WO2002072359A1 - Seidenglänzendes tintenstrahlaufzeichnungsmaterial - Google Patents

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WO2002072359A1
WO2002072359A1 PCT/EP2002/002633 EP0202633W WO02072359A1 WO 2002072359 A1 WO2002072359 A1 WO 2002072359A1 EP 0202633 W EP0202633 W EP 0202633W WO 02072359 A1 WO02072359 A1 WO 02072359A1
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André Becker
Kirsten Barth
Hans-Joachim Zorn
Olaf Friederichs
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Definitions

  • the present invention relates to a satin-gloss ink recording material and a method for the production thereof and the use of the ink jet recording material according to the invention for ink jet printing, as well as a printed ink jet recording material.
  • Inkjet printing Because of the number of good properties such as the ability to print at high speed, the low noise level during printing, the wide variety of patterns recorded, the simplicity of multi-color printing, the high quality of the printed image, which can even compete with photographic methods and the like Inkjet printing has played an important role in various fields in recent years. Accordingly, great efforts have been made in recent years to provide recording materials for ink jet printing with improved properties. This is reflected in an almost unmanageable amount of publications on inkjet recording material in the specialist and patent literature. Some important properties for ink jet recording materials are summarized below:
  • the ink jet on recording material should have certain surface properties, and these should be achieved without adversely affecting the ink jet recording properties specified above.
  • the common procedure for surface treatment is e.g. B. calendering, whereby the surface is smoothed and the coating layer is solidified.
  • DE-A 3151471 describes a process for producing an inkjet recording material in which a plurality of coating layers composed of an inorganic pigment and an aqueous binder composition are applied to a substrate and the coating color is then dried.
  • the recording material is exposed to a relatively high pressure of 200 N / mm and a temperature of approximately 70 ° C, while in the glossy calender the pressure is 90 N / mm and the temperature is approximately 150 ° C.
  • DE-A 3151471 does not contain any No details about the gloss or surface smoothness of the ink jet recording material thus produced.
  • US-A-4,770,934 relates to an ink jet recording material in which an ink recording layer containing a pigment such as e.g. B. a synthetic silica with a specific surface area of at least 100 m 2 / g and a binder is applied, and this surface layer is then formed in a cast coating process.
  • a pigment such as e.g. B. a synthetic silica with a specific surface area of at least 100 m 2 / g and a binder
  • Two different cast coating processes can be used here, namely the direct method (wet process), in which the wet paint is dried under pressure immediately after application of the coating color by contact with a heated polished metal cylinder, in particular with a chrome surface.
  • the indirect process rewet process
  • Both procedures usually lead to a very high surface gloss. Because of the coating color compositions used in US Pat. No. 4,770,934, however, only medium gloss ranges between 20 and 50% are achieved here at a viewing angle of 75 °.
  • EP-A 0 732 219 discloses a two-layer ink recording material.
  • an ink recording layer containing a pigment and a binder is applied to a substrate and then to a surface layer which has cationic ultrafine particles with a particle diameter in the range from 1 nm to 500 nm.
  • the surface layer has a gloss of at least 45% at a viewing angle of 75 °.
  • the recording material described in EP-A 0732219 already has these gloss values without any special surface treatment. However, the gloss can still be improved by a cast coating process.
  • the direct and indirect methods mentioned above and the gel method are mentioned here.
  • the wet coat gelled by passing the coated substrate through a coagulation or gelation bath and then brought into contact with the heated cylinder.
  • the ink recording material described in EP-A 0732219 has excellent ink recording properties, but due to the inherent high gloss, even if no cast coating process is used, it is only suitable for applications in which a high gloss is desired.
  • EP 0879709 B1 describes another casting process for producing a glossy ink jet on a drawing sheet.
  • the coating layer has a very high water content after application to the substrate sheet and before drying on the highly polished surface of the metal cylinder. If the water content of the coating layer falls below a critical value, the highly polished surface of the metal cylinder cannot be transferred to the ink jet recording material. This results in surface defects that are inhomogeneously distributed over the entire paper and that result in inhomogeneous low gloss and smoothness values.
  • DE-A 2 310 891 describes a further method for the surface treatment of a paper.
  • This document deals with the problem of very smooth, high-gloss coatings that are comparable with those that are known from the casting processes described above.
  • an aqueous composition of a binder which is essentially free of pigments, is applied to form a surface layer.
  • the moist coating is then passed through a heating zone and brought to a temperature which is above the film-forming temperature of the binder, so that a polymer film is formed.
  • the substrate is then brought into contact with a heated, polished roller.
  • DE-A 2310891 relates to the application of a protective plastic coating to already printed substrates. This means that the plastic coating should not have any porosity and is therefore completely unsuitable for inkjet printing.
  • Another object of the present invention is to provide a method by which an ink recording material having the above-mentioned requirements can be produced.
  • This object is accomplished by a method of making an ink jet recording material: a) applying an aqueous coating slip containing a pigment and a binder to at least one surface of a substrate for forming at least one ink-receiving layer, b) applying an aqueous coating slip containing cationic inorganic particles, a binder and a release agent to the
  • Ink-receiving layer (s) to form a surface layer c) partially drying the recording material and d) contacting the partially dried recording material with a heated metal cylinder without rewetting the coating
  • an ink recording material comprising a substrate which has at least on one side of the substrate an ink-receiving layer which contains a pigment and a binder and thereon a surface layer, the surface layer containing cationic inorganic particles, a binder and a release agent and the surface layer one Gloss value in the range from 5 to 35 measured according to DIN 54502 R '(75 °) (measuring angle 75 °) and a surface smoothness according to the Parker Print Surf process (PPS) according to DIN ISO 8791-4 of less than 2, 5 ⁇ m.
  • PPS Parker Print Surf process
  • the method of the present invention achieves significantly lower gloss values compared to the classic cast coating method, without the smoothness of the recording material being significantly reduced thereby.
  • Another procedural advantage of the present invention lies in the fact that the process can be carried out on existing casting lines and the reduced gloss is produced by the process according to the invention, without, for example, B. the polished metal cylinder by a surface-modified metal cylinder, as taught in DE-A 19755724, can be replaced uss.
  • the decisive advantage of the method according to the invention is that it provides a satin-matt ink recording material with excellent ink absorption properties.
  • the partial drying of the recording material in step c) of the method according to the invention is carried out in such a way that the recording material al has a residual moisture content of 14 to less than 20% by weight, preferably 16 to less than 20% by weight and particularly preferably 16 to 18% by weight of water, based on the total weight of the recording material, is dried.
  • This can e.g. B. by hot air drying at 30 ° C to 80 ° C, preferably at 40 ° C to 60 ° C for 3 to 60 seconds, preferably 10 to 30 seconds.
  • infrared drying with comparable drying performance can also be used.
