EP1738918A1

EP1738918A1 - Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: EP1738918A1
Application number: EP05014012A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Dr. Stork; Karsten Lerius
Original assignee: Mitsubishi HiTech Paper Flensburg GmbH; Stora Spezialpapiere GmbH
Current assignee: Mitsubishi HiTech Paper Flensburg GmbH; Stora Spezialpapiere GmbH
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: US20070002120A1; DE502005003846D1; US8377521B2; ATE393030T1; EP1738918B1

Abstract

Es wird ein Tintenstrahlaufzeichnungspapier mit einem aus Papier bestehenden Substrat vorgeschlagen, das auf mindestens einer Seite eine Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung Bindemittel und anorganisches Pigment enthält, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) das Substrat eine Dichte in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 g/cm² und einen Cobb₆₀-Wert in einem Bereich von 19 bis 25 g/m² aufweist,
(b.) die Beschichtung aus lediglich einer einzigen als Aufzeichnungsschicht ausgebildeten Lage besteht, die unmittelbar auf das Substrat aufgetragen ist,
(c.) das in der Aufzeichnungsschicht vorliegende Pigment aus kolloidalem synthetischem Böhmit mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm besteht, und
(d) das in der Aufzeichnungsschicht vorliege de Bindemittel zu 80 bis 100 Gew.-% ein silanisierter Polyvinylalkohal ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit einem aus Papier bestehenden Substrat, das auf mindestens einer Seite eine Beschichtung aufweist, die Bindemittel und anorganisches Pigment enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien, insbesondere auch solche mit einem Substrat aus Papier, sind in einem großen Umfang aus dem Stand der Technik bekannt.
Zumeist weisen die bekannten Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien eine aus mehreren Lagen bestehende Beschichtung auf, die dann beispielsweise aus mindestens einer oder mehreren Tintenempfangsschichten und aus mindestens einer Schutzschicht gebildet ist, wobei die mindestens eine Schutzschicht über der mindestens einen Tintenempfangsschicht ausgebildet ist. Durchaus häufig ist zusätzlich direkt auf dem Substrat eine mit der Tintenempfangsschicht verbundene Zwischenschicht vorgesehen.
Die wesentlichen Komponenten der bekannten Tintenempfangsschichten sind anorganische Pigmente und Bindemittel, von denen als Pigmente insbesondere Siliciumdioxid sowie die Hydroxide und Oxide des Aluminiums und als Bindemittel Polyvinylalkohol weit verbreitet sind.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungspapier mit einer Tintenempfangsschicht und mit einer die Tintenempfangsschicht abdeckenden Oberschicht ist aus der EP-A-0 806 299 bekannt. Während die Tintenempfangsschicht keine Pigmente enthält, weist die Oberschicht anorganische Pigmentpartikel auf, wobei hier als Beispiel Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp mit einer Porenradiusverteilung von 10 bis 35 Angström, entsprechend 1 bis 3,5 nm, aufgeführt ist. Als Substrate dienen insbesondere barythbeschichtete oder polyolefinbeschichtete Papiere.
Die DE-A-19 952 356 beschreibt gleichfalls ein mehrere Beschichtungslagen aufweisendes Tintenstrahlaufzeichnungspapier. Das bekannte Papier weist auf mindestens einer Seite seines Trägers als eine erste Lage eine Tinte aufnehmende Schicht mit feinen anorganischen Teilchen und einem Bindemittelharz auf. Die Tinte aufnehmende Schicht wird dann mit einer Beschichtungsflüssigkeit in Form eines Decküberzugs beaufschlagt oder damit imprägniert und anschließend getrocknet. Die Beschichtungsflüssigkeit enthält mindestens ein spezifisches Tetraalkoxytitan, gelöst in einem organischen Lösungsmittel.
Als anorganische Teilchen in der Tinte aufnehmenden Schicht kommen It. jener Schrift unter anderem solche aus synthetischem amorphem Siliciumdioxid, Kaolin, Talk, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid und Aluminiumoxidhydrat (Pseudoboehmitsol) in Betracht, die allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Als bevorzugt wird die Verwendung von Aluminiumoxidhydrat oder kolloidales Siliciumdioxid als feine anorganische Teilchen beschrieben, wobei ein Aluminiumoxidhydrat mit einer Pseudoboehmit-Struktur besonders bevorzugt ist.
Die EP-A-0 732 219 schlägt ein Druckmedium vor, bei dem auf einem flüssigkeitsabsorbierenden Grundmaterial aus Papier eine Tintenempfangsschicht bereitgestellt ist, die ihrerseits durch eine Oberflächenschicht abgedeckt ist. Während die Tintenempfangsschicht ein Bindemittel und eine kationische Substanz umfasst, soll die Oberflächenschicht kationische, ultrafeine Teilchen aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxidhydrat mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 1 nm bis 500 nm enthalten. Für die Oberflächenschicht wird ein Glanz von 45% oder mehr bei einem Blickwinkel von 75° offenbart.
