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Dokumentenidentifikation EP1622775 06.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001622775
Titel VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG DER BEDRUCKBARKEIT VON PAPIER UND PAPIERPRODUKTEN BEIM BEDRUCKEN MIT HILFE DES TINTENSTRAHLDRUCKVERFAHRENS
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder LINHART, Friedrich, 69123 Heidelberg, DE;
MULDER, Rudi, NL-3781 CE Voorthuizen, NL;
KASPER, Andreas, 66994 Dahn, DE;
BOHLMANN, Klaus, 67071 Ludwigshafen, DE
DE-Aktenzeichen 502004004442
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 20.04.2004
EP-Aktenzeichen 047283338
WO-Anmeldetag 20.04.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/EP2004/004159
WO-Veröffentlichungsnummer 2004096566
WO-Veröffentlichungsdatum 11.11.2004
EP-Offenlegungsdatum 08.02.2006
EP date of grant 25.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.2007
IPC-Hauptklasse B41M 5/52(2006.01)A, F, I, 20070131, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten beim Bedrucken mit Hilfe des Tintenstrahldruckverfahrens durch Behandeln des Papiers oder der Papierprodukte mit wässrigen Lösungen von kationischen Polymeren.

Das Bedrucken von Papieren, papierähnlichen Materialien oder Textilien mit sogenannten "Digitalen Druckverfahren" gewinnt in der Druckindustrie immer mehr an Bedeutung. Zu diesen digitalen Druckverfahren gehört auch das Tintenstrahldruckverfahren, das auch Ink-Jet-Verfahren genannt wird.

Bei den klassischen Druckverfahren wird eine mit Farbe beaufschlagte Druckform auf das Papier gedrückt. Die Druckfarben sind dabei in den meisten Fällen nicht in Wasser gelöst sondern in einem organischen Lösemittel wie Toluol. Im Gegensatz dazu werden beim Tintenstrahlverfahren aus einer Düse Tropfen einer zumeist in Wasser gelösten Farbe entsprechend den auf der Druckvorlage befindlichen Konturen auf das Aufzeichnungsmaterial gespritzt. Deshalb sind die Ansprüche von Seiten des Anwenders und der Tintenstrahl-Drucktechnik an das Aufzeichnungsmaterial, z.B. Papier, von ganz anderer Art als bei den klassischen Druckverfahren. Aber wie bei allen anderen Druckverfahren auch variieren die Anforderungen an das Druckbild und damit an das verwendete Papier qualitativ sehr stark, je nachdem für welchen Zweck das Bild gedacht ist. Für Bilder, die die Qualität einer Photographie haben sollen, muß ein entsprechend hochwertiges Papier verwendet werden. Für einfachste Nachrichten und Entwürfe auf Papier, die nicht aufbewahrt werden, sind Papiere von einer Qualität ausreichend, die das Lesen oder Erkennen der Nachricht oder des Bildes erlauben. Zwischen diesen beiden Extremen gibt es eine große Bandbreite von Papieren, die den jeweiligen Anforderungen für den Tintenstrahl-Ausdruck genügen müssen. Hochwertige, für dieses Druckverfahren geeignete Papiere sind z. B. mit einer Beschichtung aus einem wasseraufsaugenden Pigment, einem hydrophilen Bindemittel und einem kationischen Polymeren versehen (vgl. G. Morea-Swift, H. Jones, THE USE OF SYNTHETIC SILICAS IN COATED MEDIA FOR INK-JET PRINTING, in 2000 TAPPI Coating Conference and Trade Fair Proceedings, 317 - 328 ). Für ganz anspruchslose Tintenstrahl-Drucke werden häufig Naturpapiere mit einem einfachen Stärkeauftrag verwendet.