  • the recording material is pressed onto the heated cylinder with a pressure roller with a line pressure of 400 to 800 N / cm, preferably 500 to 750 N / cm.
  • the surface temperature of the cylinder is preferably 90 ° C to 120 ° C, particularly preferably 100 ° C to 115 ° C.
  • the metal cylinder can be any cylinder normally used in the cast coating process, in particular a cylinder with a polished chrome surface.
  • an aqueous coating slip for forming the ink-receiving layer is applied to at least one side of a flat substrate.
  • the aqueous coating slip for forming the ink receiving layer and thus the ink receiving layer itself contains a pigment and a binder.
  • pigments suitable for the ink recording layer include inorganic pigments such as. As silica, aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, aluminum silicate, magnesium silicate, magnesium carbonate, talc, clay, hydrotalcide, calcium carbonate, titanium dioxide and zinc oxide as well as plastic pigments such as polyethylene, polystyrene and polyacrylate. These pigments can be used either individually or in combination. Pigments are particularly preferred, selected from silica, aluminum oxide, aluminum oxide hydrate and magnesium carbonate. The particle size of these pigments can range between 0.1 to 20 microns.
  • Water-soluble resins such as. B. polyvinyl alcohol, starch, cationized starch, casein, gelatin, acrylic resins, urethane resins, Natriu alginate, polyvinylpyrrilidone, carboxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose suitable.
  • latices can be acrylic polymers such.
  • B. ethylene vinyl acetate copolymers can be used.
  • These binders can be used either individually or in combination.
  • the ratio of binder to pigment in the ink recording layer is preferably 2: 1 to 1:10, particularly preferably 1: 1 to 1: 5.
  • the aqueous coating slip for forming the ink-receiving layer and thus the ink-receiving layer itself can also contain additional components such as e.g. B.
  • Crosslinking agents such as melamine resins, glyoxal and isocyanates, surfactants, antifoams, antioxidants, optical brighteners, UV absorbers, viscosity modifiers for pH adjustment, etc. include.
  • the ink-receiving layer can be applied either as a single layer or as a multiple layer, it being possible for the individual layers to be both identical and different.
  • the ink absorption layer preferably has a weight per unit area of 5-20 g / m 2 based on the dry weight.
  • the recording material it is preferred to dry the recording material after applying the ink-receiving layer and before applying the surface layer.
  • wet-on-wet application of the surface layer to an ink receiving layer that has not or only partially dried is also possible.
  • a commercially available substrate that has a primer that meets the criteria defined above for the ink-receiving layer can also be used as a starting material for the application of the surface layer.
  • the surface layer is also applied with an aqueous coating slip to the already applied ink-receiving layer.
  • aqueous coating slip to form the surface layer has cationic inorganic particles, a binder and a release agent.
  • the cationic particles for the surface layer are selected from aluminum oxide, aluminum oxide hydrate or silica, the surface of which has been cationized.
  • ⁇ -, ⁇ -, ⁇ - and ⁇ -aluminum oxide can be used as a suitable aluminum oxide.
  • Suitable aluminum oxide hydrates are gibbsite, bayerite, northeast randite, crystalline boehmite, diaspore and pseudoboehmite.
  • cationic silicas examples include silicas that are subjected to surface treatment with a compound that contains cationic metal oxides or metal atoms, or silicas that are subjected to surface treatment with an organic compound that have both amino groups or quaternary ammonium groups and functional groups that have silanol groups on the surface with the silica react like B.
  • Ainoethoxysilan or Aminoalkylglycidi1ether contain.
  • the cationic particles have an average particle diameter in the range from 1 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm.
  • the ink jet recording material has an at least two-layer coating, the surface layer being intended to provide the desired surface properties and the combination of surface layer and ink receiving layer being intended to provide the desired ink receiving properties. It is particularly important that the ink recording material has a high ink absorption capacity as well as a high recording speed. Furthermore, it is essential that the color pigments of the inks are preferably fixed in the surface or near the surface in order to provide a high color density and color brilliance. It is also important that the liquid and volatile carrier fluid of the ink is absorbed as quickly as possible by the ink recording material and separated from the ink dyes so that there is no bleeding and that sharp contours are always generated in the printed image. To achieve this, the cationic particles in the surface layer are particularly important.
  • the cationic particles in the surface layer produce sufficient porosity of the surface layer, which enables the ink to be absorbed quickly. Due to the cationic nature of the particles, the ink dyes, which are often anionic, are at least partially immediately fixed in the surface layer, while the carrier fluid of the ink is quickly transported into the ink-receiving layer located below the surface layer. This ensures that a significant proportion of the ink dyes in the top layer of the recording material is fixed even if a part of the ink dyes is held in the underlying ink receiving layer. In any case, it is ensured that the ink dyes are fixed close to the surface. Furthermore, the structure of the ink recording material according to the invention enables the fluid carrier of the ink to be removed very quickly, as a result of which very high ink absorption speeds and short drying times are achieved.
  • the cationic particles have an average particle diameter in the range from 1 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm.
  • optimal ink recording properties and surface properties can be achieved.
  • a particular advantage of these preferred particle sizes is that the transparency of the surface layer can be increased, so that the inkjet printed image has excellent color brilliance.
  • binders that were described above in connection with the ink-receiving layer can be used as binders for the surface layer.
  • Polyurethanes are a particularly preferred binder.
  • the ratio of cationic inorganic particles to binder in the surface layer is preferably within a range from 50: 1 to 1: 2.
  • finely divided organic resins can also be present in the surface layer. This increases the porosity of the surface layer.
  • the particles of the organic resins preferably have a diameter in the range of 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • Examples of fine particles of organic resins include latices of acrylic polymers such as. B. Polymers of acrylic esters or methacrylic esters and copolymers of these monomers with other monomers, latices of carboxyl-modified conjugated diene polymers, latices of vinyl copolymers such as e.g. B.
  • ethylene-vinyl acetate copolymers fine-particle polyvinyl chloride, fine-particle pol ethylene, fine-particle copolymers of vinylpyrrolidone and styrene and fine-particle copolymers of vinyl alcohol and styrene.
  • Another essential component of the surface layer is a release agent to ensure that when the method according to the invention is carried out while the partially dried recording material is brought into contact with the heated metal cylinder, the line is formed uniformly and completely without the line coming off and / or adheres to the metal cylinder.
  • Suitable release agents are oleic acid, rapeseed oil, metal stearates, ammonium stearates, polyethylenes, ethoxylated polyethylenes, waxes, metal and ammonium salts of aliphatic acids, ketene dimers, surface-active agents based on fatty acids, sulfonated and sulfated oils, fatty acid triglycerides and fatty acid ide, where Oleic acid and rapeseed oil are particularly preferred.
  • the release agents can be used alone or in combination.
  • the total amount of release agent in the aqueous coating slip to form the surface layer is preferably 1-10% by weight, based on the total mass of the solids in the coating slip.