Als anorganische Pigmente der Tintenempfangsschicht werden neben einer Vielzahl von anderen Pigmenten unter anderem Aluminiumoxid und Aluminiumoxidhydrat genannt. Daneben können noch organische Partikel vorliegen. Als geeigneter Bereich für die Teilchengrößen gelten 0,1 bis 20 µm, entsprechend 100 bis 20.000 nm.
Aus der EP-A-0 803 375 ist ein Aufzeichnungsmaterial insbesondere für den Tintenstrahldruck bekannt, dessen auf einem Substrat aufgebrachte poröse Aufzeichnungsschicht neben nichtionischen oder kationischen wasserunlöslichen Harzteilchen noch Aluminiumoxidhydratteilchen aufweist, wobei hier Böhmit mit einer Sekundärteilchengröße von 100 bis 200 nm bevorzugt ist. Bei der Herstellung der Aufzeichnungsschicht erfolgt deren Trocknung in Kontakt mit einer glatten Oberfläche. Gegebenenfalls kann die Aufzeichnungsschicht noch mit einer Siliziumdioxidschicht zur Verbesserung der Kratzfestigkeit abgedeckt werden.
Die EP-A-0 810 101 offenbart ein Aufzeichnungsmaterial mit einer porösen Tintenempfangsschicht, die sowohl die reinen Hydroxide des Aluminiums als auch reines Aluminiumoxid enthalten kann, darunter auch Aluminiumoxidhydroxid mit Böhmit-Struktur, wobei die Mikrokristalle des Aluminiumoxidhydroxids in einem bestimmten Parallelitätsgrad ausgerichtet sind. Eine ihrer Aufgaben sieht jene Erfindung darin, ein Aufzeichnungsmaterial mit hohem Glanz zur Verfügung zu stellen. Beispielhaft werden dazu Werte im Bereich von 51 % bis 68% genannt.
Aus der EP-A-0 875 394 ist der Vorschlag bekannt, Aluminiumoxidhydroxid mit den Salzen seltener Erden zu behandeln und zur Herstellung der Aufzeichnungsschicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials einzusetzen.
Schließlich sieht ein neuerer Vorschlag gemäß der EP-A-1 512 544 zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit und zur Erhöhung der Druckergeschwindigkeit von Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien die Zugabe polynuklearer Aluminiumhydroxokomplexe zu in der Aufzeichnungsschicht enthaltenen nanokristallinen anorganischen Verbindungen vor. Bei diesen Verbindungen, welche gemäß den Ausführungen in dieser Schrift über ein Porenvolumen ≥ 20 ml/100 g verfügen sollen, handelt es sich besonders bevorzugt um Pseudoböhmit und Siliziumdioxid mit einer Partikelgröße von maximal 20 nm. Neben den nanokristallinen, nanoporösen anorganischen Verbindungen können noch andere, nach der obigen Definition nicht nanoporöse, nanokristalline anorganische anorganischen Verbindungen in der Aufzeichnungsschicht enthalten sein. Neben einer oder mehreren offenbarten Aufzeichnungsschichten sieht jene Erfindung noch Hilfsschichten vor. Als geeignete Substrate werden insbesondere Polyesterfolien vorgeschlagen und - sofern Papier in Betracht gezogen wird - vorzugsweise barytbeschichtetes oder polyolefinbeschichtetes Papier. Auch unbeschichtete Papiere verschiedener Typen können verwendet werden, zu deren Zusammensetzung und Eigenschaften jedoch keine Angaben gemacht werden. An dieser Stelle wird lediglich ausgeführt, dass sie große Unterschiede aufweisen können.
Die Ziele der aus dem Stand der Technik bekannten Aufzeichnungsmaterialien peilen zumeist auf den Hochpreissektor mit sehr hoch angesetzten Oberflächenstandards, was sich dadurch erklärt, dass durch die in letzter Zeit sprunghaft zunehmende Digitalfotografie ein wachsender Bedarf an hochwertigen Oruckträgern für den mehrfarbigen Fotodruck entstanden ist.
Daneben besteht aber auch ein wachsender Bedarf für solche Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien, die ihren Einsatz beispielsweise im alltäglichen Geschäftsleben finden, womit sie einerseits preisgünstiger herstellbar zu sein haben als die oben erwähnten Druckträger für die Digitalfotografie, andererseits jedoch einen wesentlich höheren Qualitätsstandard aufweisen sollen als beispielsweise die noch vielfach eingesetzten einfachen Kopierpapiere. Insbesondere sollen die im Geschäftsleben erfolgreich einzusetzenden Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien mit sehr hoher Druckgeschwindigkeit mittels Tintenstrahldrucker bedruckbar sein und neben einer guten Lagerbeständigkeit auch eine hohe Beständigkeit des Tintenstrahldruckbildes gegenüber Umwelteinflüssen gewährleisten. Das Einsatzgebiet "Geschäftsbereich" verlangt auf jeden Fall nach Kosten, die dem Einsatzgebiet angemessen sind. Dies erfordert sowohl den mengenmäßigen Einsatz von Rohstoffen zu begrenzen als auch die Herstellungskosten zu minimieren.
Die aus dem Stand der Technik bekannten mehrstufigen Vertahren zum Auftrag mehrerer Schichten stehen diesem Ziel ebenso entgegen wie der Einsatz von hochpreisigen Materialien, die vor ihrer Verarbeitung oft noch einer aufwendigen Aufbereitung bedürfen.
Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, der Öffentlichkeit ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial zur Verfügung zu stellen, das den vorstehend genannten Forderungen entspricht und insbesondere aufweist:

