Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsblatt für einen
Tintenstrahldrucker
Beschreibung des Standes der Technik
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In den letzten Jahren entwickelte sich eine starke Nachfrage
nach Farbdruckern. Insbesondere wurde ein Tintenstrahl-
Aufzeichnungssystem, und zwar eines der Non-Impact-
Aufzeichnungssysteme, stark geschätzt, weil damit eine
Farbaufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit ohne komplizierte
Vorrichtungen möglich ist. Es existieren jedoch viele Probleme,
die überwunden werden müssen, um mittels eines Tintenstrahl-
Aufzeichnungssystems ein sehr feinstrukturiertes Vollfarbenbild
zu erhalten.
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Für die Tintenstrahlaufzeichnung sind im allgemeinen 2 Arten
von Aufzeichnungspapieren erhältlich, nämlich eines vom
unbeschichteten Typ und eines vom beschichteten Typ. In einem
unbeschichteten Papier wird Tinte in leere Poren, die zwischen
faserförmigen Materialien oder zwischen faserförmigen
Materialien und Füllern gebildet werden, absorbiert. In einem
beschichteten Papier wird dagegen Tinte in leere Poren
absorbiert, die in einer auf einem Papierträger befindlichen
Beschichtung, die Füller und ein Bindemittel umfaßt,
ausgebildet sind. Obwohl das beschichtete Papier aufgrund
kleinerer und kreisförmiger Tintenpunkte ein hervorragendes
Auflösungsvermögen besitzt, ist es für ein Vollfarben-
Aufzeichnungssystem hoher Geschwindigkeit ungeeignet, weil
sowohl die Absorptionsgeschwindigkeit als auch die
Absorptionsfähigkeit zu gering sind, um für eine
Vollfarbenaufzeichnung in kurzer Zeit verwendete große
Tintenmenge zu absorbieren. Darüberhinaus sind seine Kosten
höher als die eines unbeschichteten Papiers.
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Weil Drucker mit einer hohen Geschwindigkeit weitverbreitet
verwendet werden, ist die Nachfrage nach einem unbeschichteten
Aufzeichnungspapier steigend, weil es geringere Kosten als ein
beschichtes Papier verursacht, sowie aufgrund seines
hervorragenden papierähnlichen Griffs, seines Aussehens und
seiner hohen Tintenabsorptionsgeschwindigkeit.
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Nachfolgend werden allgemein bekannte Verfahren zur Herstellung
eines unbeschichten Papiers zur Tintenstrahlaufzeichnung
beschrieben
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Ein Verfahren stellt ein Beschichtungsverfahren dar, wie es in
der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 53-49113 und in der
Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 58-8685 beschrieben
wird, und daß die Beschichtung einer Oberfläche eines nicht
geleimten Papiers umfaßt, das durch Zugabe eines synthetischen
Harzpulvers oder von pulverisierten synthetischen Silikaten zu
einem wasserlöslichen Polymer hergestellt wurde. Das
Aufzeichnungsblatt dieses Typs umfaßt nur eine
Tintenaufnahmeschicht, besitzt eine verbesserte
Tintenabsorptionsfähigkeit, die einem
Hochgeschwindigkeitsdrucker angepaßt werden kann, besitzt
jedoch aufgrund zerflossener ineinander verlaufender
Tintenpunkte ein schlechteres Auflösungsvermögen, wenn es für
einen Vollfarben-Drucker verwendet wird, in dem eine große
Tintemenge verwendet wird. Darüberhinaus dringt die Tinte tief
in Richtung der Dicke ein, was einen Durchdruck verursacht und
eine Verringerung der Aufzeichnungsdichte, verursacht durch
Lichtstreuung einer oberen Schicht des Aufzeichnungsblattes. In
dieser Anmeldung bedeutet der Ausdruck "Durchdruck",
"durchscheinen" oder "durchschlagen". Der Ausdruck
"durchscheinen" bedeutet einen Zustand, bei dem eine Kontur der
auf dem Aufzeichnungsblatt klar ein Abdruck zu beobachten ist,
wenn man es von der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials
betrachtet, und der Ausdruck "Durchschlag" bedeutet eine
Bedingung, bei der die Tinte durch das Aufzeichnungsblatt
stippenförmig hindurchtritt.
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Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines unbeschichteten
Tintendruckpapiers besteht darin, ihm ein Schlichtemittel
zuzusetzen oder es damit zu beschichten, um die
Absorptionsfähigkeit der wasserlöslichen Tinte zu
kontrollieren. Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho
56-109783 beschreibt den Zusatz eines Schlichtemittels, und die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-27588 und die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-50795 beschreiben
eine Beschichtung mit einem Schlichtemittel. Beispiele von
Schlichtemitteln sind verstärkter Harzleim, Petroleumharzleim,
Harzschlichte vom Emulsionstyp, synthetische Schlichte vom
Alkenylbernsteinsäuretyp, reaktive Schlichten, wie z.B.
Alkylketendimer (AKD) und Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA),
Wachsemulsionsschlichte, und kationische Polymerschlichte vom
selbst fixierenden Typ.
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Wenn eine ausreichende Menge an Schlichte verwendet wird, um
einem Durchdruck vorzubeugen, tritt Zerfließen und
Ineinanderlaufen auf, weil die Tinte auf der Oberfläche des
Aufzeichnungsblattes nicht gut absorbiert wird. Wenn eine
geringe Menge an Schlichte verwendet wird, so wird zwar eine
große Menge an Tinte absorbiert, es tritt aber gegebenenfalls
ein Durchscheinen oder Durchschlagen auf. Obwohl eine geeignete
Menge an Schlichtemittel eine verbesserte
Tintenabsorptionsfähigkeit ergibt, die für ein Vollfarben-
Aufzeichnungssystem, bei dem eine große Menge an Tinte
verwendet wird, geeignet ist, wandert das Schlichtemittel mit
der Zeit und verursacht eine Veränderung der
Tintenabsorptionsfähigkeit, was zu einer geringen Druckgualität
führt.
