun lisäkerroksen tuomiseen yhdistämällä sileän siirtokalvon ·:··: päällä oleva pintakerros (tulostuspaperin tuleva pintakerros) absorptio- 35 kerroksen materiaaliin sen ollessa ekstruusion johdosta vielä sellaisessa lämpötilassa, joka edistää pintakerroksen tarttumista. Kun absorptiokerroksen materiaali jäähtyy tästä lämpötilasta, pintakerros tarttuu 5 111920 pysyvästi ja siirtokalvoon verrattuna suuremmalla adheesiolla absorp-tiokerrokseen. Viimeisessä vaiheessa siirtokalvo voidaan irrottaa tu-lostuspaperin sileän kiiltävän pinnan paljastamiseksi. Tulostuspaperin ulkopinta muodostuu näin pintakerroksen siitä pinnasta, joka levityk-5 sessä tuli siirtokalvon pintaa vasten.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan absorptiokerroksen materiaali syötetään ekstruusiossa kohtaan, jossa mahdollisesti pintakerroksella varustettu siirtokalvo ja alustan muodostama jatkuva rata yhdistetään. 10 Ekstruusiosuuttimesta tuleva sula absorptiokerroksen materiaali jää tällöin siirtokalvon ja alustan väliin yhdistelmäradassa, ja saatua yhdis-telmärataa kuljetetaan tämän jälkeen jäähdytyksen kautta, esimerkiksi tietyn matkaa kontaktissa jäähdyttävään pintaan.

15 Pigmenttejä voidaan tuoda ulkopuolelta myös muulla tavoin kuin erillisen siirtokalvon avulla. Niitä voidaan levittää mahdollisimman tasaisesti elimelle, joka ekstruusion jälkeen tulee kosketuksiin absorptiokerroksen ulkopinnan kanssa, esim. jäähdytystelan pintaan.

20 Lisäksi pintakerroksen ja absorptiokerroksen aineille ja koostumuksille on eräitä edullisia vaihtoehtoja, joita käsitellään jäljempänä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin tu-•; · ‘; lostuspaperin teollista valmistusta esittäviin piirustuksiin, joissa 25 kuva 1 esittää siirtokalvon varustamista tulostuspaperin pintaker roksella, * ♦ * ·”; kuva 2 esittää siirtokalvon, absorptiokerroksen materiaalin ja alus- 30 tan yhdistämistä, • · *·;·’ kuva 3 esittää viimeistä vaihetta valmiin tulostuspaperin radan :Y: muodostamiseksi, * » 35 kuva 4 esittää valmiin tulostuspaperin syntymistä kuvien 1—3 vai heissa kaavamaisesti, ja 6 111920 kuva 5 esittää valmiin tulostuspaperin syntymistä kaavamaisesti erään toisen suoritusmuodon mukaan.

Tulostuspaperissa lisätään pigmentin osuutta pinnassa tuomalla pig-5 menttiä ulkopuolelta absorptiokerroksen pintaan. Yksi mahdollisuus on käyttää tähän jatkuvaa siirtokalvoa.

Kuvassa 1 on esitetty päällystysasema, jossa sopivan paksuinen, valmiissa tulostuspaperissa pintakerroksen muodostava kerros 3 applikoi-10 daan sopivimmin muovia olevan, ainakin applikointipinnaltaan sileän siirtokalvon 4 päälle. Kalvon paksuus on sopivimmin 12-50 pm ja kalvon applikointipuolen pintakarheus normaalisileysarvoina (PPS-sileys) ilmaistuna on edullisesti alle 0,3 pm, edullisemmin alle 0,04 pm. Kalvo 4 kulkee applikointitelan A kautta, joka levittää dispersion tai liuoksen 15 muodossa olevan pintakerroksen kalvon sileälle pinnalle. Kalvo voi olla polyeteeniä, polypropeenia, polyesteriä tai muuta muovimateriaalia tai myös muuta taipuisaa materiaalia, jota voidaan kuljettaa eri prosessi-vaiheiden kautta jatkuvana ratana ja tarvittaessa kääriä rullalle. Muovikalvo voi olla orientoimatonta tai orientoitua monoaksiaalisesti tai biak-20 siaalisesti. Em. dispersiolla tai liuoksella päällystetty kalvo johdetaan \ kuivaukseen. Kuvassa on esitetty telapäällystysmenetelmä, mutta myös muita applikointitapoja voidaan käyttää.