  • either the aqueous coating slip to form the ink-receiving layer or the aqueous coating slip to form the surface layer or both coating slips contains a cationic compound which is not a pigment. It is particularly advantageous if at least the surface layer contains such a cationic compound in order to improve the fixation of the usually anionic color pigments of the ink in the surface layer and thus to improve the wet strength of the inkjet print.
  • Possible cationic compounds are: polyallylamine and its quaternary ammonium salts, polyamine sulfone and its quaternary ammonium salts, polyvinylamine and its quaternary ammonium salts, chitosan and its acetates, polymers of monomers selected from the group consisting of dimethylaminoethyl (eth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) - acrylate, methylethyl aminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminostyrene, diethylaminostyrene, copolymers of vinyl pyrrolidone with a quaternary salt of an aminoalkyl (meth) acrylate and a copolymer of (meth) acrylamide with a quaternary salt of aminoethyl (meth) acrylamide.
  • the pH of the coating slip in the acidic range.
  • the pH is preferably in the range from 2.5 to 5.0.
  • Paper can be used as the substrate. It is preferred if the substrate itself is porous, that is to say it has a liquid absorption capacity, the desired dimensional stability for the recording material is provided, and it exhibits sufficiently good adhesion to the recording layer. Therefore, paper is particularly preferred as the substrate.
  • the weight per unit area of the paper substrate is preferably 40 to 300 g / m 2 .
  • the ink recording material according to the invention which can be produced using the method according to the invention, has a surface which has a gloss value in the range from 5% to 35%, measured according to DIN 54502 R '(75 °) (measuring angle 75 °) and a surface smoothness according to the Parker Print Surf process (PPS) according to DIN ISO 8791-4 of less than 2.5 ⁇ m.
  • the gloss value is 5 to less than 30 X, in particular 10 X to less than 30 X, very particularly preferably 12% to 25 X and the surface smoothness is less than 2.2 ⁇ m. Consequently provides a satin ink recording material with excellent ink absorption properties and high smoothness.
  • a particular advantage of the ink recording material according to the invention lies in the extremely short drying time close to zero of the applied ink jet print image.
  • a coating color in accordance with the composition given in Table 1 with a solids content of 27% by weight was applied by means of an inking roller to the pre-coated paper web at a web speed of 30 m / min. So much excess coating color was removed with an air brush that a coating amount of 11 g / m 2 (in the dried state) remains on the paper web.
  • the coated paper web When passing through hot air drying at 50 ° C for 20 seconds, the coated paper web is dried to a residual moisture content of 16% by weight of water, based on the total weight of the paper web, and then immediately into the nip, which consists of an elastic pressure roller and a highly polished Chrome cylinder is formed without rewetting performed.
  • the line pressure of the roller / chrome cylinder pair was 625 N / cm and the temperature of the chrome cylinder surface was 110 ° C.
  • the inkjet recording material showed excellent printability in inkjet printing and had a surface gloss of 19 X at a viewing angle of 75 °, measured in accordance with DIN 54502.

Landscapes

  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials umfassend:a) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel auf mindestens eine Oberfläche eines Substrats zur Ausbildung mindestens einer Tintenaufnahmeschicht,b) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend kationische an-organische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel auf die Tintenaufnahmeschicht(en) zur Ausbildung einer Oberflächenschicht,c) partielles Trocknen des Aufzeichnungsmaterials auf eine Gesamt-feuchte von 14 bis kleiner 20 Gew.-% Wasser bezogen auf das Ge-samtgewicht des Aufzeichnungsmaterials undd) Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsmaterials mit einem beheizten Metallzylinder ohne Wiederbefeuchtung des Strichs.Dadurch ist ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial enthaltend ein Sub-strat, mindestens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahme-schicht, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält, und darauf eine Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht kationische anorgani-sche Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel enthält und die Ober-flächenschicht einen Glanzwert im Bereich von 5 bis 35 gemessen nach DIN 54502 R'(75°) (Messwinkel 75°) und eine Oberflächenglätte nach dem Par-ker-Print-Surf-Verfahren (PPS) nach DIN-ISO 8791-4 von kleiner 2,5 µm aufweist, erhältlich.

Description

Seidengl nzendes Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein seidengl nzendes Tintenaufzeichnungsmaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwen- düng des erfindungsgemäßen Tintenstrahl aufzeichnungsmaterials für den Tintenstrahldruck sowie ein bedrucktes Tintenstrahlaufzeichnungsmateri- al.
Aufgrund der zahl eichen guten Eigenschaften wie der Möglichkeit, mit hoher Geschwindigkeit zu drucken, des niedrigen Geräuschpegels während des Druckvorgangs, der großen Vielfalt der aufgezeichneten Muster, der Einfachheit beim Mehrfarbendruck, die hohe Qualität des Druckbildes, die sogar mit fotographischen Verfahren konkurrieren kann und dergleichen hat der Tintenstrahldruck in den vergangenen Jahren auf verschiedenen Gebieten eine wichtige Stellung eingenommen. Dementsprechend wurde in den vergangenen Jahren starke Anstrengungen unternommen, um AufZeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Dies spiegelt sich in einer nahezu unüberschaubaren Menge an Veröffentlichungen über Tintenstrahl aufzeichnungsma- terial in der Fach- und Patentliteratur wieder. Im folgenden sollen einige wichtige Eigenschaften für TintenstrahlaufZeichnungsmaterialien zu- sammengefasst werden:
1. Hohe Tintenaufnahmekapazität 2. Schnelles Trocknen des aufgebrachten Tintenstrahlbildes
3. Hohe optische Dichte der aufgebrachten Tintentropfen
4. Klare Abgegrenztheit der aufgebrachten Tintenstrahltropfen
5. Gleichmäßigkeit der Farbstärke und Farbdichte des aufgebrachten Tintenstrahldrucks 6. Kein Ausbluten des aufgebrachten Tintenstrahlbildes
7. Gute Wasser- und Feuchtigkeitsfestigkeit und Lichtechtheit des aufgebrachten Tintenstrahlbildes und 8. Dimensionsstabilität des Aufzeichnungsmaterials nach dem Bedrucken, insbesondere Vermeiden des Auftretens von Wellen oder anderen Dimensionsänderungen.
Darüber hinaus sollte das Tintenstrahl aufZeichnungsmaterial je nach der gewünschten Verwendung bestimmte Oberflächeneigenschaften aufweisen, wobei diese erreicht werden sollen, ohne die oben angegebenen Tintenstrahlaufzeichnungseigenschaften negativ zu beeinflussen.