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Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 63-118287 beschreibt
ein unbeschichtes Zweischichten-Tintenstrahlaufzeichnungsblatt,
das eine Zellstoffaser-Trägerschicht (die erste Schicht) und
eine Füller-enthaltende Zellstoffaserschicht (die zweite
Schicht) umfaßt. Die Aufzeichnungsdichte kann durch Zugabe von
Füllern verbessert werden, aber das vorstehend beschriebene
Blatt ist für ein Vollfarben-Aufzeichnungssystem, in dem eine
große Menge an wasserlöslicher Tinte verwendet wird,
ungeeignet, weil die Tinte in die unbehandelte erste Schicht so
stark eindringt, daß ein Durchscheinen oder Durchschlagen nicht
vermieden werden kann.
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Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 64-78877, die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-243381 und die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-243382 beschreiben
Verfahren zur Herstellung eines Blattes, das mehr als 2
faserige Schichten mit verschiedenen Funktionen
kombinierteine Tinten- Absorptionsschicht und eine anti-Tinten-
Penetrationsschicht, um die Druckeigenschaften und den
Durchdruck zu verbessern. Die vorstehenden Verfahren sind
jedoch als Verfahren zur Herstellung von Druckpapieren sehr
ungebräuchlich. Die obigen Verfahren sind schwer für die
Herstellung von Büropapieren mit geringem Gewicht anwendbar,
weil die Produktivität gering ist und viele technische
Schwierigkeiten gelöst werden müssen. Wie vorstehend
beschrieben, ist es sehr schwierig gewesen, ein
Aufzeichnungsblatt mit verbesserten Durchschlag- oder
Durchschein-Eigenschaften und konstanter
Tintenabsorptionsfähigkeit bei gleichzeitigem Erhalt von
hervorragenden Druckeigenschaften und
Tintenabsorptionsfähigkeit herzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein unbeschichtes
Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt bereitzustellen, das eine
gleichmäßige Bildqualität, eine hohe Aufzeichnungsdichte, eine
ausreichende Tintenabsorptionsfähigkeit, die für ein
Vollfarben-Aufzeichnungssystem geeignet ist, einen geringen
Durchdruck, eine stabile Tintenabsorptionsfähigkeit nach
Lagerung, und eine hohe Produktivität besitzt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß, wenn ein Zerfließen
in transversaler Richtung und das tiefe Eindringen von Tinte in
Richtung der Dicke vermieden werden können, wenn ein
Tintentropfen die Aufzeichnungsoberfläche eines faserförmigen
Trägerblattes erreicht, die Tinte dann an der Oberfläche der
Aufzeichnungsschicht verbleiben würde, wodurch ein
unbeschichtes Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt erhalten werden
könnte, das eine hohe Aufzeichnungsdichte und geringe
Durchschlag- und Durchschein-Tendenz besitzt.
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Von den Erfindern wurde deshalb die Verwendung von
Schlichtemitteln zur Kontrolle der Tintenabsorptionsfähigkeit
und des Durchdruckes diskutiert. Es ist allgemein bekannt, daß
ein Papier mit neutral er Schlichte für ein Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblatt geeignet ist, weil es eine gute
Farbentwicklung und ein gutes Aufzeichnungsbild mit geringer
Farbtonveränderung ergibt. Beispiele neutraler Schlichten sind
Alkylketendimer (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA)
- Schlichte, und nichtionische oder kationische
Wachsemulsionsschlichten. Die Erfinder haben deshalb diese
neutralen Schlichten in Erwägung gezogen und fanden, daß ein
starkes Zerfließen und ein tiefes Eindringen von Tinte
vermieden werden können, wenn man diese Schlichten einem
neutralen Basispapier zugibt, oder die Aufzeichnungsoberfläche
mit einer geeigneten Menge dieser neutralen Schlichten
beschichtet. Weil der Großteil der Tinte auf der
Aufzeichnungsoberfläche verbleibt, kann ein unbeschichtes
Aufzeichnungsblatt mit einer hohen Aufzeichnungsdichte, einem
geringen Durchdruck, und einer hohen Produktivität erhalten
werden.
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Wie P. Rohringer et al in Tappi J. (Band 68, Nr. 1, Seite
83-86) zeigen, ist es jedoch bekannt, daß bei Verwendung von AKD
die Erhöhung der Schlichtewirkung bei der Papierherstellung
nicht gut ist und die Schlichtewirkung sich mit
fortschreitender Zeit verändert. Darüberhinaus wandert AKD
leicht. Andere neutrale Schlichten, wie z.B. ASA und
Wachsemulsionschlichten, zugegeben oder aufgeschichtet, ergeben
ein schnelles Ansteigen, verursachen aber ebenfalls Wanderung.
Die Wanderung von Schlichten ist für ein
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, bei dem eine konstante
Tintenabsorptionsfähigkeit an der Aufzeichnungsschicht nach
Lagerung erforderlich ist, um eine korrekte Information zu
erhalten, ein beträchtlicher Nachteil.
