Aufzeichnungsblatt für Tintenstrahlschreiber

Abstract

 Es wird ein Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren beschrieben, das aus einem Träger mit einem spezifischen Leimungsgrad und aus einer darauf angeordneten Beschichtung besteht, die ein feines, spezielles Siliciumdioxid und ein wasserlösliches, polymeres Bindemittel enthält.
Das erfindungsgemässe Papier eignet sich besser für schnelles Aufzeichnen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Aufzeichnungspapier für Tintenstrahlschreiber bzw. für das Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, das für die Aufzeichnung bei hoher Geschwindigkeit geeignet ist. Das Tintenspritzaufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß es geräuscharm ist und mehrfarbige Aufzeichnungen leicht angefertigt werden können. Es wird bei Faksimilemaschinen und für verschiedene Drucker verwendet.

[0002] Im allgemeinen werden die Aufzeichnungspapiere für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren in übliche und beschichtete Aufzeichnungspapiere eingeteilt. Die üblichen Aufzeichnungspapiere mit einem niedrigen Leimungsgrad haben gute Tintenabsorptionsfähigkeit; die Klarheit der Aufzeichnung leidet aber unter der Diffusion der Tinte in der Blattschicht, insbesondere ist die Bildauflösun= und Farbdichte bei mehrfarbigen Aufzeichnungen nicht befriedigend. Daher wurden Untersuchungen mit beschichteten Aufzeichnungspapieren mit überlegener Bildauflösung durchgeführt. Die beschichteten Aufzeichnungspapiere ergeben überlegene Bilddichte und Klarheit, weil der Farbstoff der Tinte in der Beschichtung lokal absorbiert wird und nicht verläuft. Solche Aufzeichnungspapiere haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen ungenügender Tintenabsorptionsfähigkeit für schnelle Aufzeichnung nicht so sehr geeignet sind.

[0003] In dem Maße, wie sich die schnelle Verarbeitung von Informationen entwickelt, muß auch die schnelle Aufzeichnung mit Hilfe des Tintenspritzaufzeichnungsverfahrens verbessert werden, wie bei anderen Aufzeichnungsverfahren, beispielsweise der Sieb-Dot-Aufzeichnung, elektrostatischer Aufzeichnung, wärmeempfindlicher Aufzeichnung usw. Als Aufzeichnungsgerät ist ein schneller Drucker des Mehrdüsentyps, bei dem ein Schaumjetsystem verwendet wird, bereits entwickelt. Von den Aufzeichnungspapieren für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren hat das beschichtete Aufzeichnungspapier, das eine überlegene Bildauflösung aufweist, den Nachteil, daß der trockene Zustand der Tinte unstabil ist, weil die aus den Düsen ausgeschleuderten Tintentropfen nach dem Anhaften auf der Oberfläche des Aufzeichnungspapiers in seinem Inneren absorbiert werden und dabei nur scheinbar in trockenem Zustand vorhanden sind. Bei der schnellen Aufzeichnung gibt es deshalb verschiedene Probleme, beispielsweise den Kontakt von Papieren miteinander nach der Aufzeichnung, die Übertragung und das Kratzen der Tinte beim Transport mit Hilfe der Walze des Aufzeichnungsgeräts usw., die man bei anderen Aufzeichnungsverfahren nicht hat.

[0004] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein beschichtetes Aufzeichnungspapier für Tintenstrahlschreiber bzw. für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren zu schaffen, das sich besser zur schnellen Aufzeichnung eignet.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen Träger mit einem Leimungsgrad nach Stöckigt von weniger als 4 Sekunden,(bezogen auf ein Flächengewicht von 60 g/m²) verwendet und diesen mit einer Beschichtung versieht, die feines Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 200 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren, und mit einer Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung von mindestens 1,10 und ein wasserlösliches, polymeres Bindemittel enthält.

[0006] Als erfindungsgemäßes Pigment in der Beschichtungsmasse wird feines Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 200 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren, und mit einer Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung von mindestens 1,10 verwendet. Die Verwendung eines Pigments auf Basis von Siliciumdioxid als Beschichtungsmaterial für die Oberfläche des Tintenaufspritzpapiers ist in der JA-OS 51583/1980 beschrieben. Das dort beschriebene Siliciumdioxid hat aber andere Eigenschaften und ist von anderer Beschaffenheit. Das erfindungsgemäß gewählte, feine Siliciumdioxid ergibt ein Aufzeichnungspapier, das in Farbdichte, Farbton, Klarheit und Eignung für die schnelle Aufzeichnung überlegen ist.