■ eine hohe Beständigkeit sowohl des Tintenstrahldruckbildes als auch des unbedruckten Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials gegenüber Umwelteinflüssen, beispielsweise gegenüber dem in der Umgebungsluft vorhandenen Ozon,
■ eine ausreichende Beständigkeit des Tintenstrahldruckbildes gegenüber Feuchtigkeit und Wasser,
■ ein gutes Preis-/ Leistungsverhältnis und
■ eine mit hoher Geschwindigkeit durchführbare Bedruckbarkeit mittels Tintenstrahldrucker.

Erfindungsgemäß wurde nun im Allgemeinen erkannt, dass die Ziele der Erfindung zu erreichen sind, wenn bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit einem Substrat die direkt auf das Substrat aufzutragende Beschichtung aus nur einer einzigen Lage hergestellt wird. Dann hat das eingesetzte Substrat zumindest teilweise die Funktion zu übernehmen, die bei aus dem Stand der Technik bekannten Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien durch die Anordnung mehrerer Schichten wahrgenommen wird. Der Auswahl eines geeigneten Substrates kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher eine ganz besondere Bedeutung zu.
Im Speziellen sieht die Erfindung daher zur Lösung der anstehenden Aufgabe ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit einem aus Papier bestehenden Substrat vor, das auf mindestens einer Seite eine Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung Bindemittel und anorganisches Pigment enthält, dadurch gekennzeichnet, dass

(a.) das Substrat eine Dichte in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 g/cm³ und einen Cobb₈₀-Wert in einem Bereich von 19 bis 25 g/m² aufweist,
(b.) die Beschichtung aus lediglich einer einzigen als Aufzeichnungsschicht ausgebildeten Lage besteht, die unmittelbar auf das Substrat aufgetragen ist,
(c.) das in der Aufzeichnungsschicht vorliegende Pigment aus kolloidalem synthetischem Böhmit mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm besteht,
(d.) das in der Aufzeichnungsschicht vorliegende Bindemittel zu 80 bis 100 Gew.-% ein silanisierter Polyvinylalkohol ist