Verschiedene Verfahren zur Ausbildung einer bestimmten Oberflächenqualität sind in der Papierherstellung seit langem bekannt. Dabei ist aber zu beachten, dass durch die Oberflächenbehandlung die Tintenaufnahmeeigenschaft nicht verschlechtert wird, bzw. dass das Aufzeichnungsmaterial so aufgebaut ist, dass die nachfolgende Oberflächenbehandlung zu keiner Verschlechterung der Tintenaufnahmeeigenschaften führt.
Das gängige Verfahren zur Oberflächenbehandlung ist z. B. das Kalandrieren, wodurch die Oberfläche geglättet und die Überzugsschicht verfestigt wird.
So beschreibt DE-A 3151471 ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl aufzeichnungsmaterials, bei dem auf ein Substrat mehrere Überzugs- schichten aus einem anorganischen Pigment und einer wässrigen Binderzusammensetzung aufgebracht wird und danach die Streichfarbe getrocknet wird. Nach der Lehre von DE-A 3151471 ist es bevorzugt, das so hergestellte und getrocknete AufZeichnungsmaterial einer weiteren Oberflächenbehandlung entweder in einem Glanzkalander oder einem Superkaiander zu unterziehen. Im Falle des Superkaianders wird das Aufzeichnungsmate- rial bei einem relativ hohen Druck von 200 N/mm und einer Temperatur von etwa 70°C ausgesetzt, während beim Glanzkalander der Druck 90 N/mm und die Temperatur etwa 150°C beträgt. Die DE-A 3151471 enthält aber kei- nerlei Angaben über den Glanz oder die Oberflächenglätte des so herge- stel1ten Tintenstrahl aufzeichnungsmaterials.
US-A-4,770,934 betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial , bei dem eine Tintenaufzeichnungsschicht enthaltend ein Pigment wie z. B. eine synthetische Kieselsäure mit einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 100 m2/g und ein Bindemittel aufgetragen wird, und diese Oberflachenschicht dann in einem Gussstrichverfahren ausgebildet wird. Hierbei können zwei unterschiedliche Gussstrichverfahren, nämlich die direkte Methode (wet process), bei der direkt nach dem Aufbringen der Streichfarbe die feuchte Farbe durch Kontakt mit einem beheizten polierten Metallzylinder, insbesondere mit Chromoberfläche, unter Druck getrocknet wird. Alternativ kann das indirekte Verfahren (rewet process) verwendet werden, bei dem der Strich zuerst getrocknet wird und dann vor Inkon- taktbringen mit dem heißen polierten Metallzylinder und Druck die bereits getrocknete Streichfarbenschicht wieder angefeuchtet wird. Beide Verfahrensweisen führen in der Regel zu einem sehr hohen Oberflächenglanz. Aufgrund der in US-A 4,770,934 verwendeten Streichfarbenzusammensetzungen werden hier allerdings nur mittlere Glanzbereiche zwischen 20 und 50 % bei einem Betrachtungswinkel von 75° erreicht.
Aus EP-A 0 732 219 ist ein zweischichtiges Tintenaufzeichnungsmaterial bekannt. Hierbei wird auf ein Substrat zuerst eine Tntenaufzeichnungs- schicht enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel aufgebracht und dar- auf eine Oberflachenschicht, die kationische ultrafeine Teilchen mit einem Tei1chendurchmesser im Bereich von 1 nm bis 500 nm aufweist. Die Oberflachenschicht hat hierbei einen Glanz von wenigstens 45 % bei einem Blickwinkel von 75°. Das in EP-A 0732219 beschriebene Aufzeichnungsmaterial weist diese Glanzwerte bereits ohne besondere Oberflächenbehand- lung auf. Der Glanz kann aber noch durch ein Gussstrichverfahren verbessert werden. Hierbei sind die oben genannten direkten und indirekten Verfahren sowie das Gelverfahren genannt. Beim Gelverfahren wird der nasse Strich durch ein Durchleiten des beschichteten Substrats durch ein Koagulierungs- oder Gelierungsbad geliert und anschließend mit dem beheizten Zylinder in Kontakt gebracht. Das in EP-A 0732219 beschriebene Tintenaufzeichnungsmaterial weist zwar hervorragende Tintenaufzeich- nungseigenschaften auf, ist aber aufgrund des inhärent auftretenden hohen Glanzes, selbst wenn kein Gussstrichverfahren angewendet wird, nur für Anwendungen geeignet, bei denen ein hoher Glanz erwünscht wird.
Aus DE-A 19744724 ist ein spezielles Gussstrichverfahren bekannt, bei dem die Oberflächen des Chromzylinders, mit dem das befeuchtete Auf- zeichnungsmaterial unter Druck in Kontakt gebracht wird, um die Streichfarbe zu trocknen, z. B. durch Sandstrahlen modifiziert wird. Hierbei wird die Glätte des Papiers reduziert, indem die Oberflächenstruktur des Zylinders, die bestimmte Vertiefungen aufweist, auf der Oberfläche des Papiers abgebildet wird. Hierdurch reduziert sich ebenfalls der Glanz.
In EP 0879709 Bl wird ein weiteres Gussstrichverfahren zur Herstellung eines glänzenden Tintenstrahl aufZeichnungsblattes beschrieben. Zur Erzielung einer glänzenden Oberfläche ist es notwendig sehr feine Silizi- umdioxidteilchen einzusetzen. Dabei ist es essentiell, daß die Beschich- tungsschicht nach Aufbringung auf das Substratblatt und vor Trocknung an der hochglanzpolierten Oberfläche des MetallZylinders einen sehr hohen Wassergehalt hat. Wenn der Wassergehalt der Beschichtungsschicht unter einen kritischen Wert fällt kann die hochglanzpolierte Oberfläche des MetallZylinders nicht auf das TintenstrahlaufZeichnungsmaterial übertragen werden. Dies resultiert in Oberflächendefekten, die inhomogen über das gesamte Papier verteilt sind und die inhomogene niedrige Glanz- und Glättewerte bedingen.
