WO2002040288A1

WO2002040288A1 - Tintenstrahl/aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: WO2002040288A1
Application number: PCT/CH2001/000679
Authority: WO
Inventors: Gunter Wendler; Susanne Oste; Beat Unger
Original assignee: Sihl
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2002-05-23
Also published as: AU2002213734A1; EP1333989A1

Abstract

Bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) mit einem Basispapier (2) und einer Tintenaufnahmeschicht (3), wird die Fähigkeit, eine abriebfeste, konturenscharfe und punktgenaue Aufnahme sowohl von Dye-Tinten als auch von Pigment-Tinten zu erlauben dadurch erreicht, dass die als wässrige Lösung aufgetragene Tintenaufnahmeschicht (3) Pigmente, Bindemittel, Tintenfixierer und wenigstens ein anorganisches Salz mit einem zweiwertigen Kation und einem Anion, welche beide im wesentlichen pH-neutrales Verhalten zeigen, enthält.

Description

Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger wie er im Tintenstrahl-Bereich (Ink-Jet Technik) Verwendung findet. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials.

STAND DER TECHNIK

Das Ink-Jet-Aufzeichnungsverfahren zählt zu den elektronischen Druckverfahren und ist bereits vielerorts beschrieben worden. Es wird in einem breiten Anwendungsfeld zur Herstellung von Farbgraphiken, Farbbildern und auch Textdrucken eingesetzt. An die bei dieser Technologie verwendeten Aufzeichnungsmaterialien werden hohe Anforderungen gestellt. Hierzu gehören beispielsweise hohe Farbdichte, hohe Auflösung, kurze Trocknungszeiten der Tinte, Lichtstabilität sowie Dimensionsstabilität. Die Farbe soll auf dem Träger Farbpunkte erzeugen, welche möglichst genau lokalisiert sind und nur gerade in dem Masse in der transversalen Ebene (x,y-Ebene, Papierebene) verlaufen, wie dies erwünscht ist, d.h. soweit, dass die zwischen den Punkten bei perfekter Lokalisierung verbleibenden papierweissen Flächenabschnitte möglichst durch das Verlaufen gerade abgedeckt werden. Auf der einen Seite rnuss der Farbstoff vom Träger so schnell wie möglich aufgenommen werden und auf oder in ihm fixiert werden, damit einerseits der Druckkopf beim nächsten Überfahren der zu bedruckenden Stelle die frische Tinte nicht gleich wieder verschmiert und damit andererseits die Tinte auch auf dem fertigen Druck nicht bei Berühren verwischt werden kann. Auf der ande^¬ ren Seite muss sichergestellt werden, dass der Farbstoff nicht zu sehr in den Träger hineinsickert, da ansonsten infolge der anschliessend oberhalb der Farbe verbleibenden Schichten die Farberscheinung matt und gewissermassen stumpf wirkt. Im Prinzip dürfen und sollen die Lösungsmittel, in denen die Farbstoffe gelöst sind, schnell von der Papieroberfläche nach unten transportiert werden, damit die Farbe auf der Oberfläche trocken zurückbleibt, auf der anderen Seite muss verhindert werden, dass dabei gewissermassen papierchromatographi- sche Effekte entstehen und das Papier sich verzieht (sog. Curl-Effekt, d.h. Aufrollen des gesamten Papierblattes, und Cockle-Effekt, d.h. die Ausbildung von kleineren Wellen im Blatt). Eine weitere wichtige Anforderung für kommerzielle Anwendungen stellt der Oberflächenglanz dar. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Kunstgraphiken wichtig. Aber auch bei der Erzeugung von Bildern, bei denen ein fotoähnlicher Eindruck verlangt wird, ist der Glanz eine wichtige Anforderung.

Diverse Schriften, wie z.B. die EP 0 650 850 A, die EP 0 967 087 A beschreiben Tintenstrahl- Aufzeichnungsmaterialien, welche meist auf dem Prinzip beruhen, dass zwischen einem Basispapier und einer Tintenaufnahmeschicht eine Versiegelungsschicht angeordnet ist, welche verhindert, dass das Lösungsmittel der Tinte zu sehr zum Basispapier hindurchsickert und damit Verwerfungen auftreten.