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Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung wurde
festgestellt, daß ein optischer Durchdruck vermieden werden
kann, wenn man ein Aufzeichnungsblatt mit einer Opazität von 75
% oder mehr, gemessen bei der spezifischen Dicke, wie sie in
der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 64-78877, und
entsprechend JIS P8138 definiert wird, verwendet. Wenn die
Opazität 75 % oder mehr beträgt, verringert sich das
Durchscheinen sogar dann, wenn Tinte tief eindringt. Wenn eine
ausreichende Menge an Schlichte zur Vermeidung des Durchdrucks
bei einer Vollfarbenbild-Aufzeichung verwendet wird, bei der
eine große Menge an Tinte verwendet wird, beginnt die
Tinteabsorptionsfähigkeit sich zu verringern.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die Erfindung
vervollständigt, indem sie ein kationisches polymeres
Schlichtemittel (a) einem faserigen Basismaterial zufügten, und
die Rückseite dieses Basismaterials mit einer
Beschichtungszusammensetzung beschichteten, die ein Pigment,
ein Bindemittel und 2 oder mehrere Schlichtemittel (b1) und
(b2) umfaßt, wobei das Schlichtemittel (b1) eine oder mehrere
der Komponenten Alkylketendimer (AKD),
Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA) oder
Wachsemulsionsschlichte darstellt, und (b2) eine kationische
Polymerschlichte ist.
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Das erfindungsgemäß verwendete faserige Basismaterial umfaßt
Zellstoff, wie z.B. Holzzellstoff, Baumwollzellstoff, und aus
Altpapier regenerierten Zellstoff, wenn erforderlich können
aber auch anorganische Faser, wie z.B. Glasfasern, synthetische
Fasern und synthetischer Zellstoff verwendet werden.
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Andere Additive, wie z.B. Retentionsmittel,
Nassfestigkeitsmittel, Fixiermittel, Dispersionsmittel,
Wasserfestmachmittel für wasserlösliche Farbstoffe, können dem
obigen faserigen Material, wenn erforderlich, zugegeben werden.
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Eine zu dem faserigen Basismaterial erfindungsgemäß zugegebene
Schlichte ist eine kationische polymere Schlichte (a). Der
Zusatz anderer normalerweise für ein faseriges Basismaterial
verwendete Schlichten, wie z.B. verstärkter Harzleim,
Petroleumharzleim, Harzschlichte vom Emulsionstyp, synthetische
Schlichte vom Alkenylbernsteinsäuretyp,
Wachsemulsionsschlichte, und reaktive Schlichten, wie z.B.
Alkylketendimer (AKD) oder Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA)
ergeben eine unzureichende Tintenabsorptionskontrolle,
Tintenfixierung und Tintenabsorptionsfähigkeit nach Lagerung.
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Die erfindungsgemäß verwendete bevorzugte Menge an
Schlichtemittel (a) beträgt 0.1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf den
Zellstoff. Wenn eine überschüssige Menge des Schlichtemittels
(a) verwendet wird, verringert sich die
Tintenabsorptionsfähigkeit, und wenn eine unzureichende Menge
an Schlichtemittel (a) verwendet wird, dringt die
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung tief in das
Basismaterial ein, wodurch die Kontrolle der
Tintenabsorptionsfähigkeit der Aufzeichnungsschicht schwierig
ist und die Verhinderung von Durchdruck unmöglich wird.
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Erfindungsgemäß werden als typische Arten die folgenden
kationischen polymeren Schlichte (a) verwendet (M. Usuda, J.
Tappi, Band 36, Nr. 1 (1982) Seite 100 bis 108).
1. Harztyp
Verbindung 1
Maleinsäure-modifiziertes Petroleumharz/Polyalkylenpolyamin/-quarternäres Salz
Verbindung 2
Harz/höhere Fettsäure/Polyalkylenpolyamin/quarternäres Salz
2. Polymertyp
Verbindung 3
Hydrophobes Monomer/kationisches Monomer-Copolymer/quarternäres Salz
Verbindung 4
Hydrophobes Monomer/Maleinsäureanhydrid-Derivate-Copolymer/Polyalkylenpolyamin/guarternäres Salz
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R, R' und R'' sind Alkylgruppen, die verschiedene Substituenten
aufweisen können.
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Beispiele von dem faserigen Basismaterial zugegebenen Füllern
sind Calciumcarbonat, Ton, Kaolin, Terra abla, Talk,
synthetisches Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid,
Zinkoxid, Calciumsilikat, synthetisches Silikat, Titanoxid,
Diatomeenerde, Bariumsulfat, Satinweiß, Magnesiumcarbonat und
organische Harzpigmente. Wichtig ist es, Füllstoffe
auszuwählen, mit denen die Tintenabsorptionsfähigkeit erhöht
und die Reflektion von Streulicht verringert werden können.
Füller werden nicht immer verwendet, um die Aufzeichnungsdichte
des Basismaterials zu erhöhen. Um die
Tintenabsorptionsfähigkeit zu erhöhen und um ein klares Bild
mit hoher Dichte und hohem Auflösungsvermögen durch Kontrolle
der Form und/oder Ausdehnung von Tintenpunkten zu erhalten,
werden jedoch vorzugsweise Füller, wie z.B. schweres
Calciumcarbonat mittlerer Größe usw., ,verwendet.