Im Sinne der Erfindung kann dabei das Böhmit auch als Pigmentmischung verschiede ner Böhmitsorten in der Aufzeichnungsschicht vorliegen, wobei dann für alle Böhmitsorten das Merkmal einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm gilt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungspapiers ergeben sich aus den untergeordneten Ansprüchen 2 bis 17.
Bei der Herstellung des Substrates führt die Auswahl von Eukalyptuszellstoff als hauptsächlich eingesetztem Zellstoff mit einem bevorzugtem Gewichtsanteil von 75 bis 100 Gew.-% (atro), bezogen auf den Gesamtzellstoffgehalt in dem Substrat, und insbesondere die Einstellung des Mahlgrades für den Zellstoff in einem Bereich von 25 bis 30° Schopper Riegler (SR) zu einem saugfähigen Papier, dessen Substrat mit einem erfindungsgemäßen Cobb₆₀-Wert in einem Bereich von 19 bis 25 g/m² für die Aufnahme der Flüssigkeitsbestandteile der auf die Aufzeichnungsschicht aufgedruckten Inkjet-Tinte und zur Fixierung der Tinte wesentlich ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei ein Substrat, dessen Zellstoff vollständig aus Eukalyptuszellstoff besteht.
Es wurde als erfindungswesentlich erkannt, dass auch in Folge des nur wenig ausgemahlenen Zellstoffs die Dichte des Substrates in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 g/cm² liegen muss, was insbesondere einer raschen Flüssigkeitsaufnahme bei einer Bedruckung der Aufzeichnungsschicht mit Inkjet-Tinte dient.
Das Substrat des vorgeschlagenen Aufzeichnungsmaterials weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein anorganisches Pigment auf, wobei sich hier ganz besonders eine Zugabemenge in einem Bereich von 2 bis 10 Gew.-% (atro), bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Substrates, anbietet. Als Pigmente können grundsätzlich alle bekannten anorganischen Pigmente, insbesondere solche ausgewählt aus der Gruppe, umfassend natürliches wie kalziniertes Kaolin, Siliziumoxid, Bentonit, Kalziumkarbonat sowie Aluminiumoxid und hier besonders Böhmit, eingesetzt werden. Ganz besonders bevorzugt gilt jedoch Kalziumkarbonat als in das Substrat eingebundenes Pigment.
Das Substrat erhält in der Regel eine Masseleimung, wobei hier Harzleim in einem mengenmäßigen Anteil von 0,4 bis 0,6 Gew.-% (atro), bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Substrates, als bevorzugt gilt.
Das unbeschichtete Substrat weist einen vernachlässigbaren Glanz von kleiner 5 %, gemessen nach Tappi 450 oder ISO 2813 mit einem von Reflexionswinkel 75°, auf. Unter anderem zur Gewährleistung einer hervorragenden Verbindung von Substrat mit der auf das Substrat aufgebrachten und lediglich aus einer Lage bestehenden Aufzeichnungsschicht ist eine geringe Glätte des Substrates in einem Bereich von 5 bis 50 Bekk-sec hilfreich.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial ist in einer bevorzugten Ausführungsform derart aufgebaut, dass auf das Substrat beidseitig direkt jeweils eine Beschichtung aufgetragen ist, wobei die beiden Beschichtung jeweils Bindemittel und anorganisches Pigment enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass

(a.) beide Beschichtungen jeweils aus lediglich einer einzigen als Aufzeichnungsschicht ausgebildeten Lage bestehen, die unmittelbar auf das Substrat aufgetragen sind,
(b.) das in den beiden Aufzeichnungsschichten jeweils vorliegende Pigment aus kolloidalem synthetischem Böhmit mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm besteht, und
(c.) das in den beiden Aufzeichnungsschichten jeweils vorliegende Bindemittel zu 80 bis 100 Gew.-% ein silanisierter Polyvinylalkohol ist.