Es muss im Rahmen der heutigen Ink-Jet Techniken unterschieden werden zwischen sogenannten Dye-Tinten und Pigmenttinten. Die Dye-Tinten, welche den wesentlichen Anteil an den heute im Ink-Jet Bereich verwendeten Tinten ausmachen, sind im wesentlichen eine Lösung von meist organischen Farbstoffen wie Azofarbstoffen, ggf. ergänzt durch andere Komponenten. Auf der anderen Seite sind Pigmenttinten eine Suspension von Pigmentfarbstoffen, d.h. von organischen oder anorganischen im wesentlichen unlöslichen Feststoffen. Bekannt sind z.B. die natürlich vorkommenden Pigmente wie Kreide, Ocker, Umbra, Grünerde, Terra de Siena gebrannt und Graphit. Pigmentfarbstoffe weisen gegenüber den löslichen Farbstoffen der Dye-Tinten zwar häufig eine geringere Leuchtkraft auf, sie sind aber insbesondere in Bezug auf die Langzeitstabilität, auch bei starker UV/VIS Aussetzung den löslichen Farbstoffen weit überlegen. Dies macht die heutzutage noch wenig im Ink-Jet Bereich verwendeten Pigmenttinten insbesondere für den Aussenbereich und für hochwertige Graphiken äusserst attraktiv.

Aufzeichnungsträger für die Verwendung von Dye-Tinten sind weit herum bekannt. Die EP 1 036 666 z.B. beschreibt einen derartigen Träger für Dye-Tinten. Die WO 96/39304 beschreibt z.B. auf der anderen Seite einen Tintenstrahl-Aufzeichnungsträger, welcher für die Aufnahme von Pigmentfarbstoffen geeignet ist.

Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Aufzeichnungsträger ist, dass sie jeweils entweder für die Aufnahme von Dye-Tinten oder für die Aufnahme von Pigmenttinten geeignet sind. Die Verwendung von für den Dye-Bereich bereitgestellten Trägern zur Bedruckung mit Pigmenttinten führt so meist zu unbefriedigenden Resultaten in Bezug auf die oben genannten Anforderungen an Ink-Jet Drucke wie Auflösung, Abriebbeständigkeit etc.. Das gleiche gilt, wenn für die Bedruckung mit Pigmenttinten vorgesehene Träger mit Dye- Tinten bedruckt werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsmaterial sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Aufzeichnungsmaterials für den Tintenstrahlbereich zur Verfügung zu stellen, welches sowohl mit Dye-Tinten als auch mit Pigmenttinten bedruckt werden kann. Der alternativ mit Dye- oder Pigmenttinte bedruckte Träger soll dabei den hohen gegenwärtigen Anforderungen in Bezug auf Abriebfestigkeit, Konturenschärfe, Auflösung, Punktgenauigkeit etc. gerecht werden. Ein Träger mit derartigen Eigenschaften verringert papierherstellerseitig die Fertigungskosten und die Lagerhaltungskosten, verbraucher- seitig ebenfalls die Lagerhaltungskosten und in vielen Fällen die Einkaufskosten, und ist insofern für alle Beteiligten erstrebenswert.

Die Erfindung löst die genannte Aufgabe dadurch, dass die als wässrige Lösung aufgetragene Tintenaufnahmeschicht Pigmente, Bindemittel, Tintenfixierer, und wenigstens ein anorganisches Salz mit einem zweiwertigen Kation und einem Anion, welche beide im wesentlichen pH-neutrales Verhalten zeigen, enthält. Der Kern der Erfindung besteht somit darin, durch eine angepasste Rezeptur der Tintenaufnahmeschicht sowohl die punktgenaue Fixierung von Pigment- als auch Dye-Tinten zu ermöglichen. Dabei wird die Wirkung von klassischen, aus der Dye Technik bekannten Tintenfixierer mit der Wirkung von anorganischen zweiwertigen Salzen kombiniert. Die Tintenfixierer, welche meist und im wesentlichen aus kationischen Polymeren bestehen, welche die anionischen löslichen Farbstoffe zu binden vermögen, sind allein nicht in der Lage, Farbkörper der pigmentierten Tinte genügend zu fixieren. Die zugegebenen zweiwertigen Kationen können dagegen die Funktion des Bindens der Pigmente offenbar übernehmen. Dabei muss darauf geachtet werden, dass das zugegebene anorganische Salz nicht zu einer wesentlichen Beeinflussung des pH Wertes in der Lage ist, da sich ansonsten die Farbeigenschaften der löslichen Farbstoffe in Dye-Tinten verändern können. Es zeigt sich, dass die Gegenwart von beiden, Tintenfixierer und anorganisches Salz mit einem zweiwertigen Kation und einem Anion, welche beide im wesentlichen pH-neutrales Verhalten zeigen, zu einem synergistisch verbesserten Gesamteindruck des Druckbildes in beiden Bereichen, Dye- als auch Pigmenttinte, führt. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Tintenaufnahmeschicht zusätzlich Aufheller und/oder Netzmittel und/oder Weichmacher und/oder Farbkomponenten. Diese Zusatzkomponenten erlauben die Einstellung der Tintenaufnahmeschicht u.a. auf die Bedürfnisse hinsichtlich Farberscheinung des unbedruckten Papiers, und hinsichtlich der Eigenschaften des Basisträgers sowie gewünschter haptischer Qualität des fertigen Trägers.

