DE10112327A1

DE10112327A1 - Seidenglänzendes Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE10112327A1
Application number: DE2001112327
Authority: DE
Inventors: Ulrich Heckes; Kirsten Barth; Andre Becker; Hans-Joachim Zorn; Olaf Friederichs
Original assignee: Zanders Feinpapiere AG
Current assignee: Zanders Feinpapiere AG
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-10-02
Also published as: CN1496310A; ATE316472T1; US20040146726A1; CA2440326A1; HK1065983A1; WO2002072359A1; CN1228505C; EP1370421A1; EP1370421B1; DE50205703D1; JP2004522630A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials, umfassend: DOLLAR A a) Auftragen einer wässrigen Streichmasse, enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel, auf mindestens eine Oberfläche eines Substrats zur Ausbildung mindestens einer Tintenaufnahmeschicht, DOLLAR A b) Auftragen einer wässrigen Streichmasse, enthaltend kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel, auf die Tintenaufnahmeschicht(en) zur Ausbildung einer Oberflächenschicht, DOLLAR A c) partielles Trocknen des Aufzeichnungsmaterials und DOLLAR A d) Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsmaterials mit einem beheizten Metallzylinder ohne Wiederbefeuchtung des Strichs. DOLLAR A Dadurch ist ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial, enthaltend ein Substrat, mindestens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahmeschicht, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält, und darauf eine Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht kationische organische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel enthält und die Oberflächenschicht einen Glanzwert im Bereich von 5 bis 35, gemessen nach DIN 54502 R'(75 DEG ) (Messwinkel 75 DEG ) und eine Oberflächenglätte nach dem Parker-Print-Surf-Verfahren (PPS) nach DIN-ISO 8791-4 von kleiner 2,5 mum aufweist, erhältlich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein seidenglänzendes Tintenaufzeich nungsmaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwen dung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials für den Tintenstrahldruck sowie ein bedrucktes Tintenstrahlaufzeichnungsma terial.

Aufgrund der zahlreichen 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 Aufzeich nungsmaterialien für den Tintenstrahldruck mit verbesserten Eigenschaf ten zur Verfügung zu stellen. Dies spiegelt sich in einer nahezu unüber schaubaren Menge an Veröffentlichungen über Tintenstrahlaufzeichnungsma terial in der Fach- und Patentliteratur wieder. Im folgenden sollen ei nige 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 Bedru cken, insbesondere Vermeiden des Auftretens von Wellen oder ande ren Dimensionsänderungen.

Darüber hinaus sollte das Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial je nach der gewünschten Verwendung bestimmte Oberflächeneigenschaften aufweisen, wo bei diese erreicht werden sollen, ohne die oben angegebenen Tinten strahlaufzeichnungseigenschaften negativ zu beeinflussen.

Verschiedene Verfahren zur Ausbildung einer bestimmten Oberflächenquali tät sind in der Papierherstellung seit langem bekannt. Dabei ist aber zu beachten, dass durch die Oberflächenbehandlung die Tintenaufnahmeeigen schaft 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 Kalandrie ren, wodurch die Oberfläche geglättet und die Überzugsschicht verfestigt wird.

So beschreibt DE-A 31 51 471 ein Verfahren zur Herstellung eines Tinten strahlaufzeichnungsmaterials, bei dem auf ein Substrat mehrere Überzugs schichten aus einem anorganischen Pigment und einer wässrigen Binderzu sammensetzung aufgebracht wird und danach die Streichfarbe getrocknet wird. Nach der Lehre von DE-A 31 51 471 ist es bevorzugt, das so herge stellte und getrocknete Aufzeichnungsmaterial einer weiteren Oberflä chenbehandlung entweder in einem Glanzkalander oder einem Superkalander zu unterziehen. Im Falle des Superkalanders 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 31 51 471 enthält aber keinerlei Angaben über den Glanz oder die Oberflächenglätte des so herge stellten Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials.