Im Sinne der Erfindung kann dabei das Böhmit auch als Pigmentmischung verschiedener Böhmitsorten in den beiden Aufzeichnungsschichten vorliegen, wobei dann für alle Böhmitsorten das Merkmal einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm gilt.
Es ist in ganz besonders bevorzugt, wenn beide Aufzeichnungsschichten aus derselben Beschichtungsmasse hergestellt sind und somit die gleichen Bestandteile in gleichen Mengen aufweisen sowie durch gleiche Messwerte beschrieben sind. Zur Aufbringung der mindestens einseitig auf das Substrat aufgetragenen Aufzeichnungsschicht können praktisch alle bekannten Beschichtungsvorrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise ausgesucht aus der Liste, umfassend Curtain-Coater und Sprühbeschichter, Filmpresse sowie Walzenauftragswerk, Luftbürstenstreichanlage, Streichmesser- und Rollrakelstreichvorrichtung. Insbesondere eine Filmpresse bietet den Vorteil, dass es als beidseitig auftragendes Streichaggregat ausgebildet sein kann.
Alternativ zu der bevorzugten Ausführungsform zweier beidseitig direkt auf das Substrat aufgebrachten Aufzeichnungsschichten ist es auch möglich, dass das Substrat auf der einen Seite eine direkt aufgebrachte Aufzeichnungsschicht und auf der anderen Seite eine einfache Stärke- und/oder Pigmentpräparation trägt. In einer speziellen Variante dieser zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist die Rückseitenpräparation vemetzt und enthält mindestens eine als Vernetzer wirkende Komponente mit Diisocyanat und hier insbesondere Hexamethylendiisocyanat. Ferner weist die Rückseitenpräparation als Pigment bevorzugt Calciumcarbonat sowie mindestens ein Bindemittel auf, ausgesucht aus der Liste, umfassend: Stärke, Styrolbutadienlatex und Carboxy-Methyl-Cellulose.
In der mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragenen Aufzeichnungsschicht ermöglicht der Griff zu einem Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp eine ungewöhnlich hohe Druckgeschwindigkeit, wobei von Seiten der Erfinder davon ausgegangen wird dass auch die Absorptionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Substrates hierbei eine wesentliche Rolle spielt. Bei einem bevorzugten Bereich der flächenbezogenen Masse von 7 bis 12 g/m² und insbesondere von 8 bis 10 g/m² für die mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragene Aufzeichnungsschicht ist das Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp in einer Menge von 6 bis 8,5 g/m² in der Aufzeichnungsschicht enthalten. Dabei liegt der silanisierte Polyvinylalkohol bevorzugt in einer Menge von 0,6 bis 0,85 g/m² vor. Der im Vergleich zum Bindemittelanteil hohe Anteil an Pigment in der mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragenen Aufzeichnungsschicht trägt gleichfalls zur Ermöglichung einer hohen Druckgeschwindigkeit bei. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die eine unmittelbar auf das Substrat aufgetragene Aufzeichnungsschicht bzw. bestehen die beiden unmittelbar auf das Substrat aufgetragenen Aufzeichnungsschichten zu mindestens 90 Gew.-% aus einer Mischung aus Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp als Pigment und Bindemittel. Dabei gilt als bevorzugtes Pigment-Bindemittel-Verhältnis ein Bereich von 9:1 bis 19:1 und ganz besonders bevorzugt ein Bereich von 9,5:1 bis 14,5:1. Die verbleibenden maximal 10 Gew.-% der jeweiligen Aufzeichnungsschicht sind notwendige Restkomponenten wie

■ Mittel zur pH- Einstellung,
■ Stabilisierungshilfsmittel zur Einstellung gegen in der Umgebungsluft enthaltene Gase,
■ Tintenfixiermittel,
■ oberflächenaktive Substanzen.