Vorteilhafterweise werden zusätzlich Verlaufshilfsmittel zugegeben, welche die Lauffähigkeit des Auftrags beim Streichprozess erhöhen. Problematisch können nämlich Lufteinschlüsse werden, welche zu Blasen führen und anschliessend zu einer schlechten Tintenaufnahme. Das Verlaufshilfsmittel dient dazu, die Oberflächenspannung bei der Auftragung zu reduzieren.

Eine zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim anorganischen Salz um ein Salz mit einem Kation ausgewählt aus der zweiten Hauptgruppe (IIA), insbesondere bevorzugt Mg²⁺ oder Ca²⁺, und einem Anion ausgewählt aus der Gruppe CI^", SO₄ ^2", NO₃ ^" , oder um ein Gemisch von derartigen Salzen handelt. Gerade diese Salze, und davon insbesondere MgSO₄, erlauben eine pH neutrale Einbringung der notwendigen zweiwertigen Kationen, d.h. eine Fixierung der Pigmentfarbstoffe ohne spektrale Shifts der löslichen Dye- Farbstoffe. Das anorganische Salz liegt dabei vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 0.5 bis 10 %, bevorzugt im Bereich von 2 bis 5% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 3%, bezogen auf das Trockengewicht der Tintenaufnahmeschicht vor. Unterhalb dieser Werte beobachtet man ein zunehmendes sog. "Bleeding", d.h. die Farben verteilen sich zunehmend in der transversalen Papierebene, oberhalb nimmt die Trocknungszeit der aufgetragenen Tinte unangenehm zu. Weiterhin werden die Pigmente vorzugsweise aus der Gruppe SiO₂, CaCO₃, MgO, TiO₂, Tonerde, Kaolin, Bentonit oder einem Gemisch davon ausgewählt, wobei das Pigment eine durchschnittliche Komgrösse im Bereich von 5 bis 20 μm, insbesondere von 8 bis 15 μm aufweist. Beim Tintenfixierer handelt es sich vorzugsweise um polymergebundene quaternäre Amine, insbesondere um polyacrylisch gebundene quatemäre Amine oder polymer gebundene cyclische quaternäre Amine mit neutralem pKs-Wert. Des weiteren wird das Bindemittel vorzugsweise aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrro- lidon, Polyacrylamid, Gelatine, Stärke und deren Derivate, Polyvinylacetat, Polyethylenglykol, Alginate, Polyacrylsäure, oder einem Gemisch davon ausgewählt. Beim optionalen optischen Aufheller kann es sich um anionische Stilbenderivate handeln, beim Netzmittel um Netzmittel vom nichtionischen Typ, und beim Weichmacher um niedermolekulare Glykole. Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier ein Flächengewicht im Bereich von 50 bis 200 g/m² insbesondere von 100-150 g/m², aufweist, und die Tintenaufnahmeschicht ein Flächengewicht im Bereich von 8 bis 15 g/m², insbesondere bevorzugt von 8 bis 10 g/m², aufweist. Beim Basispapier kann es sich dabei optional auch um eine Kunsstofffolie oder einen eine in Richtung der Tintenaufnahmeschicht angeordnete Versiegelungsschicht aufweisenden Papierträger handeln, wobei das Flächengewicht der Tintenaufnahmeschicht in diesem Fall bevorzugt im Bereich von 14 bis 20 g/m² liegt. Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Basispapier um ein Papier mit niedrigem Faserstoffanteil in Bezug auf den Füllstoffanteil handelt, insbesondere um ein Papier in welchem der Füllstoffanteil im Bereich von 15 bis 25 %, insbesondere bevorzugt im Bereich um 20%, des Gesamttrockengewichts des Basispapiers liegt. Weiterhin handelt es sich beim Füllstoff bevorzugt um ein gefälltes Calciumcarbo- nat mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0.2 μm. Mit einem derartigen Basispapier kann gerade bei den oben genannten Schichtdicken der Tintenaufnahmeschicht ein optimales gewissermassen synergetisches Verhalten zwischen Basispapier und Aufnahmeschicht erhalten werden, indem nämlich das Basispapier in diesem Falle gerade im richtigen Masse Farbstofflösungsmittel absaugen kann, so dass eine schnelle Trocknung bei gleichzeitig geringem Curl- und Cockle-Verhalten erreicht werden kann. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl- Aufzeichnungsmaterials nach der obigen Art, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenaufnahmeschicht on-line auf der Papierherstellungsmaschine auf eine Papierbahn einer Rauhtiefe im Bereich von 2.5 bis 3.5 μm insbesondere bevorzugt von 3 μm (Ra-Werte, gemessen mit einem Pertometer), aufgetragen wird, wobei eine wässrige Lösung der Komponenten der Tintenaufnahmeschicht (3) mit Feststoffanteil von 15 bis 17.5 %, insbesondere im Bereich von 16.5%, auf den frischen Papierträger (2) aufgetragen wird. Es zeigt sich, dass unterhalb dieser Feststoffanteile das Verhalten in Bezug auf Trocknung und Falzeigenschaften unbefriedigend ist, oberhalb beobachtet man zunehmende Bronzierungseffekte in schwarz bedruckten Bereichen. Auch hier, insbesondere bei der Auftragung on-line, d.h. unmittelbar nach der Herstellung des Papiers auf der gleichen Maschine, ist ein möglichst pH-neutrales Verhalten der Tintenaufnahmeschichtlösung sehr wichtig, da ansonsten mit grossen Korrosionsproblemen gekämpft werden muss. So z.B. wenn bei der Verwendung von chloridhaltigen Aluminiumhydroxiden ein saurer pH entsteht. Qualitativ besonders hochstehende Aufnahmeschichten erhält man, wenn weiterhin die Pigmentkomponente vor dem Zusammenmischen mit den anderen Bestandteilen der aufzutragenden Tintenaufnahmeschicht mit einem Dissol- ver dispergiert oder in einer Mühle gemahlen wird, derart, dass Pigmentagglomerate aufgetrennt werden. Zur optimalen Steuerung der Viskosität der aufzutragenden Lösung kann bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 40°C, insbesondere bevorzugt von 30° aufgetragen werden.