Ennen levitystä siirtokalvon 4 pintaenergia säädetään tarvittaessa oi-•y.i 25 keaksi, jotta vesiliuos tai -dispersio leviää applikoinnissa tasaisesti, mutta kalvon irrotus onnistuu myöhemmin hyvin pintakerroksesta, kun se on kuivunut. Käsittely oikean pintaenergian saamiseksi voi tapahtua : liekkikoronalla. Kalvo voi olla myös primeroitu pinnaltaan sopivaksi, .: ’ jolloin esikäsittely ei ole tarpeen.

·:·' 30

Kuvassa 2 on esitetty ekstruusiovaihe, jossa pintakerroksella 3 päällys-tetty jatkuva siirtokalvo 4 laminoidaan alustan 1 muodostamaan jatku-y . vaan rataan ohjaustelan O ja jäähdytystelan J muodostamaan nippiin syötettävän, absorptiokerroksen muodostavan materiaalin välityksellä 35 siten, että pintakerros 3 jää kalvon 4 sisäpuolelle yhdistelmäradassa. Siirtokalvoa 4 ja alustaa 1 syötetään jatkuvasti telojen O, J väliin, missä ne laminoituvat yhteen sen johdosta, että siirtokalvon 4 ja alustan 1 7 111920 muodostamien ratojen yhtymäkohtaan syötetään ekstruuderista E sulassa tilassa olevaa polymeeriä leveänä materiaaliratana M, eli kalvona, jonka dimensiot määräytyvät mm. ekstruuderin E rakosuulakkeen mukaan. Jos siirtokalvo 4 on päällystyksen ja kuivauksen jälkeen rul-5 lattu, syötetään alusta 1 ja kalvo 4 teloille O ja J omilta rulliltaan, mutta on myös mahdollista, että siirtokalvoa 4 syötetään jatkuvasti kuvan 1 vaiheesta kuivauksen kautta kuvan 2 ekstruusiovaiheeseen.

Syötetyllä polymeerillä on ekstruuderissa tapahtuneen sulatuksen joh-10 dosta tietty lämpötila, joka edesauttaa laminoinnin jälkeen siirtokalvon 4 päällä olevan pintakerroksen 3 kiinnittymistä absorptiokerrokseen 2, joka muodostuu sulassa tilassa syötetystä polymeeristä telojen O, J välisessä nipissä. Nipin jälkeen siirtokalvo 4 ja alustan 1 muodostama rata kulkevat jähmettyvä ja jäähtyvä absorptiokerros 2 ja siihen kiinnit-15 tyvä pintakerros 3 välissään jäähdytystelan J jäähdyttävää kehäpintaa pitkin, jolta yhdistelmärata johdetaan jatkokäsittelyyn toisen ohjaustelan O avulla siirtokalvon jäädessä vielä absorptiokerroksen päälle jäähdytystelan J jälkeen. Siirtokalvo 4 ohjataan nippiin jäähdytystelan J avulla, ja nipin jälkeen yhdistelmäradan jäähdytys tapahtuu kalvon 4 20 puolelta, koska kalvo on jäähdytystelaa vasten. Tässä vaiheessa .v. siirtokalvon puolella oleva absorptiokerroksen 2 pinta jäähtyy nopeammin ja pintakerros 3 kiinnittyy absorptiokerrokseen 2. Ohjaustelan O kautta nippiin ohjattu alusta 1 jää jäähdytystelalla J ·;*; uloimmaksi ja jäähdytystä tapahtuu siltä puolelta lähinnä ympäröivän ’·’ 25 ilman vaikutuksesta. Ekstruusiossa levitetty kerros jäähtyy ja jähmettyy näin ratojen välissä, ja muodostaa alustan 1 päälle kiinnittyneen, valmiin absorptiokerroksen 2, jonka päälle on kiinnittynyt pintakerros 3.