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 wenigs tens 100 m²/g und ein Bindemittel aufgetragen wird, und diese Oberflä chenschicht dann in einem Gussstrichverfahren ausgebildet wird. Hierbei können zwei unterschiedliche Gussstrichverfahren, nämlich die direkte Methode (wet process), bei der direkt nach dem Aufbringen der Streich farbe die feuchte Farbe durch Kontakt mit einem beheizten polierten Me tallzylinder, 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 be reits getrocknete Streichfarbenschicht wieder angefeuchtet wird. Beide Verfahrensweisen führen in der Regel zu einem sehr hohen Oberflächen glanz. Aufgrund der in US-A 4,770,934 verwendeten Streichfarbenzusammen setzungen 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 Tintenaufzeichnungs schicht enthaltend ein Pigment und ein Bindemittel aufgebracht und dar auf eine Oberflächenschicht, die kationische ultrafeine Teilchen mit ei nem Teilchendurchmesser im Bereich von 1 nm bis 500 nm aufweist. Die Oberflächenschicht hat hierbei einen Glanz von wenigstens 45% bei einem Blickwinkel von 75°. Das in EP-A 0 732 219 beschriebene Aufzeichnungsma terial weist diese Glanzwerte bereits ohne besondere Oberflächenbehand lung auf. Der Glanz kann aber noch durch ein Gussstrichverfahren verbes sert 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 be heizten Zylinder in Kontakt gebracht. Das in EP-A 0 732 219 beschriebene Tintenaufzeichnungsmaterial weist zwar hervorragende Tintenaufzeich nungseigenschaften auf, ist aber aufgrund des inhärent auftretenden ho hen Glanzes, selbst wenn kein Gussstrichverfahren angewendet wird, nur für Anwendungen geeignet, bei denen ein hoher Glanz erwünscht wird.

Aus DE-A 197 44 724 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 Streich farbe 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 DE-A 23 10 891 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 Bin demittels, die im wesentlichen frei von Pigmenten ist, zur Ausbildung einer Oberflächenschicht 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 reproduzie ren, insbesondere da im Wesentlichen keine Pigmente in der Oberflächen schicht vorhanden sind, dass auch hier ein sehr hoher Glanz im Bereich oberhalb von 45% bei 75° Betrachtungswinkel erreicht wird. Darüber hinaus betrifft die DE-A 23 10 891 das Aufbringen eines schützenden Kunst stoffüberzugs auf bereits bedruckte Substrate. Das heißt, der Kunst stoffüberzug soll gerade keine Porosität aufweisen und ist damit voll kommen ungeeignet für den Tintenstrahldruck.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Tintenaufzeich nungsmaterial bereitzustellen, das hervorragende Tintenaufnahmeeigen schaften aufweist, und das auch für Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen hoher Glanz unerwünscht ist, und das trotz mittlerer Glanzwer te 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 Oberflächenschicht,
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 Sub strat, das mindestens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahmeschicht, 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.

Für die vorliegende Erfindung ist es wesentlich, dass kein Gussstrich verfahren im klassischen Sinne verwendet wird. Das heißt, das mit der Streichfarbe beschichtete Substrat wird weder direkt im feuchten Zustand mit einem beheizten Metallzylinder in Kontakt gebracht, noch wird das mit der Streichfarbe beschichtete Substrat getrocknet und dann wiederbe feuchtet, 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 Wiederbefeuchtungsmittel zugesetzt, das insbesondere auch ein Trennmittel enthält, um ein Anhaf ten der beschichteten Substratbahn an dem Metallzylinder während des Ausform- und Trockenprozesses zu verhindern.

Weiterhin wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch das Verfah ren der vorliegenden Erfindung deutlich niedrigere Glanzwerte im Ver gleich zu dem klassischen Gussstrichverfahren erreicht werden, ohne dass dadurch die Glätte des Aufzeichnungsmaterials wesentlich reduziert wird.

Ein weiterer verfahrenstechnischer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Verfahren auf bereits vorhandenen Gussstrichanla gen durchgeführt werden kann, und der reduzierte Glanz durch die erfin dungsgemäße Verfahrensweise erzeugt wird, ohne dass z. B. der polierte Metallzylinder durch einen oberflächenmodifizierten Metallzylinder, wie DE-A 197 55 724 lehrt, ausgetauscht werden muss.

