DE9303350U1 - Holzhaltiges Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren - Google Patents
Holzhaltiges Aufzeichnungspapier für TintenspritzaufzeichnungsverfahrenInfo
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Description
STEINBEIS TEMMING PAPIER GMBH & CO., GLUCKSTADT
Holzhaltiges Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungspapier, das insbesondere für
Tintenspritzaufzeichnungsverfahren geeignet ist, bestehend
aus einem geleimten oder ungeleimten, holzhaltigen, beispielsweise holzschliff- oder allgemein
recyclingfaserhaltigen Basispapier, welches durch Oberflächenbehandlung für die Verwendung in modernen
Tintenspritzschreibern ausgerüstet wurde.
Die seit etwa 1990 zu verzeichnende starke Zunahme der Verwendung von Non-Impact-Druckern stellt erweiterte
Anforderungen an die bisher auf dem Markt befindlichen Papiersorten. Zu diesen berührungslosen (non-impact)
Drucksystemen gehört neben den Laserdruckern und Thermodruckern vor allem die Gruppe der Ink-Jet-Drucker
(Tintenspritzdrucker). Durch die im folgenden näher erläuterten neuen Tintenspritzauftragungsverfahren und die
parallel dazu in den letzten Jahren aufgrund des steigenden Carbonatanteils im Papier zu verzeichnende
Umstellung vieler Papierfabriken auf eine neutrale bzw. pseudo-neutrale Papierverleimung werden bei den am Markt
befindlichen holzstoffhaltigen Papiersorten unzureichende Druckergebnisse, insbesondere durch Faserauslaufen der
Tinte (Dochten), erhalten.
Tintenspritzdrucker können nach heutiger Technologie bei gutem Preis-Leistungs-Verhältnis ein gut aufgelöstes
farbiges oder schwarz-weißes Druckbild auf nahezu geräuschlosem Weg und auf relativ umweltfreundliche Weise
erzeugen. Das Prinzip des Tintenspritzdruckverfahrens ist,
daß aus einer oder mehreren extrem kleinen Düsen die Tinte unter Druck auf ein Trägermaterial, z.B. Papier, gespritzt
wird. Das Druckbild wird hierbei digital aufgebaut, wobei die Elektronik festlegt, welche Düse wann spritzt, um das
gewünschte Druckbild zu erhalten.
Bei der Erzeugung der feinen Tintentröpfchen wird zwischen
kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren unterschieden.
Das kontinuierliche Verfahren stellt das ältere Verfahren dar und wird heute vor allem im industriellen Bereich,
beispielsweise zum Bedrucken von Pappschachteln, Metall, Glas, Plastikverpackungen usw. verwendet. Der Anteil an
Heim- und Bürodruckern, die nach diesem Verfahren arbeiten, ist gering. Hierbei wird die Tinte bei Drücken
bis zu 30 bar in einem kontinuierlichen Strahl über eine Düse auf das Papier gespritzt. Der Strahl besteht aus
einer Anzahl rasch aufeinanderfolgender Tröpfchen (ca.
000 bis 500 000 Tröpfchen/sec), die in einem piezoelektronischen Kopf geformt werden, der bei hohen
Frequenzen oszilliert. Nach Verlassen der Düse wird der Tropfenstrom elektrisch geladen und elektrostatisch auf
das Papier gelenkt. Die für den Bildaufbau nicht benötigten Tröpfchen werden elektrostatisch abgelenkt und
über einen Tropfenfänger im Kreislauf geführt (ca. 95 bis
97%).
Beim heutzutage überwiegend verwendeten diskontinuierlichen Verfahren werden nur dann
Tintentropfen erzeugt, wenn sie auch tatsächlich für eine zu bedruckende Stelle benötigt werden. Das Verfahren wird
deshalb auch "drop on demand"- oder "Impuls-Jet-Verfahren" genannt. Dabei wird zwischen einer Tropfenerzeugung durch
ein Piezoelement oder durch ein Thermoelement
unterschieden, wobei das letztere Verfahren derzeit bevorzugt ist. Hierbei wird durch die Erhitzung mittels
eines im Tintenkanal integrierten Thermoelements die Tinte zum Verdampfen gebracht. Durch den dadurch erzeugten
Überdruck wird eine genau definierte Menge an Tinte auf das Papier gespritzt.
Sowohl das kontinuierliche sowie auch das diskontinuierliche Verfahren der Druckerzeugung werden im
folgenden als "Ink-Jet-Technologie" oder auch "Tintenspritzaufzeichnungsverfahren" zusammengefaßt.
Zur Beurteilung der Eignung eines Papiers für das Tintenspritzverfahren ist u.a. die Adsorption bzw.
Wegschlagzeit der Tinte in das Papier wichtig. Die Wegschlagzeit wird beispielsweise durch folgende Faktoren
beeinflußt:
das Benetzungsverhalten der Tinte, da durch Herabsetzen der Oberflächenspannung der Tinte,
beispielsweise durch grenzenflächenaktive Substanzen, die Tinte das Papier besser benetzen und damit
schneller wegschlagen kann;
die Verdunstungsneigung der Tinte, welche beispielsweise durch Lösungsmittelzusätze erhöht werden kann, wodurch die bedruckte Stelle schneller trocknet.
die Verdunstungsneigung der Tinte, welche beispielsweise durch Lösungsmittelzusätze erhöht werden kann, wodurch die bedruckte Stelle schneller trocknet.