Kuvassa 3 on esitetty valmiin tulostuspaperin radan muodostus. Ekst-‘ . 30 ruusiosta tuleva rata johdetaan kahden telan T väliin, joista toisen ym pärille kerätään yhdistelmäradasta viimeisessä vaiheessa irrotettava, "pois kuorittava" siirtokalvo 4. Näin saadaan valmis tulostuspaperi, ;V: jossa on alusta 1 sekä absorptiokerros 2, jonka päällä oleva pintaker- ros 3 on saanut sileän ja kiiltävän pinnan sen ansiosta, että se on ollut 35 vasten siirtokalvon 4 sileää pintaa. Tämä irrotusvaihe voidaan tehdä kiinnirullaimella tai pituusleikkurilla tai ennen mitä tahansa sellaista rullainta, joka muodostaa jatkuvasti syötetystä radasta rullan valmiin 111920 8 tulostuspaperin rullaamiseksi. Kalvon 4 irrotus voidaan suorittaa myös arkituskoneella.

Siirtokalvoa 4 voidaan pitää mukana radassa niin kauan, kuin on tar-5 koituksenmukaista suojata tulostuspaperin herkkää pintaa eri prosessi-vaiheiden mekaanisilta rasituksilta ja näin varmistaa, että tulostuspaperin pinta on lopullisesti muotoutunut. Irrotettua siirtokalvoa 4 voidaan käyttää uudelleen pintakerroksen 3 applikointiin kuvan 1 vaiheessa. Irrotettua siirtokalvoa voidaan myös kierrättää jatkuvana 10 materiaalina irrotuksesta takaisin kuvan 1 mukaiseen pintakerroksen applikointivaiheeseen, ja tarvittaessa sille tehdään tällöin esikäsittely pinnan saamiseksi sopivaksi pintakerroksen 3 muodostavan materiaalin levitystä varten. Siirtokalvo muodostaa tällöin jatkuvan silmukkamaisen applikointi-, ekstruusio- ja irrotusvaiheiden kautta 15 kulkevan materiaaliradan.

Kuvassa 4 on esitetty edellä kuvatut vaiheet tulostuspaperin leikkaus-kuvantoina. Kutakin vaihetta on merkitty katkoviivalla ja edellä viitattua kuvaa vastaavalla roomalaisella numerolla.

20

Seuraavassa selostetaan eri materiaaleja, jota voidaan käyttää tulos-tuspaperin valmistuksessa edellä kuvatulla tavalla.

»* · » ;·" On mahdollista, että kuvan 2 ekstruusiovaiheessa ratojen väliin ekstru- V! 25 doitava kalvo muodostuu kahdesta tai useammasta kerroksesta, joiden materiaalit voidaan valita esim. sen mukaan, minkä materiaalin kanssa ne tulevat kosketuksiin. On esimerkiksi mahdollista järjestää tällaisessa ns. koekstruusiossa esimerkiksi alustan 1 puolelle kerros, joka paran-taa absorptiokerroksen adheesiota alustaan. Tällainen alustan 1 puo-• . 30 lelle tuleva kerros voi toimia samalla myös estokerroksena (ns. barrier- kerros), joka estää painovärin veden imeytymisen alustaan 1 asti.

: Tämä on edullista erityisesti, jos alustana 1 on kuituraaka-aineesta : ’:’; valmistettu paperi.

35 Pintakerros 3 on tavallisesti ohuempi neliömassana laskettuna kuin ekstruusiossa levitetty absorptiokerros 2, joka voi käsittää useampia kerroksia kuten edellä on esitetty. Myös pintakerros 3 voi käsittää Ί11920 9 useampia kerroksia esim. sen johdosta, että kerroksia applikoidaan kuvan 1 vaiheessa peräkkäin siirtokalvon 4 päälle. Tällaisten kerrosten koostumukset voivat olla erilaiset.