In DE-A 2 310 891 ist ein weiteres Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Papiers beschrieben. Diese Druckschrift setzt sich mit dem Problem auseinander, sehr glatte hochglänzende Überzüge, die vergleichbar sind mit denen, die aus den oben beschriebenen Gussstrichverfahren bekannt sind, herzustellen. Hierzu wird eine wässrige Zusammensetzung eines Bindemittels, die im wesentlichen frei von Pigmenten ist, zur Ausbildung einer Oberflachenschicht aufgebracht. Danach wird die feuchte Beschich- tung durch eine Erhitzungszone geführt und auf eine Temperatur gebracht, die oberhalb der Filmbildungstemperatur des Bindemittels liegt, so dass ein Polymerfilm ausgebildet wird. Nach der Filmbildung wird dann das Substrat mit einer erhitzten polierten Walze in Kontakt gebracht. Obwohl keine Glanzwerte angegeben sind, ist davon auszugehen, insbesondere da beabsichtigt ist, die Glanzwerte von Gussstrichverfahren zu reproduzieren, insbesondere da im Wesentlichen keine Pigmente in der Oberflachenschicht vorhanden sind, dass auch hier ein sehr hoher Glanz im Bereich oberhalb von 45 X bei 75° Betrachtungswinkel erreicht wird. Darüber hinaus betrifft die DE-A 2310891 das Aufbringen eines schützenden Kunst- stoffÜberzugs auf bereits bedruckte Substrate. Das heißt, der KunststoffÜberzug soll gerade keine Porosität aufweisen und ist damit vollkommen ungeeignet für den Tintenstrahldruck.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Tintenaufzeich- nungsmaterial bereitzustellen, das hervorragende Tintenaufnahmeeigenschaften aufweist, und das auch für Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen hoher Glanz unerwünscht ist, und das trotz mittlerer Glanzwerte eine niedrige Oberflächenrauhheit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Tintenaufzeichnungsmaterial mit den oben angegebenen Erfordernissen hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tinten- strahlaufzeichnungsmaterials umfassend: a) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel auf mindestens eine Oberfläche eines Substrats zur Ausbildung mindestens einer Tintenaufnahmeschicht, b) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend kationische an- organische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel auf die
Tintenaufnahmeschicht(en) zur Ausbildung einer Oberflachenschicht, c) partielles Trocknen des Aufzeichnungsmaterials und d) Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsmaterials mit einem beheizten Metallzylinder ohne Wiederbefeuchtung des Strichs
gelöst.
Dadurch entsteht ein Tintenaufzeichnungsmaterial enthaltend ein Substrat, das mindestens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahme- schicht, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält, und darauf eine Oberflachenschicht, wobei die Oberflachenschicht kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel enthält und die Oberflachenschicht einen Glanzwert im Bereich von 5 bis 35 gemessen nach DIN 54502 R'(75°) (Messwinkel 75°) und eine Oberflächenglätte nach dem Par- ker-Print-Surf-Verfahren (PPS) nach DIN-ISO 8791-4 von kleiner 2,5 μm aufweist.
Für die vorliegende Erfindung ist es wesentlich, dass kein Gussstrichverfahren im klassischen Sinne verwendet wird. Das heißt, das mit der Streichfarbe beschichtete Substrat wird weder direkt im feuchten Zustand mit einem beheizten Metal1zylinder in Kontakt gebracht, noch wird das mit der Streichfarbe beschichtete Substrat getrocknet und dann wiederbefeuchtet, bevor es mit dem Metallzylinder in Kontakt gebracht wird. Auch wird keine Gelmethode durchgeführt, bei der der feuchte Strich vor In- kontaktbringen mit dem Metallzylinder koaguliert oder geliert wird. Der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens war insbesondere deshalb so überraschend, da der Fachmann erwarten würde, dass bei einem partiellen Trocknen ohne nachträgliches Wiederbefeuchten des Striches sich der Strich nicht gleichmäßig ausformt, sondern bei Inberührung mit der be- heizten Walze sich ablöst und auf der Walze haften bleibt. Dies würde unweigerlich zu einem Zusammenbruch des Herstellungsverfahrens wie auch zu einer völlig unakzeptablen Papierqualität führen. Bisher ist die Fachwelt davon ausgegangen, dass bei einer Trocknung in jedem Fall eine Wiederbefeuchtung des Strichs notwendig ist, um eine gleichmäßige Aus- formung des Strichs bei Kontakt mit dem Metallzylinder zu gewährleisten. Hierzu wird bei dem bekannten „Rewet-Verfahren" in dem Schlitz zwischen Andruckwalze und Metallzylinder ein wässriges Wiederbefeuchtungs ittel zugesetzt, das insbesondere auch ein Trennmittel enthält, um ein Anhaften der beschichteten Substratbahn an dem Metallzylinder während des Ausform- und Trockenprozesses zu verhindern.
Weiterhin wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung deutlich niedrigere Glanzwerte im Vergleich zu dem klassischen Gussstrichverfahren erreicht werden, ohne dass dadurch die Gl tte des Aufzeichnungsmaterials wesentlich reduziert wird.
Ein weiterer verfahrenstechnischer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Verfahren auf bereits vorhandenen Gussstrichanlagen durchgeführt werden kann, und der reduzierte Glanz durch die erfin- dungsgemäße Verfahrensweise erzeugt wird, ohne dass z. B. der polierte Metallzylinder durch einen oberfl chenmodifizierten Metallzyl inder, wie DE-A 19755724 lehrt, ausgetauscht werden uss.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt aber darin, dass hierdurch ein seidenmattes Tintenaufzeichnungsmaterial mit hervorragender Tintenaufnahmeeigenschaften bereitgestellt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die teilweise Trocknung des Aufzeichnungsmaterials in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens so durchgeführt, dass das Aufzeichnungsmater al eine Restfeuchte von 14 bis kleiner 20 Gew.-#, vorzugsweise 16 bis kleiner 20 Gew.-# und besonders bevorzugt 16 bis 18 Gew.- Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Aufzeichnungsmaterials getrocknet wird. Dies kann z. B. durch Heißluft- trocknen bei 30°C bis 80°C, vorzugsweise bei 40°C bis 60°C für 3 bis 60 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden erfolgen. Alternativ kann auch eine Infrarottrocknung mit vergleichbarer Trocknungsleistung verwendet werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Aufzeichnungsmaterial mit einer Anpresswalze mit einem Liniendruck von 400 bis 800 N/cm, vorzugsweise 500 bis 750 N/cm an den beheizten Zylinder angedrückt wird. Die Oberflä- chentemperatur des Zylinders beträgt dabei vorzugsweise 90°C bis 120°C, besonders bevorzugt 100°C bis 115°C.
Bei dem Metallzylinder kann es sich um jeden üblicherweise im Guss- strichverfahren eingesetzten Zylinder handeln, insbesondere um einen Zylinder mit polierter Chromoberfläche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Verfahrens- schritt eine wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht auf mindestens einer Seite eines flächigen Substrats aufgebracht. Die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahe- schicht und somit die Tintenaufnahmeschicht selbst enthält ein Pigment und ein Bindemittel. Beispiele für Pigmente, die für die Tintenaufzeichnungsschicht geeignet sind, beinhalten anorganische Pigmente wie z. B. Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, AIuminiumsi1icat, Mag- nesiumsilicat, Magnesiumcarbonat, Talk, Clay, Hydrotalcid, Calciumcarbo- nat, Titandioxid und Zinkoxid wie auch Kunststoffpigmente wie Pol ethy- len, Polystyrol und Polyacrylat. Diese Pigmente können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden. Besonders bevorzugt sind Pigmente, ausgewählt aus Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat und Mag- nesiumcarbonat. Die Teilchengröße dieser Pigmente kann im Bereich zwischen 0,1 bis 20 μm liegen.