Das Bindemittel in der Aufzeichnungsschicht besteht zu 80 bis 100 Gew.-% aus silanisiertem Polyvinylalkohol. Demnach sind zu maximal 20 Gew.-% weitere Bindemittel in der jeweiligen Aufzeichnungsschicht möglich. Diese weiteren Bindemittel sind insbesondere ausgesucht aus der Liste, umfassend nicht silanisierter Polyvinylalkohol, Stärke, Gelatine, PolyAcrylate, Polyvinylacetatmischpolymere, Polystyrol-Butadien-Latices und Cellulosederivate. Besonders bevorzugt ist es, wenn die eine unmittelbar auf das Substrat aufgetragene Aufzeichnungsschicht bzw. wenn die beiden unmittelbar auf die beiden Seiten des Substrats aufgetragenen Aufzeichnungsschichten als Bindemittel ausschließlich einen silanisierten Polyvinylalkohol aufweisen. Dabei gilt insbesondere ein Verseifungsgrad für den silanisierten Polyvinylalkohol von 98,5 ± 0,5 mol-% als ganz besonders bevorzugt.
Überraschenderweise lässt die Aufzeichnungsschicht in der bevorzugten Ausgestaltung hinsichtlich ihrer flächenbezogener Masse und ihres Pigmentanteils das Substrat noch durchscheinen, was auch durch einen bevorzugten und bewussten Verzicht auf optische Aufheller in der einen oder den beiden Aufzeichnungsschichten erklärbar wird. Somit kommt auch der Weiße des Substrates eine gewisse Bedeutung zu, die optional durch Zugabe optischer Aufheller in das Substrat bevorzugt in einem Bereich von 85 bis 110 %, bestimmt entsprechencl den Vorgaben der ISO 2469 in Verbindung mit ISO 2470, liegt
In einer ersten Variante weist das Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp, das in der mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragenen Aufzeichnungsschicht das eingebundene Pigment darstellt, eine mittlere Kristallgröße in einem Bereich von 18 bis 22 nm auf. Dabei gilt für das Pigment ein mittlerer Porenradius von 85 bis 110 Ångström, entsprechend 8,5 bis 11 nm, als bevorzugter Bereich. Das Böhmit weist lt. dieser ersten Variante eine mittlere spezifische Oberfläche in einem bevorzugten Bereich von 135 bis 165 m²/g auf. In einer zweiten Variante weist das Aluminiumhydroxid vom Böhmittyp, das in der mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragenen Aufzeichnungsschicht das eingebundene Pigment darstellt, eine mittlere Kristallgröße in einem Bereich von 34 bis 43 nm auf. Das Böhmit weist lt. dieser zweiten Variante einen mittleren Porenradius in einem bevorzugten Bereich von 180 bis 220 Angström, entsprechend 18 bis 22 nm und eine mittlere spezifische Oberfläche in einem bevorzugten Bereich von 85 bis 115 m²/g auf. In beiden Varianten gilt für das erfindungsgemäß in der einen oder in beiden Aufzeichnungsschichten eingesetzte Böhmit ein Porenvolumen in einem Bereich von 0,5 bis 0,9 ml/g und besonders von 0.6 bis 0,8 ml/g als bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Aufzeichnungsmaterials besteht das Pigment in der einen unmittelbar auf das Substrat aufgetragenen Aufzeichnungsschicht bzw. in den beidseitig unmittelbar auf das Substrat aufgetragenen Aufzeichnungsschichten aus einer Pigmentmischung, die aus einem Böhmit der ersten Variante mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 18 bis 22 nm und aus einem Böhmit der zweiten Variante mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 34 bis 43 nm besteht. Als bevorzugtes Mischungsverhältnis Böhmit_{Variente 1}:Böhmit_{Variante 2} gilt ein Bereich von 3:1 bis 1:3.
Das in der einen oder in beiden Aufzeichnungsschichten einzusetzende Böhmit ist als Primärteilchen, für das die angegebenen mittleren Kristallgrößen gelten, plättchenförmig ausgebildet. Aus den Primärteilchen gebildete Sekundärpartikei weisen eine Teilchengröße in einem Bereich von 70 bis 350 µm mit einem Porenvolumen von 0,5 bis 0,9 ml/g und besonders bevorzugt mit einem Porenvolumen von 0,6 bis 0,8 ml/g auf.
In zahlreichen Versuchsreihen wurde eine Verträglichkeit der Rezeptur für eine Streichmasse zur Ausbildung der Aufzeichnungsschicht mit Metallsalzen getestet mit dem Ergebnis, dass Metallsalze teilweise die gewünschten Ergebnisse unterlaufen. Dieses gilt in einem besonderen Maße für Kupfersalze. Dagegen ist es bevorzugt, in die eine unmittelbar auf das Substrat aufgetragene Aufzeichnungsschicht bzw. in die beidseitig unmittelbar auf das Substrat aufgetragenen Aufzeichnungsschichten ein Antioxidationsmittel einzubinden, wobei hier insbesondere Hexamethylen-bis-Dimethylcarbazid als bevorzugt gilt. Dabei gilt für die Zugabemenge ein Bereich von 1 bis 6 Gew.-% (atro), bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der jeweiligen Aufzeichnungsschicht, als besonders bevorzugt.
Die eine oder die beiden unmittelbar auf Substrat aufgetragene(n) Aufzeichnungsschicht(en) weisen idealerweise eine Bekk-Glätte von 60 bis 150 sec und einen relativ geringen Glanz auf, so dass das Aufzeichnungsmaterial auf seiner mindestens einen Aufzeichnungsschicht als "seidenmatt" bezeichnet werden kann. Der gemessene Glanz der Aufzeichnungsschicht in einem bevorzugten Bereich von 10 bis 40 %, gemessen nach Tappi 450 oder ISO 2813 mit einem von Reflexionswinkel 75°, entspricht dem Glanz von höherwertigen Geschäftspapieren und gibt dem erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial ein gegenüber einfachen Schreib- oder Kopierpapieren eleganteres Aussehen.
Das nachfolgende Beispiel wird die Erfindung weiter verdeutlichen:
Auf einer Langsiebmaschine wird ein Streichrohpapier mit einer flächenbezogenen Masse von 67 g/m² aus einem aus Eukalyptuszellstoff bestehenden Faserstoff hergestellt, der auf 28° Schopper Riegler (SR) angemahlen ist. Im der Langsiebmaschine vorgeschaltetem Pulper wird dem Zellstoffbrei als Füllstoff Kalziumkarbonat in einer Menge von 5 Gew.-% sowie Harzleim in einer Menge von 0,5 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Substrates, zugesetzt.
Aus der Mischung wird eine Rohpapierbahn hergestellt, die getrocknet und mittels eines Glättwerks verdichtet wird, und die als Substrat für das vorgeschlagene Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial über eine Dichte von 0,8 g/cm³, einen Cobb₈₀-Wert von 21 g/m² und eine Glätte von 40 Bekk-sec verfügt.