[0007] Das erfindungsgemäße Siliciumdioxid muß als erste Bedingung erfüllen, daß es eine spezifische Oberfläche von mindestens 200 m²/g hat. Eine Beschichtung, die als Hauptbestandteil ein Siliciumdioxid mit großer spezifischer Oberfläche enthält, ergibt überlegene Farbdichte und Klarheit.

[0008] Das erfindungsgemäße Siliciumdioxid muß als zweite Bedingung erfüllen, daß es eine Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung von mindestens 1,10 hat. Eine solch große Gleichmäßigkeitszahl n bedeutet eine schmale Teilchenverteilung. Ein Siliciumdioxid mit einer großen spezifischen Oberfläche und einer schmalen Teilchenverteilung ergibt eine besonders überlegene Tintenabsorptionsfähigkeit. Überraschenderweise erhält man also eine Beschichtung, die sich besonders gut für die schnelle Aufzeichnung eignet, durch die richtige Wahl des Siliciumdioxids. Im allgemeinen hat die Beschichtung die Struktur einer dichten Schicht aus Pigment und Bindemittel. Man glaubte daher nicht, daß die überlegene Absorptionsfähigkeit, die herkömmliche Tintenspritzaufzeichnungspapiere haben, mit einem beschichteten Papier erzielbar sei.

[0009] Der Mechanismus der verbesserten Tintenabsorptionsfähigkeit der Beschichtung durch die Wahl des Siliciumdioxids ist unklar. Man vermutet aber, daß die größere Zahl gleichmäßiger Lücken einer bestimmten Größe, die für überlegene Tintenabsorptionsfähigkeit geeignet ist, den vorteilhaften Effekt bewirkt, was bei einem Siliciumdioxid mit einer großen spezifischen Oberfläche besonders ausgeprägt ist.

[0010] Im Zusammenhang mit der oben angegebenen Tintenabsorptionsfähigkeit der Beschichtung wird erfindungsgemäß ein Papier mit einer Leimfestigkeit nach Stöckigt von weniger als 4 Sekunden (bezogen auf ein Flächengewicht von 60 g/m²) verwendet. Ein Stöckigt-Leimungsgrad von weniger als 4 Sekunden (bezogen auf ein Flächengewicht von 60 gfm²) bedeutet, daß das Verhältnis von Stöckigt-Leimungsgrad/Flächengewicht [(Sekunde)/(g/m²)] weniger als 0,07 beträgt. Das heißt, der Tintenbestandteil, der die Beschichtung durchfließt, dringt leicht in den Träger ein und wird von ihm absorbiert, weil der Träger keinen oder nur einen geringen Leimungsgrad hat. Außerdem werden durch schnelle Imprägnierungmit dem wasserlöslichen Bindemittel bei dem Beschichtungsprozeß die Lücken der Beschichtung selbst vergrößert, was eine Zunahme der Tintenabsorptionsfähigkeit der Beschichtung verursacht. Daher kann man das im Handel erhältliche Oberklassepapier erfindungsgemäß nicht verwenden, weil es einen hohen Leimungsgrad aufweist.

[0011] Die Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung wird wie folgt bestimmt: Siliciumdioxid-Pigment wird in Wasser dispergiert; man bestimmt ein integriertes Maß R (Dp) von Teilchen mit einer Teilchengröße Dp mit Hilfe eines üblichen Geräts (z.B. einem Gerät, das die Trübung oder die Lichtstreuung mißt) zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung in einem Teilchengrößenbereich von 0,4 bis 10_/um. Wenn- man die erhaltenen Werte im Rosin-Rammler-Diagramm (nachstehend R-R-Diagramm genannt), basierend auf der Rosin-Rammler-Gleichung R (Dp) = 100 x exp. (-bDpⁿ) (wobei b und n jeweils eine Konstante sind und n eine Gleichmäßigkeitszahl oder eine Verteilungskonstante genannt wird), aufträgt, kann man eine gerade Linie erhalten. Anschließend zieht man durch einen Punkt P in dem R-R-Diagramm eine parallele Linie zu dieser Linie und liest den Exponenten n auf der exponierten Linie ab. Auf diese Weise kann man n leicht erhalten. Der erfindungsgemäße Effekt ist auch erzielbar, wenn der Meßwert der Teilchengrößenverteilung, der nach dem obigen Verfahren ermittelt wird, annähernd als gerade Linie betrachtet wird.

[0012] Die im Handel erhältlichen Siliciumdioxid-Pigmente, die die beiden obigen Bedingungen erfüllen, sind beispielsweise SILCRON G100, SILCRON 600 (hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.), SYLOID 404, SYLOID 79, SYLOID 74 (hergestellt von Fuji-Davison Chemical Ltd.), GASIL HP-34 (hergestellt von Joseph Crossfield & Sons, Ltd.), Finesil X27, Finesil X37, Finesil 79 (hergestellt von Tokuyama Soda Co., Ltd.), CARPLEX Nr.80 (hergestellt von Shionogi & Co., Ltd.) usw.

