Streichfarben für Inkjet-Medien

Abstract

 Streichfarben für Inkjet-Medien enthalten teilhydrophobe und/oder hydrophobe Kieselsäuren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Streichfarben für Inkjet-Medien, wie zum Beispiel Papier, Folien und Textilien, sowie ihre Verwendung bei der Papierherstellung und -veredelung, insbesondere in Injekt-Medien.

[0002] Inkjet-Medien werden verwendet für das Bedrucken mittels Tintenstrahldrucker (Inkjet).

[0003] Für den Einsatz in der Papierindustrie werden Füllstoffe, die zum Beispiel in Inkjet-Medien die Tinte gut absorbieren und die Brillanz der Farben erhalten, benötigt. Um die Druckgeschwindigkeit erhöhen zu können und die Druckpunktgröße beim Inkjet-Druck verringern zu können, ist eine schnelle Trocknung unabdingbar. Eine Möglichkeit diesen Anforderungen zu entsprechen, ist das Aufbringen von kieselsäurehaltigen Beschichtungen auf die Medien. Diese Beschichtungen ermöglichen eine rasche Tintenaufnahme, verbessern die Punktschärfe und fördern die definierte, kreisförmige Ausbreitung des Tintentropfens. Desweiteren verhindern sie Durchscheinen oder Durchschlagen der Tinte und erzeugen hohe Farbdichten.

[0004] In der Industrie, die Papier und Folien herstellt, werden seit einiger Zeit Versuche unternommen, um durch Variationen beispielsweise der Bindemittel die Inkjet-Medien hydrophob einzustellen und damit zu schützen oder durch nachträgliche Filmaufbringung, Kaschieren oder Laminieren eine Hydrophobierung der Medien und eine damit verbundene Farbfixierung zu erzielen.

[0005] Die bekannten Ergebnisse der Versuche weisen die folgenden Nachteile auf:

• Sie sind kostenintensiv.
• Es ist ein zusätzlicher Produktionsschritt notwendig.
• Es sind intensive Entwicklungsarbeiten im Vorfeld notwendig.
• Die Streichfarben müssen durch zusätzliche Komponenten, wie kationische Additive, eingestellt werden.
• Die Tinten sind nicht ausreichend fixiert.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist, Streichfarben für Inkjet-Medien, die zur Beschichtung dienen, bereitzustellen, welche

• die Wasserfestigkeit der Medien erhöhen,
• eine bessere Fixierung der anionischen Tinten ermöglichen,
• eine Erhöhung der Druckqualität aufweisen,
• eine Fixierung der Tinten/Farbstoffe in der oberen Strichschicht bewirken,
• die Reduktion von Ausbluten aufweisen,
• die Kombination von Additiveigenschaften und Pigmenteigenschaften besitzen.

[0007] Gegenstand der Erfindung sind Streichfarben für Inkjet-Medien, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie mindestens eine teilhydrophobe und/oder hydrophobe Kieselsäure enthalten.

[0008] Gegebenenfalls können zusätzlich weitere oberflächenbehandelte Kieselsäuren wie zum Beispiel kationisierte und silanisierte Kieselsäuren eingesetzt werden.

[0009] Als teilhydrophobe oder hydrophobe beziehungsweise kationisierte oder silanisierte Kieselsäuren können eingesetzt werden:

Pyrogene, gefällte oder beziehungsweise gelartige Kieselsäuren, Kieselgele und/oder natürliche Pigmente und Silicate, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 5 % bevorzugt 0,5 bis 2,5 %;

eine DBP-Aufnahme von 50-350 g/100 g, bevorzugt 150-280 g/100 g;

eine Oberfläche von 50-800 m²/g, bevorzugt 150-700 m²/g;

eine Teilchengröße von kleiner 15 µm, bevorzugt 5-12 µm und insbesondere 2-200 nm aufweist. Im Falle von pyrogenen Kieselsäuren bezieht sich diese Angabe auf die Primärteilchengröße.

[0010] Die erfindungsgemäßen Streichfarben für Inkjet-Medien weisen die folgenden Vorteile auf:

• Erhöhung der Wasserfestigkeit
• Erhöhung der Tintenfixierung
• Erhöhung der Druckqualität
• Fixierung der Tinten in den oberen Strichschichten
• Kombination von Additiv- und Pigmenteigenschaften in einem Produkt
• Erhöhung der Farbintensität
• Erhöhung der Punktschärfe

[0011] Die erfindungsgemäßen Streichfarben, insbesondere die, die Fällungskieselsäuren enthalten, zeigen im Vergleich zu Standardformulierungen Vorteile im Druckbild insbesondere im der Punktschärfe. Weiterhin weisen sie eine verbesserte Wasserfestigkeit auf.

Beispiele

Versuchsdurchführung / Verfahrensweise

[0012] Es erfolgt die Formulierung von Streichfarben auf reiner Kieselsäurebasis mit 15 % bzw. auch 20, 10 und 7 % Feststoffgehalt. Die Messung der Viskosität nach Brookfield erfolgt bei 5, 10, 20, 50 und 100 Upm 7 Tage nach dem Ansetzen. Das Streichen der hergestellten Streichfarben erfolgt auf Standard-Rohpapier, mit anschließendem Trocknen und Kalandrieren der Papierproben. Die Messung des Aufsaugverhaltens von Inkjet-Tinten erfolgt nach Test A, B und C sowie Durchführung des Printtestes im Vierfarb- und Dreifarbdruck mittels HP DeskJet 550 C. Die Beurteilung der hydrophoben Eigenschaften der Papiere/Drucke erfolgt mittels "Wassertropfentest".