Im Gegensatz zu den meisten anderen Druckverfahren hat das Tintenstrahldruckverfahren den prinzipiellen Nachteil, dass die Ausdrucke wegen der Wasserlöslichkeit oder der Wasserdispergierbarkeit der verwendeten Tinten wasserempfindlich sind. Dies führt bei der Berührung des Druckbildes mit Wasser zu einem Verlaufen der Farben ineinander und in das Papier, sowohl in der Papierebene als auch senkrecht zur Papierebene. Im ungünstigsten Fall ist dann eine Schrift nicht mehr lesbar, ein Bild verschwommen und die Farben schlagen auf die Rückseite des Papiers durch. Natürlich ist die Wasserfestigkeit des Ausdrucks nicht für alle Anwender von großer Bedeutung, doch ist selbst bei Anwendern, deren Bilder normalerweise nicht mit Wasser in Berührung kommen, der Ärger groß, wenn versehentlich Wassertropfen auf das Bild gelangen und es verwischen und wenn die ausgelaufene Farbe das Tischtuch verschmutzt, oder das Bild die Abdrücke feuchter Finger zeigt. Für Papiere, die mit Hilfe des Tintenstrahldruckverfahrens bedruckt wurden und die dem Regen ausgesetzt sind, z.B. Plakatpapiere oder Verpackungspapiere, oder die durch Kondenswasser oder Befüllflüssigkeiten feucht werden können, z.B. Flaschenetiketten, ist eine Wasserfestigkeit des Tintenstrahl-Ausdrucks unabdingbar. Wenn z. B. der Balkencode auf einer Verpackung oder auf einem Etikett wegen Feuchtigkeitseinwirkung nicht mehr scharf ist und nicht oder falsch gelesen wird, kann der wirtschaftliche Schaden sehr hoch werden. Hochwertige teure Papiere für den Tintenstrahldruck, wie sie z. B. für das Segment Photographie, Kunstdruck usw. verwendet werden, liefern wasserfeste Druckbilder. Sie werden durch Beschichtung des Rohpapiers mit einer Farbe, bestehend aus einem wasseraufsaugenden Pigment, vorzugsweise Kieselsäure, einem wasserlöslichen Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol, ggf. weiteren wasserlöslichen Bindemitteln, und kationischen organischen Polymeren, hergestellt (vgl. oben G. Morea-Swift, H. Jones, THE USE OF SYNTHETIC SILICAS IN COATED MEDIA FOR INK-JET PRINTING ).

Aus der WO-A-03/021041 ist bekannt, daß man die Weiße von Aufzeichnungsmaterialien erhöhen kann, wenn man darauf Mischungen aufbringt, die einen optischen Aufheller, ein kationisches Polymer und ein Lösemittel enthalten. Die so erhältlichen Aufzeichnungsmaterialien lassen sich nach dem Ink-Jet-Verfahren bedrucken. Sie liefern eine wesentlich bessere Farbwiedergabe und Konturenschärfe als herkömmliche Papiere.

Für die große Menge einfacherer Papiere, z. B. Büropapiere, sind solche speziellen Beschichtungen zu aufwendig, zu teuer und häufig auch nicht geeignet für eine konventionelle Verarbeitung der Papiere, wie z. B. für Bedrucken nach dem Offset-Verfahren, für Kopieren, für ein einfaches Beschreiben mit Tinte oder für Zeichnen mit Bleistift und Radieren der Zeichnung. Das Ausdrucken von Tageszeitungen aus dem Internet auf einem Tintenstrahl-Drucker kommt immer mehr in Mode. Man benötigt dafür aus den oben erwähnten Gründen ein einfaches Papier, das einen wasserfesten Inkjet-Ausdruck liefert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten, die keine ausreichend wasserfesten Tintenstrahldruckbilder ergeben, zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten beim Bedrucken mit Hilfe des Tintenstahldruckverfahrens durch Behandeln des Papiers oder der Papierprodukte mit wässrigen Lösungen von kationischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass man als kationische Polymere Vinylamineinheiten enthaltende Polymere mit einer Ladungsdichte von mindestens 3 mVal/g als alleinigem Behandlungsmittel in wässriger Lösung einsetzt und es in einer Menge von 0,05 bis 5 g/m2 auf die Oberfläche des Papiers oder der Papierprodukte aufbringt.

Es war überraschend, dass man allein durch einfaches Behandeln eines Papiers mit Lösungen geeigneter organischer Polykationen ohne weitere Zusätze das Druckbild, das man mit einem Tintenstrahldrucker erhält, wasserfest machen kann.

Besonders bevorzugt kommen als kationische Vinylamineinheiten enthaltende Polymere hydrolysierte Homo- oder Copolymerisate von N-Vinylformamid mit einem Hydrolysegrad von 20 bis 100% in Betracht.

Die genannten Polyelektrolyte sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in jeglicher Kombination miteinander einsetzbar. Gegebenenfalls können sie auch mit nichtionischen wasserlöslichen Polymeren gemischt werden.