Als Bindemittel sind wasserlösliche Harze wie z. B. Polyvinylalkohol, Stärke, kationisierte Stärke, Kasein, Gelatine, Acryl harze, Urethanhar- ze, Natriu alginat, Polyvinylpyrrilidon, Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcel1ulose geeignet. Weiterhin können Latices acrylisehe Polymere wie z. B. Polymere von Acrylsäureester oder Methacrylsäureester und Copolymere dieser Monomere mit anderen Monomeren, Latices von carbo- xylmodifizierten konjugierten Diencopolyeren und Latices von Vinylcopo- lyeren wie z. B. Ethylenvinylacetatcopolymeren verwendet werden. Diese Binder können entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Das Verhältnis von Bindemittel zu Pigment in der Tintenaufzeichnungs- schicht beträgt vorzugsweise 2:1 bis 1:10, besonders bevorzugt 1:1 bis 1:5.
Innerhalb der oben angegebenen Bereiche erhält man eine optimale Balance zwischen Festigkeit der Tintenaufzeichnungsschicht und Tintenaufnahmeka- pazität.
Die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht und somit die Tintenaufnahmeschicht selbst kann auch zusätzliche Bestandteile wie z. B. Vernetzungsmittel wie Mela inharze, Glyoxal und Isocyanate, oberflächenaktive Mittel, Antischaummittel, Antioxidantien, optische Aufheller, UV-Absorptionsmittel, ViskositätsmodifiZierungsmittel zur pH- Wert-Einstellung usw. beinhalten.
Die Tintenaufnahmeschicht kann entweder als Einzelschicht oder als Mehr- fachschicht aufgebracht werden, wobei die einzelnen Schichten sowohl identisch als auch unterschiedlich sein können. Die Tintenaufnahme- schicht weist vorzugsweise ein Fl chengewicht von 5 - 20 g/m2 bezogen auf Trockengewicht auf.
Es ist bevorzugt, das Aufzeichnungsmaterial nach Aufbringen der Tinten- aufnahmeschicht und vor Aufbringen der Oberflachenschicht zu trocknen. Ein Nass-auf-Nass-Auftrag der Oberfl chenschicht auf eine nicht oder nur teilweise getrocknete Tintenaufnahmeschicht ist aber ebenfalls möglich. Darüber hinaus kann auch ein im Handel erhältliches Substrat, das einen Vorstrich aufweist, der die oben definierten Kriterien für die Tinten- aufnahmeschicht erfüllt, als Ausgangsmaterial für das Aufbringen der 0- berfl chenschicht verwendet werden.
Die Oberflachenschicht wird ebenfalls mit einer wässrigen Streichmasse auf die bereits aufgetragene Tintenaufnahmeschicht aufgebracht.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Oberfl chenschicht kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die kationisehen Teilchen für die Oberflachenschicht ausgewählt aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat oder Kieselsäure, deren Oberfläche kationisiert wurde. Als geeignetes Aluminiumoxid kann α-,ß-,γ- und δ-Aluminiumoxid verwendet werden. Geeignete Aluminiumoxidhydrate sind Gibbsit, Bayerit, Nordostrandit, kristalliner Böhmit, Diaspor und Pseudoböhmit. Beispiele kationischer Kieselsäuren beinhalten Kieselsäuren, die einer Oberflächenbehandlung mit einer Verbindung, die kationische Metalloxide oder Metallatome enthalten ausgesetzt werden, oder Kieselsäuren, die einer Oberflächenbehandlung mit einer organischen Verbindung ausgesetzt werden, die sowohl Aminogruppen oder quartäre Ammoniumgruppen als auch funktionelle Gruppen, die mit den Silanolgruppen auf der Oberfläche mit der Kieselsäure reagieren wie z. B. Ainoethoxysilan oder Aminoalkylglycidi1ether enthalten.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die kationischen Teilchen einen mittle- ren Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 1.000 nm, vorzugsweise 10 bis 500 nm aufweisen.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass das Tin- tenstrahlaufzeichnungsmaterial einen zumindest zweischichtigen Strich aufweist, wobei die Oberflachenschicht die gewünschten Oberfl cheneigenschaften bereitstellen soll und die Kombination von Oberflachenschicht und Tintenaufnahmeschicht die gewünschten Tintenaufnahmeeigenschaften zur Verfügung stellen sollen. Hierbei ist es insbesondere wichtig, dass das Tintenaufzeichnungsmaterial eine hohe Tintenaufnahekapazität als auch eine hohe Aufnahmegeschwindigkeit aufweist. Weiterhin ist es wesentlich, dass die Farbpigmente der Tinten vorzugsweise in der Oberfl che oder nahe der Oberfläche fixiert werden, um eine hohe Farbdichte und Farbbrillianz bereitzustellen. Weiterhin ist es wichtig, dass der flüssige und flüchtige Trägerfluid der Tinte möglichst schnell von dem Tin- tenaufZeichnungsmaterial aufgenommen wird und von den Tintenfarbstoffen separiert wird, so dass kein Ausbluten stattfindet und stets scharfe Konturen im Druckbild erzeugt werden. Um dies zu erreichen, sind insbesondere die kationischen Teilchen in der Oberflachenschicht wichtig.
Durch die kationischen Teilchen in der Oberflachenschicht wird eine ausreichende Porosität der Oberflachenschicht erzeugt, die eine schnelle Aufnahme der Tinte ermöglicht. Aufgrund des kationischen Charakters der Teilchen, werden die Tintenfarbstoffe, die häufig anionisch sind, zumindest teilweise unmittelbar in der Oberflachenschicht fixiert, während das Trägerfluid der Tinte schnell in die unter der Oberflachenschicht gelegenen Tintenaufnahmeschicht transportiert wird. Somit wird sichergestellt, dass bereits ein wesentlicher Teil der Tintenfarbstoffe in der obersten Schicht des Aufzeichnungsmaterials fixiert wird, auch wenn ein Teil der Tintenfarbstoffe in der darunter liegenden Tintenaufnahmeschicht festgehalten wird. In jedem Fall wird sichergestellt, dass die Tintenfarbstoffe oberflächennah fixiert werden. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Struktur des Tintenaufzeichnungsmaterials einen sehr schnellen Abtransport des fluiden Trägers der Tinte, wodurch sehr hohe Tintenaufnahmegeschwi digkeiten und kurze Trocknungszeiten erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die kationischen Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 1.000 nm, vorzugsweise 10 bis 500 nm. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können optimale Tintenaufzeichnungseigenschaften wie auch Oberflächeneigenschaften er- reicht werden. Ein besonderer Vorteil dieser bevorzugten Teilchengrößen liegt darin, dass die Transparenz der Oberflachenschicht gesteigert werden kann, so dass das Tintenstrahldruckbild eine hervorragende Farbbril- lianz aufweist.