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 Aufzeichnungsmaterial eine Restfeuchte von 14 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 16 bis 20 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamt gewicht des Aufzeichnungsmaterials getrocknet wird. Dies kann z. B. durch Heißlufttrocknen bei 30°C bis 80°C, vorzugsweise bei 40°C bis 60°C für 3 bis 60 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden erfolgen. Alter nativ kann auch eine Infrarottrocknung mit vergleichbarer Trocknungs leistung verwendet werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Aufzeichnungsmaterial mit einer An presswalze 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 Zy linder mit polierter Chromoberfläche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Verfahrens schritt eine wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahme schicht auf mindestens einer Seite eines flächigen Substrats aufge bracht. Die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Tintenaufnahme schicht und somit die Tintenaufnahmeschicht selbst enthält ein Pigment und ein Bindemittel. Beispiele für Pigmente, die für die Tintenaufzeich nungsschicht geeignet sind, beinhalten anorganische Pigmente wie z. B. Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumsilicat, Mag nesiumsilicat, Magnesiumcarbonat, Talk, Clay, Hydrotalcid, Calciumcarbo nat, Titandioxid und Zinkoxid wie auch Kunststoffpigmente wie Polyethy 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 zwi schen 0,1 bis 20 µm liegen.

Als Bindemittel sind wasserlösliche Harze wie z. B. Polyvinylalkohol, Stärke, kationisierte Stärke, Kasein, Gelatine, Acrylharze, Urethanhar ze, Natriumalginat, Polyvinylpyrrilidon, Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose geeignet. Weiterhin können Latices acrylische Po lymere wie z. B. Polymere von Acrylsäureester oder Methacrylsäureester und Copolymere dieser Monomere mit anderen Monomeren, Latices von carbo xylmodifizierten konjugierten Diencopolymeren und Latices von Vinylcopo lymeren 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 Bestandtei le wie z. B. Vernetzungsmittel wie Melaminharze, 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 Flächengewicht von 5-20 g/m² bezogen auf Trockengewicht auf.

Es ist bevorzugt, das Aufzeichnungsmaterial nach Aufbringen der Tinten aufnahmeschicht und vor Aufbringen der Oberflächenschicht zu trocknen. Ein Nass-auf-Nass-Auftrag der Oberflächenschicht 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 Oberflächenschicht verwendet werden.

Die Oberflächenschicht wird ebenfalls mit einer wässrigen Streichmasse auf die bereits aufgetragene Tintenaufnahmeschicht aufgebracht.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die wäss rige Streichmasse zur Ausbildung der Oberflächenschicht kationische an organische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die kationischen Teilchen für die Oberflächenschicht ausgewählt aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxid hydrat oder Kieselsäure, deren Oberfläche kationisiert wurde. Als geeig netes Aluminiumoxid kann α-, β-, 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 ent halten ausgesetzt werden, oder Kieselsäuren, die einer Oberflächenbe handlung mit einer organischen Verbindung ausgesetzt werden, die sowohl Aminogruppen oder quartäre Ammoniumgruppen als auch funktionelle Grup pen, die mit den Silanolgruppen auf der Oberfläche mit der Kieselsäure reagieren wie z. B. Aminoethoxysilan oder Aminoalkylglycidilether ent halten.

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 Oberflächenschicht die gewünschten Oberflächeneigen schaften bereitstellen soll und die Kombination von Oberflächenschicht und Tintenaufnahmeschicht die gewünschten Tintenaufnahmeeigenschaften zur Verfügung stellen sollen. Hierbei ist es insbesondere wichtig, dass das Tintenaufzeichnungsmaterial eine hohe Tintenaufnahmekapazität als auch eine hohe Aufnahmegeschwindigkeit aufweist. Weiterhin ist es we sentlich, dass die Farbpigmente der Tinten vorzugsweise in der Oberfläche oder nahe der Oberfläche fixiert werden, um eine hohe Farbdichte und Farbbrillianz bereitzustellen. Weiterhin ist es wichtig, dass der flüs sige 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 insbe sondere die kationischen Teilchen in der Oberflächenschicht wichtig.

Durch die kationischen Teilchen in der Oberflächenschicht wird eine aus reichende Porosität der Oberflächenschicht erzeugt, die eine schnelle Aufnahme der Tinte ermöglicht. Aufgrund des kationischen Charakters der Teilchen, werden die Tintenfarbstoffe, die häufig anionisch sind, zumin dest teilweise unmittelbar in der Oberflächenschicht fixiert, während das Trägerfluid der Tinte schnell in die unter der Oberflächenschicht gelegenen Tintenaufnahmeschicht transportiert wird. Somit wird sicherge stellt, 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 Tintenaufnahme schicht 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 Tintenaufnahmegeschwindigkeiten und kurze Trocknungszeiten erreicht wer den.