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Zur Verbesserung der Qualität gedruckter Figuren, der
Verarbeitbarkeit, der Ausbeute, und der Widerstandsfähigkeit
gegenüber Wasser von gedruckten Bildern können außerdem Füller
verschiedener Additive dem faserigen Basismaterial zugegeben
werden. Beispiele solcher Additive sind Stärke, kationisch
modifizierte Stärke, Polyvinylalkohol, Cellulosederivate, wie
z B
Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylcellulose,
Polyacrylamid, Polyamid-Epichlorhydrin-Harz, Polyvinylpyridin,
Polyethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon, Casein, Gelatine,
Natriumalginat, Natriumsalz von Polystyrolsulfonsäure,
Natriumsalz von Polyacrylsäure, Hydrolyseprodukte von Stärke-
Acrylnitril-Graftpolymeren, sulfoniertes Chitin,
Carboxymethylchitin, Chitosan und seine Derivate,
Polyethylenimin, Polydimethyldiallylammoniumchlorid,
Polyalkylenpolyamindicyandiamidammoniumkondensat,
Polyvinylpyridiniumhalogenide, guarternäres Ammoniumsalz von
Alkyl(meth)acrylat, und guarternäres Ammoniumsalz von
(Meth)Acrylamid. Die kationischen Polymeren werden als
wasserfestmachendes Mittel für Bilder verwendet; Polyacrylamid
und kationische Stärke werden als Retentionshilfe verwendet;
Polyamid-Epichlorhydrin-Harz wird als Naßfestigkeit
verleihendes Mittel oder als Antikrumpfmittel verwendet
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Das durch eine große Menge an in einem Aufzeichnungsblatt
absorbierte Tinte verursachte Krumpfen ist eines der Probleme
in Vollfarben-Tintenstrahlaufzeichnungssystemen. Das Krumpfen
kann verhindert werden durch die Zugabe der vorstehend
beschriebenen Additive sowie durch die Verwendung eines
faserigen Basismaterials, das mittels eine Yankee-
Papiermaschine hergestellt wurde, um eine Feuchtdehnung zu
vermeiden. Das erfindungsgemäß verwendete faserige
Basismaterial besitzt deshalb wünschenswerterweise eine
Naßdehnung von 3.0 % oder weniger, und insbesondere von 2.0 %
oder weniger, bestimmt durch das Testverfahren (J. Tappi 27-78
Expansionstest für Papier und Pappe) nach Tränken des Materials
in Wasser während 300 sec.
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Eine Rückseitenbeschichtung auf der der Aufzeichnungsoberfläche
gegenüberliegenden Oberfläche verhindert gewöhnlich einen
Durchdruck. Die Beschichtungszusammensetzung umfaßt ein
Pigment, ein Bindemittel, Schlichten (b1) und (b2) und, wenn
notwendig, verschiedene Additive.
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Erfindungsgemäß wird die Verwendung von 2 oder mehreren Arten
von Schlichten, (b1) und (b2), für die
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung zur Kontrolle des
Durchdrucks und der Tintenabsorptionsfähigkeit vorgeschlagen.
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Vorzugsweise sind die Schlichten (b1) neutrale Schlichten wie
z.B. AKD, ASA und Wachsemulsionsschlichte. Die Schlichten (b1)
sind dadurch charakterisiert, daß sie aufgrund ihrer
hervorragenden Wasserbeständigkeitseigenschaften ein
Durchschlagen vollständig verhindern können. Wenn jedoch nur
Schlichten (b1) zur Beschichtung der Rückseite verwendet wird,
wandert die Schlicht (b1) von der Beschichtung in die faserige
Basisschicht, wenn sie erhitzt wird, oder mit fortschreitender
Zeit, wodurch eine verringerte Tintenabsorptionsfähigkeit
verursacht wird.
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Die Schlichte (b2) ist ein kationisches Polymer. Es gehört zur
gleichen Kategorie wie die dem faserigen Basismaterial
zugegebene Schlichte (a). Die Schlichte (b2) kann die gleiche
Verbindung wie die Schlichte (a) sein, oder eine von der
Schlichte (a) verschiedene Verbindung.
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Wenn eine erhöhte Menge der Schlichte (b2) verwendet wird, kann
ein Durchdruck vollständig vermieden werden. Obwohl die
alleinige Verwendung der Schlichte (b2) das Durchscheinen in
einem gewissen Ausmaß vermeiden kann, kann es stippenartiges
Durchschlagen nicht verhindern.
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Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist die
gleichzeitige Verwendung der Schlichten (b1) und (b2).
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß die durch die getrennte
Verwendung der Schlichte (b1) oder (b2) verursachten Nachteile
durch gleichzeitige Verwendung der Schlichten (b1) und (b2)
vermieden werden können. Eine geeignete Menge der Schlichten
(b1) und (b2) beträgt 5 bis 40 Gew.-%, und vorzugsweise 10 bis
30 Gew.-%, bezogen auf die Beschichtungszusammensetzung. Das
Verhältnis von Schlichten (b1) zu (b2) liegt im Bereich von
1/10 bis 10/10, und insbesondere von 2/10 bis 7/10.
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Die in einer Beschichtungszusammensetzung verwendeten Pigmente
umfassen Calciumcarbonte, Ton, Kaolin, Terra alba, Talk,
synthetisches Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid,
Zinkoxid, Calciumsilikat, synthetisches Silikat, Titanoxid,
Diatomeenerde, Bariumsulfat, Satinweiß, Magnesiumcarbonat und
organische Harzpigmente. Diese Pigmente tragen zu einer
Erhöhung der Deckkraft bei. Unter Berücksichtigung des
Papiereintrags bei einem Drucker werden Pigmente, wie z.B.
Titanoxid, Calciumcarbonat, Kaolin, Talk und
Titanoxidbehandeltes Siliciumdioxid vorzugsweise allein oder zusammen
verwendet.
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In der Beschichtungszusammensetzung verwendete Bindemittel
umfassen Stärke, wasserlösliche Harze, wie z.B.
Polyvinylalkohol, und filmbildende Emulsionen, wie z.B. SBR-
Latex, Ethylen-Vinylacetat-Copolymerlatex und Acrylharzlatex.
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Andere in der Beschichtungszusammensetzung verwendete Additive
sind Dispersionsmittel, Mittel zur Kontrolle der Viskosität,
Schmiermittel, Egalisiermittel und Antischaummittel.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Möglichkeit
erörtert wie die Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und die
Tintenabsorptionsfähigkeit von für Vollfarben-
Aufzeichnungssysteme verwendete Aufzeichnungsblätter bestimmt
werden kann, und haben gefunden, daß die Menge von im
Aufzeichnungsblatt absorbierter Tinte nach in-Kontakt-bringen
des Blattes mit einer Flüssigkeit (Tinte) während 0.05 sec. ein
guter Indikator dafür ist, der die tatsächliche
Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Kapazität anzeigt. Die
Tintenmenge wird mittels eines dynamischen
Flüssigkeitsabsorptionstesters gemäß einer in J. Tappi 51-87
beschriebenen Testmethode (Bristow-Methode) gemessen. In diesem
Test wird eine schwarze Tinte mit der nachstehend angegebenen
Zusammensetzung als Flüssigkeit verwendet.