Die Wasserfestigkeit der Druckbilder der Tintenstrahldrucke hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B von den verwendeten Tinten und von dem Papier, das mit den Polykationen behandelt wird, sowie von der Dichte der positiven Ladungen auf den Polykationen und von der Molmasse der Polykationen. Mit Ladungsdichten von mindestens 3 milliÄquivalent pro Gramm (im folgenden immer mit "mVal/g" bezeichnet) Polykation (ohne Berücksichtigung der Anionen)kann man bereits eine gute Wasserfestigkeit beobachten. Die Wasserfestigkeit nimmt jedoch mit der Ladungsdichte zu, so daß Ladungsdichten von über 3,5 bis 23 mVal/g Polykation bevorzugt sind. Ganz besonders bevorzugt sind Ladungsdichten von 8 bis ca. 20 mVal/g Polykation. Auch die Molmasse der Polykationen hat einen Einfluß auf die Wasserfestigkeit. Sie beträgt beispielsweise mindestens 10 000 Dalton, wobei die Polymerisate vorzugsweise so ausgewählt sein sollten, daß die Ladungsdichte bei niedrigen Molmassen hoch ist. Bevorzugt sind Molmassen der Polykationen von über 50 000 Dalton, besonders bevorzugt von mehr als 100 000 Dalton.

Die Molmassen der erfindungsgemäß einsetzbaren kationischen Polyelektrolyte können beispielsweise bis zu 5 Millionen Dalton, vorzugsweise bis zu 2 Millionen Dalton betragen. Die Viskositäten der wässrigen Lösungen der Polyelektrolyte wird so eingestellt, daß eine ausreichende Menge an Polymer in das Papier eindringen kann. Die Viskositäten der wässrigen Lösungen der kationischen Polymeren sollten nicht höher als 3 000 mPas, vorzugsweise nicht höher als 2 000 mPas sein. Sie liegen meistens in dem Bereich von 10 bis 1 000 mPas, jeweils gemessen bei 20°C.

Das erfindungsgemäße Behandeln der Papiere mit den Lösungen der kationischen Polyelektrolyte kann nach den für die Oberflächenbehandlung von Papier in der Papierindustrie üblichen Methoden erfolgen. Man kann dazu bekannte Auftragsaggregate verwenden, z. B..Filmpressen, Leimpressen, verschiedene Streichaggregate mit Rakeln, Schabern (engl. blades) oder Luftbürsten, oder auch Sprüheinrichtungen, wie sie z.B. für das Aufbringen von Stärke in der EP-A-0 373 276 oder für das Aufbringen von Streichmassen von V. Nissinen, Wochenblatt für Papierfabrikation, 2001, 11/12, Seiten 794 - 806 , beschrieben werden. Das Auftragen der wässrigen Lösungen der kationischen Polyelektrolyte kann aber auch bei der Kalandrierung von Papier über die Befeuchtungseinrichtungen erfolgen. Wichtig ist dabei, dass der kationische Polyelektrolyt zumindest teilweise in das Papier eindringt und nicht allein an der Oberfläche des Papiers haften bleibt.

Die Menge an kationischen Polyelektrolyten, die erfindungsgemäß auf das Papier aufgebracht wird, kann in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen beträgt sie, bezogen pro m2 Papier, 0,05 g bis 5 g, und liegt bevorzugt in dem Bereich von 0,1 g bis 3 g und insbesondere bei 0,5 g bis 2 g pro m2 Papier, bezogen auf den lösemittelfreien kationischen Polyelektrolyten.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung von wässrigen Lösungen, die kationische Vinylamineinheiten enthaltende Polymere mit einer Ladungsdichte von mindestens 3 mVal/g als alleiniges Behandlungsmittel enthalten, zum Aufbringen auf die Oberfläche von Papier oder Papierprodukten in einer Menge von 0,05 bis 5 g kationisches Polymer/m2 zur Verbesserung der Ink-Jet-Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten.

Erfindungsgemäß kann die Bedruckbarkeit von allen Aufzeichnungsmaterialien wie graphischen Papieren, Naturpapier oder gestrichenem Papier oder von Papierprodukten wie Karton und Pappe, verbessert werden, indem man wässrige Lösungen der kationischen Polyelektrolyte auf die Oberfläche der Papiere oder Papierprodukte aufbringt. Der Auftrag der wässrigen Lösungen der kationischen Polymeren kann einmal oder mehrmals erfolgen, beispielsweise einmal bis dreimal, bevorzugt einmal bis zweimal. Meistens reicht ein einmaliger Auftrag. Der Auftrag kann nur einseitig oder auf beide Seiten (Vorder- und Rückseite) des Papiers erfolgen. Die wässrigen Lösungen der kationischen Polymeren können auch gleichzeitig auf die Oberseite und die Unterseite des Papiers aufgetragen werden.