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 be vorzugten 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 Oberflächenschicht gesteigert werden kann, so dass das Tintenstrahldruckbild eine hervorragende Farbbril lianz aufweist.

Als Bindemittel für die Oberflächenschicht kommen dieselben Bindemittel, die weiter oben im Zusammenhang mit der Tintenaufnahmeschicht beschrie ben wurden, in Betracht. Ein besonders bevorzugtes Bindemittel sind Po lyurethane.

Das Verhältnis von kationischen anorganischen Teilchen zu Bindemittel in der Oberflächenschicht liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 50 : 1 bis 1 : 2. Zusätzlich zu den anorganischen Teilchen können noch fein teilige organische Harze in der Oberflächenschicht vorhanden sein. Da durch wird die Porosität der Oberflächenschicht gesteigert. Die Teilchen der organischen Harze haben vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,05 µm bis 2 µm. Beispiele feiner Teilchen organischer Harze bein halten Latices von Acrylpolymeren wie z. B. Polymeren von Acrylestern oder Methacrylestern und Copolymere dieser Monomere mit anderen Monome ren, Latices von carboxylmodifizierten konjugierten Dienpolymeren, Lati ces von Vinylcopolymeren wie z. B. Ethylenvinylacetat-Copolymere, fein teiliges Polyvinylchlorid, feinteiliges Polyethylen, feinteilige Copoly mere aus Vinylpyrrolidon und Styrol und feinteilige Copolymere aus Vi nylalkohol und Styrol.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Oberflächenschicht ist ein Trennmittel, um sicherzustellen, dass bei der Ausführung des erfindungs gemäßen Verfahrens während dem Inkontaktbringen des partiell getrockne ten Aufzeichnungsmaterials mit dem beheizten Metallzylinder der Strich gleichmäßig und vollständig ausgebildet wird, ohne dass sich der Strich ablöst und/oder an dem Metallzylinder anhaftet. Geeignete Trennmittel sind Ölsäure, Rapsöl, Metallstearate, 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 Fettsäureamide, 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 Oberflächenschicht 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 Oberflächenschicht oder beide Streichmassen eine kationische Verbindung, die kein Pigment ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn zumindest die Oberflächenschicht eine solche kationische Verbindung enthält, um die Fixierung der in der Regel anio nischen Farbpigmente der Tinte in der Oberflächenschicht zu verbessern und somit die Nassfestigkeit des Tintenstrahldrucks zu verbessern.

Als kationische Verbindungen kommen in Betracht: Polyallylamin und des sen quartäre Ammoniumsalze, Polyaminsulfon und dessen quartäre Ammonium salze, Polyvinylamin und dessen quartäre Ammoniumsalze, Chitosan und dessen Acetate, Polymere von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth) acrylat, Methylethylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylaminostyrol, Diethylaminostyrol, Copolymere von Vinylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoalkyl(meth)acrylats und einem Copolymer von (Meth)acrylamid mit einem quartären Salz von Aminomethyl(meth)acrylamid.

Um den kationischen Charakter der Streichmasse insbesondere bei Anwesen heit 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 bevor zugt, wenn das Substrat selbst porös ist, das heißt, eine Aufnahmefähig keit 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% 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 auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Glanzwert 10% bis 30%, insbesondere 12% bis 25% und die Oberflächenglätte ist kleiner 2,2 µm. Somit wird ein seidenmattes Tintenaufzeichnungsmaterial mit her vorragenden Tintenaufnahmeeigenschaften und hoher Glätte bereitgestellt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Tintenaufzeichnungsmateri als liegt in der extrem kurzen Trocknungszeit nahe null des aufgebrach ten Tintenstrahldruckbilds.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher erläu tert.

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 Flächengewicht 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.-% Was ser, 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 Wiederbe feuchtung 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% bei 75° Betrachtungswinkel, gemessen nach DIN 54502 auf. Die Oberflächen glätte nach dem Parker-Print-Surf-Verfahren, gemessen nach DIN ISO 8791- 4 betrug 1,95 µm.