5 Siirtokalvon 4 avulla tuotava ohut pintakerros 3 eroaa koostumukseltaan absorptiokerroksesta ja se on suunniteltu niin, että sillä saadaan tulostuspaperin ulkopinnan ominaisuudet halutuiksi mustesuihkutulos-tusta ajatellen. Pintakerros 3 toimii valmiissa tulostuspaperissa painovärin vastaanottokerroksena (ns. ink-receiving layer, Tintenaufnahme-10 schicht). Tällainen kerros, kun sillä on hyvä sileys ja kiilto, toistaa esim. värimustesuihkutulostuksessa siihen jääneestä painoväristä muodostuneen kuvan hyvällä resoluutiolla ja korkealla väritiheydellä. Pintakerroksessa on pigmenttiä imukyvyn vuoksi ja sideainetta pigmentin kiinnittämiseksi. Pigmentin ja sideaineen suhteella ja em. ainesosien va-15 linnalla voidaan vaikuttaa pintaominaisuuksiin. Pintakerrokseen 3 voidaan sisällyttää myös apuaineita, jotka parantavat tulostusjälkeä, kuten kationisia aineita musteen kemialliseksi sitomiseksi pintaan ja sideaineeseen, kuten polyakryyliamidi, polydimetyyliammoniumkloridi, tai tunnetut kvaternääriset ammoniumsuolat, tai polyeteeni-imini tai näiden 20 seokset. Pintakerros 3 muodostetaan edullisesti sellaisesta kuvan 1 • · · vaiheessa levitettävästä sideainetta ja pigmenttiä sisältävästä pääl-lystekoostumuksesta, jossa pigmentin määrä on suhteellisen suuri. Valmiissa kuivuneessa pintakerroksessa 3 voi pigmenttiä olla yli 50 p-% kuivapainosta. Pigmentti voi olla keskimääräiseltä partikkelikooltaan • 25 pientä, edullisesti alle 1 pm. Kolloidinen silika on yksi esimerkki pig- mentistä, jolla on pieni partikkelikoko. Myös muita epäorgaanisia pigmenttejä, kuten alumiinioksidia, alumiinihydroksidia tai kaoliinia voi-daan käyttää. Kun tulostuspaperin ulkopinnan muodostamiseen käy-tetään sileää siirtokalvoa, jolla ulkopinta ’’replikoituu”, ei pigmenttien it' . 30 tarvitse välttämättä olla partikkelikooltaan pieniä kiillon säilyttämiseksi.

I i

Pintakerros 3 voidaan levittää vesiliuoksena, johon jokin em. pigmentti on dispergoitu ja jossa sideaineena on jokin hydrofiilinen polymeeri, :··: kuten polyvinyylialkoholi, polyvinyylipyrrolidoni, karboksimetyyli-sellu- 35 loosa, polyetyleenioksidi tai polyoksialkyleeni. Liuos valmistetaan edullisesti siten, että valmiissa kerroksessa pigmentin osuus on vähintään 50 p-%, edullisesti yli 50 p-% kuivapainosta. Tarvittaessa voidaan 10 111920 käyttää muita lisäaineita, kuten ristisilloittajia ja vaahdonestoaineita. Kuten edellä on mainittu, pintakerros 3 voidaan muodostaa siirtokal-volle 4 myös useampikerroksisena. Pintakerroksen 3 kokonaispaksuus voi olla 1-20 g/m2, tyypillisesti 1-8 g/m2.