[0013] Als Bindemittel, das in Kombination mit den oben angegebenen Siliciumdioxid-Pigmenten verwendet wird, ist ein wasserlösliches, polymeres Bindemittel geeignet. Polyvinylalkohol und seine Derivate sind besonders bezüglich der Farbdichte wünschenswert, aber man kann auch oxidierte Stärke, modifizierte Stärke, Gummiverbindungen, z.B. Guargummi und dergl., Natriumalginat, wasserlösliche Cellulosederivate, z.B. Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose usw., wasserlösliche Proteine, z.B. Sojabohnenprotein, Casein und dergl., wasserlösliche, polymere Verbindungen, z.B. Polyvinylpyrrolidon und dergl., verwenden.

[0014] Bei der Zubereitung der Beschichtungsmasse wird vorzugsweise eine ziemlich große Menge an erfindungsgemäßem Pigment verwendet, d.h. ein Gewichtsverhältnis (als Feststoffgewicht ausgedrückt) von erfindungsgemäßem Siliciumdioxid zu wasserlöslichem, polymerem Bindemittel von etwa 60-95:40-5. Dabei kann das erfindungsgemäße Siliciumdioxid gegebenenfalls zusammen mit anderen Pigmenten, z.B. Kaolin, Talk, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Titanweiß, organischen Füllstoffen und dergl., verwendet werden.

[0015] Bei der Beschichtung kann man übliche Auftragsvorrichtungen, z.B. Rakelstreicher, Luftbürststreicher, Bar-Streicher, Walzen-Streicher und dergl., oder Leimpressen verwenden. Die Beschichtungsmenge beträgt vorzugsweise 3 bis 15 g/m² auf einer Oberfläche des Trägers; eine zu große Beschichtungsmenge führt zu einer schlechteren Tintenabsorptionsfähigkeit.

[0016] Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. Als Abkürzung für "Gewichtsteil" wird hier "Gewt" verwendet.

[0017] Zur Prüfung der Qualität der erfindungsgemäßen Aufzeichnungspapiere wurde die Tintenspritzaufzeichnung mit einem Panafaxgerät 6000 (hergestellt von Matsushita Graphic Communication Systems, Inc.) angefertigt. Man verwendete eine Vorrichtung mit zwei Düsen für die Tintenspritzaufzeichnung, um einen Zweifarbendruck mit Schwarz- und Rottinten herzustellen. Dabei wurde die Rottinte 10 Sekunden ausgestoßen, dann wurden sowohl Rot- als auch Schwarztinte 5 Sekunden ausgestoßen, schließlich wurde eine Schwarztinte 10 Sekunden ausgestoßen. Die jeweilige Aufzeichnungsbreite der Rot- und Schwarztinte betrug 24 mm und die überlappende Aufzeichnungsbreite von Rot- und Schwarztinte im Zentralbereich betrug 8 mm. Die Reflexionsdichte der Aufzeichnungsfläche wurde mit einem Macbeth-Dichtemesser gemessen, wobei die Reflexionsdichte der roten Aufzeichnungsfläche unter Verwendung von Grün-Filter für die Magentafarbe und von Blau-Filter für die Gelbfarbe und die Reflexionsdichte der schwarzen Aufzeichnungsfläche unter Verwendung von Visuell-Filter für die Schwarzfarbe (alle Filter sind SPI-Filter) bestimmt wurde. Die Reflexionsdichte (die Summe) in der Tabelle wurde als Summe der einzelnen Reflexionsdichten ausgedrückt. Die Tintenabsorptionszeit eines Aufzeichnungspapiers wurde ermittelt, indem man 0,0018 cm³ Zyantinte (hergestellt von Matsushita-Giken) bei 20°C und 65% RH unter Verwendung von Mikroeinspritzer aus 1 cm Höhe auf die Oberfläche eines Papiers tropfte und die Absorptionszeit der Tinte bestimmte.