[0013] Die Gesamtbewertung beinhaltet die Einarbeitbarkeit, das Abstreichverhalten, die Strichhaftung, das Aufsaugverhalten, die Bedruckbarkeit und die hydrophoben Eigenschaften.

[0014] Zur Herstellung der beispielsweisen Inkjet-Streichfarben, insbesondere der Standardrezeptur, werden 30 Teile PVA in der Gesamtwassermenge vorgelegt und bei 95 °C gelöst. Anschließend wird die Kieselsäure oder die Kieselsäuremischung (gefällte und pyrogene Kieselsäure) bei 1000 Upm eingearbeitet und dann bei 3000 Upm 30 Minuten dispergiert.

[0015] Zur Einarbeitung der Kieselsäuren gemäß den Beispielen 1-8 in das wäßrige System wird der gelöste Binder (37 Teile PVA / 3 Teile PVP/VA) und die entsprechende Probe in eine Glasflasche gegeben und mit dem Turbula-Mischer zehn Minuten lang gemischt. Anschließend wird das System in ein Doppelwandgefäß überführt und mittels Dissolver bei 3000 Upm dispergiert. Die so formulierten Streichfarben beinhalten 100 Teile Kieselsäure, beziehungsweise Kieselsäuremischung und 37 Teile Polyvinylalkohol (PVA), sowie 3 Teile Polyvinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer (PVP/VA), beziehungsweise 100 Teile Kieselsäuremischung und 30 Teile PVA für die Standardrezeptur.

[0016] Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Streichfarbe besteht in der Benetzung der Kieselsäure und/oder des hydrophobierten Pigmentes mittels eines Gemisches aus Methanol und Wasser und anschließendem Einrühren in die Bindemittellösung.

[0017] Die Streichfarben werden nicht wie üblich mit Additiven und Co-Bindern versetzt. Die Streichfarbenrezeptur wurde nicht weiter auf eine hochwasserfeste Eigenschaft optimiert. Streichfarbenrezepturen für unterschiedliche Medien werden unter anderem in der Technischen Information Nr. 1212 von Degussa-Hüls, Geschäftsbereich FP angegeben. Die erfindungsgemäße Verwendung der teil-, beziehungsweise hochhydrophoben Kieselsäuren kann auf andere Rezepturen übertragen werden.

[0018] Das Streichen der Probe erfolgt mittels Dow-Coater bei 50m/min blattweise (DIN A4). Die im Dow-Tunneltrockner getrockneten Papiere werden mittels Kalander bei 9 bar/45 °C satiniert und zu den folgenden Tests verwendet.

Für Test A
werden mittels Eppendorf Variopet von jeder Tintenfarbe je 7,5 µl auf das Substrat aufgetragen und trocknengelassen. Analog der Beurteilungstabelle wird das Trocknungsverhalten beurteilt und der Durchmesser in mm gemessen.

Für Test B
werden mittels Hamilton Microliterpipette von jeder Tintenfarbe je 1 µl auf das Substrat aufgetragen. Analog der Beurteilungstabelle wird das Trocknungsverhalten und das Durchschlagsverhalten beurteilt sowie die Zeit bis zur Trocknung in Sekunden gemessen.

Für Test C
werden mittels Hamilton Microliterpipette von jeder Tintenfarbe je 1 µl auf das Medium aufgetragen. Eine Minute danach wird mit einem ca. 45° schräg gehaltenen Löffelspatel der Tropfen verzogen und die Länge in mm gemessen.

[0019] Die so ermittelten Werte geben Auskunft über das Aufsaugverhalten. Desweiteren wird die hydrophobe Eigenschaft der Papiere/Drucke mittels eines "Wassertropfentest" überprüft:

[0020] Je 60 µl distilliertes Wasser werden jeweils auf eine schwarz bedruckte und farbig bedruckte Fläche aufgegeben und 30 Sekunden einwirken lassen. Nach vorsichtigem Abtupfen der überschüssigen Wassermenge erfolgt die Bewertung. 60 µl werden außerdem auf eine unbedruckte Fläche gegeben und das Papier auf geeigneter Unterlage langsam und kontinuierlich bis 90 ° gedreht. Das Abrollverhalten des Tropfens sowie der mögliche Farbverlauf bei dem Kontakt mit bedruckten Flächen wird beurteilt.

[0021] Die Papiere werden mittels HP 550 C im Dreifarb- und Vierfarbdruckmodus bedruckt.

[0022] Die teilhydrophoben Kieselsäuren gemäß den Beispielen 1, 2, 3, 6, 7 und 8 sind bekannt aus dem Dokument EP 0 798 348 B1. Die teilhydrophoben Kieselsäuren, gemäß den Beispielen 1, 3 und 7 sowie die hydrophoben Kieselsäuren gemäß Beispiel 5, sind Verkaufsprodukte, die in der Broschüre "Fällungskieselsäuren und Silikate" von Degussa-Hüls AG, Geschäftsbereich Füllstoffsysteme und Pigmente beschrieben werden.

Ansprüche

1. Streichfarben für Inkjet-Medien, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine teilhydrophobe und/oder hydrophobe Kieselsäure enthalten.

2. Injekt-Medien, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Streichfarben gemäß Anspruch 1 beschichtet werden.