Als Bindemittel für die Oberflachenschicht kommen dieselben Bindemittel, die weiter oben im Zusammenhang mit der Tintenaufnahmeschicht beschrieben wurden, in Betracht. Ein besonders bevorzugtes Bindemittel sind Polyurethane.
Das Verhältnis von kationischen anorganischen Teilchen zu Bindemittel in der Oberflachenschicht liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 50:1 bis 1:2. Zusätzlich zu den anorganischen Teilchen können noch fein- teil ige organische Harze in der Oberflachenschicht vorhanden sein. Dadurch wird die Porosität der Oberflachenschicht gesteigert. Die Teilchen der organischen Harze haben vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,05 μm bis 2 μm. Beispiele feiner Teilchen organischer Harze beinhalten Latices von Acrylpolymeren wie z. B. Polymeren von Acrylestern oder Methacrylestern und Copolymere dieser Monomere mit anderen Monomeren, Latices von carboxyl odifizierten konjugierten Dienpolymeren, Latices von Vinylcopolymeren wie z. B. Ethylenvinylacetat-Copolymere, fein- teiliges Polyvinylchlorid, feinteiliges Pol ethylen, feinteil ige Copoly- mere aus Vinylpyrrolidon und Styrol und feinteil ige Copolymere aus Vi- nyl alkohol und Styrol .
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Oberflachenschicht ist ein Trennmittel, um sicherzustellen, dass bei der Ausführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens während dem Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsmaterials mit dem beheizten Metal1zylinder der Strich gleichmäßig und vollständig ausgebildet wird, ohne dass sich der Strich ablöst und/oder an dem Metallzylinder anhaftet. Geeignete Trennmittel sind Öl säure, Rapsöl, Metall stearate, Ammoniumstearate, Polyethylene, ethoxylierte Polyethylene, Wachse, Metall- und Ammoniumsalze von alipha- tischen Säuren, Ketendimere, oberflächenaktive Mittel auf Grundlage von Fettsäuren, sulfonierte und sulfatierte Öle, Fettsäuretriglyceride und Fettsäurea ide, wobei Ölsäure und Rapsöl besonders bevorzugt sind. Die Trennmittel können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Die Ge- samtmenge an Trennmittel in der wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Oberflachenschicht beträgt vorzugsweise 1 - 10 Gew.-# bezogen auf die Gesamtmasse der Feststoffe in der Streichmasse.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält entweder die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht oder die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Oberflachenschicht oder beide Streichmassen eine kationische Verbindung, die kein Pigment ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn zumindest die Oberflachenschicht eine solche kationische Verbindung enthält, um die Fixierung der in der Regel anio- nisehen Farbpigmente der Tinte in der Oberflachenschicht zu verbessern und somit die Nassfestigkeit des Tintenstrahldrucks zu verbessern. Als kationische Verbindungen kommen in Betracht: Polyallylamin und dessen quartäre Ammoniumsalze, Polyaminsulfon und dessen quartäre Ammoniumsalze, Polyvinylamin und dessen quartäre Ammoniumsalze, Chitosan und dessen Acetate, Polymere von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylaminoethyl ( eth)acrylat, Diethylaminoethyl (meth)- acrylat, Methylethyl aminoethyl (meth)acrylat, Dimethylaminostyrol , Diethylaminostyrol, Copolymere von Vi ylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoalkyl (meth)acrylats und einem Copolymer von (Meth)acrylamid mit einem quartären Salz von Aminoethyl (meth)acryl amid.
Um den kationischen Charakter der Streichmasse insbesondere bei Anwesenheit einer kationischen Verbindung zu gewährleisten ist es vorteilhaft, den pH-Wert der Streichfarbe im sauren Bereich einzustellen. Der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von 2,5 bis 5,0.
Als Substrat kann unter anderem Papier verwendet werden. Es ist bevorzugt, wenn das Substrat selbst porös ist, das heißt, eine Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten aufweist, die gewünschte Dimensionsstabilität für das Aufzeichnungsmaterial bereitstellt und eine ausreichend gute Adhäsi- on zu der Aufnahmeschicht zeigt. Daher ist Papier als Substrat besonders bevorzugt. Das Flächengewicht des Papiersubstrats beträgt vorzugsweise 40 bis 300 g/m2.
Das erfindungsgemäße Tintenaufzeichnungsmaterial, das mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, hat eine Oberfläche, die einen Glanzwert im Bereich von 5 X bis 35 %, gemessen nach DIN 54502 R'(75°) (Messwinkel 75°) und eine Oberfl chenglätte nach dem Parker- Print-Surf-Verfahren (PPS) nach DIN ISO 8791-4 von kleiner 2,5 μm auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Glanzwert 5 bis kleiner 30 X, insbesondere 10 X bis kleiner 30 X, ganz besonders bevorzugt 12 % bis 25 X und die Oberflächenglätte ist kleiner 2,2 μm. Somit wird ein seidenmattes Tintenaufzeichnungsmaterial mit hervorragenden Tintenaufnahmeeigenschaften und hoher Glätte bereitgestellt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Tintenaufzeichnungsmaterials liegt in der extrem kurzen Trocknungszeit nahe null des aufgebrach- ten Tintenstrahldruckbilds.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher erläutert.
Beispiel
Auf ein vorgefertigtes Basispapier, das aus einem Rohpapier mit einem Flächengewicht von 150 g/m2 besteht und mit einem Strich versehen ist, der Kieselsäure, Polyvinylalkohol und Polydiallyldimethylammoniumchlorid (bezogen auf die Trockenmasse) enthält und mit einem Fl chengewicht von 10 g/m2 aufgebracht wurde, wurde eine Streichfarbe gemäß der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung mit einem Feststoffgehalt von 27 Gew.-# mittels einer Farbauftragswalze auf die vorgestrichene Papierbahn mit einer Bahngeschwindigkeit von 30 m/min aufgetragen. Mit einer Luftbürste wurde soviel Streichfarbenüberschuss entfernt, dass eine Strichmenge von 11 g/m2 (im getrockneten Zustand) auf der Papierbahn verbleibt.
Beim Durchlauf durch eine Heißlufttrocknung bei 50°C für 20 Sekunden wird die gestrichene Papierbahn auf eine Restfeuchte von 16 Gew. -% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Papierbahn, getrocknet und sofort anschließend in den Walzenspalt, der aus einer elastischen Anpresswalze und einem hochglanzpolierten Chromzylinder gebildet wird, ohne Wiederbefeuchtung geführt.
Der Liniendruck des Walzen/Chromzylinder-Paars betrug 625 N/cm und die Temperatur der Chromzylinderoberfläche betrug 110°C. Das Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial zeigte hervorragende Bedruckbar- keit im Tintenstrahldruck und wies einen Oberflächenglanz von 19 X bei 75° Betrachtungswinkel, gemessen nach DIN 54502 auf. Die Oberflächenglätte nach dem Parker-Print-Surf-Verfahren, gemessen nach DIN ISO 8791- 4 betrug 1,95 μm.