Ferner wird das Druckbild auch durch die chemisch-physikalischen Eigenschaften des verwendeten
Papiers beeinflußt. Hierbei können sich auch mit modernen Tintenspritzdruckern in Abhängigkeit vom verwendeten
Papier unterschiedlich starke Beeinträchtigungen des Druckbilds ergeben. Weiterhin kann es durch Ausfransen des
Schriftbildes oder das noch stärker auftretende Auslaufen
-A-
("Dochten") der Tinte zu unakzeptablen Druckergebnissen kommen. Das Dochten kann sich beispielsweise in fransigen
Rändern und spinnenartigen Linien äußern und führt somit zu einer schlechten Gesamtdruckqualität. Zur
Veranschaulichung sind in Abbildung 1 und 2 Ink-Jet-Ausdrucke auf der Ober- und Unterseite eines
herkömmlichen holzstoffhaltigen Papiers wiedergegeben. Insbesondere tritt dieses Dochten der Tinte bei Papieren
mit einem hohen Anteil an verholzten Fasern und dabei speziell bei Recyclingpapieren auf. Daher wurde deren
Eignung für ein Ink-Jet-Verfahren bisher nicht in Betracht
gezogen. Im Gegenteil ist das Dochtverhalten insbesondere von neutral geleimten Papieren mit einem Anteil verholzter
Fasern so eindeutig und ausgeprägt, daß es sogar zum Holzstoffnachweis in Papieren herangezogen werden könnte.
Die Herstellung von Ink-Jet-Spezialpapieren kann nach
DE-OS 29 25 769 durch Aufbringung einer Druckfarben absorbierenden Strichschicht erzeugt werden. Die in dieser
Veröffentlichung verwendeten Papiere enthalten typischerweise keinen Holzstoff und weisen mit heutigen
Tintenstrahldruckern ein relativ unscharfes Druckbild auf.
Auch in der DE-30 24 205 und der EP-A-O 121 916 wird ein Aufzeichnungspapier für Tintenspritzverfahren durch
Aufbringen einer speziellen bindemittel- und pigmenthaltigen, schnell absorptionsfähigen Strichschicht
erzeugt. Holzstoff wird zur Herstellung der Papiere ebenfalls nicht eingesetzt.
DE-AS 22 34 823 befaßt sich ebenfalls mit einem Ink-Jet-AufZeichnungsmaterial und schlägt dazu eine
tintenabsobierende Gelatineschicht auf einem Träger vor, die von der Tinte benetzt wird und in die die Tinte nach
dem Aufspitzen einige .um tief eindringt. Auch mit
diesem Material wird ein nachteiliges Ergebnis beim Druckbild erhalten.
Alle diese angeführten Papiere zielten auf eine extrem kurze Wegschlagzeit ab, was stets durch das Aufbringen
einer zusätzlichen Pigmentschicht und dadurch sehr hohen Oberflächenglätten erzielt wurde. Trotz dieser
verfahrenstechnisch aufwendigen Herstellung wird nur ein
vergleichsweise unscharfes Druckbild erzeugt. Insbesondere tendieren die Druckbilder zu starkem Verlaufen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein insbesondere neutral oder alkalisch hergestelltes
Aufzeichnungspapier mit einem Anteil verholzter Fasern,
speziell ein Recyclingpapier, herzustellen, das auch für höherwertige Verwendungen, wie z.B. Tintenspritzverfahren,
geeignet ist. Ein solches Papier soll möglichst die zuvor angegebenen Nachteile nicht aufweisen und sich
insbesondere durch ein klares und deutliches Druckbild auszeichnen, wobei Dochten möglichst nicht auftreten soll.
Insbesondere ist auch ein bevorzugtes Ziel der Erfindung, ein Aufzeichnungspapier mit für das Druckbild
vorteilhaften Tintenwegschlagzeiten zur Verfugung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, zur Vermeidung von weiteren Lagerflächen sowohl beim Produzenten als auch beim Anwender und den daraus
resultierenden distributorischen und umweltrelevanten Folgeproblemen ein Aufzeichnungspapier zur Verfugung zu
stellen, das neben seiner besonderen Eignung für Tintenspritzverfahren auch in anderen Bereichen verwendbar
ist, beispielsweise als Schreibpapier, Offsetpapier,
Etikettenpapier, Kopierpapier oder Mehrzweckpapier.
Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Aufzeichnungspapier zur Verfügung, das geeignet für ein
Tintenspritzverfahren und/oder Kopierzwecke ist und 2 bis 8 Gew.% Wasser, 10 bis 25 Gew.% Asche, jeweils bezogen auf
ofentrockenes Papier (im folgenden abgekürzt als "otro-Papier"), sowie als Rest Papierfaserstoffe mit einem
Anteil an verholzten Fasern von mehr als 10 Gew.%, bezogen auf die Papierfaserstoffe, umfaßt, und dadurch
charakterisiert ist, daß
a) der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts des Aufzeichnungspapiers zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
b) das Papier auf mindestens einer Oberfläche oberflächenverleimt ist,
c) der pH-Wert der geleimten Oberfläche zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
d) das Oberf lachenleimungsinittel aus der Gruppe, bestehend aus filmbildenden organischen
Polymeren, Harzleimen und Harzdispersionen, Alkylketendimer-Leimen,
Alkylsuccinanhydrid-Leimen, Paraffinen, Stearaten und Fluorchlorkohlenwasserstoff-haItigen
Leimungsmitteln , ausgewählt wird
e) und in einer Menge vorliegt, so daß das Aufzeichnungspapier bei einer Untersuchung gemäß
DIN 53126 kein Dochten (Auslaufen) zeigt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt das Aufzeichnungspapier
darüber hinaus mit einer Ink-jet-Tinte, die eine Viskosität von 1,1 bis 1,5 mPas, und eine
Oberflächenspannung von 40 bis 50 mN/m hat, eine Tintenwegschlagzeit von zwischen 5 und 35 Sekunden,
bevorzugt zwischen 10 und 30 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 10 und 25 Sekunden.
Es ist überraschend, daß sich auch Papiere mit einem Anteil verholzter Fasern und insbesondere Recyclingpapiere
gemäß der vorliegenden Erfindung für höherwertige Verwendungszwecke, insbesondere
Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, eignen. Die erfindungsgemäße Oberflächenverleimung verstößt gegen das Prinzip, qualitativ niedrig stehende Ausgangsmaterialien und insbesondere Billigprodukte wie ein Recyclingpapier mit kostenaufwendigen Materialien zu vermischen bzw. nach kosten- und arbeitsaufwendigen Verfahren zu behandeln. Ferner ist überraschend, daß entgegen der Meinung des Standes der Technik gerade höhere Tintenwegschlagzeiten ein akzeptables Druckbild gestatten. Darüber hinaus ging man bisher davon aus, daß das Handling von oberflächenverleimten Recyclingpapieren aufgrund ihrer teilweise geringeren Griffigkeit im Vergleich zu nicht oberflächengeleimten Papieren einen unerwünschten Nachteil darstellt. Überraschend ist weiterhin, daß entgegen dem Vorurteil des Standes der Technik ein ausgezeichnetes Druckbild auch auf einem ungestrichenen Papier mit einer deutlich höheren Rauhigkeit erzielt werden kann.
Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, eignen. Die erfindungsgemäße Oberflächenverleimung verstößt gegen das Prinzip, qualitativ niedrig stehende Ausgangsmaterialien und insbesondere Billigprodukte wie ein Recyclingpapier mit kostenaufwendigen Materialien zu vermischen bzw. nach kosten- und arbeitsaufwendigen Verfahren zu behandeln. Ferner ist überraschend, daß entgegen der Meinung des Standes der Technik gerade höhere Tintenwegschlagzeiten ein akzeptables Druckbild gestatten. Darüber hinaus ging man bisher davon aus, daß das Handling von oberflächenverleimten Recyclingpapieren aufgrund ihrer teilweise geringeren Griffigkeit im Vergleich zu nicht oberflächengeleimten Papieren einen unerwünschten Nachteil darstellt. Überraschend ist weiterhin, daß entgegen dem Vorurteil des Standes der Technik ein ausgezeichnetes Druckbild auch auf einem ungestrichenen Papier mit einer deutlich höheren Rauhigkeit erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Aufzeichnungspapiers zur
Verfugung gestellt, demzufolge insbesondere unter Verwendung von gegebenenfalls sortiertem, aufbereiteten
Altpapier die Papiermasse bei einem pH-Wert > 6,0 im Stoffauflauf und/oder Siebwasser I in an sich bekannter
Weise hergestellt wird und dann eine neutrale Oberflächenleimung mit einem Leimungsmittel aus der Gruppe
der genannten Oberflachenleimungsmittel aufgebracht wird.
Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines solchen Aufzeichnungspapiers in einem
Tintenaufzeichnungsverfahren oder als Schreib-,
Kopier-, Etiketten- und/oder Offsetpapier und insbesondere für alle diese Zwecke gemeinsam als sogenanntes
"multi-purpose-Papier". Weitere Ausgestaltungen sind
Inhalt der anliegenden Unteransprüche.
Das Aufzeichnungspapier der vorliegenden Erfindung kann
nach einer neutralen oder alkalischen Fahrweise hergestellt werden. In diese neutralen oder alkalischen
Fahrweisen sind auch pseudoneutrale Fahrweisen, d.h. unter Verwendung von Aluminiumverbindungen, eingeschlossen. In
der vorliegenden Erfindung wird unter "saurer Fahrweise" eine Herstellung bei einem pH-Wert im Stoffauflauf
und/oder Siebwasser I von < pH 6,0 verstanden. Neutrale und pseudoneutrale Fahrweise soll dagegen eine Herstellung
bei einem pH-Wert von pH 6,0 bis 7,5 umfassen, und die alkalische Fahrweise erfolgt bei einem pH
> 7,5.