Mittels eines Walzenauftragswerk in Verbindung mit einer Luftbürste wird in einer separaten Streichanlage die Rohpapierbahn als Substrat beidseitig mit der nachfolgenden Beschichtungsmasse gemäß Tabelle 1 beaufschlagt, wobei jeweils eine flächenbezogene Masse von 9 g/m² eingestellt wird:

Tabelle 1: Rezeptur für die Streichmasse zur Herstellung von Aufzeichnungsschichten, die beidseitig unmittelbar auf das Substrat aufzutragen sind

	Gew.-Anteile (lutro)	Gew.-% (atro)
Wasser	218,59	---
Salpetersäure 65 %	9,87	0,99
Aluminiumhydroxid	82,27	82,27
Hexamethylen-bis-Dimethylcarbazid	4,11	4,11
Silanisierter PVAI*	82,27	8,23
Farbstofffixiermittel	13,71	4,11
Netzmittel	2,88	0,29
Gesamt atro	―	100
Gesamt lutro	413,71	―

*Polyvinylalkohol

Die Primarteilchen des Aluminiumhydroxids weisen eine mittlere Teilchengröße von 19 nm auf. Dabei liegt die mittlere spezifische Oberfläche in einem Bereich von 135 bis 165 m²/g, während der mittlerer Porenradius in einem Bereich von 8,5 bis 11 nm liegt. Der silanisierte Polyvinylalkohol weist einen Verseifungsgrad von 98,5 ± 0,5 mol-% auf.
Nach der Trocknung der mit der Aufzeichnungsschicht versehenen Papierbahn erfolgt deren Behandlung auf einer Glättvorrichtung, wobei sich ein Glanz von 35 %, gemessen nach Tappi 450 oder ISO 2813 mit einem von Reflexionswinkel 75°, und eine Glätte von 80 Bekk-sec ergibt.
Das so hergestellte Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial ist insbesondere auch wegen der nur einlagigen Ausgestaltung der beidseitig aufgetragenen Aufzeichnungsschichten preisgünstiger als vergleichbare Aufzeichnungsmaterialien herzustellen. Druckversuche mit einem Epson Stylus Photo 950 sowie aus Vergleichsgründen zusätzlich mit einem Hewlett-Packard 720 zeigen eine sehr gute Bedruckbarkeit, wobei aufgedruckte Vollflächen schon nach einer Zeit von ca. 2 sec wischfest sind.
Zur Untersuchung der Beständigkeit des Druckbildes gegenüber Feuchtigkeit und Wasser werden die Druckbilder, an denen zuvor schon die schnelle Trocknungszeit beurteilt wurde, mit Wasser beträufelt. Nach 2 Sekunden Einwirkzeit wischt man mehrmals mit einem Finger unter gleichbleibendem Druck über das Druckbild. Dabei sollte das Druckbild möglichst wenig, im Idealfall überhaupt nicht verwischt werden. Auch hier können die vorgeschlagenen Aufzeichnungsmaterialien in einem besonderen Maße überzeugen.
Die in Beschreibung und Patentansprüchen gemachten Angaben zur flächenbezogenen Masse, zu Gew.-% (Gewichts-%) und zu Gew.-Teilen (Gewichts-Teilen) beziehen sich jeweils auf das "atro"-Gewicht, d.h. absolut trockene Gewichtsteile.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit einem aus Papier bestehenden Substrat, das auf mindestens einer Seite eine Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung Bindemittel und anorganisches Pigment enthält, dadurch gekennzeichnet, dass
(a.) das Substrat eine Dichte in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 g/cm³ und einen Cobb_60-Wert in einem Bereich von 19 bis 25 g/m² aufweist,