5

Pintakerroksen 3 alla olevan absorptiokerroksen 2 materiaali voi olla sopivaa ekstrudoitavaa polymeerilaatua. Absorptiokerroksen valinnassa tulee ottaa huomioon, että tulostuksessa värit jäävät enimmäkseen pintakerrokseen 3 ja liuottimena toimiva vesi tunkeutuu sen alla ole-10 vaan absorptiokerrokseen, ja värin kuivumisen yhteydessä voi tapahtua veden palaamista pintaan päin. Mustesuihkutulostuspaperia ajatellen edullisia ovat hydrofiiliset polymeerit, kuten plastisoidut luonnon-polymeerit, joita ovat tärkkelys, etyyliselluloosa, metyyliselluloosa ja gelatiini, tai synteettiset plastisoidut vesiliukoiset polymeerit, joita ovat 15 polyvinyylialkoholi, polyvinyylipyrrolidoni, poly(etyylioksatsoliini), poly- oksaliini, polyakryyliamidi, polyeteenioksidi, polyeteeniglykoli, poly-eteeni-imiini ja eri akryylihapon ja metakryylihapon polymeerit. Voidaan käyttää myös jotain polymeerien seosta. Absorptiokerroksen polymeerillä tai polymeeriseoksella on tietty sulatyöstölämpötila, jossa 20 se on levitettävissä ekstruusiolla, ja tämä lämpötila voi olla esim. 100-300 °C, edullisesti 160-220 °C. Ekstruusiolaadun ♦ · · polyvinyylialkoholi on erityisen edullinen absorptiokerroksen 2 materiaali. Edellämainitut hydrofiiliset polymeerit tai niiden seokset ovat edullisesti sellaisia, että ne liukenevat veteen vasta tulostuspaperin ; 25 tavallisia käyttölämpötiloja korkeammassa lämpötilassa, erityisesti yli 1 ·. ·; 50 °C lämpötilassa.

•V·: Absorptiokerros voi sisältää myös pigmenttejä absorptio-ominaisuuk- ·“*; sien säätämiseksi. Ekstrudoitava materiaali seostetaan halutussa suh- ; . 30 teessä pigmenteillä ennen ekstruusiota ja se toimii tällöin pigmenttien sideaineena. Pigmenttejä on edullisesti aina 50 p-% asti absorptioker-roksessa, edullisesti 10-50 p-%. Tällä tavoin saadaan absorptiokyky 0,; paranemaan. Pigmentti on edullisesti silikaa tai talkkia tai niiden ·:··: seosta. Edellä esitetyt määrät on ilmaistu suhteessa absorptiokerrok- 35 sen massaan, josta on vähennetty alustan puolella mahdollisesti läsnä olevan estokerroksen (barrier-kerros) osuus. Absorptiokerroksen päälle tulevassa pintakerroksessa on pigmenttien osuus edullisesti suurempi.

11 111920

On edullista, että pigmenttejä siinä on vähintään 50 p-%, edullisesti välillä 50-80 p-%. Lisäksi on edullista, että pintakerroksen 3 sideaine on vähemmän vedessä turpoavaa kuin absorptiokerroksen 2 sideaine. Vaikka pintakerroksen 3 sideaine-pigmenttikerros ottaa vettä hitaam-5 min vastaan kuin alempi absorptiokerros, jonka sideaine on hydrofiili-sempää kuin pintakerroksessa, on pintakerros riittävän ohut, jotta mustesuihkun vesi imeytyy riittävän nopeasti absorptiokerrokseen. Samoin käyttämällä pintakerroksessa vettä hyvin imevää pigmenttiä suuressa suhteessa sideaineeseen (esim. 50-80 p-% pintakerroksen 10 massasta) saadaan nopea veden imeytyminen myös pintakerroksen läpi.

Absorptiokerros voidaan muodostaa koekstruusiossa kahdesta tai useammasta kerroksesta, joiden koostumukset ovat edullisesti erilai-15 set. Esimerkiksi alustaa 1 vasten tulevalle absorptiokerroksen 2 puolelle voidaan muodostaa sopivasta ekstrudoitavasta polymeeristä kerros, joka edistää adheesiota alustaan ja toimii mahdollisesti myös esto-kerroksena (barrier) veden kulkeutumisen estämiseksi. Yksi esimerkki tällaisesta materiaalista, jota voidaan käyttää erityisesti ekstrudoitaessa 20 koekstruusiossa absorptiokerros paperia tai kartonkia olevan alustan 1 ,‘v. päälle on maleiinihappoanhydridi/eteeni/akryyliesteri-terpolymeeri.