Vorzugsweise wird die on-line Auftragung auf eine Papierbahn durchgeführt, welche in der Maschine gewissermassen "übertrocknet" wurde, d.h. einen Wassergehalt von weniger als 5% aufweist, bevorzugt von 2 bis 3%. Der Trocknungsprozess kann dadurch z.T. vom Papier übernommen werden, d.h. das übertrocknete Papier saugt einen Teil des Wassers des Sperrstrichs auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Lösung in entgaster Form aufgetragen, insbesondere bevorzugt indem die Lösung vor dem Auftragen vakuumentgast wird. Dabei sollte bevorzugterweise auch die im Bad, in welches die auftragende Walze eintaucht, befindliche Tintenaufnahmeschichtlösung möglichst kontinuierlich gegen vakuumentgaste Lösung ausgetauscht werden. Auch im gesamten Herstellungsprozess der Lösung empfiehlt es sich, die Blasenbildung durch sorgfältiges Rühren so gering wie möglich zu halten. Gerade beim Auftrag on-line erniedrigen vorhandene Blasen die Homogenität der aufgetragenen Schicht teilweise empfindlich.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1a) einen Schnitt durch einen zweischichtigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsträger; und Fig. 1b) einen Schnitt durch einen mehrschichtigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsträger.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines beschichteten Tintenstrahl- Aufzeichnungsträgers, bestehend aus einem Basispapier 2 und einer darauf aufgetragenen Tintenaufnahmeschicht 3. Das Basispapier weist ein Flächengewicht von 100 bis 200 g/m² auf, für viele photorealistische Papiere finden dabei typischerweise Flächengewichte von 150 g/m² Anwendung. Als Basispapier ist dabei, wie bereits oben erwähnt, vorteilhafterweise ein Papier mit hohem Füllstoffgehalt zu verwenden, damit, zusammen mit der Wirkung der Tin- tenaufnahmeschicht 3, ein optimales Verhalten erzielt wird, d.h. Curl- und Cockle-Effekte vermieden werden bei gleichzeitig guten Farbeigenschaften.