Das Aufzeichnungspapier der vorliegenden Erfindung stellt
ein holzstoffhaltiges Aufzeichnungspapier dar, das einen
Anteil von verholzten Fasern, bezogen auf die Papierfaserstoffe von mindestens 10 Gew.%, vorzugsweise
bis 90 Gew.% und besonders bevorzugt 55 bis 80 Gew.%, aufweist. Bezüglich des restlichen Faseranteils ist die
vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Bevorzugt besteht der restliche Faseranteil aus Zellstoff. Als Quelle für
die Papierfaserstoffe können beispielsweise Holzschliff,
Zellstoff und Altpapier verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung von gegebenenfalls sortiertem,
aufbereitetem Altpapier ökologisch und ökonomisch interessant. Das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier kann
also vorteilhaft ein Recyclingpapier sein. Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers
verwendete Halbstoff umfaßt dabei besonders bevorzugt 50 bis 100 Gew.% Altpapier.
Der Anteil der verholzten Fasern, bezogen auf die Faserstoffe, kann sehr hoch liegen, wobei es sogar möglich
ist, daß die verholzten Fasern praktisch den gesamten Faseranteil ausbilden. Unter "verholzten Fasern" werden im
Rahmen dieser Erfindung entweder Holzschliff selbst oder Refiner-Schliff oder TMP-(thermo-mechanical-pulp) oder
CTMP-etc. Fasern bzw. Gemische hiervon verstanden.
Darüberhinaus ergibt das erfindungsgemäße Papier einen
Aschegehalt von 10 bis 25%, bevorzugt zwischen 14 und 20 Gew.%, bezogen auf ofentrockenes Papier. Als "Asche"
erscheinen die auf dem Gebiet der Papierherstellung gängigen Füllstoffe, wie Kaoline (clays), Calciumcarbonat,
Titandioxid, künstliche Aluminiumsilikate und Oxidhydrate, Talkum, Gipse etc..
Der Wassergehalt des erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers beträgt etwa 2 bis 8 Gew.% und wird
bevorzugt in engen Grenzen gesteuert, beispielsweise zwischen 3 und 6 Gew.%, bezogen auf otro-Papier
(ofentrockenes Papier).
Der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts eines Aufzeichnungspapiers der vorliegenden Erfindung liegt
vorteilhaft zwischen 6,0 und 9,5, bevorzugt zwischen 6,8 und 8,5, und besonders bevorzugt beträgt er 7,4 oder
mehr. Zur Bestimmung des pH-Wertes kann nach DIN 53124 ein wäßriger Gesamtextrakt in einer Weise angefertigt werden,
daß eine hinreichende Menge Papierschnitzel mit destilliertem, CO2-freiem Wasser im Gewichtsverhältnis
1:50 in einem Kolben übergössen wird. Nachdem der Kolben mit einem Steigrohr versehen wurde, wird die Flüssigkeit 1
Stunde lang gekocht, dann das Steigrohr durch einen Natronkalkaufsatz (Trockenrohr) ersetzt und auf 200C
abgekühlt. Der pH-Wert des wäßrigen Auszugs wird mit einer Glaselektrode gemessen.
Das erfindungsgemäße Oberflächenleimungsmittel kann ein
anionisches, kationisches oder ungeladenes Leimungsmittel bzw. Leimungsmittelgemisch sein und aus der Gruppe
ausgewählt werden, welche umfaßt:
- filmbildende organische Polymere, wie beispielsweise Polymere und Copolymere auf Basis von wahlweise
substituierter (Meth-)Acrylsäure, deren Estern, Nitrilen, Amiden und sonstigen Derivaten, Maleinsäureanhydrid,
Styrol, Butadien etc., wobei solche Homo- und/oder Copolymere wahlweise in Kombination mit Stärke bzw.
modifizierter (z.B. ionisch modifizierter) Stärke vorliegen können;
- Harzleime und Harzdispersionen, beispielsweise auf Basis von Abietinsäureharzen
- Alkylketendimere (AKD)-Leime
- Alkylbernsteinsäureanhydrid
(Alkylsuccinanhydrid, "ASA")-Leime
(Alkylsuccinanhydrid, "ASA")-Leime
- Paraffine, z.B. Weichparaffine, n-Paraffine,
iso-Paraffine
- Stearinsäure, Stearate und deren Derivate,
- Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltige Verbindungen.
Polymere und Copolymere auf Polyacrylat- und Polymethacrylatbasis sind bevorzugte
Oberflächenleimungsmittel der vorliegenden Erfindung.
Die Menge des verwendeten Oberflächenleimungsmittels kann
0,05 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier, betragen. Besonders wenn ein filmbildendes organisches
Polymer eingesetzt wird, beträgt sie vorzugsweise 0,1 bis 3,5 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,1 bis 1,5 Gew.-%.