Bei einem mehrfachen Aufbringen der wässrigen Lösung der kationischen Polymeren kann dies beispielsweise jeweils auf der Oberseite des Papiers bzw. der Papierprodukte vorgenommen werden, oder auch, beispielsweise bei gestrichenem Papier, auf der Rückseite, beispielsweise einmal auf das Rohpapier, einmal vor und einmal nach dem Endstrich, oder einmal nach dem Vorstrich, einmal nach dem Mittelstrich und einmal nach dem Endstrich oder einmal vor und einmal nach dem Endstrich.

Bevorzugt wird die Lösung des Polyelektrolyten auf ein Naturpapier oder auf ein gestrichenes Papier nach dem Endstrich aufgebracht, besonders bevorzugt einmal bis zweimal und ganz besonders bevorzugt einmal. Die wässrige Lösung der kationischen Polymeren kann beispielsweise mit Hilfe einer Leimpresse, einer Filmpresse, einer Sprüheinrichtung, eines Streichaggregates oder eines Papierkalanders auf das Papier oder die Papierprodukte aufgetragen werden.

Nach dem Aufbringen der wäßrigen Polyelektrolytlösungen auf das Papier oder die Papierprodukte werden die Produkte vorzugsweise getrocknet, um das Wasser zu entfernen und gegebenenfalls satiniert. Das Trocknen der behandelten Papiere erfolgt z.B. durch Trockenzylinder, Infrarotstrahler, Heißluft usw.. Das Satinieren (Kalandrieren) der behandelten Papiere wird meistens bei einer Temperatur zwischen 15 und 100°C durchgeführt.

Die erfindungsgemäß behandelten Papiere, Pappen oder Kartons können mit den verschiedenen Varianten des Tintenstrahldruckverfahrens unter Zuhilfenahme der jeweiligen Druckgeräte bedruckt werden. Sie lassen sich aber auch in üblichen Verfahren, z.B. Offset-, Hoch- oder Tiefdruckverfahren, Flexodruckverfahren oder nach anderen Digitaldruckverfahren, wie z.B. Laserdruckverfahren - oder Indigo-Druckverfahren bedrucken. Auch bei diesen Druckverfahren erhält man wasserfeste Druckbilder.

Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert dem Fachmann die schwierige Aufgabe, mit sehr einfachen Mitteln und hoher Flexibilität Papiere herzustellen, die beim Bedrucken mit verschiedenen Tintenstrahlverfahren wasserfeste Druckbilder ergeben und außerdem mit klassischen Druckverfahren und anderen Digitaldruckverfahren bedruckt werden können und gegebenenfalls weitere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.

Die Prozentangaben in den folgenden Beispielen bedeuten Gewichtsprozent. Die Ladungsdichte der kationischen Polymeren wurde mit Hilfe der Kolloid-Titration bestimmt, vgl. D. Horn, Progr.Colloid & Polymer Sci., Band 65, 251-264 (1978) .

Die Wasserempfindlichkeit von Druckbildern, die mit einem Tintenstrahldruckverfahren erhalten wurden, zeigte sich besonders bei mehrfarbigen Ausdrucken. Für die Beurteilung von Schwarz-Weiß-Tintenstrahldruckbildem gibt es quantitave Messverfahren, mit denen das sogenannte "wicking" beurteilt wird, d.h. das Auslaufen der Farbe in das nicht bedruckte Papier. Das gleiche Meßverfahren wird gelegentlich auch zu Beurteilung des "bleeding" verwendet. Darunter versteht man das Verlaufen zweier Farben ineinander. Bei mehrfarbigen Druckbildern wird das Auslaufen von Schwarz in eine gelb bedruckte Fläche gemessen.