Beispiel 1

[0018] Es wurden die folgenden neun Beschichtungsmassen hergestellt:

85 Gewt (als Feststoffgehalt) jeweils des Siliciumdioxids I (Silcron G100, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.), des Siliciumdioxids II (Finesil X27, hergestellt von Tokuyama Soda Co., Ltd.) und des Siliciumdioxids III (Syloid Nr.74, hergestellt von Fuji-Davison Chemical Ltd.) als erfindungsgemäße Beispiele und des Siliciumdioxids IV (Carplex FPS-1, hergestellt von Shionogi & Co., Ltd.), des Siliciumdioxids V (Carplex FPS-3, hergestellt von Shionogi & Co., Ltd.), des Siliciumdioxids VI (Carplex Nr.1120, hergestellt von Shionogi & Co., Ltd.), des Siliciumdioxids VII (Nipsil E 200 A, hergestellt von Nippon Silica Industrial Corporation), des Siliciumdioxids VIII (Nipsil E 220 A, hergestellt von Nippon Silica Industrial Corp.) und des Siliciumdioxids IX (Mizukasil P526, hergestellt von Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd.) als Vergleichsversuche,wurden zu 15 Gewt. (Feststoffgehalt) einer 15%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad: 100%, PVA 117, hergestellt von Kuraray Co., Ltd.) gegeben. Die erhaltenen Beschichtungsmassen wurden in einer Beschichtungsmenge von 9 bis 12 g/m² auf ein höherwertiges Papier mit einem Stöckigt-Leimungsgrad von 3,6 Sekunden und einem Flächengewicht von 63 g/m² aufgetragen, wodurch die Aufzeichnungspapiere Nr. 1 bis 9 erhalten wurden. Die Tintenabsorptionsfähigkeit und die Prüfungsergebnisse dieser Aufzeichnungspapiere sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

[0019] Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, betragen die Tintenabsorptionsgeschwindigkeiten der Aufzeichnungspapiere Nr. 1 bis 3 weniger als 30 Sekunden; sie sind also sehr schnell, wobei ihre Reflexionsdichten überlegen sind. Dagegen haben die Vergleichsversuche (Aufzeichnungspapiere Nr. 4, 5 und 8), die eine Gleichmäßigkeitszahl von weniger als 1,10 haben, eine wesentlich geringere Tintenabsorptionsgeschwindigkeit, und die anderen Vergleichsversuche (Aufzeichnungspapiere Nr. 6, 7 und 9), die eine BET-spezifische Oberfläche von weniger als 200 m²/g haben, weisen unterlegene Reflexionsdichten auf.

Beispiel 2

[0020] 80 Gewt. (als Feststoffgehalt) eines Siliciumdioxidschlamms (Gasil HP-34, hergestellt von Joseph Crossfield & Sons, Ltd.) wurden zu 20 Gewt. (als Feststoffgehalt) einer 15%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad: 100%, PVA 117, hergestellt von Kuraray Co., Ltd.) gegeben, um eine Beschichtungsmasse herzustellen. Die erhaltene Beschichtungsmasse wurde auf drei höherwertige Papiere mit verschiedenen Leimungsgraden in einer Menge von 6 bis 8 g/m² aufgetragen, um drei Aufzeichnungspapiere herzustellen.

[0021] Die Prüfungsergebnisse der erhaltenen Aufzeichnungspapiere und des Rohpapiers sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, weisen die mit dem erfindungsgemäßen Siliciumdioxid beschichteten Aufzeichnungspapiere (Nr. 11, 12 und 13), unabhängig von der Art der Rohpapiertypen, eine überlegene Reflexionsdichte auf. Aber die Tintenabsorptionsgeschwindigkeit ist von dem Leimungsgrad des Rohpapiers abhängig, und bei einem Leimungsgrad von mehr als 4 Sekunden (bezogen auf ein Flächengewicht von 60 g/m²) funktioniert die Beschichtung aus Siliciumdioxid ungenügend.

Ansprüche

1. Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren, bestehend aus einem Träger und mindestens einer darauf angeordneten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger einen Stöckigt-Leimungsgrad von weniger als 4 Sekunden (bezogen auf ein Flächengewicht von 60 g/m²) hat und die Beschichtung feines Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 200 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren, und mit einer Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung von mindestens 1,10 und ein wasserlösliches, polymeres Bindemittel enthält.

2. Aufzeichnungspapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche, polymere Bindemittel mindestens Polyvinylalkohol und/oder ein Polyvinylalkohol-Derivat ist.

3. Aufzeichnungspapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu wasserlöslichem, polymerem Bindemittel bei 60-95:40-5 liegt.

4. Aufzeichnungspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmenge im Bereich von 3 bis 15 g/m² auf einer Oberfläche des Trägers liegt.

5. Verwendung von feinem Siliciumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 200 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren, und mit einer Gleichmäßigkeitszahl n der Rosin-Rammler-Verteilung von mindestens 1,10 und einem wasserlöslichen, polymeren Bindemittel in der Beschichtung auf dem Träger, der einen Stöckigt-Leimungsgrad von weniger als 4 Sekunden (bezogen auf ein Flächengewicht von 60 g/m²) hat, zur Verbesserung von Aufzeichnungspapier für Tintenspritzaufzeichnungsverfahren.