Tämä eteenin, alkyyliakrylaatin ja maleiinihappoanhydridin satunnais-kopolymeeri sopii hyvän adheesion takia käytettäväksi koekstruusiossa esimerkiksi polyvinyylialkoholin kanssa. Voidaan käyttää myös muita 25 polyolefiinipohjaisia kopolymeerejä tai terpolymeerejä tai ionomeereja, joilla saadaan hyvä adheesio alustaan 1 ja koekstruusiossa levitettyyn muuhun materiaaliin, joka tulee absorptiokerroksessa 2 pintakerroksen : ‘ : 3 puolelle. Estokerroksen määrä voi olla 2-20 g/m2.

• · 30 Alustan 1 päälle ekstruusiossa tulevan absorptiokerroksen 2 koko-

HM

naismäärä voi olla 5-40 g/m2. Pintakerroksen 3 määrä valitaan niin, että se on pienempi kuin absorptiokerroksen määrä neliömassana las-;Y: kettuna. Pintakerroksen paksuus on edullisesti välillä 0,1-0,25 osaa ·:·; absorbtiokerroksen kokonaispaksuudesta (mukaan lukien mahdollinen 35 barrier-kerros).

12 111920

Siirtokalvo 4 on edullisesti muovia, erityisesti polyesteriä, polyamidia, polypropeenia (esim. OPP), polykarbonaattia, polyamidia tai HD-poly-eteeniä, pinnalta silikonoitua polymeerimateriaalia, tai myös pinnalta si-likonoitua metallinauhaa. Tulostuspaperin ulkopinnan muodostamiseen 5 osallistuvan pinnan sileys on siirtokalvossa edullisesti edellä mainittujen PPS-sileysarvojen mukainen.

Pigmenttejä voidaan tuoda ulkopuolelta tulostuspaperin pintaan muullakin tavoin kuin muodostamalla siirtokalvolle ensin päällyste. Pigmentit 10 voidaan levittää sellaiselle pinnalle, joka tulee kosketuksiin ekstruu-siossa levitetyn absorptiokerroksen pinnan kanssa ja liikkuu tämän pinnan kanssa yhdessä tietyn matkan, esimerkiksi jäähdytystelan pinnalle. Pigmentit tarttuvat jäähdytystelan pinnalta absorptiokerroksen pintaan. Pigmentit voivat tässäkin tapauksessa olla samoja kuin edellä 15 on mainittu siirtokalvolla tuotavina.

Keksinnön piiriin kuuluu myös se ajatus, että erillistä pintakerrosta ei muodostetakaan siirtokalvolla tuomalla, vaan käytetään hyväksi alustaan kiinni ekstruusiossa levitetyn absorptiokerroksen materiaalin 20 muokkautumisominaisuuksia saattamalla se kontaktiin sileän siirtokal-

• · I

!·.·, von paljaan pinnan kanssa. Siirtokalvo ’’siirtää” pinnan sileyden ab-

• · I

sorptiokerroksen ulkopinnalle. Absorptiokerroksen materiaali on ekstruusion johdosta vielä sellaisessa lämpötilassa, että sen pintatopo- «· ·;·· grafiaan ja pinnan rakenteeseen, erityisesti eri aineosien järjestäytymi- '· i 25 seen toistensa suhteen, voidaan vaikuttaa. Siirtokalvon pinta voi tällöin toimia pigmentillä seostetun sulaekstruusiossa alustan päälle levitetyn absorptiokerroksen ulkopinnan muodostajana siten, että absorptioker-roksen polymeeri ei peitä pinnan lähellä olevia pigmenttipartikkeleita, ”*: vaan pinta jää niiden kohdalla paljaaksi, jolloin pinnan musteenvas- I t · • . 30 taanottokyky paranee. Siirtokalvo estää sen, että erilaisten pintavoi- mien johdosta pigmenttipartikkeleiden päälle muodostuisi ohut peite absorptiokerroksen polymeeristä. Tässä suoritusmuodossa V: ekstrudoimalla applikoitu absorptiokerros sisältää siis aina pigmenttiä.