Bei der Ausarbeitung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich jedoch gezeigt, dass bei vielen, aber nicht allen, Tintenstrahldruckern die Farbe Schwarz relativ wasserfest ist und auch in eine gelb bedruckte Fläche relativ wenig ausläuft, während die Farben Blau, Magenta und Gelb so stark in benachbarte unbedruckte oder andersfarbige Flächen auslaufen, dass ein quantitaves Messverfahren überfordert ist. Deshalb wurde in den folgenden Beispielen die Wasserfestigkeit qualitativ an Hand des Verlaufens der Farben Blau, Magenta und Gelb in unbedruckte Fläche und ineinander mit subjektiven Noten 1 für "sehr gut wasserfest" bis 5 für "sehr wenig wasserfest" beurteilt. Bei gestrichenen Papieren wurde auf die gleiche Art das Farbverlaufen bewertet, wobei die Abnahme der Farbintensität und die Abnahme der Konturenschärfe als "Qualität des Druckbildes" mit den Noten 1 für "sehr gut wasserfest" bis 5 für "sehr wenig wasserfest".

In ähnlicher Weise wurde das Ausfärben auf ein untergelegtes Filterpapier mit den Noten 1 für "kein Ausfärben" bis 5 für "starkes Ausfärben" beurteilt. In einigen Fällen wurde auch das Durchschlagen der Farben nach der Wasserbehandlung auf die Rückseite des Papiers mit den Noten Tintenstrahl 1 bis 3 bewertet.

Verwendete kationische organische Polelektrolyte:

Polyelektrolyt I: handelsübliches Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Catiofast® CS der Firma BASF Aktiengesellschaft). Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 7,9 mVal/g.

Polyelektrolyt II: Polyamidoamin aus Adipinsäure und Diethylentriamin, das mit Ethylenimin gepfropft und mit Polyethylenglykoldichlorhydrinether mit 34 Ethylenoxideinheiten vernetzt wurde, vgl. Beispiel 3 der DE-PS-2434816 . Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 10,2 mVal/g.

Polyelektrolyt III: handelsübliches Polyamidoaminepichlorhydrinharz (Luresin® KNU der BASF Aktiengesellschaft). Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 3,5 mVal/g.

Polyelektrolyt IV (Vergleich): Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 300 000 Dalton, aus dem 10 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 1,5 mVal/g.

Polyelektrolyt V: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 300 000 Dalton, aus dem 30 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogrupen abgespalten sind. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 4,8 mVal/g.

Polyelektrolyt VI: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 300 000 Dalton, aus dem 50 % der Formylgruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 8,8 mVal/g.

Polyelektrolyt VII: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 300 000 Dalton, in dem 75 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 14,4 mVal/g.

Polyelektrolyt VIII: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 300 000 Dalton, aus dem 90 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 19,7 mVal/g.

Polyelektrolyt IX: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 30 000 Dalton, aus dem 90 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 20,4 mVal/g.

Polyelektrolyt X: Hochmolekulares Polyethylenimin, vernetzt mit einem Polyethylenglykoldichlorhydrinether und neutralisiert mit Ameisensäure (Catiofast® SF der Firma BASF Aktiengesellschaft). Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 19,0 mVal/g.

Polyelektrolyt XI: Polyvinylformamid mit einer Molmasse von ca. 45 000 Dalton, aus dem 23 % der Formylgruppen unter Bildung von Aminogruppen abgespalten waren. Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 3,6 mVal/g.

Polyelektrolyt XII: Hochmolekulares Polyethylenimin, neutralisiert mit Ameisensäure (Catiofast® PL der Firma BASF Aktiengesellschaft). Die bei pH 4,5 gemessene Ladungsdichte des Polykations betrug 19,8 mVal/g.

Beispiele 1

In einer Laborleimpresse wurden Blätter eines großtechnisch hergestellten Papiers, das als Basis für ein gestrichenes Papier verwendet wurde, mit einem Flächengewicht von 68 g/m2 mit wässrigen Lösungen verschiedener Polyelektrolyte behandelt. Die Konzentrationen an Polyelektrolyt in den Leimpressenflotten und die auf das Papier aufgetragene Menge an lösemittelfreiem Polyelektrolyt sind in der Tabelle 1 angegeben.