Der pH-Wert der geleimten Oberfläche (im folgenden: Oberflächen-pH) kann in Anlehnung an Merkblatt V/17/80,
"Prüfung von Papier, Karton und Pappe - Elektrometrische Messung des pH-Wertes auf der Oberfläche von Papier
("Oberflächen-pH-Wert")", herausgegeben vom Verein der
Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure (1980), wie folgt bestimmt werden:
Papierprobenstücke mit einer Abmessung von 40 nun &khgr; 40 mm
werden in eine Meßvorrichtung eingelegt, welche eine pH-Meßkette mit Andrückelernent, eine Abschirmung gegen
Umgebungsluft sowie gegebenenfalls eine Vorrichtung zur
Messung und Regelung der Temperatur umfaßt. Sie wird dann mit 0,5 cm hochreinem, entionisierten und CO_-freiem
Wasser befeuchtet. Nach Aufsetzen der Elektrode mit Hilfe der Andrückvorrichtung wird mindestens zwei Minuten
gewartet, bevor der pH-Wert abgelesen wird. Die Messung wird mehrfach und an verschiedenen Stellen des Papiers
wiederholt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es günstig, wenn der Oberflächen-pH zwischen 6,0 und 9,5 liegt. Bevorzugt ist
ein Oberflächen-pH im Bereich von 6,8 bis 8,5 und besonders bevorzugt ein pH
> 7,4. Der Oberflächen-pH kann gleich dem pH eines wäßrigen Gesamtextrakts sein, muß es
aber nicht sein.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Papiere kann prinzipiell nach per se bekannten Verfahren erfolgen,
wobei das Papier bevorzugt nach neutraler, pseudoneutraler oder alkalischer Fahrweise hergestellt wird, und wobei
Voraussetzung ist, daß eine Oberflächenleimung ausgeführt wird, bevorzugt im neutralen, pseudoneutralen oder
alkalischen Bereich. Eine Masseleirnung des Aufzeichnungspapiers kann, muß aber nicht notwendigerweise
ebenfalls erfolgen. Als Masseleiinungsmittel können prinzipiell die gleichen Leimungsmittel wie zur
Oberflächenleimung eingesetzt werden. Zur Masseleimung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein pH-Wert im Stoffauflauf im neutralen oder alkalischen Bereich
günstig. Die Menge des verwendeten Masseleimungsmittels kann allgemein zwischen 0 und 4,0 Gew.-%, bezogen auf
otro-Papier, liegen. Bevorzugt beträgt sie 0,5 bis 2,5 und besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%.
Nach Herstellung des Grundpapiers in an sich bekannter Weise, wobei der pH-Wert des Stoffauf laufs bevorzugt
größer ist als 6,0, kann beispielsweise eine neutrale Oberflächenleimung mit einem der oben angegebenen
Leimungsmittel in einer beliebigen Auftragungsweise, wie z.B. mit einer Leimpresse oder Filmpresse, aufgebracht
werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Papier ungestrichen und nicht pigmentiert.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier, das inbesondere
für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren geeignet ist, weist
bei der Untersuchung gemäß DIN 53126 kein Dochten (Auslaufen) der Tinte auf und hat daher gegenüber den
Papieren des Standes der Technik den Vorteil, daß eine wesentlich verbesserte Druckbildqualität erzielt werden
kann. Als Tinten, die im Tintenspritzverfahren verwendet
werden, können handelsübliche Tinten auf Wasserbasis eingesetzt werden, d.h. insbesondere wäßrige Lösungen von
Gerbstoffen, denen oft Konservierungsstoffe (Biozide), Feuchthaltemittel (Glykolverbindungen) und Chemikalien zur
Verbesserung der Fließfähigkeit (Glycerin, Netzmittel
etc.) zugesetzt werden. Einsetzbar sind aber auch Tinten auf Lösungsmittelbasis. Eine Prüftinte auf Wasserbasis
gemäß DIN 53126 mit einem pH von 2,5 bis 2,9, einer Viskosität von 1,0 bis 1,2 mPas und einer
Oberflächenspannung von 46 bis 50 mN/m oder eine handelsübliche Tinte für Tintenstrahldrucker mit einer
Viskosität im Bereich von 1,1 bis 1,5 mPas und einer Oberflächenspannung im Bereich von 40 bis 48 mN/m ist
bevorzugt. Beispiele für solche handelsübliche Ink-Jet-Tinten sind die Tinten HP 51626 A und HP 51608 A
des Herstellers Hewlett-Packard. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung einer speziellen Tinte
beschränkt.
Ebenso besteht keine prinzipielle Einschränkung hinsichtlich der verwendbaren Tintenspritzdrucker.
Bevorzugt verwendet werden handelsübliche Ink-Jet Drucker, wie sie u.a. von der Fa. Hewlett-Packard produziert
werden. Beispiele solcher Drucker schließen die Modelle HP DeskJet 500, HP DeskJet 500C und HP DeskJet 550C ein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist das erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier
in einem Tintenspritzaufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenspritzdruckers des Typs
HP DeskJet 500 des Herstellers Hewlett-Packard und unter Verwendung der handelsüblichen Schreibtinte HP 51608 A mit
einer Viskosität von 1,2 bis 1,4 mPas (cP) und einer Oberflächenspannung von 40 bis 45 mN/m (Hersteller:
Hewlett-Packard) ein Druckbild auf, das bezüglich seines Dochtverhaltens nach dem folgenden Auswerteverfahren
beurteilt werden kann, das beispielhaft schematisch in Figur 6 erläutert wird:
Auf dem zu untersuchenden Papier werden mit dem Tintenspritzdrucker vier senkrecht zur Laufrichtung
(Hauptrichtung der Faserorientierung) parallel zueinander
liegende Linien mit einer Länge von mindestens 5 cm gezogen, die eine Strichstärke von 0,6 bis 0,9 mm,
bevorzugt 0,7 mm, haben können. Figur 6 zeigt schematisch ein solches Testbild. Bei einem solchen Testbild wird dann
die Anzahl der Dochte auf den vier Linien gezählt und die durchschnittliche Anzahl der Dochte pro Linie ermittelt
(siehe Fig. 6). Die Ausfransungen des Tintenstriches oder der im Ink-Jet-Druck erzeugten Linien, die kürzer als
0,2 mm sind, werden nicht mitgezählt.