Erstes Ausführungsbeispiel:

Zur Herstellung des Basispapiers 2 werden nun 124 kg Wisabetula ECF, 242 kg Ceasa Green (ECF) Eukalyptus und 200 kg Attisholz Buche mit 5 kg Catsol 9566 und 200 kg Socal NZ (Catsol und Socal werden dabei langsam vor Zugabe der Faserkomponenten in Wasser eingestreut) derart in Wasser aufgemischt, dass eine Stoffdichte von 4.8% resultiert. Dazu kommen ggf. Farbstoffe zur Farbgebung des Papiers, sowie andere Zusatzstoffe wie Entlüfter/Entschäumer, Nassfestmittel auf Basis von z.B. Polyamidamin-Epichlorhydrinharzen (z.B. Giluton N 1100/28 von Giulini Chemie, Ludwigshafen, DE) und amphotere Leimungsmittel auf Basis von Styrol-Acrylat-Copolymeren wie beispielsweise Perglutin 450/280 (erhältlich bei BK Giulini Chemie, Ludwigshafen, DE) in Dosierungen wie sie dem Fachmann bekannt und von diesem ohne unangemessenen Aufwand ermittelbar sind u.a. in Abhängigkeit der verwendeten Papiermaschine.

Wisabetula ECF ist ein gebleichter Hartholzzellstoff (Birke) erhältlich bei UPM-Kymmene, Wisaforest, mit einer Dichte im Bereich von 750 kg/m³ und einem pH im leicht sauren Bereich.

Ceasa Green (ECF) Eukalyptus ist ein gebleichter Eukalyptuszellstoff mit einer Dichte im Bereich von 500 - 700 kg/m³ und einem pH in leicht sauren Bereich und einer durchschnittlichen Faserlänge von 0.8 mm.

Attisholz Buche ist ein gebleichter Buchesulfitzellstoff erhältlich bei Cellulose Attisholz AG (CH).

Catsol 9566 ist eine kationische Stärke in form eines weissen, groben, kaltwasserlöslichen Pulvers mit einem leicht basischen pH Wert (8.5 bis 10.5 in 5% dest. Wasser). Socal NZ ist ein gefälltes Calciumcarbonat erhältlich bei Solvay, AT, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0.2 μm, einer Oberfläche von 11 m³/g und einem Grammvolumen von 7.6 ml.

Das Basispapier wird, ausgehend von der obigen Pulpe, in der Papiermaschine in konventioneller Weise hergestellt. Anschliessend wird on-line, d.h. auf derselben Maschine, in einem einzigen Streichvorgang die Tintenaufnahmeschicht einseitig aufgetragen, eine rückseitige Beschichtung im Sinne einer Haft-, Antistatik- oder Non-curl-Schicht sind in diesem Fall nicht notwendig aber möglich. Die Strichlösung für die Tintenaufnahmeschicht wird nach folgendem Verfahren gefertigt, eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten folgt anschliessend: In 340 kg Wasser werden bei einer Motorengeschwindigkeit von 260 U/min (beim ganzen Herstellungs und Auftragungsprozess ist die Blasenbildung zu vermeiden) mit 5.08 kg Magnesiumsulfat Heptahydrat versetzt und 2 min gerührt. Anschliessend werden 37.4 kg Indu- quat ECR 69L bei einer Motorengeschwindigkeit von 350 U/min beigegeben und anschliessend bei 1400 U/min während 5 min gerührt (die frühe Zugabe vom quatemären kationischen Tintenfixierer empfiehlt sich, da sich darauf die Pigmente besser suspendieren lassen). Dann kommen 91.5 kg Gasil HP 39 und 10.2 kg Syloid 622 dazu, wonach die Behälterwand mit 33 kg Wasser abgespült wird. Anschliessend wird 30 min lang gerührt, dann auf 300 U/min gesenkt und 5 min weitergerührt. Dann werden 527 kg Binderansatz zugegeben sowie 0.021 kg Surfadon LP-300 und zum Abschluss eine weitere 1/2 h gerührt. Wenn notwendig, kann nach der Zugabe von Surfadon ausserdem noch ein Verlaufshilfsmittel wie Surfynol 440 beigegeben werden, typischerweise in einer Menge von 0.005 bis 0.1 %, bevorzugt von 0.01 bis 0.04%, insbesondere bevorzugt in einer Menge von im Bereich von 0.04% beigefügt werden. Die Prozente beziehen sich dabei auf das Gewicht der Gesamtlösung (??).