Tabelle 1

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial enthaltend ein Substrat, mindes tens auf einer Seite des Substrats eine Tintenaufnahmeschicht, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält, und darauf eine Oberflä chenschicht, wobei die Oberflächenschicht kationische anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trennmittel enthält und die O 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 Oberflächenschicht 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 Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl (meth)acrylat, Methylethylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylami nostyrol, Diethylaminostyrol, Copolymere von Vinylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoalkyl(meth)acrylats und einem Co polymer von (Meth)acrylamid mit einem quartären Salz von Amino methyl(meth)acrylamid.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die kationischen Teilchen ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat oder Kieselsäure, de ren Oberfläche kationisiert wurde.

5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die kationischen Teilchen einen mittle ren Teilchendurchmesser im Bereich von 1-1000 nm, vorzugsweise 10-500 nm aufweisen.

6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht zusätzlich orga nische Pigmente aus einem thermoplastischen Harz enthält.

7. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Glanzwert 10-30%, besonders be vorzugt 12-25% beträgt.

8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Trennmittel ausgewählt ist aus Öl säure, Rapsöl, Metallstearaten, Ammoniumstearaten, Polyethylenen, ethoxylierten Polyethylenen, Wachsen, Metall- und Ammoniumsalzen von aliphatischen Säuren, Ketendimeren, oberflächenaktiven Mitteln auf Grundlage von Fettsäuren, sulfonierten und sulfatierten Ölen, Fettsäuretriglyceriden, Fettsäureamiden und Kombinationen davon.

9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Pigment in der Tintenaufnahme schicht aus Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat und basischen Magnesiumcarbonat ausgewählt ist.

10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Substrat Papier ist.

11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Tintenaufnahme schicht 5-20 g/mm² und das Flächengewicht der Oberflächenschicht 5-20 g/mm² jeweils bezogen auf das Trockengewicht beträgt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials umfassend:

a) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend ein Pig ment und ein Bindemittel auf mindestens eine Oberfläche ei nes Substrats zur Ausbildung mindestens einer Tintenaufnah me-schicht,
b) Auftragen einer wässrigen Streichmasse enthaltend kationi sche anorganische Teilchen, ein Bindemittel und ein Trenn mittel auf die Tintenaufnahmeschicht(en) zur Ausbildung ei ner Oberflächenschicht,
c) partielles Trocknen des Aufzeichnungsmaterials und
d) Inkontaktbringen des partiell getrockneten Aufzeichnungsma terials mit einem beheizten Metallzylinder ohne Wiederbe feuchtung des Strichs.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf zeichnungsmaterial eine Feuchte von 14-20 Gew.-%, vorzugsweise 16-20 Gew.-% Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht des Aufzeich nungsmaterials getrocknet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeich net, 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 gekennzeich net, 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 Tinten aufnahmeschicht oder die wässrige Streichmasse zur Ausbildung der Oberflächenschicht oder beide Streichmassen eine kationische Ver bindung enthält, die kein Pigment ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die kati onische Verbindung ausgewählt ist aus Polyallylamin und dessen quartären Ammoniumsalzen, Polyaminsulfon und dessen quartären Am moniumsalzen, Polyvinylamin und dessen quartären Ammoniumsalzen, Chitosan und dessen Acetaten, Polymere von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat, Methylethylaminoethyl(meth) acrylat, Dimethylaminostyrol, Diethylaminostyrol, Copolymere von Vinylpyrrolidon mit einem quartären Salz eines Aminoal kyl(meth)acrylats und einem Copolymer von (Meth)acrylamid mit ei nem quartären Salz von Aminomethyl(meth)acrylamid.

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 gekennzeich net, 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 gekennzeich net, dass die wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Oberflä chenschicht zusätzlich organische Pigmente aus einem thermoplasti schen Harz enthält.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-20, dadurch gekennzeich net, dass das Trennmittel ausgewählt ist aus Ölsäure, Rapsöl, Me tallstearaten, Ammoniumstearaten, Polyethylenen, ethoxylierte Po lyethylenen, Wachsen, Metall- und Ammoniumsalzen von aliphatischen 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 gekennzeich net, dass die wässrigen Streichmasse zur Ausbildung der Tintenauf nahmeschicht 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 Oberflächenschicht in einer Menge aufgebracht wird, um ein Flä chengewicht der Oberflächenschicht im getrockneten Zustand von 5- 20 g/mm² zu ergeben.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-24, dadurch gekennzeich net, dass die Tintenaufzeichnungsschicht vor dem Aufbringen der O berflächenschicht 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.