Mit der folgenden Tabelle 1 kann das Ergebnis wie folgt
bewertet werden:
Note | durchschnittliche Anzahl der Dochte pro 5 cm |
1 | 0 |
2 | 0 |
3 | 1-2 |
4 | 3-4 |
5 | 5-6 |
6 | 7-9 |
7 | 10-13 |
8 | 14-18 |
9 | 19-25 |
10 | >26 |
Zur Gewährleistung der Nacharbeitbarkeit dieses Prüfverfahrens sind an folgenden Stellen ab Anmeldetag
während der Laufzeit eines Patents und einer angemessenen Zeit danach Drucker des Typs HP DeskJet 500 und die
entsprechende Druckertinte HP 51608 A des Herstellers hinterlegt und zugänglich:
Fachhochschule München, Fachbereich 5/ Papiererzeugung, Lothstr. 34, 8000 München 2,
Bundesrepublik Deutschland, Institut für Verfahrenstechnik Papier e.V.,
Schlederloh 15, W-8021 Icking,
Bundesrepublik Deutschland, Fa. Steinbeis Temniing Papier GrnbH&Co. ,
Stadtstr. 2-14, W-2208 Glückstadt,
Bundesrepublik Deutschland, bei der Herstellerin, Fa. Hewlett-Packard,
Bad Homburg, Bundesrepublik Deutschland, Papiertechnische Stiftung, Heßstr. 130a,
W-8000 München 40, Bundesrepublik Deutschland
Die Messung der Wegschlagzeit kann an einem Testausdruck auf dem zu prüfenden Papier wie folgt erfolgen: Mit einem
Tintenspritzdrucker und unter Verwendung einer Tinte mit einer Viskosität von 1,0 bis 1,4 mPas und einer
Oberflächenspannung von 40 bis 50 mN/m wird eine 2,0 cm &khgr; 2,5 cm große Fläche im Vollton einfach bedruckt. Die
Meßzeit beginnt unmittelbar, nachdem diese Fläche gedruckt worden ist. Gemessen wird dann die Zeit in Sekunden, bis
der Glanz auf dieser Fläche verschwunden ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ink-Jet geeignete Aufzeichnungspapier
gleichzeitig staubarm, d.h. es weist eine Staubanhaftung
Mv an mindestens einer Längskante entsprechend einem Licht-Remissionswert nach der Klebebandmethodik im Bereich
von 1 bis 6, und eine Staubanhaftung an mindestens einer Querkante entsprechend einem Licht-Remissionswert gemäß
Klebebandmethodik unter 1,5, bevorzugt unter 1,2 auf. Die Klebebandmethodik und die Messung der Staubanhaftung durch
einen Licht-Remissionswert sind im europäischen Patent EP-B-O 183 863 (hinterlegt am 03.12.1984) beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und auch unter Bezugnahme auf die
anliegenden Zeichnungen näher erläutert, bei denen:
Fig. 1 einen Ink-Jet-Ausdruck auf der Oberseite eines ungestrichenen Papieres des Standes der Technik mit
einem hohen Anteil verholzter Fasern zeigt (8-fache Vergrößerung),
Fig. 2 einen Ink-Jet-Ausdruck auf der Strichseite eines gestrichenen Ink-Jet-Spezialpapiers des Standes der
Technik zeigt (12-fache Vergrößerung),
Fig. 3 einen Ink-Jet-Ausdruck auf der Oberseite eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiers gemäß
Beispiel 1 zeigt (8-fache Vergrößerung),
Fig. 4 einen Ausdruck auf einem nicht
oberflächengeleimten Papier gemäß Vergleichsbeispiel 1
zeigt (12-fache Vergrößerung),
Fig. 5 einen Ausdruck auf einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier gemäß Beispiel 1 zeigt (12-fache
Vergrößerung), und
Fig. 6 schematisch ein Auswerteverfahren zur
Quantifizierung des Dochtphänomens darstellt.