Der fertige Funktionsstrich hat damit einen Feststoffgehalt von 16.7 % und ein Gesamtgewicht von 1077 kg.

Der Binderansatz umfasst folgende Komponenten: 508 kg Mowiol 28-99 10%-ig werden bei 260 U/min mit 9.5 kg im Verhältnis 1 :1 mit Wasser verdünntem Leukophor UO versetzt und 10 min gerührt, dann werden 9.5 kg im Verhältnis 1 :1 mit Wasser verdünnte Farbstofflösung beigegeben und weitere 20 min gerührt. Der so gefertigte Binderansatz wird wie oben beschrieben in der Menge von 527 kg beigegeben.

Induquat ECR 69L ist eine kationisch quaternäre, polymere Verbindung auf Acrylatbasis (CAS Nr. 79-41-4, Tintenfixierer), erhältlich bei Indulor Chemie GmbH, Ankum, DE. Sie weist einen Feststoffgehalt von ca. 40% in wässriger Lösung, eine Viskosität von 1500 - 3000 mPa-s, einen pH-Wert von 4.5, und eine Dichte von 1.08 g/ml auf.

Gasil HP39 ist ein synthetisches amorphes Siliziumdioxid (SiO_2r Pigment) ohne Oberflächenbehandlung, erhältlich bei Crosfield Group, Cheshire, UK, welches eine spezifizierte Partikel- grösse im Bereich von 9.4-11.3 μm bei einem typischen Wert von 10.3 μm (APS Mastersizer, 100mm lens), einen Massenverlust bei 1000°C von maximal 7%, einen pH von 6.0-8.0 (5% Suspension in Wasser), und ein Porenvolumen von 1.8 ml/g aufweist. Syloid 622 ist eine amorphe Kieselsäure (Pigment) in Form eines weissen, lockeren Pulvers, mit mittlerer Porosität und hoher Partikelgrösse, erhältlich bei Grace GmbH, Worms, DE. Es weist einen Wassergehalt von maximal 3% auf, eine durchschnittliche Partikelgrösse von 10.8-14.2 μm (Coulter Counter, 100 μm Düsenöffnung), einen Nasssiebrückstand von maximal 0.01 % (>100μm) und einen pH von 6.0 bis 8.0 (5% Suspension in Wasser) auf. Das Porenvolumen beträgt 1.2 ml/g und die Ölzahl 180 g/100g (DIN ISO 787-5) Surfadon LP-300 ist ein 1-Dodecylpyrrolidin-2-one (N-(N-Dodecyl-2-Pyrrolidone), CAS Reg. Nr. 00002687-96-9), erhältlich bei ISP Europe, Guildford, UK. Es weist einen pH von 3.5 - 7 (in 10% wässriger Lösung) auf.

Surfynol 440 surfactant ist ein Ethoxyliertes Tetramethyldecynediol, und wird, wenn nötig, zusätzlich als Verlaufshilfsmittel beigefügt. Es ist erhältlich bei Air Products Ltd., Utrecht, NL, und ist ein weisses, wachsartiges, nicht-ionisches acetylenisches Diol. Es weist bei 25 Grad Celsius eine Löslichkeit in Wasser von ca. 0.12% auf, und ist ein die Schaumbildung verhinderndes Tensid.

Mowiol 28-99 ist ein vollverseifter Polyvinylalkohol (Bindemittel, CAS Nr. 9002-89-5), enthaltend < 3% Methanol, erhältlich bei Clariant Chemie, Basel, CH. Es weist einen Hydrolysegrad von 99.4 Mol-%, eine Esterzahl von 8 ± 5 mgKOH/g, und einen Restacetylgehalt von 0.6 ± 0.4 Gew. % auf.

