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Dokumentenidentifikation DE19942989A1 15.03.2001
Titel Transparentpapier und Verfahren zur Herstellung eines Transparentpapiers
Anmelder Heinr. Aug. Schoeller Söhne GmbH & Co KG, 52355 Düren, DE
Erfinder Rhodius, Detlef, Dipl.-Ing. Dr., 52372 Kreuzau, DE;
Graumann, Jürgen, 49090 Osnabrück, DE;
Hinzmann, Dirk, 53909 Zülpich, DE
Vertreter Castell, K., Dipl.-Ing. Univ. Dr.-Ing.; Reuther, M., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 52349 Düren
DE-Anmeldedatum 09.09.1999
DE-Aktenzeichen 19942989
Offenlegungstag 15.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.03.2001
IPC-Hauptklasse D21H 27/00
IPC-Nebenklasse D21H 17/67   D21H 17/68   D21H 17/34   B41M 5/00   
Zusammenfassung Ein Transparentpapier aus dicht gepackten, hoch ausgemahlenen Fasern enthält die Transparenz reduzierenden Füllstoffe.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Transparentpapier und ein Verfahren zur Herstellung eines Transparentpapieres.

Um von hinten beleuchtete Flächen, die farbig, graphisch oder auf andere Weise ausgestaltet sind, bereitzustellen, ist man bislang auf den Einsatz von Kunststoffolien, meist als "Backlight-Folien" bezeichnet, angewiesen, da alle bekannten Transparentpapiere eine verschiedene Phasen aufweisende Grundstruktur besitzen, die sich beim Durchscheinen mit der eigentlichen Farbe bzw. graphischen Darstellung vermengt und auf diese Weise eine brilliante und konturscharfe Wiedergabe der auf dem Transparentpapier befindlichen Darstellung verhindert.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transparent bereitzustellen, welches sich als von hinten beleuchtetes Medium eignet. Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Transparentpapieres anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Transparentpapier, welches zumindest eine Transparentschicht aus dicht gepackten, hoch ausgemahlenen Fasern, die Transparenz reduzierende Füllstoffe enthält, umfaßt.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß der Transparentschicht Füllstoffe beigefügt werden können, ohne die Transparenz wesentlich zu beeinträchtigen, wobei der Begriff "transparent" hier im Sinne von "durchscheinend" (nicht-notwendigerweise durchsichtig) verwendet wird. Der Einsatz der Füllstoffe ermöglicht es erstmals, die ansonsten bei Transparentpapieren normalerweise sichtbaren Unregelmäßigkeiten zu kaschieren, da die Füllstoffe das durchtretende Licht diffus reflektieren, was zu einer durchaus gewünschten Reduzierung der Transparenz und insbesondere zu einer homogenen milchglasartigen Durchsicht führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Fasern der Transparentschicht Sulfat-Zellstoffasern, insbesondere langfaserige Sulfat-Zellstoffasern sowie Füllstoffe mit einem Gesamtgewicht von 1 bis 6% des Gesamtgewichts der in der Transparentschicht enthaltenden Fasern.

Als Füllstoffe haben sich Silicate, insbesondere Silicate aus der Gruppe der gefällten Calcium-, Aluminium-, Calcium-Aluminium- und Natrium- Aluminium-Silicate sowie ein Bleisilicat besonders bewährt. Durch den Einsatz dieser Füllstoffe entstehen im Papier zwei Phasen, wobei es an den Grenzflächen der Phasen zu einer Brechung des Lichtes und aufgrund des Silicataufbaus sowie der Größe der Füllstoffe zu einer diffusen Streuung des Durchlichts kommt, so daß das Transparentpapier bei Beleuchtung von hinten gleichmäßig "milchig" erscheint. Die Füllstoffe wirken dabei wie wasserunlösliche, sich gegenüber den sonstigen Inhaltsstoffen der Transparentschicht chemisch neutral verhaltende, also mit diesen keine Bindungen eingehende Pigmente von kleinster Teilchengröße und sind im Regelfall weiß. Zur Erzielung besonderer Effekte können jedoch auch farbige Pigmente eingesetzt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Korngröße der Pigmente zwischen 0,5 und 2,0 µm liegt.