Die Papiere wurden nach dem Trocknen mit den ebenfalls in Tabelle 1 angegebenen Tintenstrahldruckern mit einem Druckbild bedruckt, das schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielt. Aus den bedruckten Papieren wurden an jeweils gleichen Stellen kleinere Streifen herausgeschnitten, die wiederum schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielten. Diese Streifen, je zwei verschiedene pro Bild, wurden 30 Sekunden in ein Gefäß mit Leitungswasser gehalten, wobei sie 10 Sekunden leicht bewegt wurden. Dann wurden sie auf einem Löschpapier aus weißem unbehandelten Zellstoff abgelegt und trocknen lassen. Das Verlaufen der Farben und das Ausfärben auf das Löschpapier wurden wie oben beschrieben mit den Noten 1 bis 5 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1 Polyelektrolyt *I *II *III IV (Vergleich) V VI VII VIII IX Konzentration an Polyelektrolyt in der % - 10,0 9,1 10,0 6,3 6,3 5,3 5,8 5,0 10,0 Leimpressenflotte Viskosität der Leimpressenflotte mPas - 30 94 60 80 84 88 82 70 14 Auftrag an Polyelektrolyt (fest) auf das Papier g/m2 0 2,3 2,0 2,2 1,6 1,6 1,4 1,5 1,2 1,5 Beurteilung der Wasserfestigkeit des Druckes Drucker: Epson Stylus Color 980 1. Streifen Farbverlaufen Note 5 3 2 3 4 1 1 2 3 3 Ausfärben auf Filterpapier Note 5 5 4 3 4 1 1 2 3 3 2. Streifen Farbverlaufen Note 5 4 1 3 2 1 1 3 3 2 Ausfärben auf Filterpapier Note 5 5 3 2 4 2 1 2 2 3 Drucker: Hewlett Packard 895 Cxi 1. Streifen Farbverlaufen Note 5 2 1 2 3 1 1 1 1 1 Ausfärben auf Filterpapier Note 5 5 2 1 4 1 1 1 3 2. Streifen Farbverlaufen Note 5 2 1 2 4 1 1 1 1 1 Ausfärben auf Filterpapier Note 5 4 1 1 3 1 1 1 1 2 * Referenz-Beispiel

Referenz-Beispiel 2

Auf ein Papier, das mit 10 g/m2 einer dem Stand der Technik entsprechenden Beschichtung versehen war, die aus 100 Teilen Calciumcarbonat, 6 Teilen Stärke, 16 Teilen einer 50%igen Polymerdispersion (Styronal® D 610 der Firma BASF Aktiengesellschaft) und kleineren Mengen Hilfsmitteln bestand, wurden 10-prozentige wäßrige Lösungen von kationischen Polyelektrolyten mit dem Handrakel so aufgetragen, daß nach dem Trocknen 1,0 g/ m2 des Polyelektolyten auf dem Papier verblieben. Das Papier wurde entsprechend dem Stand der Technik getrocknet und kalandriert. Danach wurden die Papiere mit dem in Tabelle 2 angegebenen Tintenstrahldrucker mit einem Druckbild, das schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielt bedruckt. Aus den bedruckten Papieren wurden an jeweils gleichen Stellen kleinere Streifen herausgeschnitten, die wiederum schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielten. Diese Streifen wurden 30 Sekunden in ein Gefäß mit Leitungswasser gehalten, wobei sie 10 Sekunden leicht bewegt wurden. Dann wurden sie auf einem Löschpapier aus weißem unbehandelten Zellstoff abgelegt und trocknen lassen. Die Qualität des Druckbildes und das Durchschlagen der Farben auf die Rückseite des Papiers nach der Wasserbehandlung wurde wie oben beschrieben mit den Noten 1 bis 5 bzw. 1 bis 3 bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgelistet. Tabelle 2 Polyelektrolyt I X Konzentration an Polyelektrolyt in der Lösung % - 10,0 10,0 Viskosität der Lösung mPas - 35 105 Auftrag an Polyelektrolyt (fest) auf das Papier g/m2 0 1 1 Beurteilung der Wasserfestigkeit des Druckes Drucker: Hewlett Packard 895 Cxi Qualtität des Druckbildes Note 5 3 1 Durchschlagen auf Rückseite Note 3 2 1