Leukophor UO flüssig ist ein brillanter, hamstoff-freier optischer Stilbenaufheller mit vier Sul- fogruppen in neutralem Weisston, erhältlich bei Clariant Chemie, Basel, CH. Es weist eine Dichte von 1.13 kg/l, eine Viskosität von 100mPa-s, und einen pH von 8.9 auf. Die Tintenaufnahmeschicht 3 wird, wenn direkt auf dem Basispapier, mit einem Flächengewicht von 8-10 g/m², optimalerweise mit 10 g/m² aufgetragen. Wenn, wie in Figur 1b) dargestellt, ein Mehrschichtenpapier hergestellt werden soll, in welchem das Basispapier 2 auf der Rückseite mit einer Antistatik-, Anticurl-, oder anderen rückseitigen Schicht 5 beschichtet ist, und bei welchem zwischen Basispapier 2 und der Tintenaufnahmeschicht 3 eine Versiegelungsschicht 4 angeordnet ist, sollte die Tintenaufnahmeschicht dicker gewählt werden, d.h. mit einem Flächengewicht von 14-20 g/m². Dasselbe gilt, wenn die Tintenaufnahmeschicht auf eine Folie aufgebracht werden soll, d.h. allgemein immer dann, wenn die unmittelbar unterhalb der Tintenaufnahmeschicht angeordnete Schicht nicht in der Lage ist, einen Teil der Lösungsmittelaufnahme zu übernehmen, und die Tintenaufnahmeschicht allein für die Trocknung der Farbe, d.h. die Abführung des Lösungsmittels der pigmentierten oder der Dye- Tinte verantwortlich ist. Vorzugsweise wird, wie bereits erwähnt die Auftragung on-line auf eine Papierbahn durchgeführt, d.h. nicht auf einer nachgeschalteten Streichmaschine. Dadurch wird der Prozess erheblich vereinfacht und verbilligt. Ausserdem sollte vorteilhafterweise die Papierbahn in der Maschine vor dem Strich gewissermassen "übertrocknet" werden, d.h. einen Wassergehalt von weniger als 5% aufweisen, bevorzugt von 2 bis 3%, üblicherweise 2%. Der Trocknungs- prozess kann dadurch z.T. vom Papier übernommen werden, d.h. das übertrocknete Papier saugt einen Teil des Wassers des Sperrstrichs auf.

Weitere Ausführungsbeispiele:

Zur Überprüfung der Bedruckungseigenschaften wurden zusätzlich folgende weiteren Testpapiere hergestellt und bedruckt:

Tabelle 1 : Zusammensetzung der Tintenaufnahmeschicht

Die Basispapiere wurden mit der nach der obigen Vorschrift hergestellten Tintenaufnahme- schichtlösung on-line bestrichen und anschliessend mit Dye- und Pigmenttinten bedruckt. Die Resultate der Farbdichtezahlen (FD) (nach ISO 5/3-1984) der Beispiele 2 bis 6 sind in Tabelle 2 für verschiedene Flächengewichte der Tintenaufnahmeschicht (TAS) zusammengestellt:

Beispiele 2 und 3, welche das Pigmentsystem HP39/Syloid 622 verwenden, dienen dem Nachweis der Wirkung des Magnesiumsalzes. Es ist klar erkennbar, dass bei Beispiel 2 deutlich schärfere Auflösung und wesentlich weniger Bleeding, d.h. verlaufen der Tinte in transversaler Richtung, auftritt als bei Beispiel 3. Es zeigt sich aber, dass die Trocknungseigenschaften von Beispiel 3 besser sind, und die leicht besseren Farbdichten erzielt werden. Deshalb wurde im ersten Ausführungsbeispiel auch ein Magnesiumgehalt im Bereich des Beispiels 3 gewählt.

Beispiele 4-6 dienen der Untersuchung des Pigmentsystems HP39/Syloid 244, und der Untersuchung der Wirkung von grossen Magnesiumsalzanteilen. Beispiel 4 b) zeigt massiges Bleeding aber schlechtes Trocknen und Curl, 4 a) zeigt starkes Bleeding, starken Curl. Beispiel 6 zeigt grosse Schärfe, kein Bleeding und wenig Cockle und Curl. Die klare Überlegenheit des Beispiels 6 mit Magnesium ist somit ersichtlich.