Liegt der Brechungsindex der Pigmente ungefähr in der Größenordnung des Brechnungsindexes der Fasern der Transparentschicht, also überlicherweise zwischen 1,5 und 1,6, wobei Zellulose einen Brechungsindex von 1,53 und die Pigmente aus den vorgenannten Materialien einen Brechungsindex von 1,56 bis 1,57 haben, und beträgt die Silicatkonzentration bezogen auf den Zellstoffmasseeinsatz etwa 2 bis 5%, so erhält man ein Transparentpapier mit einer Transparenz von 30 bis 40%, welches sich hervorragend zur Anwendung in Leuchtkästen und dergleichen eignet.

Um eine gute Wasseraufnahmekapazität zu erreichen und das Transparentpapier gegen Wellenbildung und Knittern resistent zu machen, sollte das Papiergewicht der Transparentschicht, die sogenannte Grammage, im Bereich von 100 bis 250 g/m2, vorzugsweise zwischen etwa 150 und 200 g/m2 liegen, so daß das Papier einerseits stabil genug, andererseits aber auch elastisch genug ist, um zum Beispiel mittels handelsüblicher Tintenstahl-Drucker und -Plotter verarbeitet zu werden.

Wegen der dichten Phaserpackung kann auf der Transparenzschicht eine Tintenaufnahmeschicht vorgesehen sein, die von der Transparenzschicht getragen wird. Hierdurch läßt sich ein Verlaufen von aufgebrachter flüssiger Farbe, insbesondere beim Bedrucken mittels Tintenstrahl- Druckern reduzieren bzw. zur Gänze vermeiden. Darüber hinaus läßt sich eine starke Wellenbildung der Transparenzschicht bei der Aufnahme von Feuchtigkeit vermeiden. Auf diese Weise läßt sich ein Druckbild mit scharfen Konturen bereitstellen, da die Farben dann weniger verlaufen, wobei unter dem Begriff "Farbe" hier auch schwarz verstanden wird.

Im vorliegenden Zusammenhang ist der Begriff "Tinte" bzw. "Tintenaufnahmeschicht" in seiner allgemeinsten Form zu verstehen und umfaßt jede Schicht, die geeignet ist, eine Farbe, Pigmente oder Tinten oder ähnliches in geeigneter Weise aufzunehmen und die nachteiligen Eigenschaften der Transparenzschicht zu vermindern. Insbesondere kann die Tintenaufnahmeschicht für eine Aufnahme von Tinten aus Tintenstrahl- Druckern ausgebildet sein. Sie kann aber auch für Siebdruck- oder Airbrush-Verfahren ausgelegt werden.

Als Tintenaufnahmeschicht, die man auch als Farbaufnahmeschicht bezeichnen könnte, hat sich beispielsweise eine Mischung aus teilverseiftem Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylpyrrolidon, insbesondere im Verhältnis von 9 : 1, besonders bewährt. Um diese Schicht auf der Transparentschicht zu fixieren und gleichzeitig die Wasserfestigkeit gegen die bei üblichen Tintenstrahl-Druckern verwendeten Tinten zu verbessern, hat sich beispielsweise ein boraxhaltiges Bindemittel als zweckmäßig erwiesen.

Dabei beruht dann die Fixierung der Tintenaufnahmeschicht auf der Transparentschicht auf einer Komplexbildung zwischen dem Polyvinylalkohol und dem Borax, wobei sich im sauren pH-Bereich ein Polyvinylalkohol-Borsäure-Monodiolkomplex ausbildet. Bei Verschiebung des pH-Wertes ins Alkalische entsteht ein Polyvinylalkohol-Borsäure- Diolkomplex. Zur Fixierung des Polyvinylalkohols eignen sich mehrwertige Metallionen der IV. bis VI. Hauptgruppe des Periodensystems insbesondere. Hier führen bereits geringe Konzentrationen zur Gelierung des Polyvinylalkohols.

Es versteht sich, daß eine derartige Tintenaufnahmeschicht auch unabhängig von den übrigen Eigenschaften der Transparenzschicht bzw. der Transparentpapieres für ein Bedrucken von Papierschichten mit extrem hohen Faserpackungen geeignet ist. Insbesondere kann eine derartige Schicht auch bei üblichen Transparentpapieren vorteilhaft Verwendung finden.

Bei der Herstellung des Transparentpapieres kann zum Beispiel so vorgegangen werden, daß zunächst eine später die Tintenaufnahmeschicht tragende Papierschicht mit dicht gepackten Fasern aus einer hoch ausgemahlenen Zellstoffmasse unter Beifügung von wasserunlöslichen Pigmenten mit einem Anteil zwischen 2 und 5 Gewichtsprozent bezogen auf die Zellstoffmasse hergestellt wird. Sodann wird aus teilverseiftem Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon ein Tintenaufnahmefluid angemischt, welches schließlich auf die Transparentschicht unter Beifügung eines boraxhaltigen Bindemittels aufgebracht wird.