·:··: Ekstrudoitava materiaali seostetaan halutussa suhteessa pigmenteillä 35 ennen ekstruusiota. Pigmenttejä on tällöin edullisesti aina 50 p-% asti absorptiokerroksessa, edullisesti 10-50 p-%. Edellä esitetyt määrät on ilmaistu suhteessa absorptiokerroksen massaan, josta on vähennetty 13 111920 alustan puolella mahdollisesti läsnä olevan estokerroksen (barrier-ker-ros) osuus. Kuvassa 5 on esitetty kaaviona sileän siirtokalvon 4 käyttö ilman pigmenttiä sisältävä kerrosta.

5 Käytettäessä pelkkää sileää siirtokalvoa 4 sen sileys voi olla edellä esitettyä luokkaa ja siihen voidaan käyttää samoja muovimateriaaleja tai muita materiaaleja kuin edellä on mainittu. Sileää siirtokalvoa, joka on absorptiokerrokseen tarttuvista kiintoaineista vapaa, voidaan kuitenkin käyttää aineen tuomiseen siten, että siirtokalvon mukana 10 absorptiokerrokseen tuodaan samalla nestemuodossa jotain absorptiokerroksen pinnan laatua parantavaa ainetta, jota imeytyy ainakin absorptiokerroksen pintaan.

Pelkkää siirtokalvoa käytettäessä se voidaan ohjata samalla tavalla 15 yhteyteen absorptiokerroksen 2 pinnan kanssa kuin kuvassa 2 ja poistaa jäähdytystelalta J osana alustan 1, absorptiokerroksen 2 ja siirtokalvon 4 muodostamaa yhdistelmärataa. Irrotus voi myös tapahtua samoissa vaiheissa kuin erityisellä pintakerroksella 3 varustetun siirtokalvon 4 irrotus.

·.·. 20 »· *

Kuten edellä mainittiin, siirtokalvon 4 pintaenergia voidaan säätää ···. tunnetuilla menetelmillä sopivaksi, jotta haluttu aine, joko pelkkä neste tai nestettä ja pigmenttejä sisältävä seos sadaan leviämään siihen hyvin.

* « * ’· ·: 25

Iti

Alustan 1 tarkoituksena on kaikissa edellä esitetyissä vaihtoehdoissa muodostaa tulostuspaperin kantava ja koossapitävä tukirakenne. :/; Vaikka eri kuituraaka-aineista valmistetut paperit tai kartongit ovat yleisesti käytettyjä materiaaleja, voidaan käyttää myös muita 30 materiaaleja kuin varsinaisia papereita, kuten muovikalvoja. Paperia tai kartonkia käytettäessä se voi olla päällystettyä. Paperi tai kartonki voi '·:·* olla myös muovilla pinnoitettua sillä puolella, joka tulee kontaktiin ν’: absorptiokerroksen 2 kanssa. Muovipinnoitteen valinnassa tulee ottaa ·:·: huomioon riittävä adheesio absorptiokerroksen 2 materiaaliin. Paperin 35 tai kartongin päällä oleva muovipinnoite voi toimia myös estokerroksena estäen veden imeytymisen absorptiokerroksesta paperiin.

14 111920

Paperia tai kartonkia olevan alustan 1 taustapuolella (tulostuspuolelle vastakkainen puoli) voidaan käyttää muovista suojakerrosta, joka estää veden imeytymisen siltä puolelta. Tämäkin kerros on alustan 1 muo-5 dostamassa radassa valmiina ennen radan johtamista ekstruusio-laminointiin.