- 17 Beispiel 1
Ein ca. 80 g/m schweres Recyclingpapier mit einem Wassergehalt von ca. 4 Gew.-%, einem Aschegehalt von
17 Gew.-% und einem Gehalt an verholzten Fasern von ca. 70%, bezogen auf den Faseranteil (restliche Papierfasern:
Zellstoffasern), wurde auf übliche Weise unter Verwendung einer kationischen Harzleimdispersion (1,5 Gew.%) bei
einem pH-Wert im Stoffauflauf von ca. 7,5 hergestellt. Zusätzlich wurde ein schwach kationisches, flüssiges
Butylacetat-Acrylnitril-Copolymerisat zu einer kationisierten Stärkeflotte zugegeben, und das so
hergestellte Oberflächenleimungsmittel in einer Menge von
0,55 Gew.-%, bezogen auf otro-Papier, in einer Leimpresse auf das Grundpapier aufgebracht. Schließlich wurde das
resultierende erfindungsgemäße Aufzeichnungspapier
getrocknet und nach den oben angegebenen Methoden analysiert. Das Papier hatte einen Gesamtextrakt-pH von
7,70 und einen Oberflächen-pH von 7,20.
Das so hergestellte erfindungsgemäße Ink-Jet-Papier wurde
anschließend auf seine drucktechnische Eignung für ein Tintenspritzverfahren untersucht. Einerseits wurde das
Papier gemäß DIN 53126 auf Faserauslaufen (Dochten) hin überprüft. Hierbei ergab sich, daß vier Striche einer
Breite von 0,8 nun, die senkrecht zur Faserhauptrichtung
des Aufzeichnungspapiers gezogen wurden, nicht ausliefen.
Zur Erzeugung eines Druckbildes mit einem Tintenstrahldrucker wurde ein handelsüblicher
Ink-Jet-Drucker des Herstellers Hewlett-Packard, Modell DeskJet 500, unter Verwendung der Herstellertinte
HP 51608 A eingesetzt. Die Auswertung des Druckbilds erfolgte gemäß der oben angegebenen Skalierung (vgl.
Tabelle 1). Es ergab sich, daß das erfindungsgemäße
Aufzeichnungsblatt mit einer durchschnittlichen Dochtzahl von 2 pro 5 cm Strichlänge die Gütestufe 3 auf der in
Tabelle 1 angegebenen Skala erreichte, mithin also
ausgezeichnete Ink-Jet-Eignung aufwies. Die Wegschlagzeit eines Testdrucks, wie oben beschrieben, betrug 23
Sekunden. Eine Darstellung eines Druckbilds auf dem so
hergestellten erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier ist in den Figuren 3 und 5 wiedergegeben.
Aufzeichnungsblatt mit einer durchschnittlichen Dochtzahl von 2 pro 5 cm Strichlänge die Gütestufe 3 auf der in
Tabelle 1 angegebenen Skala erreichte, mithin also
ausgezeichnete Ink-Jet-Eignung aufwies. Die Wegschlagzeit eines Testdrucks, wie oben beschrieben, betrug 23
Sekunden. Eine Darstellung eines Druckbilds auf dem so
hergestellten erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapier ist in den Figuren 3 und 5 wiedergegeben.
Vergleichsbeispiel 1
Nach dem Verfahren und mit der Zusammensetzung des obigen Beispiels wurde ein Recyclinggrundpapier hergestellt. Im
Gegensatz zu obigem Beispiel wurde allerdings keine
Oberflächenleimung vorgenommen. Nach Trocknung wurde eine Papierprobe analysiert, wobei sich ein Gesamtextrakt-pH
von 7,70 und ein Oberflächen-pH von ebenfalls 7,70 ergab. Das Aufzeichnungspapier wurde dann auf seine Eignung für ein Tintenspritzverfahren gemäß der im obigen Beispiel
angegebenen Prozeduren untersucht. Bei der Untersuchung
nach DIN 53126 ergab sich, daß das Vergleichspapier stark auslief (dochtete) und eine heftige Tintenaufnahmeneigung zeigte. Beim Ink-Jet-Test erzielte das Druckbild mit 35
Dochten pro 5 cm Strichlänge nur die Gütestufe 10, d.h.
die schlechtest mögliche. Ferner wurde eine Wegschlagzeit von 4 Sekunden gefunden. Figuren 1 und 4 zeigen
Ink-Jet-Ausdrucke auf der Oberseite eines Papiers mit
verholzten Fasern gemäß Vergleichsbeispiel 1.
Oberflächenleimung vorgenommen. Nach Trocknung wurde eine Papierprobe analysiert, wobei sich ein Gesamtextrakt-pH
von 7,70 und ein Oberflächen-pH von ebenfalls 7,70 ergab. Das Aufzeichnungspapier wurde dann auf seine Eignung für ein Tintenspritzverfahren gemäß der im obigen Beispiel
angegebenen Prozeduren untersucht. Bei der Untersuchung
nach DIN 53126 ergab sich, daß das Vergleichspapier stark auslief (dochtete) und eine heftige Tintenaufnahmeneigung zeigte. Beim Ink-Jet-Test erzielte das Druckbild mit 35
Dochten pro 5 cm Strichlänge nur die Gütestufe 10, d.h.
die schlechtest mögliche. Ferner wurde eine Wegschlagzeit von 4 Sekunden gefunden. Figuren 1 und 4 zeigen
Ink-Jet-Ausdrucke auf der Oberseite eines Papiers mit
verholzten Fasern gemäß Vergleichsbeispiel 1.