(b.) die Beschichtung aus lediglich einer einzigen als Aufzeichnungsschicht ausgebildeten Lage besteht, die unmittelbar auf das Substrat aufgetragen ist,

(c.) das in der Aufzeichnungsschicht vorliegende Pigment aus kolloidalem synthetischem Böhmit mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm besteht,

(d.) das in der Aufzeichnungsschicht vorliegende Bindemittel zu 80 bis 100 Gew.-% ein silanisierter Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Herstellung des Papiers eingesetzte Faserstoff einen Mahlgrad nach Schopper Riegler (SR) von 25 bis 30° aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff zu 75 bis 100 Gew.-% (atro) aus Eukalyptuszellstoff besteht.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff aus Eukalyptuszellstoff besteht.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten des Substrates eine Beschichtung aufweisen, wobei die beiden Beschichtung jeweils Bindemittel und anorganisches Pigment enthalten und
(a.) beide Beschichtungen jeweils aus lediglich einer einzigen als Aufzeichnungsschicht ausgebildeten Lage bestehen, die unmittelbar auf das Substrat aufgetragen sind,

(b.) das in den beiden Aufzeichnungsschichten jeweils vorliegende Pigment aus kolloidalem synthetischem Böhmit mit einer mittleren Kristallgröße in einem Bereich von 10 bis 50 nm besteht,

(c.) das in den beiden Aufzeichnungsschichten jeweils vorliegende Bindemittel zu 80 bis 100 Gew.-% ein silanisierter Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahlaufzaichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragene Aufzeichnungsschicht mit einer flächenbezogenen Masse von 7 bis 12 g/m² vorliegt, wobei das Böhmit in einer Menge von 6 bis 8,5 g/m² in der Aufzeichnungsschicht enthalten ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit eine mittlere Kristallgröße in einem Bereich von 18 bis 22 nm aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit einen mittleren Porenradius von 85 bis 110 Ångström, entsprechend 8,5 bis 11 nm, aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit eine mittlere spezifische Oberfläche in einem Bereich von 135 bis 165 m²/g aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit eine mittlere Kristallgröße in einem Bereich von 34 bis 43 nm aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit einen mittleren Porenradius von 180 bis 220 Angström, entsprechend 1 B bis 22 nm, aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Böhmit eine mittlere spezifische Oberfläche in einem Bereich von 85 bis 115 m²/g aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der silanisierte Polyvinylalkohol in der mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragenen Aufzeichnungsschicht in einer Menge von 0,6 bis 0,85 g/m² vorliegt.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragene Aufzeichnungsschicht ein Antioxidationsmittel enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxidationsmittel Hexamethylen-bis-Dimethylcarbazid ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragene Aufzeichnungsschicht eine Bekk-Glätte von 60 bis 150 sec aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einer Seite des Substrates unmittelbar aufgetragene Aufzeichnungsschicht einen Glanz in einem Bereich von 10 bis 40 % aufweist, gemessen nach Tappi 450 oder ISO 2813 mit einem von Reflexionswinkel 75°.