Beispiel 3

Auf ein Papier, das mit 10 g/m2 einer dem Stand der Technik entsprechenden Beschichtung versehen war, die aus 100 Teilen Calciumcarbonat, 6 Teilen Stärke, 16 Teilen einer 50%igen Polymerdispersion (Styronal® D 610 der Firma BASF Aktiengesellschaft) und kleineren Mengen Hilfsmitteln bestand, wurden die in Tabelle 3 angegebenen, jeweils 10-prozentigen wäßrigen Lösungen von kationischen Polyelektrolyten mit dem Handrakel so aufgetragen, daß nach dem Trocknen 1,0 g/ m2 des Polyelektrolyten auf dem Papier verblieben. Das Papier wurde entsprechend dem Stand der Technik getrocknet und kalandriert. Danach wurden die Papiere mit dem in der Tabelle 3 angegebenen Tintenstrahldrucker mit einem Druckbild bedruckt, das schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielt. Aus den bedruckten Papieren wurden an jeweils gleichen Stellen kleinere Streifen herausgeschnitten, die wiederum schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielten. Diese Streifen wurden 30 Sekunden in Leitungswasser gehalten, wobei sie 10 Sekunden leicht bewegt wurden. Dann wurden sie auf einem Löschpapier aus weißem unbehandelten Zellstoff abgelegt und trocknen lassen. Die Qualität des Druckbildes und das Durchschlagen der Farben auf die Rückseite des Papiers nach der Wasserbehandlung wurde wie oben beschrieben mit den Noten 1 bis 5 bzw. 1 bis 3 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgelistet. Tabelle 3 Polyelektrolyt * I *II V XI *XII Konzentration an Polyelektrolyt in der Lösung % - 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Viskosität der Lösung mPas - 28 55 1000 23 20 Auftrag an Polyelektrolyt (fest) auf das Papier g/m2 0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Beurteilung der Wasserfestigkeit des Druckes Drucker: Hewlett Packard 2000 C Qualtität des Druckbildes Note 5 3 1 2 2 1 Durchschlagen auf Rückseite Note 3 2 1 2 2 2 * Referenz-Beispiel

Beispiel 4

Auf großtechnisch hergestelltes Papier mit einem Flächengewicht von 68 g/m2, das als Basis für ein gestrichenes Papier verwendet wurde, trug man 10-prozentige wäßrige Lösungen der in Tabelle 4 angegebenen kationischen Polyelektrolyten mit dem Handrakel so auf, daß nach dem Trocknen 2,0 g/m2 des Polyelektrolyten auf dem Papier verblieben. Das Papier wurde entsprechend dem Stand der Technik getrocknet und kalandriert.

Danach wurden die Papiere mit dem in der Tabelle 4 angegebenen Tintenstrahldrucker mit einem Druckbild bedruckt, das schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielt. Aus den bedruckten Papieren wurden an jeweils gleichen Stellen kleinere Streifen herausgeschnitten, die wiederum schwarze, weiße und farbige Schrift und Flächen enthielten. Diese Streifen wurden 30 Sekunden in ein Gefäß mit Leitungswasser gehalten, wobei sie 10 Sekunden leicht bewegt wurden. Dann wurden sie auf einem Löschpapier aus weißem unbehandelten Zellstoff abgelegt und trocknen lassen. Das Verlaufen der Farben und das Durchschlagen der Farben auf die Rückseite des Papiers nach der Wasserbehandlung wurde wie oben beschrieben mit den Noten 1 bis 5 bzw. 1 bis 3 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgelistet. Tabelle 4 Polyelektrolyt *I *II IV (Vergleich) V XI Konzentration an Polyelektrolyt in der Lösung % - 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Viskosität der Lösung mPas - 28 55 1710 1000 23 Auftrag an Polyelektrolyt (fest) auf das Papier g/m2 0 2 2 2 2 2 Beurteilung der Wasserfestigkeit des Druckes Drucker: Hewlett Packard 2000 C Farbverlaufen Note 5 2 1 5 4 2 Durchschlagen auf Rückseite Note 3 2 1 3 1 2 * Referenz-Beispiel