Vergleichsbeispiel 2
Das gestrichene Ink-Jet-Spezialpapier des Typs
"CX Jetserie" (Hewlett-Packard) wurde einem Ink-Jet-Test, wie oben beschrieben, unterworfen. Das Druckbild wies eine
Wegschlagzeit von < 1 Sekunde auf, und das Druckbild war durch Verlaufen relativ unscharf (siehe Fig. 2).
Claims (19)
1. Aufzeichnungspapier, geeignet für ein
Tintenspritzverfahren und/oder Kopierzwecke, mit 2 bis 8 Gew.% Wasser, 10 bis 25 Gew.% Asche, jeweils
bezogen auf ofentrockenes Papier, sowie als Rest Papierfaserstoffen mit einem Anteil an verholzten
Fasern von mehr als 10 Gew.%, bezogen auf die Papierfaserstoffe,
dadurch gekennzeichnet , daß
a) der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts des Aufzeichnungspapiers zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
b) das Papier auf mindestens einer Oberfläche oberflächenverleimt ist,
c) der pH-Wert der geleimten Oberfläche zwischen 6,0 und 9,5 liegt,
d) das Oberflachenleimungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus filmbildenden organischen Polymeren,
Harzleimen und Harzdispersionen, Alkylketendimer-Leimen,
Alkylsuccinanhydrid-Leimen, Paraffinen, Stearaten und Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltigen
Leimungsmitteln, ausgewählt wird
e) und in einer Menge vorliegt, so daß das Aufzeichnungspapier bei einer Untersuchung gemäß
DIN 53126 kein Dochten (Auslaufen) zeigt.
2. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die verholzten Fasern 30 bis 90 Gew.%, insbesondere 55
bis 80 Gew.%, des Faseranteils ausmachen.
3. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß der pH-Wert eines wäßrigen Gesamtextrakts einer Papierprobe zwischen 6,8 und 8,5 beträgt.
4. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet , daß der restliche Faseranteil Zellstoff ist.
5. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß der Aschegehalt 14 bis 20 Gew.%, bezogen auf
ofentrockenes Papier, beträgt.
6. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß der Wassergehalt 3 bis 6 Gew.%, bezogen auf ofentrockenes
Papier, beträgt.
7. Aufzeichnungspapier nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß das Oberflächenleimungsmittel ausgewählt ist aus
Polymeren oder Copolymeren auf Basis von wahlweise substituierter (Meth-)Acrylsäure, deren Estern,
Amiden, Nitrilen und sonstigen Derivaten, insbesondere Polyacrylat.
8. Aufzeichnungspapier nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß es aus 10 bis 100 Gew.%, bevorzugt mehr als 50 Gew.%,
Halbstoff, der aus Altpapier hergestellt wurde, gebildet ist.
9. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wegschlagzeit einer Ink-Jet-Tinte mit einer Viskosität von 1,0 bis
1,4 mPas und einer Oberflächenspannung von 40 bis mN/m zwischen 5 und 35 Sekunden beträgt.
10. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 9, bei dem die
Tintenwegschlagzeit zwischen 10 und 30 Sekunden beträgt.
11. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 9, bei dem die
Tintenwegschlagzeit zwischen 10 und 25 Sekunden beträgt.
12. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es in einem
Tintenspritzaufzeichnungsverfahren unter Verwendung
eines Tintenspritzdruckers des Typs HP Deskjet der Firma Hewlett-Packard und unter Verwendung der
handelsüblichen Schreibtinte HP-51608 A mit einer Viskosität von 1,2 bis 1,4 mPas und einer
Oberflächenspannung von 40 bis 45 mN/m ein Druckbild zeigt, das eine durchschnittliche Anzahl an Dochten
mit einer Länge von mindestens 0,2 mm pro 5 cm Strichlänge von weniger als 18 aufweist.
13. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die
durchschnittliche Anzahl an Dochten pro 5 cm Strichlänge weniger als 9 beträgt.
14. Aufzeichnungspapier gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die
durchschnittliche Anzahl an Dochten pro 5 cm Strichlänge weniger als 4 beträgt.
15. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Oberflachenleimungsmittel
in einer Menge von 0,05 bis 6,0 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier, vorliegt.
16. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das OberL'lächenleimungsmittel
in einer Menge von 0,1 bis 3,5 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenes Papier (otro-Papier), vorliegt.
17. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Oberflachenleimungsmittel
in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf
ofentrockenes Papier (otro-Papier), vorliegt.
18. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es zusätzlich eine
Staubanhaftung Mv an mindestens einer Längskante entsprechend einem Licht-Remissionswert nach der
Klebebandmethodik im Bereich von 1 bis 6 und eine Staubanhaftung an mindestens einer Querkante
entsprechend einem Licht-Remissionswert gemäss Klebebandmethodik unter 1,5, jeweils gemessen am
Papierries, aufweist.
19. Aufzeichnungspapier gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es ungestrichen und nicht
pigmentiert ist.
Priority Applications (3)
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DE9303350U DE9303350U1 (de) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Holzhaltiges Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren |
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PCT/DE1994/000254 WO1994020302A1 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-06 | Holzhaltiges aufzeichnungspapier für tintenspritzaufzeichnungsverfahren |
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