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C.I. Foodblack 2 4 Teile
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Diethylenglykol 15 Teile
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Polyethylenglykol 15 Teile
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Wasser 66 Teile
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Die obige Tinte ist eine genormte, stabile und reproduzierbare
Tinte. Die Tintenabsorptionsfähigkeit einschließlich der
Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Kapazität kann durch
Messung der Menge an in das Übertragungsblatt transferierter
Tinte nach in-Kontakt-bringen des Blattes mit der Tinte während
einer sehr kurzen Zeit beurteilt werden. Wenn das Blatt einen
Bristow-Transfer von 10 ml/m² oder weniger besitzt, zeigt dies,
daß die Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und die
Tintenabsorptionsfähigkeit nicht gut sind. Wenn ein solches
Blatt für einige Drucker verwendet wird, bei denen die
Tintenmenge so groß ist, daß die Tinte nicht in der
Aufzeichnungsschicht absorbiert wird, kann deshalb ein
Auslaufen oder Zerfließen der Tinte auftreten. Wenn hingegen
das Blatt einen Bristow-Transfer von 70 ml/m² oder mehr
besitzt, zeigt dies an, daß die Tinte tief in die
Aufzeichnungsschicht eindringt, wodurch ein Durchdruck
auftritt. Auf diese Weise werden die Aufzeichnungsdichte und
die Schärfe des aufgezeichneten Bildes als Ergebnis davon, daß
weniger Tinte auf der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht
verbleibt, verringert.
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Um das tiefe Eindrigen der Beschichtungszusammensetzung in das
faserige Basismaterial zu verhindern, daß die Tintenabsorption
von der Seite der Aufzeichnungsoberfläche verhindert, wird die
Viskosität der Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise im
Bereich von ca. 5 bis 2000 cps eingestellt. Die Menge der
Beschichtungszusammensetzung und der Bestandteile sollten so
eingestellt werden, daß die Oberfläche des faserigen
Basismaterials einen Bristow-Transfer von 10 ml/m² bis 70 ml/m²
besitzt. Bevorzugt ist es, mindestens 2 bis 20 g/m², und
insbesondere 3 bis 15 g/m², der Beschichtungszusammensetzung zu
verwenden, um einen Durchdruck zu verhindern, und um die
Deckkraft zu erhöhen.
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Um ein schärferes und dichteres Aufzeichnungsbild zu erhalten,
kann eine dünne Beschichtung, die einen feinkörnigen Füller und
ein Bindemittel umfaßt, an der vorderen Oberfläche der
Aufzeichnungsschicht in einer Menge von 1 bis 9 g/m² vorgesehen
werden. Poröse Filler mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 20 bis 0.1 um sind bevorzugt. Die Füller
umfassen synthetisches Siliciumdioxid, Magnesiumsilikat,
Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Silikatsalze, und basisches
Magnesiumcarbonat.
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Zur Applikation der Beschichtungszusammensetzungen auf der
Rückseite des Basismaterials und auf der Vorderseite der
Aufzeichnungsschicht kann irgendeine Beschichtungsvorrichtung,
wie z.B. eine Leimpresse, eine Beschichtungswalze, eine
Luftmesser-Streichmaschine, ein Rakelbeschichter, eine
Lackgießanlage, oder eine Spritzbeschichtungsvorrichtung
verwendet werden.
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Erfindungsgemäß kann durch Beschichtung der Rückseite des
faserigen Basismaterials mit einer
Beschichtungszusammensetzung, die ein Pigment, ein Bindemittel
und 2 oder mehr Arten von Schlichten (b1) und (b2) umfaßt, und
worin das Basismaterial eine kationische polymere Schlichte
(a), die Schlichte (b1), die AKD, ASA und/oder eine
Wachsemulsionsschlichte ist, und die Schlichte (b2), die ein
kationisches Polymer ist, enthält, ein Aufzeichnungsblatt mit
hervorragenden
Vollfarben-Tintenstrahlaufzeichnungseigenschaften, keinem Durchdruck, einer konstanten und stabilen
Tintenabsorptionsfähigkeit, und einer hervorragenden
Produktivität erhalten werden. Obgleich der genau Grund, warum
ein hervorragendes Aufzeichnungsblatt erhalten wird, nicht
vollkommen geklärt ist, wird angenommen, daß die Schlichte (a),
(b1) und (b2) zusammen wirken, um die Nachteile jeder einzelnen
Schlichte, wie nachfolgend beschrieben, zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird die Tintenabsorptionsfähigkeit durch eine
dem faserigen Basisinaterial zugegebene Schlichte kontrolliert,
und ein Durchdruck wird durch eine Rückseitenbeschichtung, die
ein Pigment und 2 oder mehrere Arten von Schlichten umfaßt,
vermieden. In dem Vollfarben-Tintenstrahlaufzeichnungssystem,
indem 2 oder 3 Farbtinten zur Entwicklung der Farbe appliziert
werden, wird eine große Menge an Tinte verwendet. Deshalb muß
die Tintenabsorptionsfähigkeit durch Zugabe einer geringen
Menge an Schlichte (a) kontrolliert werden. Zusätzlich muß die
Tintenabsorptionsfähigkeit konstant und stabil gehalten werden,
um homogene Vollfarben-Aufzeichnungsbilder zu erhalten.