Dabei kann die als Tintenaufnahmeschicht wirkende Polymerlösung mit üblichen Beschichtungsverfahren wie zum Beispiel Rollrakel, Blade und anderen gängigen Beschichtungsverfahren auf das Transparentpapier aufgebracht werden. Je nach Art der verwendeten Beschichtungstechnik und -maschine können beim Beschichten der Transparentschicht mit der Tintenaufnahmeschicht Beschichtungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 m/min erreicht werden.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich zum Beispiel auf den Anteil und die Art der eingesetzten Füllstoffe sowie auf die Art und Zusammensetzung der als Tintenaufnahmeschicht wirkenden Schicht beziehen. Erfindungswesentlich ist jedenfalls, daß das Transparentpapier aus wenigstens zwei Schichten, nämlich einer Transparentschicht und einer Tinten- bzw. Farbaufnahmeschicht besteht und daß dem Transparentpapier transparenzreduzierende Füllstoffe beigemischt sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Transparentpapier, gekennzeichnet durch eine Transparentschicht aus dicht gepackten, hoch ausgemahlenen Fasern, die Transparenz reduzierende Füllstoffe enthält.
  2. 2. Transparentpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Transparentschicht Zellstoffasern, insbesondere langfaserige Sulfat-Zellstoffasern, enthalten.
  3. 3. Transparentpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transparentschicht Füllstoffe mit einem Gesamtgewicht von bis zum 10%, vorzugsweise von 1 bis 6%, des Gesamtgewichts der in der Transparentschicht enthaltenen Fasern enthält.
  4. 4. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe im wesentlichen ein oder mehrere Silicate, insbesondere aus der Gruppe der gefällten Calcium-, Aluminium-, Calcium-Aluminium-, Natrium-Aluminium-Silicate oder ein Bleisilicat, enthalten.
  5. 5. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Calciumcarbonat und/oder Kieselsäure und/oder Titanoxid enthalten.
  6. 6. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe wasserunlösliche gegenüber den sonstigen Inhaltsstoffen der Transparentschicht chemisch neutrale Pigmente enthalten.
  7. 7. Transparentpapier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Pigmente zwischen 0,1 und 5 µm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,0 µm liegt.
  8. 8. Transparentpapier nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der Pigmente in der Größenordnung des Brechungsindexes der Fasern der Transparentschicht liegt.
  9. 9. Transparentpapier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der Fasern und der Brechungsindex der Pigmente zwischen 1,5 und 1,6 liegt.
  10. 10. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Transparenz der Transparentschicht zwischen 25 und 45%, vorzugsweise zwischen 30 und 40%, liegt.
  11. 11. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grammage der Transparentschicht im Bereich von 100 bis 250 g/m2, vorzugsweise zwischen etwa 150 bis 200 g/m2, liegt.
  12. 12. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transparentschicht als Trägerschicht eine saugfähige Tintenaufnahmeschicht trägt.
  13. 13. Transparentpapier nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenaufnahmeschicht teilverseiften Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylpyrrolidon, vorzugsweise im Verhältnis von 9 Teilen Polyvinylalkohol auf 1 Teil Polyvinylpyrrolidon, enthält.
  14. 14. Transparentpapier nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenaufnahmeschicht unter Beifügung eines Bindemittels auf die Transparentschicht aufgebracht ist.
  15. 15. Transparentpapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Komplexbildner ist.
  16. 16. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Borax (Di-Natriumtetraborat) enthält.
  17. 17. Transparentpapier nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol mittels mehrwertiger Metallionen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodensystems in der Tintenaufnahmeschicht fixiert ist.
  18. 18. Verfahren zur Herstellung eines Transparentpapieres, bei welchem eine Schicht mit dicht gepackten Fasern aus einer hoch ausgemahlenen Zellstoffmasse unter Beifügen von wasserunlöslichen Pigmenten hergestellt wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der wasserunlöslichen Pigmente zu 10 Gewichtsprozent bezogen auf die Zellstoffmasse beträgt.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht mit dicht gepackten Fasern eine Schicht eines Tintenaufnahmefluids aufgebracht wird.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Tintenaufnahmefluid unter Beifügen eines Bindemittels auf die Schicht aufgebracht wird.






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