Anspruch[de]
Verfahren zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten beim Bedrucken mit Hilfe des Tintenstahldruckverfahrens durch Behandeln des Papiers oder der Papierprodukte mit wässrigen Lösungen von kationischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass man als kationische Polymere Vinylamineinheiten enthaltende Polymere mit einer Ladungsdichte von mindestens 3 milliÄquivalent/g als alleinigem Behandlungsmittel in wässriger Lösung einsetzt und es In einer Menge von 0.05 bis 5 g/m2 auf die Oberfläche des Papiers oder der Papierprodukte aufbringt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdichte des Polykations im Vinylamineinheiten enthaltenden Polymer 3.5 bis 23 milliÄquivalent/g beträgt. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdichte des polykations im Vinylamineinheiten enthaltenden Polymer 8 bis 20 milliÄquivalent/g beträgt. verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polykation des Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren eine Molmasse Mw von mindestens 10 000 hat. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Vinylamineinheiten enthaltende Polymere hydrolysierte Homo- oder Copolymerisate von N-Vinylformamid mit einem Hydrolysegrad von 20 bis 100% einsetzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die wässrige Lösung der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren mit Hilfe einer Leimpresse, einer Filmpresse, einer Sprüheinrichtung, eines Streichaggregates oder eines Papierkalanders auf das Papier aufträgt. Papier, dadurch gekennzeichnet, daß es erhältlich ist nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6. Verwendung von wässrigen Lösungen, die als kationische Polymere Vinylamineinheiten enthaltende Polymere mit einer Ladungsdichte von mindestens 3 milliÄquivalent/g als alleiniges Behandlungsmittel enthalten, zum Aufbringen auf die Oberfläche von Papier oder Papierprodukten in einer Menge von 0,05 bis 5 g kationisches Polymer/m2 zur Verbesserung der Ink-Jet-Bedruckbarkeit von Papier und Papierprodukten.
Anspruch[en]
A process for improving the printability of paper and paper products when printing with the aid of the ink-jet printing method by treating the paper or the paper products with aqueous solutions of cationic polymers, wherein cationic polymers comprising vinylamine units and having a charge density of at least 3 milliequivalents/g are used as the sole treatment composition in aqueous solution and said composition is applied in an amount of from 0.05 to 5 g/m2 to the surface of the paper or of the paper product. The process according to claim 1, wherein the charge density of the polycation in the polymer comprising vinylamine units is from 3.5 to 23 milliequivalents/g. The process according to claim 1, wherein the charge density of the polycation in the polymer comprising vinylamine units is from 8 to 20 milliequivalents/g. The process according to any of claims 1 to 3, wherein the polycation of the polymer comprising vinylamine units has a molar mass Mw of at least 10 000. The process according to any of claims 1 to 4, wherein the polymers comprising vinylamine units used are hydrolyzed homo- or copolymers of N-vinylformamide having a degree of hydrolysis of from 20 to 100%. The process according to any of claims 1 to 5, wherein the aqueous solution of the polymers comprising vinylamine units is applied to the paper with the aid of a size press, a film press, a spraying means, a coating unit or a paper calender. A paper which is obtainable by the process according to claims 1 to 6. The use of an aqueous solution which comprises, as cationic polymers, polymers comprising vinylamine units and having a charge density of at least 3 milliequivalents/g as the sole treatment composition, for application to the surface of paper or paper products in an amount of from 0.05 to 5 g of cationic polymer per m2 for improving the ink-jet printability of paper and paper products.
Anspruch[fr]
Procédé pour améliorer l'aptitude à l'impression de papier et de produits de papier lors de l'impression à l'aide du procédé d'impression à jets d'encre, par traitement du papier ou des produits de papier par des solutions aqueuses de polymères cationiques, caractérisé en ce que, comme polymères cationiques, on met en oeuvre des polymères contenant des unités vinylamine ayant une densité de charge d' au moins 3 milliéquivalents/g comme seul agent de traitement en solution aqueuse et on l'applique sur la surface du papier ou des produits de papier en une quantité de 0,05 à 5 g/m2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la densité de charge du polycation dans le polymère contenant des unités vinylamine est de 3,5 à 23 milliéquivalents/g. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la densité de charge du polycation dans le polymère contenant des unités vinylamine est de 8 à 20 milliéquivalents/g. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polycation du polymère contenant des unités vinylamine a une masse molaire Mw d'au moins 10 000. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comme polymères contenant des unités vinylamine, on met en oeuvre des homopolymères ou copolymères hydrolysés de N-vinylformamide ayant un degré d'hydrolyse de 20 à 100 %. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on applique sur le papier la solution aqueuse du polymère contenant des unités vinylamine à l'aide d'une presse encolleuse, d'une presse de film, d'un dispositif de pulvérisation, d'un appareil de couchage ou d'une calandre pour papier. Papier, caractérisé en ce qu'on peut l'obtenir selon le procédé suivant les revendications 1 à 6. Utilisation de solutions aqueuses, qui contiennent, comme polymères cationiques, des polymères contenant des unités vinylamine ayant une densité de charge d'au moins 3 milliéquivalents/g, comme seul agent de traitement, pour l'application sur la surface de papier ou de produits de papier en une quantité de 0,05 à 5 g de polymère cationique/m2, pour améliorer l'aptitude à l'impression par jets d'encre de papier ou de produits de papier.






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