Erfindungsgemäß kann ein vollständiger Durchdruck vermieden
werden, indem man die Rückseite des faserigen Basismaterials
mit einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet, die ein
Pigment und die Schlichte (b1) und (b2) umfaßt. Das in der
Rückseitenbeschichtung verwendete Pigment verhindert
hauptsächlich einen optischen Durchdruck, die Schlichte (b1)
verhindert ein Durchschlagen, die Schlichte (b2) kontrolliert
die Tintenabsorptionsfähigkeit, kann aber einen stippenartigen
Durchschlag nicht vollkommen verhindern. Wie dies vorstehend
beschrieben wurde, kann die alleinige Verwendung der Schlichte
(b1) die Wanderung der Schlichte (b1) selbst von der
Rückseitenbeschichtung in das faserige Basismaterial nicht
verhindern, auch wenn die Schlichte (a) dem faserigen
Basismaterial zugegeben wird. Ahnlich kann auch die alleinige
Verwendung der Schlichte (b2) den Durchdruck nicht vollkommen
verhindern. Es wird angenommen, daß, wenn eine spezifische
Menge von (b1) und (b2) als Beschichtungsmaterial verwendet
wird, das sehr permeable, polymere oberflächenaktive Mittel
(b2), das einen hydrophoben Teil und ein hydrophiles Kation im
Molekül besitzt, in das faserige Basismaterial schneller als
(b1) eindringt, und an die negativ geladene Oberfläche des
Basismaterials über seinen kationischen Teil bindet. Es wird
außerdem angenommen, daß die Wanderung, die während des
Trocknungsverfahrens oder mit fortschreitender Zeit auftritt,
durch die Affinität der hydrophoben Schlichte (b1) und dem
hydrophoben Teil der Schlichte (b2) verhindert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein dem unbeschichteten Typ ähliches
Aufzeichnungsblatt erhalten, das eine hohe Druckdichte, eine
hervorragende Tintenabsorptionsfähigkeit, die sich mit
fortschreitender Zeit nicht ändert, und mit einer ausreichenden
Widerstandsfähigkeit gegenüber Durchdruck erhalten. Zusätzlich
ist, weil die Rückseitenbeschichtung unter Verwendung von
üblicherweise verwendeten Beschichtungsmaschinen ausgebildet
wird, die Produktivität sehr hoch.
Beispiele
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Die folgenden Beispiele geben eine vollständigere Erläuterung
der erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsformen. Wenn nicht
anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentangaben
auf das Gewicht.
Beispiel 1
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Ein faseriges Trägerblatt mit einem Blattgewicht von 70 g/m2
wurde hergestellt durch Zugabe von 10 Teilen gemahlenem
Calciumcarbonatfüller (Calcitstruktur, amorph, 50 %
durchschnittliche Teilchengröße: 4.6 ug, BET spezifische
Oberfläche: 3.4 m2/g), 0.5 Teilen der Schlichte
(a) - quarternäres Ammoniumsalz von Polystyrolacrylsäureester
Schlichte J, 0.3 Teilen Polyamidepichlorhydrinharz als
Naßfestausrüstung, und 0.01 Teilen kationisch modifiziertem
Polyacrylamid (Viskosität in 50 %-iger Konzentration: 590 cps)
als Retentionsmittel in 100 Teilen LBKP-Zellstoff (Mahlgrad 400
ml), Vermischen und Verrühren der obigen Mischung, und
Herstellen von Papier mittels einer Hand-Papiertestmaschine
(TOZAISEIKI Co.), Dehydrierung und nachfolgendem Strecktrocknen
des so hergestellten Blattes, um einer durch den
Trocknungsprozess verursachten Schrumpfung vorzubeugen. Die
nach J.Tappie 27-78 (Expansionstest für Papier und Pappe)
gemessene Elongation des faserigen Blattes betrug, nachdem es
300 sec. in Wasser getränkt wurde, 1.7 %.
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Eine Beschichtungszusammensetzung für die
Rückseitenbeschichtung wurde gemäß den nachfolgend
beschriebenen Verfahren hergestellt. Es wurde zuerst eine
Fülleraufschlämmung hergestellt durch Mischen und Dispergieren
von 30 Teilen Titanoxid (Anatasstruktur, spezifisches Gewicht:
3.9, 50 % mit einer mittleren Teilchengröße von 0.3 um), 50
Teilen Kaolin, und 20 Teilen leichtem Natriumcarbonats (Calcit-
Struktur) hergestellt. Zu dieser Aufschlämmung wurden 15 Teile
SBR-Latex, 15 Teile oxidierte Stärke, 8 Teile Schlichte
(b1) - Alkylketendimer-Schlichte K (kationisch, pH = 3.0, Viskosität:
30 cps), und 20 Teile Schlichte (b2) - quarternäres
Ammoniumsalz von Polystyrolacrylsäureester Schlichte J,
zugegeben, und schließlich Wasser, um eine
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung mit einer
Feststoffkonzentration von 25 % herzustellen. Diese
Zusammensetzung wurde dann auf die Rückseite des faserigen
Basismaterials mittels eines Mayer-Stapelschichters in einer
Feststoffmenge von 8 g/m² appliziert, getrocknet, und
schließlich kalandriert, um ein erfindungsgemäßes
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt zu erhalten.
Beispiele 2 bis 3
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Das Tintenstrahlaufzeichnungsblatt des Beispiels 2 wurde auf
die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt,
mit der Ausnahme, daß 5 Teile der 10 %-igen Emulsion von
Schlichte L, eine 2:1-Mischung von kationischer Stärke und
Alkenylbernsteinsäureanhydrid (kationisch, Viskosität: 200
cps), als Schlichte (b1), verwendet wurde.
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Auf ähnliche Weise wurde das Tintenstrahlaufzeichnungsblatt des
Beispiels 3 in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise
hergestellt, mit der Ausnahme, daß 5 Teile
Wachsemulsionsschlichte M (pH. 8.5-9.5, Viskosität: 100-300
cps), mit einem nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel
emulgiert, als Schlichte (b1) verwendet wurde.