BEZEICHNUNGSLISTE

1 Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial

2 Basispapier

3 Tintenaufnahmeschicht

4 Versiegelungsschicht

5 Rückseitige Schicht

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) mit einem Basispapier (2) und einer Tintenaufnahmeschicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass die als wässrige Lösung aufgetragene Tintenaufnahmeschicht (3) Pigmente, Bindemittel, Tintenfixierer, und wenigstens ein anorganisches Salz mit einem zweiwertigen Kation und einem Anion, welche beide im wesentlichen pH- neutrales Verhalten zeigen, enthält.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenaufnahmeschicht (3) zusätzlich Aufheller und/oder Netzmittel und/oder Weichmacher und/oder Farbkomponenten und/oder Verlaufshilfsmittel enthält.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim anorganischen Salz um ein Salz mit einem Kation ausgewählt aus der zweiten Hauptgruppe (IIA), insbesondere bevorzugt Mg²⁺ oder Ca²⁺, und einem Anion ausgewählt aus der Gruppe CI^", SO₄ ^2", NO₃ ^", oder um ein Gemisch von derartigen Salzen handelt.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Salz in einer Konzentration im Bereich von 0.5 bis 10 %, bevorzugt im Bereich von 2 bis 5% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 3%, bezogen auf das Trockengewicht der Tintenaufnahmeschicht vorliegt.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente ausgewählt sind aus der Gruppe Gruppe SiO₂, CaCO₃, MgO, TiO₂, Tonerde, Kaolin, Bentonit oder einem Gemisch davon, wobei das Pigment eine durchschnittliche Korngrösse im Bereich von 5 bis 20 μm, insbesondere von 8 bis 15 μm aufweist, dass es sich beim Tintenfixierer um polymergebundene quaternäre Amine, insbesondere um polyacrylisch gebundene quaternäre Amine oder polymer gebundene cyclische quaternäre Amine mit neutralem pKs-Wert handelt, und dass das Bindemittel aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Gelatine, Stärke und deren Derivate, Polyvinylacetat, Polyethylenglykol, Alginate, Polyacrylsäure, oder einem Gemisch davon ausgewählt ist.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Aufheller um anionische Stilbenderivate, beim Netzmittel um ein Netzmittel von anionischem Typ, und beim Weichmacher um niedermolekulare Glykole handelt.

7. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basispapier (2) ein Flächengewicht im Bereich von 50 bis 200 g/m² insbesondere von 100-150 g/m², aufweist, und die Tintenaufnahmeschicht (3) ein Flächengewicht im Bereich von 8 bis 15 g/m², insbesondere bevorzugt von 8 bis 10 g/m², aufweist.

8. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Basispapier (2) um eine Kunsstofffolie oder einen eine in Richtung der Tintenaufnahmeschicht angeordnete Versiegelungsschicht (4) aufweisenden Papierträger (2) handelt, wobei das Flächengewicht der Tintenaufnahmeschicht (3) in diesem Fall bevorzugt im Bereich von 14 bis 20 g/m² liegt.

9. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Basispapier um ein Papier mit niedrigem Faserstoffanteil in Bezug auf den Füllstoffanteil handelt, insbesondere um ein Papier in welchem der Füllstoffanteil im Bereich von 15 bis 25 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 20%, des Gesamttrockengewichts des Basispapiers liegt.

10. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Füllstoff um ein gefälltes Calciumcarbonat mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0.2 μm handelt.

11. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tintenaufnahmeschicht, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Tintenaufnahmeschicht, im wesentlichen neben Aufhellern und farbgebenden Zusätzen geringen Massenanteils zusammensetzt aus:

3 % Magnesiumsulfat-Heptahydrat (MgSO₄ ^■ 7 H₂O);

8 % einer quaternären, polymeren Verbindung in der Funktion eines Tintenfixierers;

60 % eines synthetischen amorphen Siliziumdioxids grosser durchschnittlicher Partikelgrösse im Bereich von 9 bis 15 μm als Pigmentbestandteil; 29 % vollverseifter Polyvinylalkohol als Bindemittel.

12. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenaufnahmeschicht (3) on-line auf der Papierherstellungsmaschine auf eine Papierbahn einer Rauhtiefe im Bereich von 2.5 bis 3.5 μm, insbesondere bevorzugt von 3 μm, aufgetragen wird, wobei eine wässrige Lösung der Komponenten der Tintenaufnahmeschicht (3) mit Feststoffanteil von 15 bis 17.5 %, insbesondere im Bereich von 16.5%, auf den frischen Papierträger (2) aufgetragen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentkomponente vor dem Zusammenmischen mit den anderen Bestandteilen der aufzutragenden Tintenaufnahmeschicht (3) mit einem Dissolver dispergiert oder in einer Mühle gemahlen wird, derart, dass Pigmentagglomerate aufgetrennt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung der Komponenten der Tintenaufnahmeschicht bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 40°C, insbesondere bevorzugt von 30° aufgetragen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung in entgaster Form aufgetragen wird, insbesondere bevorzugt indem die Lösung vor dem Auftragen vakuumentgast wird.