Tabelle 1
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1 _ Polydiallyldi ethylammoniumchlorid von INDULOR Chemie
2 _ Antifoam FG 116 von HARCORS Chemicals
3 _ Disperal 140 HT von C0NDEA Chemie
4 _ Neorez SB-80-SE von AVECIA
5 _ Ucarlink XL-29 SE von UNION CARBIDE pH = 4,0

Claims

Patentansprüche:
1. Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial enthaltend ein Substrat, mindestens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahmeschicht, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält, und darauf eine Oberflachenschicht, wobei die Oberflachenschicht kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel enthält und die 0- berflächenschicht einen Glanzwert im Bereich von 5 bis 35 gemessen nach DIN 54502 R'(75°) (Messwinkel 75°) und eine Oberflächenglätte nach dem Parker-Print-Surf-Verfahren (PPS) nach DIN-ISO 8791-4 von kleiner 2,5 μm aufweist.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Oberflachenschicht oder die Tintenaufzeichnungs- schicht oder beide Schichten eine kationische Verbindung enthält, die kein Pigment ist.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Verbindung ausgewählt ist aus Polyallylamin und dessen quartären Salzen, Polyaminsulfon und dessen quartären Salzen, Polyvinylamin und dessen quartären Salzen, Chitosan und dessen Acetaten, Polymere von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Di ethyl aminoethyl (meth)acrylat, Diethylaminoethyl - (meth)acrylat, Methylethylaminoethyl (meth)acrylat, Di ethylami- nostyrol , Diethylaminostyrol , Copolymere von Vinylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoalkyl (meth)acrylats und einem Co- polyer von (Meth)acryl amid mit einem quartären Salz von Amino- ethyl (meth)acrylamid.
4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Teilchen ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat oder Kieselsäure, deren Oberfläche kationisiert wurde.
5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die kationisehen Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 1 - 1000 nm, vorzugsweise 10 - 500 nm aufweisen.
6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Oberflachenschicht zusätzlich organische Pigmente aus einem thermoplastischen Harz enthält.
7. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glanzwert 10 - 30 X, besonders be- vorzugt 12 -25 % beträgt.
8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel ausgewählt ist aus Öl- säure, Rapsöl, Metallstearaten, Ammoniumstearaten, Polyethylenen, ethoxylierten Polyethylenen, Wachsen, Metall- und Ammoniumsalzen von aliphatisehen Säuren, Ketendimeren, oberflächenaktiven Mitteln auf Grundlage von Fettsäuren, sulfonierten und sulfatierten Ölen, Fettsäuretriglyceriden, Fettsäureamiden und Kombinationen davon.
9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment in der Tintenaufnahmeschicht aus Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat und basischen Magnesiucarbonat ausgewählt ist.
10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Papier ist.
11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Tintenaufnahmeschicht 5 - 20 g/mm2 und das Flächengewicht der Oberflachenschicht 5 - 20 g/mm2 jeweils bezogen auf das Trockengewicht beträgt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials umfassend: a) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel auf mindestens eine Oberfläche ei- nes Substrats zur Ausbildung mindestens einer Tintenaufnahme-schicht, b) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel auf die Tintenaufnahmeschicht(en) zur Ausbildung ei- ner Oberflachenschicht , c) partielles Trocknen des Aufzeichnungsmaterials auf eine Gesamtfeuchte von 14 bis kleiner 20 Gevi. -X Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht des Aufzeichnungsmaterials und d) Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsma- terials mit einem beheizten Metallzylinder ohne Wiederbefeuchtung des Strichs.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeichnungsmaterial auf eine Feuchte von 16 bis kleiner 20 Gew. -X Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht des Aufzeichnungsmaterials getrocknet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeichnungsmaterial mit einer Anpresswalze mit ei- nem Liniendruck von 400 - 800 N/cm, vorzugsweise 500 - 750 N/cm an den beheizten Zylinder angedrückt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass der beheizte Zylinder ein polierter Chromzylinder ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 -15, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht oder die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Oberflachenschicht oder beide Streichmassen eine kationische Verbindung enthält, die kein Pigment ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die kationisehe Verbindung ausgewählt ist aus Polyallylamin und dessen quartären Ammoniumsalzen, Polyaminsulfon und dessen quartären Ammoniumsalzen, Polyvinylamin und dessen quartären Ammoniumsalzen, Chitosan und dessen Acetaten, Polymere von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylaminoethyl (meth)acrylat, Diethyl aminoethyl (meth)acrylat, Methylethylaminoethyl (meth)- acrylat, Dimethylaminostyrol , Diethyl aminostyrol , Copolymere von Vinylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoal- kyl (meth)acryl ats und einem Copolymer von (Meth)acryl amid mit ei- ne quartären Salz von Aminomethyl (meth)acryl amid.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Teilchen ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat oder Kieselsäure, deren Oberfläche kationi - siert wurde.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Teilchen einen mittleren Teilchendurch- messer im Bereich von 1 - 1000 nm, vorzugsweise 10 - 500 nm auf- weisen.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Oberflachenschicht zusätzlich organische Pigmente aus einem thermoplastischen Harz enthält.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel ausgewählt ist aus Ölsäure, Rapsöl, Metall stearaten, Amoniumstearaten, Polyethylenen, ethoxylierte Polyethylenen, Wachsen, Metall- und Ammoniumsalzen von aliphatisehen Säuren, Ketendimeren, oberflächenaktiven Mitteln auf Grundlage von Fettsäuren, sulfonierten und sulfatierten Ölen, Fettsäuretriglyce- riden, Fettsäureamiden und Kombinationen davon.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 21, dadurch gekennzeich- net, dass das Pigment in der wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht aus Kieselsäure, Aluminiumoxid, Alumini- umoxidhydrat und Magnesiumcarbonat ausgewählt ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 22, dadurch gekennzeich- net, dass das Substrat Papier ist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahmeschicht in einer Menge aufgebracht wird, um ein Flächenge- wicht der Tintenaufnahmeschicht im getrockneten Zustand von 5 - 20 g/mm2 zu ergeben und die wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Oberflachenschicht in einer Menge aufgebracht wird, um ein Flächengewicht der Oberflachenschicht im getrockneten Zustand von 5 - 20 g/mm2 zu ergeben.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenaufzeichnungsschicht vor dem Aufbringen der Oberfl chenschicht getrocknet wird.
26. Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12-25.
27. Verwendung des Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1-11 und 26 zur Bedruckung mit einem Tintenstrahldru- cker.
28. Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1-11 und 26, das ein mit einem Tintenstrahldrucker erzeugtes Druckbild aufweist.
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