Vergleichsbeispiele 1 bis 2
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Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurden
Tintenstrahlaufzeichnungsblätter hergestellt, mit der Ausnahme,
daß nur eine Schlichteart als Schlichten für die
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung verwendet wurde. Im
Vergleichsbeispiel 1 wurden 28 Teile Alkylketendimerschlichte K
(kationisch, pH: 3.0, Viskosität: 30 cps) verwendet, und im
Vergleichsbeispiel 2 28 Teile guarternäres Ammoniumsalz von
Polystyrolacrylsäureester Schlichte J.
Vergleichsbeispiele 3 bis 6
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Im Vergleichsbeispiel 3 wurde ein
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0.5 Teile
Alkylketendimer Schlichte K (kationisch, pH: 3.0, Viskosität:
30 cps) als Schlichte (a) anstelle von 0.5 Teilen des
quarternären Ammoniumsalzes von Polystyrolacrylsäureester
Schlichte J verwendet wurden.
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Wie im Beispiel 1 beschrieben wurden 3 Arten eines faserigen
Basismaterials hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0.1 Teile,
0.5 Teile bzw. 2.5 Teile guarternärer Ammoniumsalze von
Polystyrolacrylsäureester Schlichte J anstelle von 0.5 Teilen
Schlichte J verwendet wurden, und die
Rückseitenbeschichtungsbehandlung weggelassen wurde. Auf diese
Weise wurden die Tintenstrahlauf zeichnungsblätter der
Vergleichsbeispiele 3 bis 6 hergestellt.
Beispiel 4
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Wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein faseriges Basismaterial
hergestellt. Dann wurde eine Fülleraufschlämmung für eine
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung hergestellt durch
Mischen von 50 Teilen Kaolin, 50 Teilen
Titanoxid-Siliciumdioxidkomplex
(Ölabsorption: 220 mg/100 g,
BET-spezifische Oberfläche: 91 m²/g, durchschnittliche
Teilchengröße: 4.7 um, TiO&sub2;/SiO&sub2;: 16/100), einem
Dispersionsmittel und Wasser. Zu dieser Aufschlämmung wurden 15
Teile Polyvinylalkohol, 15 Teile oxidierte Stärke, 15 Teile
Alkylketendimer Schlichte K (kationisch, pH: 3.0, Viskosität:
30 cps) als Schlichte (b1), 14.3 Teile guarternäres
Ammoniumsalz von Polystyrolacrylsäureester Schlichte J als
Schlichte (b2) und Wasser zugegeben, um eine
Rückseitenbeschichtungszusammensetzung mit einer
Feststoffkonzentration von 25 % herzustellen. Die so
hergestellte Rückseitenbeschichtungszusammensetzung wurde
mittels eines Mayer-Beschichtungsstabes auf die Rückseite des
faserigen Basismaterials in einer Feststoffmenge von 5 g/m²
appliziert. Schließlich wurde das so beschichtete Blatt
getrocknet und kalandriert, um ein
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt gemäß Beispiel 4 herzustellen.
Beispiel 5
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Ein Aufzeichnungsblatt mit verbesserten Druckeigenschaften
wurde mittels der folgenden Verfahren hergestellt. Zuerst
wurden 100 Teile pulverisiertes Silicumdioxid (50 % davon
besaßen einen durchschnittlichen Durchmesser von 2.7 um, BET-
spezifische Oberfläche: 270 m²/g, hergestellt nach dem
Naßausfällungsverfahren) in Wasser dispergiert, und zu dieser
Dispersion wurden 20 Teile Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad:
99 %, durchschnittlicher Polymerisationsgrad: 1700), 5 Teile
Polydimethyldiallyl guarternäres Ammoniumsalz
(durchschnittliches Molekulargewicht: 120000), und Wasser
zugegeben, um eine Beschichtungszusammensetzung mit einer
Feststoffkonzentration von 16 % herzustellen. Diese
Beschichtungszusammensetzung wurde mittels eines Mayer-
Stabbeschichters auf die Vorderseite des im Beispiel 1
hergestellten Aufzeichnungsblattes mit einer Feststoffmenge von
8 g/m² appliziert, und das so hergestellte Blatt wurde in der
im Beispiel 1 beschriebenen Weise kalandriert, um das
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial des Beispiels 5 herzustellen,
das sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite des
faserigen Basismaterials Beschichtungen aufwies.
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Die Eigenschaften der in den obigen Beispielen und
Vergleichsbeispielen hergestellten
Tintenstrahlaufzeichnungsblätter wurden geprüft und gemäß den
nachfolgend beschriebenen Methoden bewertet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 angegeben.
1. Aufzeichnungsdichte
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Vier-Farben-Festdrucke (1.5 cm x 2 cm; Schwarz, Cyan, Magenta
und Gelb) wurden unter Verwendung eines Cannon-Farbdruckers BJC
430 erhalten, und die Aufzeichnungsdichte der
Aufzeichnungsteile mittels eines Mcbeth RD 915 (Kollmorgen
Corporation)-Densitometers gemessen. In Tabelle 1 sind die
Summen jeder für die 4 Farben erhaltenen Aufzeichnungsdichten
angegeben. Die gesamte Dichte von 3.3 oder mehr wurde als gut
bewertet.
2. Durchdruck
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Durch Applikation von 3 Farbtinten (Cyan, Magenta und Gelb) und
unter Verwendung eines Cannon-Farbdruckers BJC 430 wurden feste
Drucke erhalten. Bei der visuellen Überprüfung der Rückseite
der aufgezeichneten Teile wurden Durchschlagen und
Durchscheinen bewertet.