• · • · » « 1 • · »< · * t« t * ·. · • · · · * | • » 1 • · · ·

• I

Claims (11)

111920

1. Menetelmä tulostuspaperin, erityisesti mustesuihkutulostuspaperin valmistamiseksi, jossa alustalle (1) muodostetun, sideainepolymeeriä, 5 edullisesti hydrofiilistä sideainepolymeeriä sisältävän absorptio-kerroksen (2) pintaa viimeistellään sen ominaisuuksien säätämiseksi tulostusta varten sopivaksi, tunnettu siitä, että absorptiokerroksen (2) materiaali levitetään alustan (1) päälle sideainepolymeerin sulatilassa ekstruusiossa ja tulostuspaperin pinnassa olevan pigmentin sijaintia 10 ja/tai määrää säädetään - saattamalla pigmentillä seostetun absorptiokerroksen (2) pinnan kanssa kosketuksiin jatkuva pinta absorptiokerroksen ollessa ekstruusion johdosta vielä sellaisessa lämpötilassa, jossa pinta ei ole järjestäytynyt lopulliseen muotoonsa, ja mainittu jatkuva pinta irrotetaan 15 absorptiokerroksen pinnasta, kun pinta on järjestäytynyt lopulliseen muotoonsa mainittua sileää pintaa vasten, tai - tuomalla jatkuvan pinnan kautta ulkopuolelta pigmenttiä absorptiokerroksen (2) pintaan absorptiokerroksen ollessa ekstruusion johdosta vielä pigmentin tarttumista edistävässä lämpötilassa. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että : jatkuva pinta on sileä siirtokalvo (4), joka myöhemmin irrotetaan sen : ·; pinnan paljastamiseksi tulostuspaperissa, joka on ollut siirtokalvon • \ pintaa vasten. 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtokalvon (4) pinnalle levitetään pigmenttiä sisältävä pintakerros, minkä jälkeen siirtokalvo (4) sijoitetaan pintakerros (3) vasten absorptiokerrosta (2) siten, että pintakerros tulee kosketuksiin 30 absorptiokerroksen (2) materiaalin kanssa sen ollessa ekstruusion johdosta tarttumista edistävässä lämpötilassa, ja absorptiokerroksen v. materiaalin jäähdyttyä siirtokalvo (4) irrotetaan absorptiokerroksen (2) ··, päältä pintakerroksen (3) sen pinnan paljastamiseksi, joka on ollut siirtokalvon (4) pintaa vasten. v’: 35

' : 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absorptiokerroksen (2) materiaali syötetään ekstruusiossa 111920 kohtaan, jossa mahdollisesti pintakerroksella (3) varustettu siirtokalvo (4) ja alustan (1) muodostama jatkuva rata yhdistetään, siten että absorptiokerroksen (2) materiaali jää siirtokalvon (4) ja alustan (1) väliin. 5

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sen jälkeen, kun siirtokalvo (4) on sijoitettu vasten absorptiokerrosta, siirtokalvoa (4) ja alustaa (1) absorptiokerros (2) niiden välissä jäähdytetään. 10

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytys tapahtuu pääasiassa kalvon (4) puolelta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 siirtokalvo (4) on kontaktissa jäähdyttävään pintaan.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 3-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pintakerros (3) levitetään siirtokalvon (4) pinnalle pigmenttiä ja sideainetta sisältävänä vesipohjaisena päällyste- 20 koostumuksena.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu * siitä, että absorptiokerroksessa (2) on pigmenttiä ja ulkopuolelta tuodaan pigmenttiä siten, että ulkopuolelta tuotua pigmenttiä ·. 25 sisältävässä kerroksessa pigmentin osuus on suurempi * ; ‘. panoprosentteina kuivapainosta kuin absorptiokerroksessa (2).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pintakerroksessa (3) on pigmenttiä vähintään 50 p-% kuivapainosta, ; V 30 edullisesti 50 - 80 p-%. » « » ti» iv.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun- !··', nettu siitä, että absorptiokerros (2) levitetään alustan (1) päälle ko- :* ekstruusiossa. • I t 111920