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Bewertung A - kein Durchschlagen und geringes Durchscheinen
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Bewertung B - kein Durchschlagen, aber geringes Durchscheinen
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Bewertung C - geringes Durchschlagen, aber heftiges
Durchscheinen oder heftiges Durchschlagen, aber geringes
Durchscheinen
-
Bewertung D - Durchschlagen und heftiges Durchscheinen
3. Bristow-Transfer (Tintenabsorptionsfähigkeit)
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Es wurde die Menge an Flüssigkeit (die vorstehend beschriebene
normale schwarze Tinte), die an der Oberfläche des
Aufzeichnungsblattes nach in-Kontakt-bringen der Flüssigkeit
während 0.05 sec. absorbiert war, gemäß der Bristow-Methode (J.
Tappi 51-87, Dynamischer Flüssigkeitsabsorptionstest für Papier
und Pappe) gemessen.
4. Fleckenbildung
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Durch Applikation Von 2 von 3 Farbtinten (Cyan, Magenta und
Gelb) und mittels eines Cannon-Farbdruckers BJC 430 wurde eine
Serie fester Drucke (1.5 cm x 2 cm) rot, grün und purpurfarben,
in dieser Reihenfolge kontinuierlich gedruckt, erhalten, und
der Grad von angrenzenden Tintenfluß, des Verlaufens von einer
Seite zu anderen, oder des wechselseitigen Verlaufens wurdebewertet.
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Bewertung A - keine Fleckenbildung und kein Zerfließen
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Bewertung B - geringe Fleckenbildung und Zerfließen
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Bewertung C - starke Fleckenbildung und Zerfließen
5. Lagerstabilität
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Nach Lagerung der Aufzeichnungsblätter der Beispiele 1 bis 5
und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 während 2 Wochen bei
normaler Raumtemperatur und Feuchtigkeit wurde der Bristow-
Transfer und die Fleckenbildung gemessen.
Tabelle 1
Beispiele
Schlichte (a) Teile
Schlichte (b1/b2)
Aufzeichnungsdichte
Durchdruck
Bristow-Transfer
Bristow-Transfer nach 2-wöchiger Lagerung
Fleckenbildung
Fleckenbildung nach 2-wöchiger LagerungDie
Werte in Tabelle 1 (Beispiele 1 bis 5, Vergleichsbeispiele
1 bis 6) zeigen klar, daß die Tintenstrahlaufzeichnungsblätter
eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Durchscheinen
oder Durchschlag besitzen, und das eine konstante
Tintenabsorptionsfähigkeit nach Lagerung durch Zugabe einer
kationischen polymeren Schlichte (a) zum faserigen
Basismaterial und Beschichten der Rückseite des Basismaterials
mit einer Beschichtungszusammensetzung, die ein spezifisches
Verhältnis der Schlichten (b1) und (b2) umfaßt, erhalten wird.
Obwohl dies in Tabelle 1 nicht gezeigt wird, weisen die
Aufzeichnungsblätter der Beispiele 1 bis 5 nur ein geringes
Krumpfen auf.
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Wenn die Beispiele 1 und 4 mit Vergleichsbeispiel 1 verglichen
werden, ist es erkennbar, daß der Bristow-Transfer des
Vergleichsbeispiels 1, in dem keine (b2)-Schlichte verwendet
wird, nach einer 2-wöchigen Lagerung stark abfällt, und daß die
Tintenabsorptionsfähigkeit abfällt, wenn die relative Menge an
Schlichte (b1) in der Beschichtungszusammensetzung ansteigt.
Das Beispiel 5 zeigt zusätzlich, daß die Druckdichte durch
Beschichtung der Vorderseite des Aufzeichnungsblattes mit einer
Beschichtungszusammensetzung, die ein pulverisiertes
feinkörniges Pulver umfaßt, stark verbessert wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial, das
dem des unbeschichten Typs ähnlich ist, bereitgestellt, das die
vorstehend beschriebenen hervorragenden Eigenschaften besitzt.
Dieses Blatt umfaßt ein faseriges Basismaterial, das eine
kationische polymere Schlicht (a), und eine
Rückseitenbeschichtung, die ein Pigment, ein Bindemittel, 2
oder mehrere Arten der Schlichte (b1) und (b2) an der Rückseite
des faserigen Basismaterials enthält. Die Schlichte (b1) ist
Alkylketendimer, Alkenylbernsteinsäureanhydrid, oder
Wachsemulsionsschlichte, und die Schlichte (b2) ist eine
kationische polymere Schlichte. Das mit hoher Produktivität
hergestellte erfindungsgemäße Aufzeichnungsblatt besitzt eine
homogene Bildqualität, eine hohe Aufzeichnungsdichte, eine
hervorragende Tintenabsorptionsfähigkeit, die für eine
Vollfarben-Aufzeichnung geeignet ist, und geringes
Durchscheinen oder Durchschlagen. Darüberhinaus verringert sich
die Tintenabsorptionsfähigkeit dieses Blattes nach Lagerung
nicht.
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Die Rückseitenbeschichtung verhindert das Krumpfen des
Aufzeichnungsblattes, das als Ergebnis der Absorption großer
Mengen an Tinte durch Quellen und Schrumpfen des Fasermaterials
verursacht wird, leicht. Darüberhinaus trägt es dazu bei, die
Aufzeichnungseigenschaften, wie z.B. Aufzeichnungsdichte, zu
verbessern. Wenn die Vorderseite des Aufzeichnungsblattes mit
einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet ist, die
feinkörnige Füller, wie vorstehend beschrieben, umfaßt, wird
außerdem ein Aufzeichnungsblatt erhalten, das mit dem eines
kommerziell erhältlichen, stark beschichteten
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, daß mit einer großen Menge an
Füllern mit hoher Tintenabsorptionsfähigkeit beschichtet ist,
vergleichbar ist.